(57)【要約】【課題】圧力発生室と圧電体との位置ずれをチップ内の分布として容易に精度良く検査できる液滴吐出ヘッド。【解決手段】ノズル孔４１に連通する複数の圧力発生室３１ｃ及び圧力発生室３１ｃに連通する複数の個別液室３１ａを有する流路形成基板２０と、流路形成基板２０上に形成される振動板２１と、振動板２１上に形成され、振動板２１を振動させるとともに、圧力発生室３１ｃ内の圧力を変化させる圧電体２２ｂを有する圧電素子２２と、振動板２１及び圧電素子２２側で、かつ、流路形成基板２０と対向して配置される保護基板１０と、を有する液滴吐出ヘッドであって、保護基板１０は、保護基板１０の厚み方向に貫通する液供給路１７を有し、液供給路１７の開口部は、複数の個別液室３１ａに連通し、流路形成基板２０上であって、かつ、液供給路１７の開口部内の領域に、圧電素子２２の圧電体２２ｂと同じ材料で形成されたずれ検査用圧電体パターンを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズル孔に連通する複数の圧力発生室及び該圧力発生室に連通する複数の個別液室を有する流路形成基板と、
該流路形成基板上に形成される振動板と、
該振動板上に形成され、前記振動板を振動させるとともに、前記圧力発生室内の圧力を変化させる圧電体を有する圧電素子と、
前記振動板及び圧電素子側で、かつ、前記流路形成基板と対向して配置されるとともに、前記圧電素子の動きを阻害しない空間を有する保護基板と、を有する液滴吐出ヘッドであって、
前記保護基板は、該保護基板の厚み方向に貫通する液供給路を有し、該液供給路の開口部は、前記複数の個別液室に連通し、
前記流路形成基板上であって、かつ、前記液供給路の開口部内の領域に、前記圧電素子の圧電体と同じ材料で形成されたずれ検査用圧電体パターンを有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記ずれ検査用圧電体パターンは、前記流路形成基板における前記個別液室を隔てる隔壁上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記ずれ検査用圧電体パターンは、前記圧力発生室と前記圧電体の位置関係に対して相関関係を有するように形成され、前記ずれ検査用圧電体パターンを観測することで前記圧力発生室と前記圧電体の位置ずれを検査できるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
液滴を吐出するノズル孔に連通する複数の圧力発生室及び該圧力発生室に連通する複数の個別液室を有する流路形成基板と、
該流路形成基板上に形成される振動板と、
該振動板上に形成され、前記振動板を振動させるとともに、前記圧力発生室内の圧力を変化させる圧電体を有する圧電素子と、
前記振動板及び圧電素子側で、かつ、前記流路形成基板と対向して配置されるとともに、前記圧電素子の動きを阻害しない空間を有する保護基板と、を有する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記液滴吐出ヘッドにおいて、前記保護基板は、該保護基板の厚み方向に貫通する液供給路を有し、該液供給路の開口部は、前記複数の個別液室に連通しており、
（Ａ）前記流路形成基板上に前記振動板を形成する工程と、
（Ｂ）前記振動板上に前記圧電素子を形成する工程と、
（Ｃ）前記流路形成基板と前記保護基板とを貼り合わせる工程と、
（Ｄ）前記圧力発生室及び個別液室を形成する工程と、
（Ｅ）前記流路形成基板上であって、かつ、前記液供給路の開口部内の領域に、前記圧電素子の圧電体と同じ材料のずれ検査用圧電体パターンを形成する工程と、を少なくとも有し、
前記工程（Ｂ）における前記圧電体を形成するのと同時に、前記工程（Ｅ）における前記ずれ検査用圧電体パターンを形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記工程（Ａ）を行い、前記工程（Ｂ）及び工程（Ｅ）を行い、前記工程（Ｃ）、前記工程（Ｄ）を行った後、前記ずれ検査用圧電体パターンを観察し、前記圧電体と前記圧力発生室との位置ずれを検査することを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、画像形成装置及び液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出ヘッドの方式として、圧力発生室の一面を形成する振動板を圧電体により変形させて吐出圧力を発生させ、ノズルより液滴を吐出させるものがある。この方式は、多様な液滴に対応できる点で、サーマル方式に対し優位性がある。
【０００３】
また、この方式の液滴吐出ヘッドについて、高集積化のために、リソグラフィー法を用いて液流路・圧力発生素子等を形成するものが広く用いられている。例えば、特許文献１では、液流路及び圧電素子が接合される島部等がリソグラフィー法により形成されている。特許文献２では、液流路及び圧電素子・配線等がリソグラフィー法により形成されている。
【０００４】
液滴吐出ヘッドに限らず一般的に、工程管理、不良コスト低減のため、重要な管理項目については工程内で非破壊での測定・検査がしばしば行われている。これらは、実際のパターンを用いて行われることもあるし、それが困難な場合、測定・検査用モニターを設けて行われることもある。例えば、特許文献１では、圧力発生室と圧電素子が接合される島部の位置ずれを検出するための規準パターンが流路隔壁上の島部の長手方向両端付近に設けられている。また、特許文献２では、圧電素子の特性検査用のモニター素子が設けられている。
