(57)【要約】【課題】変異量が大きく小型化可能な液滴吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液滴を吐出するノズル孔を有するノズル板と、ノズル孔に対応した吐出室を形成する隔壁と、吐出室の壁を構成する変形可能な振動板と、振動板の吐出室が形成される面とは反対の面上に形成された下部電極と、下部電極上に形成された圧電体層と、圧電体層上に形成された上部電極と、を有する液滴吐出ヘッドにおいて、振動板、下部電極、圧電体層、上部電極により生ずる膜応力を合わせた膜応力が圧縮応力であることを特徴とする液滴吐出ヘッドを提供することにより上記課題を解決する。【選択図】図３
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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を有するノズル板と、
前記ノズル孔に対応した吐出室を形成する隔壁と、
前記吐出室の壁を構成する変形可能な振動板と、
前記振動板の前記吐出室が形成される面とは反対の面上に形成された下部電極と、
前記下部電極上に形成された圧電体層と、
前記圧電体層上に形成された上部電極と、
を有する液滴吐出ヘッドにおいて、
前記振動板、前記下部電極、前記圧電体層、前記上部電極により生ずる膜応力を合わせた膜応力が圧縮応力であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記振動板は、電圧を印加していない状態においては、前記吐出室側に凸形状となっ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】
前記振動板は、少なくとも圧縮応力を有する膜と、引張り応力を有する膜との2層以上の膜を積層形成することにより形成されるものであって、
前記振動板は、圧縮応力を有す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から３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドと一体化されており、前記液滴吐出ヘッドにインクを供給するためのインクタンクと、
を有することを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドから吐出する液滴により画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
変形可能な振動板と、
前記振動板の一方の面に形成された下部電極と、
前記下部電極上に形成された圧電体層と、
前記圧電体層上に形成された上部電極と、
を有する圧電アクチュエータにおいて、
前記振動板、前記下部電極、前記圧電体層、前記上部電極により生ずる膜応力を合わせた膜応力が圧縮応力であることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記振動板は、少なくとも圧縮応力を有する膜と、引張り応力を有する膜との2層以上の膜を積層形成することにより形成されるものであって、
前記振動板は、圧縮応力を有することを特徴とする請求項６に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータにおける前記振動板を壁面の一部とする流路と、
を備え、前記振動板の変形により液体を輸送することを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項９】
請求項６又は７に記載の圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータの変形により、光の反射方向を変化させるミラーと、
を備えたことを特徴とする光変調デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、画像形成装置、圧電アクチュエータ、マイクロポンプ及び光変調デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、記録時の騒音が極めて低いこと、高速印字が可能であること、インクの自由度が高く、安価な普通紙を用いることが可能である等の多くの利点を有している。この中でも記録が必要なときにのみインク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式は、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在主流となってきている。
【０００３】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像形成装置又は画像形成装置として用いるインクジェット記録装置において使用する液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドとしては、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する吐出室（加圧室、圧力室、インク流路等とも称される。）と、吐出室内のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えて、圧力発生手段で発生した圧力で吐出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る。