【０００５】
特許文献２に開示されているような、膜状の圧電体をリソグラフィー法にてパターン形成した圧電素子を用いた液滴吐出ヘッドでは、圧力発生室の幅、圧電体の幅とともに、ノズル並び方向（圧力発生室の短手方向）における圧力発生室と圧電体との位置合わせの精度が吐出特性に大きく影響する。そのため、圧力発生室と圧電体との位置合わせの精度が重要な管理項目となっている。
【０００６】
このとき、位置合わせ精度を検査する場所については、例えば、特許文献１では流路隔壁上の島部の長手方向両端付近のみに基準パターンが設けられているのみである。しかし、液滴吐出ヘッドでは、圧電素子を複数有するチップ内の場所により位置ずれ量が異なる場合があり、チップ内における位置合わせの精度の向上が求められている。
ここで、チップ内の場所により位置ずれ量が異なる要因としては、例えば以下の要因が挙げられる。
（１）温度や形成部材の応力により構成部材が伸縮する。さらに、パターンの影響で一様ではなく、方向性や場所によるばらつきがある。
（２）投影露光装置を使用した場合、露光装置のレンズ歪も管理する必要がある。
（３）深堀ドライエッチングにより圧力発生室を加工した場合、エッチングプロファイルの傾きにチップ内分布がある。
【０００７】
なお、特許文献２は、圧力発生室と圧電素子との位置合わせ精度を向上させる目的ではなく、振動板撓み変位についての測定パターンについての発明であり、検査対象の動的特性の検査を行うものである。
上記のことから、チップ中心付近も含め一様にサンプリングして、チップ内における圧力発生室と圧電体との位置ずれの分布を管理することが求められている。
【０００８】
また、特許文献２に開示されているような構成の液滴吐出ヘッドでは、圧力発生室の加工は保護基板と流路形成基板を貼り合わせた後に行われることが多い。これにより、特性確保のためには、圧力発生室の高さ（流路形成基板の厚さ）は、ある程度薄く（例えば７５μｍ程度）することが求められている。
一方で、工程中のハンドリングのためには、ある程度の厚みをもたせることも求められている。そのため、保護基板と流路形成基板を貼り合わせた後に、研磨により流路形成基板の厚さを所望の厚さまで薄くすることが一般に行われている。
【０００９】
このような事情により、圧力発生室の形成時には、圧電体は保護基板で覆われた内部に形成されているため、外部からの観察が困難であるという問題がある。さらに、実際の圧力発生室付近では、複数ノズル（複数の圧力発生室）にわたるように下電極が形成されるのが一般的であることも、観察を困難にしている。このため、従来の技術では、圧力発生室と圧電体との位置ずれを精度良く検査することが困難であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、液滴吐出ヘッドにおける圧力発生室と圧電体との位置ずれをチップ内の分布として容易に精度良く検査できる液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、液滴を吐出するノズル孔に連通する複数の圧力発生室及び該圧力発生室に連通する複数の個別液室を有する流路形成基板と、該流路形成基板上に形成される振動板と、該振動板上に形成され、前記振動板を振動させるとともに、前記圧力発生室内の圧力を変化させる圧電体を有する圧電素子と、前記振動板及び圧電素子側で、かつ、前記流路形成基板と対向して配置されるとともに、前記圧電素子の動きを阻害しない空間を有する保護基板と、を有する液滴吐出ヘッドであって、前記保護基板は、該保護基板の厚み方向に貫通する液供給路を有し、該液供給路の開口部は、前記複数の個別液室に連通し、前記流路形成基板上であって、かつ、前記液供給路の開口部内の領域に、前記圧電素子の圧電体と同じ材料で形成されたずれ検査用圧電体パターンを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、液滴吐出ヘッドにおける圧力発生室と圧電体との位置ずれをチップ内の分布として容易に精度良く検査できる液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る液滴吐出ヘッドの一例の構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図１のＢ１−Ｂ１’断面図である。
【図４】図１のＢ２−Ｂ２’断面図である。
【図５】本発明に係る液滴吐出ヘッドの位置ずれ測定の一例を説明するための模式図である。
【図６Ａ】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造工程の一例を示す断面模式図である。
【図６Ｂ】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造工程の一例を示す断面模式図である。
【図７Ａ】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造工程の一例を示す他の断面模式図である。
【図７Ｂ】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造工程の一例を示す他の断面模式図である。
【図８】本発明に係る画像形成装置の一例の構成を模式的に示す斜視図である。
【図９】本発明に係る画像形成装置の一例の構成を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る液滴吐出ヘッド、画像形成装置及び液滴吐出ヘッドの製造方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１５】
（液滴吐出ヘッド）
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル孔に連通する複数の圧力発生室及び該圧力発生室に連通する複数の個別液室を有する流路形成基板と、該流路形成基板上に形成される振動板と、該振動板上に形成され、前記振動板を振動させるとともに、前記圧力発生室内の圧力を変化させる圧電体を有する圧電素子と、前記振動板及び圧電素子側で、かつ、前記流路形成基板と対向して配置されるとともに、前記圧電素子の動きを阻害しない空間を有する保護基板と、を有するものである。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドでは、前記保護基板は、該保護基板の厚み方向に貫通する液供給路を有し、該液供給路の開口部は、前記複数の個別液室に連通し、前記流路形成基板上であって、かつ、前記液供給路の開口部内の領域に、前記圧電素子の圧電体と同じ材料で形成されたずれ検査用圧電体パターンを有することを特徴とする。以下、本発明に係る液滴吐出ヘッドの実施形態について説明する。
【００１６】
本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの構成について、図１〜図５を用いて説明する。図１は本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの構成を模式的に示す分解斜視図である。図２は図１におけるＡ−Ａ’断面図であり、図３は図１におけるＢ１−Ｂ１’断面図であり、図４は図１におけるＢ２−Ｂ２’断面図である。
なお、本実施形態を説明するための図では、便宜上一部のみを模式的に図示している。例えばノズル板４０では、実際にはもっと多数、例えば１列あたり３００個以上のノズル列を複数列配置する構成とすることが多く、ノズル列数も図１に示されるものに限られるものではない。また、図は本実施形態に係る液滴吐出ヘッドを模式的に示すものであり、縮尺は統一されておらず、細かい部分は省略している。
【００１７】
図１に示されるように、本実施形態の液滴吐出ヘッドは、ノズル孔４１を有するノズル板４０、流路形成基板２０、保護基板１０、フレーム６０、ドライバーＩＣ５０、配線部材５２及び各種保持・保護部材、液供給部材等から構成されている。
【００１８】
図１中、フレーム６０に液供給口６１、配線部材引き出し口６２が設けられ、保護基板１０には、液供給路１７、ＩＣ実装空間１８、電気的接続空間１９が設けられ、流路形成基板２０にドライバーＩＣ５０、貫通部２９、圧電素子２２、ずれ検査用圧電体パターン２５、電極端子２７が設けられている。また、電極端子２７は、配線部材５２の接続端子５３と接続し、配線部材５２は保護基板１０における電気的接続空間１９、フレーム６０における配線部材引き出し口６２を通り、外部と接続するように設けられる。
【００１９】
ここで、配線部材５２は、液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置本体と液滴吐出ヘッドとを接続する配線部材であり、後述するようにそれとは別に液滴吐出ヘッドのチップ内（流路形成基板２０上）にも、圧電素子２２と電極端子２７を繋ぐための配線２４（チップ内配線）が設けられる。
【００２０】
図２は図１におけるＡ−Ａ’断面図であり、フレーム６０、保護基板１０、流路形成基板２０、ノズル板４０が貼り合わされて液滴吐出ヘッドが構成されている。
【００２１】
保護基板１０としては、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができるが、剛性・強度が十分でエッチング加工しやすい材料を用いることが好ましく、本実施形態では単結晶シリコン基板を用いることが好ましい。
図２に示されるように、保護基板１０には、流路形成基板２０上に形成された圧電素子２２の動作を妨げないための振動空間１１が、保護基板１０において凹部となるように加工して形成されている。
【００２２】
また、本実施形態において、振動空間１１、液供給路１７、ＩＣ実装空間１８、外部との電気的接続空間１９を形成する方法としては、特に制限されるものではなく、適宜変更することが可能である。例えば、ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ、Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）をプラズマ源としたいわゆるディープシリコンエッチャーを利用して形成することができる。
【００２３】
流路形成基板２０としては、保護基板１０と同様に、特に制限されるものではないが、単結晶シリコン基板を用いることが好ましい。保護基板１０と流路形成基板２０を同一の材料を使用することが好ましく、これにより熱膨張差によるストレス、反り等の発生を抑制することができる。
【００２４】