【０００４】
このような液滴吐出ヘッドとしては、圧力発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用いて吐出室の壁面を形成している振動板を変形変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型のもの、吐出室内に配設した発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いてインクのバブルを発生させてインク滴を吐出させるバブル型（サーマル型）のもの等がある。ピエゾ型のものには、縦振動型、横振動型の他、せん断変形を利用したシェアモード型等がある。その中で近年、半導体プロセスやマイクロマシニング技術の進歩により、パターンニング加工技術が確立されていて、かつ、低コストのＳｉ基板に加圧室及びピエゾ素子を直接形成するアクチュエータの構成が検討されている。
【０００５】
特許文献１では、弾性膜とその上に形成された下電極とからなる振動板において、圧力発生室内側の少なくとも幅方向両側に長手方向に亘って凹部を有し、この凹部の深さはこの弾性膜の厚さの０．５倍以上で、下電極の一部に到達するまでの範囲であるとしている。振動板端部に凹部を設けることで振動板を変形しやすくし変位量を大きくすることが可能である。
【０００６】
また、特許文献２では、振動板を正の膜応力を有する層と、負の膜応力を有する層との少なくとも二層を有する積層膜からなる振動膜により構成しており、これら膜応力により振動膜が有する膜張力は実質的にゼロ又は負となり、この振動膜の膜張力に圧電体膜の膜張力を加えた膜張力が正となるように構成されている。多層からなる振動板及び圧電体を含んだすべての膜の張力が正（引張り応力）であるため、振動板が平坦に張った状態とすることができる。
【０００７】
また、特許文献３では、基体と電気−機械変換素子部の間に一層以上の中間層が形成されている圧電アクチュエータにおいて、中間層が基材との密着機能層、反応防止機能層、膜応力緩和機能層を有する単層または複数層から構成されている圧電アクチュエータが開示されている。
【特許文献１】特許第３６１０８１１号明細書
【特許文献２】特許第３４５１６２３号明細書
【特許文献３】特開平１１−２０４８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されているアクチュエータでは、薄膜である振動板の一部を安定して加工することは困難であり、また、圧力室内に凹部を形成することはインクを充填した際に、圧力室に気泡がトラップされやすくなり、インクの吐出性能に影響を与える。
【０００９】
また、特許文献２に記載されているものは、縦振動モードで動作する積層ピエゾ型のアクチュエータと異なり、横振動モードで動作する薄膜ピエゾ型アクチュエータは、発生力が弱いため、強いテンションで張られた振動板では十分に変位させることは困難である。
【００１０】
また、特許文献３に記載されているものでは、弱い力で振動板の変位量を増やすことは容易ではない。
【００１１】
本発明は、このような問題に対しなされたものであり、特に、圧電素子形成側の反対側に凸形状となるように形成することにより、振動板の変位量を大きくすることができ、低コストで変位量の大きい液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、画像形成装置、圧電アクチュエータ、マイクロポンプ及び光変調デバイスを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、液滴を吐出するノズル孔を有するノズル板と、前記ノズル孔に対応した吐出室を形成する隔壁と、前記吐出室の壁を構成する変形可能な振動板と、前記振動板の前記吐出室が形成される面とは反対の面上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成された圧電体層と、前記圧電体層上に形成された上部電極と、を有する液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板、前記下部電極、前記圧電体層、前記上部電極により生ずる膜応力を合わせた膜応力が圧縮応力であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記振動板は、電圧を印加していない状態においては、前記吐出室側に凸形状となっていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記振動板は、少なくとも圧縮応力を有する膜と、引張り応力を有する膜との2層以上の膜を積層形成することにより形成されるものであって、前記振動板は、圧縮応力を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