流路形成基板２０における保護基板１０側の面には、振動板２１が形成され、振動板２１上には、振動板２１を振動させ、圧力発生室３１ｃ内の圧力を変化させる圧電体２２ｂを有する圧電素子２２が形成されている（図３も参照）。圧電素子２２は、共通電極である下電極２２ａ、圧電体２２ｂ、個別電極である上電極２２ｃからなる。
圧電素子２２上には、絶縁膜２３が形成され、圧電素子２２の吸湿防止及び配線２４と下電極２２ａの電気的な短絡防止の役割を果たしている。また、絶縁膜２３には下電極２２ａ及び上電極２２ｃの接続部に接続孔が開孔され、それぞれ配線２４と接続されている。また、配線２４の電極との接続部の反対側は電極端子２７となっている。なお、配線２４の数や配置方法、電極端子２７の数等も、図に示される構成に限られるものではない。
【００２５】
なお、図示は省略しているが、配線２４の材質によっては、配線２４を保護するためにパッシベーション膜にて配線２４を覆ってもよい。この場合には電極端子２７の部分では、パッシベーション膜を開口する。
【００２６】
圧電素子２２における下電極２２ａ、圧電体２２ｂ、上電極２２ｃとしては、従来公知の材料を用いることができ、適宜変更が可能である。また、各部材の厚みは、特に制限されるものではなく、適宜変更することが可能である。本実施形態においては、圧電体２２ｂ及びずれ検査用圧電体パターン２５の材料として、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いている。
【００２７】
また、配線２４上に電極端子２７とドライバーＩＣ５０側の電極端子が接合するように、ドライバーＩＣ５０がフリップチップ実装されている。フリップチップ実装部とその周辺では、ドライバーＩＣ５０と流路形成基板２０の隙間を埋めるように、アンダーフィル剤５１が注入、封止され、信頼性（接合強度、耐湿性）確保をしている。
【００２８】
流路形成基板２０には、各ノズル孔４１、圧電素子２２に対応して、個別液室３１ａ、流体抵抗部３１ｂ、圧力発生室３１ｃからなる液流路がフォトリソグラフィー・エッチングプロセスにより一体的に形成されている。また、流路形成基板２０には貫通部２９が形成され、貫通部２９は保護基板１０側の液供給路１７と流路形成基板２０側の個別液室３１ａとに連通する。
【００２９】
フレーム６０、保護基板１０、流路形成基板２０、ノズル板４０はそれぞれ接着剤（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）により貼り合わされている。接着剤としては、特に制限されるものではなく、公知のものを用いることができる。
上述したように、保護基板１０には振動空間１１が形成されており、圧電素子２２の動作が妨げられないように保護基板１０と流路形成基板２０が貼り合わされる。圧電素子２２は振動空間１１内に封止されることで、耐環境性が確保される。
【００３０】
本実施形態において、保護基板１０と流路形成基板２０それぞれの接合面の反対側や液流路の内壁、液供給路１７、接着剤の露出部等には、耐液性保護膜３４が成膜され、吐出液が触れる部分が吐出液により腐食されるのを防止している。
耐液性保護膜３４としては、特に制限されるものではないが、吐出液に対する耐性が高く、濡れ性も良好で、かつ、接着剤との接着強度も確保可能なＳｉＴａＯｘ膜を用いることが好ましい。
【００３１】
ノズル板４０としては、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス等を使用することができる。本実施形態においては、例えば厚さ３０μｍのステンレスにプレス加工によりノズル孔４１を開口した後、液の出口側の面に、撥液膜としてフッ素系の樹脂を蒸着により成膜したものを用いることができる。
【００３２】
また、図３に示されるように、流路形成基板２０の一端付近には、液滴吐出ヘッドを搭載する液滴吐出ヘッド本体との電気的接続部である電極端子２７が配置されている。その部分では保護基板１０が貫通開口し、配線引き出し口６２が設けられており、配線部材５２側の接続端子５３と流路形成基板２０側の電極端子２７が、異方性導電膜及び電極端子２７上に形成されたバンプを介して接続される。
【００３３】
また、図４にはずれ検査用圧電体パターン２５が図示されている。ずれ検査用圧電体パターン２５は、流路形成基板２０上であって、かつ、液供給路１７の開口部内の領域に、圧電素子２２の圧電体２２ｂと同じ材料で形成される。詳細は後述するが、ずれ検査用圧電体パターン２５を観測することにより、圧力発生室３１ｃと圧電体２２ｂの位置ずれを検査することができる。
【００３４】
図４に示す例では、ずれ検査用圧電体パターン２５は流路形成基板２０における個別液室３１ａを隔てる隔壁３２上に形成されている。ずれ検査用圧電体パターン２５は、圧力発生室３１ｃの圧力変化を生じさせるために用いられるものではないため、ずれ検査用圧電体パターン２５が形成される箇所に、下電極２２ａや上電極２２ｃが形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。
また、ずれ検査用圧電体パターン２５には絶縁膜２３が形成され、圧電体の吸湿防止の役割を果たし、さらに耐液性保護膜３４が成膜され、腐食防止の役割を果たす。絶縁膜２３や耐液性保護膜３４を形成することが好ましいが、必ずしもこれに限られるものではない。
【００３５】
なお、ずれ検査用圧電体パターン２５の厚みは、特に制限されるものではなく、適宜変更することができる。また、圧電素子２２における圧電体２２ｂの厚みと同じであることが好ましいが、圧電体２２ｂの厚みと異なっていてもよい。
【００３６】
図５に位置ずれ測定の一例を説明するための模式図を示す。図５は本実施形態の液滴吐出ヘッドを上から見た場合の要部模式図であり、フレーム６０、保護基板１０（液供給路１７を除く）、ノズル板４０は省略している。図では、流路形成基板２０について図示されており、絶縁膜２３、耐液性保護膜３４は省略している。
【００３７】
図５では、流路形成基板２０上に形成された下電極２２ａ、圧電体２２ｂ、上電極２２ｃが図示されており、説明のために圧電体２２ｂとして圧電体２２ｂ１〜４が図示されているが、これに限られるものではない。また、圧電体２２ｂに対応して、圧力発生室３１ｃが破線で示されており、圧力発生室３１ｃは同じく破線で示される流体抵抗部３１ｂ、個別液室３１ａに連通している。
【００３８】
また、図中、保護基板１０の液供給路１７が実線で図示されており、液供給路１７に連通する流路形成基板２０における貫通部２９が実線で図示されており、貫通部２９に連通する個別液室３１ａが破線で図示されている。そして、図示されるように、流路形成基板２０上であって、かつ、液供給路１７の開口部内の領域に、ずれ検査用圧電体パターン２５が形成されている。なお、説明のためにずれ検査用圧電体パターン２５として、２５ａ〜ｃが図示されているが、これに限られるものではない。
【００３９】
次に、圧力発生室３１ｃと圧電体２２ｂの位置ずれ検査について説明する。まず、圧電体２２ｂ２、ずれ検査用圧電体パターン２５ａ、２５ｂに着目する。圧電体２２ｂ２において、紙面左側の端部の位置を図中（１）とし、紙面右側の端部の位置を図中（４）とする。そして、圧電体２２ｂ２に対応する圧力発生室３１ｃにおいても、紙面左側の端部の位置を図中（２）とし、紙面右側の端部の位置を図中（３）とする。
一方、ずれ検査用圧電体パターン２５ａにおいて、ずれ検査用圧電体パターン２５ａの紙面右側の端部の位置を図中（１’）とし、ずれ検査用圧電体パターン２５ｂにおいて、ずれ検査用圧電体パターン２５ｂの紙面左側の端部の位置を図中（４’）とする。また、ずれ検査用圧電体パターン２５ａと２５ｂに挟まれた個別液室３１ａにおいて、紙面左側の端部の位置を図中（２’）とし、紙面右側の端部の位置を図中（３’）とする。
【００４０】
製造方法における各工程は後述するが、圧電体２２ｂ２とずれ検査用圧電体パターン２５ａ、２５ｂは同時に形成され、図５において両者は所定の位置関係で配置されている。また、圧力発生室３１ｃと個別液室３１ａは同時に形成され、図５において両者は所定の位置関係で配置されている。すなわち、図５中、（１）（４）と（１’）（４’）、（２）（３）と（２’）（３’）、は所定の位置関係で配置されている。ここでは、（１）（４）の図左右方向の中心位置と（１’）（４’）の図左右方向の中心位置が一致するように、また、（２）（３）の図左右方向中心位置と（２’）（３’）の図左右方向中心位置が一致するように配置されている。ここでは、それぞれの中心位置を一致さるように配置したが所定量オフセットさせて配置しても良い。
【００４１】
このとき、（１）〜（４）の位置関係と、（１’）〜（４’）の位置関係は相関関係を有している。例えば（１）と（２）の距離と（３）と（４）の距離の差は、（１’）と（２’）の距離と（３’）と（４’）の距離の差に等しい。
ここで、ずれ検査用圧電体パターン２５は液供給路１７の開口部内の領域に形成されているため、フレーム６０の接合前であれば、保護基板１０における液供給路１７を通して、容易にずれ検査用圧電体パターン２５を観察することができる。なお、観察する方法としては、特に制限されるものではなく、公知の方法、例えば顕微鏡を用いて行うことができる。
従って、ずれ検査用圧電体パターン２５と個別液室３１ａとの位置関係を観測することにより、圧力発生室３１ｃと圧電体２２ｂとの位置関係を測定することができる。
【００４２】
図における（１）〜（４）及び（１’）〜（４’）のどの位置に着目して圧力発生室３１ｃと圧電体２２ｂとの位置ずれを検査するかは、必要に応じて適宜変更である。その一例としては、（１’）と（２’）の距離と、（３’）と（４’）の距離を比べることが挙げられる。同じ距離であれば圧力発生室３１ｃと圧電体２２ｂ２との位置ずれは生じていないと言える。これに対し、どちらかが大きくなったり、小さくなったりすることで、圧力発生室３１ｃと圧電体２２ｂとの位置ずれが生じていると言える。そして、チップ内のずれ検査用圧電体パターン２５について観察することにより、圧力発生室３１ｃと圧電体２２ｂとの位置ずれをチップ内の分布として容易に精度良く検査することができる。また、本実施形態によれば、チップ中心付近も含め、圧電体２２ｂの位置ずれを一様にサンプリングして、チップ内の分布を管理することが可能になる。
【００４３】
ずれ測定用圧電体パターン２５の観察のしかたについては、特に制限はなく、適宜変更することが可能である。例えば、それぞれのノズル列についてずれ測定用圧電体パターン２５の数か所（例えばノズル列の両端と中央とその中間）について観察し、圧電体２５の数か所の位置ずれを検査し、この位置ずれの分布からチップ内におけるその他の圧電体の位置ずれを判断してもよい。この場合、観察する場所が少なくてすみ、簡便である。