記記載の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドと一体化されており、前記液滴吐出ヘッドにインクを供給するためのインクタンクと、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記記載の液滴吐出ヘッドから吐出する液滴により画像を形成することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、変形可能な振動板と、前記振動板の一方の面に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成された圧電体層と、前記圧電体層上に形成された上部電極と、を有する圧電アクチュエータにおいて、前記振動板、前記下部電極、前記圧電体層、前記上部電極により生ずる膜応力を合わせた膜応力が圧縮応力であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、前記振動板は、少なくとも圧縮応力を有する膜と、引張り応力を有する膜との2層以上の膜を積層形成することにより形成されるものであって、前記振動板は、圧縮応力を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前記記載の圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータにおける前記振動板を壁面の一部とする流路と、を備え、前記振動板の変形により液体を輸送することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、前記記載の圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータの変形により、光の反射方向を変化させるミラーと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、振動板、下部電極、圧電体層、上部電極のぞれぞれの膜応力を合わせた全体の膜応力が圧縮応力であるため、弱い力で大きな変位量を得ることができる。これにより、効率の高いアクチュエータを得ることができるとともに、小型で低コストとなる液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、画像形成装置を得ることができると共に、効率の良い圧電アクチュエータ、マイクロポンプ及び光変調デバイスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明を実施するための最良の形態について、以下に説明する。
【００２３】
〔第１の実施の形態〕
本発明に係る第１の実施の形態は、液滴吐出ヘッドに関するものである。図１、図２に基づき本実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態における液滴吐出ヘッドにおける分解斜視図であり、一部断面で示したものである。図２（ａ）は、本実施の形態における組み立てられた液滴吐出ヘッドについて、図１における破線Ａ１−Ａ２で切断した断面図であり、図２（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの上面図である。
【００２４】
本実施の形態は、インク液滴を基板の面部に設けたノズル孔から吐出させるサイドシューター方式の液体吐出ヘッドであり、インクを吐出するノズル孔２０を有するノズル基板となる第2の基板２と、吐出室１４、振動板、圧電素子を形成した液室基板となる第1の基板１と、圧電素子保護のための空間１２を設けた保護基板となる第3の基板３からなるものであり、これら３枚の基板を重ねた積層構造となっている。
【００２５】
第１の基板１は、シリコン基板４上に積層膜を形成した構成の振動板が設けられている。この振動板は、後述するように、シリコン基板４の一方の面上にシリコン酸化膜５、ポリシリコン層６、シリコン酸化膜７、シリコン窒化膜８、下部電極９となる白金膜、所定の領域をパターンニングすることにより形成した圧電体層１０、上部電極１１が積層形成されている。また、他方の面には、シリコン基板４をエッチングすることにより、吐出室１４、これに連通する流体抵抗部１５及び共通液室１７が形成されている。
【００２６】
第２の基板２は、ニッケル高速電鋳法により形成されたものであり、厚さは３０〔μｍ〕である。第２の基板２は、第１の基板１に形成される吐出室１４の壁面を構成するものであり、各々の吐出室１４に対応してノズル孔２０が設けられている。
【００２７】
第３の基板３は、下部電極９、圧電体層１０、上部電極１１により構成される圧電素子の動作領域を確保し、保護するための空間１２が形成されたものである。
【００２８】