また、これに限られるものではなく、ずれ測定用圧電体パターン２５における複数箇所を観察し、これに対応する圧電体２５の位置ずれを求めて、圧電体２２の場所ごとに位置ずれを求めるやり方も可能である。この場合、観察する場所は多くなるが、より精度よくチップ内の位置ずれの分布を求めることができる。
【００４４】
上記のように、ずれ検査用圧電体パターン２５は、圧力発生室３１ｃと圧電体２２ｂの位置関係に対して相関関係を有するように形成され、ずれ検査用圧電体パターン２５を観測することで圧力発生室３１ｃと圧電体２２ｂの位置ずれを検査できるように形成されていることが好ましい。
【００４５】
ずれ検査用圧電体パターン２５の形状としては、図に示されるものに限られるものではなく、圧電体２２と圧力発生室３１ｃの位置ずれを検査できるものであれば適宜変更することが可能である。
【００４６】
（液滴吐出ヘッドの製造方法）
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
（Ａ）流路形成基板上に振動板を形成する工程
（Ｂ）振動板上に圧電素子を形成する工程
（Ｃ）流路形成基板と保護基板とを貼り合わせる工程
（Ｄ）圧力発生室及び個別液室を形成する工程
（Ｅ）流路形成基板上であって、かつ、液供給路の開口部内の領域に、圧電素子の圧電体と同じ材料のずれ検査用圧電体パターンを形成する工程
を少なくとも有し、工程（Ｂ）における圧電体を形成するのと同時に、工程（Ｅ）におけるずれ検査用圧電体パターンを形成することを特徴とする。
【００４７】
以下、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の一実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、図１におけるＢ１−Ｂ１’断面図に相当し、図７は、図２におけるＢ２−Ｂ２’断面図に相当する。すなわち、図６は圧力発生室３１ｃに圧力変化を生じさせる圧電素子２２を形成することを説明するための図であり、図７はずれ検査用圧電体パターン２５を形成することを説明するための図である。なお、以下のパターニングは従来公知の方法を用いて行うことができる。
【００４８】
まず、図６Ａ（ａ）に示されるように、流路形成基板２０（例えばシリコン基板）上に振動板２１を形成し、振動板２１上に、下電極膜２２ａ’、圧電体膜２２ｂ’、上電極膜２２ｃ’を形成する。図７は図２におけるＢ２−Ｂ２’断面図に相当するものであり、図７Ａ（ａ）でも図６Ａ（ａ）と同様に、振動板２１、下電極膜２２ａ’、圧電体膜２２ｂ’、上電極膜２２ｃ’が形成される。
【００４９】
次に、図６Ａ（ｂ）に示されるように、上電極２２ｃをパターニングする。圧力発生室３１ｃを形成する領域で圧電素子２２の一部となる部分については、所望の形にパターニングする。このとき、図７Ａ（ｂ）に示されるように、ずれ検査用圧電体パターン２５が形成される部分については、上電極膜２２ｃ’の全面除去を行う。
【００５０】
次に、図６Ａ（ｃ）に示されるように、圧電体２２ｂをパターニングし、図７Ａ（ｃ）におけるずれ検査用圧電体パターン２５も同時にパターニングする。このとき、圧電体２２ｂとずれ検査用圧電体パターン２５は、同一のマスクを用いて同時に形成することが好ましい。
同一マスクを用いて同時に形成することにより、圧力発生室３１ｃと圧電体２２ｂとの位置ずれをより精密に測定・検査するずれ検査用圧電体パターン２５を形成することができる。
【００５１】
次に、図６Ａ（ｄ）に示されるように、下電極２２ａをパターニングする。圧力発生室３１ｃを形成する領域で圧電素子２２の一部となる部分については、所望の形にパターニングする。このとき、図７Ａ（ｄ）において、ずれ検査用圧電体パターン２５が形成される部分については、下電極膜２２ａ’の全面除去を行う。なお、図７Ａ（ｄ）に示される例では、ずれ検査用圧電体パターン２５の下側に、下電極膜２２ａ’が残っているが、符号を省略している。ずれ検査用圧電体パターン２５の下側の下電極膜２２ａ’はあってもよいし、なくてもよい。
【００５２】
次に、図６Ａ（ｅ）に示されるように、絶縁膜２３及び配線２４を形成する。同様に、図７Ａ（ｅ）に示されるように、絶縁膜２３及び配線２４を形成する。このとき、図６Ａ（ｅ）では、絶縁膜２３には下電極２２ａと上電極２２ｃの接続部で接続孔が開孔されているが、図７Ａ（ｅ）では接続孔は形成されていない。また、図７Ａ（ｅ）に示されるように、貫通部２９が形成され、貫通部２９は液供給路１７と個別液室３１ａとに連通することとなる。
【００５３】
次に、図６Ｂ（ｆ）に示されるように、流路形成基板２０上に、振動板２１及び圧電素子２２側で、かつ、流路形成基板２０と対向した位置に保護基板１０を接着剤１５ｂにより貼り合わせる。保護基板１０には、あらかじめ、振動空間１１、液供給路１７、ＩＣ実装空間１８、電気的接続空間１９を形成しておく。ここで、図６Ｂ（ｆ）には図示していないが、ＩＣ実装空間１８部分において、ドライバーＩＣ５０をフリップチップ実装する。その後、アンダーフィル剤５１を流路形成基板２０とドライバーＩＣ５０との隙間に注入し、封止する。また、図７Ｂ（ｆ）でも同様に、流路形成基板２０と保護基板１０とが貼り合わされることとなる。
【００５４】
次に、図６Ｂ（ｇ）及び図７Ｂ（ｇ）に示されるように、流路形成基板２０を研削、研磨し、所望の厚さに薄くする。本実施形態では、例えば７５μｍ程度の厚さにする。
【００５５】
次に、図６Ｂ（ｈ）及び図７Ｂ（ｈ）に示されるように、流路形成基板２０にフォトリソグラフィー・エッチングプロセスを行い、個別液室３１ａ、流体抵抗部３１ｂ、圧力発生室３１ｃを形成する。本実施形態では、エッチングマスクにはフォトレジストを使用し、ＩＣＰをプラズマ源としたいわゆるディープシリコンエッチャーにより流路形成基板２０をエッチングして形成する。
【００５６】
このとき、個別液室３１ａと圧力発生室３１ｃを同時に一体的に形成しているため、圧力発生室３１ｃと圧電体２２ｂとの位置ずれの測定及び検査を、個別液室３１ａとずれ検査用圧電体パターン２５を観察することで行うことができる。
【００５７】
上記図５で説明したように、圧力発生室３１ｃと圧電体２２ｂとの位置ずれの検査を、個別液室３１ａとずれ検査用圧電体パターン２５を観察することで行うことができる。このとき、ずれ検査用圧電体パターン２５は、液供給路１７を通して観察される。従って、この段階（図６Ｂ（ｈ）及び図７Ｂ（ｈ）実施後）で観察することができ、液滴吐出ヘッドにおける圧力発生室３１ｃと圧電体２２ｂとの位置ずれをチップ内の分布として容易に精度良く検査することができる。もし、位置ずれが著しく、実施に耐え得るレベルに満たないチップについては、後の工程を行わず破棄することにより、無駄なコストが低減される。また、装置・工程管理がしやすくなり、歩留まり向上、コスト低減となる。
【００５８】
なお、検査のタイミングは、図６Ｂ（ｈ）及び図７Ｂ（ｈ）実施後であれば適宜変更することが可能であり、例えば後述の図６Ｂ（ｉ）及び図７Ｂ（ｉ）実施後であってもよい。このとき、液滴吐出ヘッドにおけるフレーム６０を貼り合わせるまで検査が可能である。
【００５９】
次に、図６Ｂ（ｉ）及び図７Ｂ（ｉ）に示されるように、例えば原子層堆積（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤとも称される）により、耐液性保護膜３４を成膜する。原子層堆積では、緻密な膜を露出している部分全体に、入り組んだ流路内であっても被覆性が高く・均一に膜を成膜することができるため好ましい。
【００６０】
（画像形成装置）
本発明に係る液滴吐出ヘッドを搭載した画像記録装置の一実施形態について図８及び図９を参照して説明する。図８は本実施形態に係る記録装置の斜視説明図であり、図９は本実施形態に係る記録装置の機構部の側面説明図である。
【００６１】
このインクジェット記録装置は、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と、このキャリッジ９３に搭載した本発明を実施したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッド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８２等を収納している。
【００６２】
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（あるいは給紙トレイでもよい）８４を抜き差し自在に装着することができる。また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができ、給紙カセット８４あるいは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８２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８６に排紙する。
【００６３】
印字機構部８２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ている。
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本発明に係るインクジェットヘッドからなる液滴吐出ヘッド１の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には液滴吐出ヘッド１に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ９５を交換可能に装着している。
【００６４】
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いる。この多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクを僅かな負圧に維持している。また、記録ヘッドとしてここでは各色の液滴吐出ヘッド１を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【００６５】
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。
【００６６】
一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３を液滴吐出ヘッド１の下方側に搬送するために、給紙カセット８４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。
【００６７】
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を液滴吐出ヘッド１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。
【００６８】
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８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５、１１６とを配設している。
【００６９】
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液滴吐出ヘッド１を駆動することにより、停止している用紙８３にインクを吐出して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。記録終了信号又は用紙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。
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、液滴吐出ヘッド１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。この回復装置１１７は図示しない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。
【００７０】
キャリッジ９３は、印字待機中には、回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段で液滴吐出ヘッド１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。
【００７１】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド１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て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。
【００７２】
なお、上記実施の形態においては、液滴吐出ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドとして、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド（スポッタ）などの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。
【００７３】
このような画像記録装置においては、液滴吐出ヘッドのコストが、直接画像記録装置のコストに直接的につながる。本発明によれば、本発明の低コストの液滴吐出ヘッドを用いることで、低価格の画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  液滴吐出ヘッド
１０  保護基板
１１  振動空間
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ  接着剤
１７  液供給路
１８  ＩＣ実装空間
１９  電気的接続空間
２０  流路形成基板
２１  振動板
２２  圧電素子
２２ａ  下電極
２２ａ’  下電極膜
２２ｂ、２２ｂ１、２２ｂ２、２２ｂ３、２２ｂ４  圧電体
２２ｂ’  圧電体膜
２２ｃ  上電極
２２ｃ’  上電極膜
２３  絶縁膜
２４  配線
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ  ずれ検査用圧電体パターン
２７  電極端子
２９  貫通部
３１ａ  個別液室
３１ｂ  流体抵抗部
３１ｃ  圧力発生室
３２  隔壁
３４  耐液性保護膜
４０  ノズル板
４１  ノズル孔
５０  ドライバーＩＣ
５１  アンダーフィル剤
５２  配線部材
５３  接続端子
６０  フレーム
６１  液供給口
６２  配線部材引き出し口
６３  流路形成基板端面
８１  記録装置本体
８２  印字機構部
８３  用紙
８４  給紙カセット
８５  手差しトレイ
８６  排紙トレイ
９１  主ガイドロッド
９２  従ガイドロッド
９３  キャリッジ
９５  インクカートリッジ
９７  主走査モータ
９８  駆動プーリ
９９  従動プーリ
１００  タイミングベルト
１０１  給紙ローラ
１０２  フリクションパッド
１０３  ガイド部材
１０４  搬送ローラ
１０５  搬送コロ
１０６  先端コロ
１０７  副走査モータ
１０９  印写受け部材
１１１  搬送コロ
１１２、１１４  拍車
１１３  排紙ローラ
１１５、１１６  ガイド部材
１１７  回復装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７５】
【特許文献１】特許第４６３９８８６号公報
【特許文献２】特開２０１４−００８７２９号公報
【図１】
2017024334.tif 000003
【図８】
2017024334.tif 000004
【図９】
2017024334.tif 000005
【図２】
2017024334.tif 000006
【図３】
2017024334.tif 000007
【図４】
2017024334.tif 000008
【図５】
2017024334.tif 000009
【図６Ａ】
2017024334.tif 000010
【図６Ｂ】
2017024334.tif 000011
【図７Ａ】
2017024334.tif 000012
【図７Ｂ】
2017024334.tif 000013