次に、本実施の形態における液滴吐出ヘッドの動作について説明する。インク供給孔１６から共通液室１７を経由して各々の吐出室１４内にインクが供給される。各々の吐出室１４がインクにより満たされた状態において、圧電素子の上部電極１１と下部電極９との間に、２０〔Ｖ〕の所定のパルス幅のパルス電圧を印加する。これにより、横振動モードで変形する圧電素子が縮み、圧電素子と密着している振動板全体が吐出室１４側に、凸状態となるように変形する。これにより、吐出室１４内の体積が減少し、吐出室１４内の圧力が急上昇し、ノズル孔２０よりインク液滴２１が記録紙４０に向けて吐出される。このパルス電圧を連続的に印加することにより、ノズル孔２０より連続的にインク液滴２１を吐出することができる。
【００２９】
次に、本実施の形態における液体吐出ヘッドの製造方法について、図３に基づき説明する。図３は、図１における破線Ａ１−Ａ２により切断した断面における工程図である。
【００３０】
最初に、図３（ａ）に示すように、＜１００＞の厚さ２５０〔μｍ〕であるシリコン基板４の一方の面上にウエット酸化法により絶縁膜となるシリコン酸化物（ＳｉＯ２）からなるシリコン酸化膜５を約０．３〔μｍ〕形成する。尚、このシリコン酸化膜５を形成する際、シリコン基板４の反対側の面においてもシリコン酸化膜２２が形成される。更にこの上に、振動板を構成する材料となるポリシリコン層６をＬＰＣＶＤ法により、約１．０〔μｍ〕成膜する。更にこの上に、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）からなるシリコン酸化膜７をＬＰＣＶＤ法により、約０．６〔μｍ〕成膜する。更にこの上に、シリコン窒化物（Ｓｉ３Ｏ４）からなるシリコン窒化膜８をＬＰＣＶＤ法により、約０．１〔μｍ〕成膜する。尚、このシリコン窒化膜８は、上述の積層膜が成膜された振動板の応力を調整するためのものであり、その膜厚や成膜条件等は各々の膜の内部応力を勘案して定めることが望ましい。
【００３１】
次に、図３（ｂ）に示すように、このシリコン窒化膜８上に、Ｐｔ膜からなる下部電極９をスパッタリングにより０．１〔μｍ〕成膜する。更にこの上に、スパッタリングにより、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる圧電体層１０を約１．０〔μｍ〕成膜し、更に、上部電極１１を約０．１〔μｍ〕成膜する。尚、図示はしないが、Ｐｔ膜からなる下部電極９を成膜した後は、この上に、フォトレジストを塗布し、プリベークを行い、露光装置による露光、現像を行うことにより、形成される振動板に対応したレジストパターンを形成する。この後、ＲＩＥ等のドライエッチングを行いレジストパターンの形成されていない領域の下部電極９を除去することにより、所定の領域に下部電極９を形成し、この後、圧電体層１０、上部電極１１の成膜を行う。
【００３２】
次に、図３（ｃ）に示すように、後述する吐出室１４に対応した圧電素子を形成する。即ち、圧電素子は下部電極９、圧電体層１０、上部電極１１により構成されるものであり、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程により、吐出室１４に対応するように圧電素子を形成する。具体的には、上部電極１１を成膜した後、この上に、フォトレジストを塗布し、プリベークを行い、露光装置による露光、現像を行うことにより、形成される圧電素子の形状に対応したレジストパターンを形成する。この後、ＲＩＥ等のドライエッチングを行いレジストパターンの形成されていない領域の上部電極１１及び圧電体層１０を除去することにより、吐出室１４に対応した圧電素子が形成される。
【００３３】
次に、図３（ｄ）に示すように、シリコン基板４において、圧電素子が形成された面と反対の面に、吐出室１４、流体抵抗部１５及び共通液室１７となる領域を形成する。具体的には、シリコン酸化膜５と同時にシリコン基板４の反対側の面に形成されたシリコン酸化膜２２上に、フォトレジストを塗布し、プリベークを行い、露光装置による露光、現像を行うことにより、吐出室１４、流体抵抗部１５及び共通液室１７が形成される領域に開口を有するレジストパターンを形成する。この後、ＲＩＥ等のドライエッチングを行い、吐出室１４、流体抵抗部１５及び共通液室１７の形成される領域のシリコン酸化膜２２を除去する。この後、残存しているフォトレジストを除去し、形成されたシリコン酸化膜２２のパターンをマスクとしてＩＣＰ方式によるドライエッチングを行うことにより、吐出室１４、流体抵抗部１５及び共通液室１７となる領域の空間を形成する。尚、図３（ｄ）以降は、図３（ｃ）以前の図の上下を反転させたものである。
【００３４】
次に、図３（ｅ）に示すように、別工程で作製したノズル基板である第２の基板２と第１の基板１とを接着する。具体的には、第２の基板２は、スルファミン酸浴で高速電鋳法により作製されたものであり、第１の基板１における吐出室１４に対応したノズル孔２０が形成されている。第１の基板１の吐出室１４と、ノズル孔２０との位置合わせを行った後、第１の基板１の圧電素子が形成されていない面において、第２の基板２とを接着する。
【００３５】
次に、図３（ｆ）に示すように、別工程で作製した保護基板である第３の基板３と第１の基板１と接着する。具体的には、第３の基板３は、＜１１０＞のシリコン基板において、空間１２の形成される領域に開口部を有するレジスト等のパターンを形成した後、ＴＭＡＨ、ＫＯＨ等のアルカリエッチング液を用い所定の深さまでエッチングを行うことにより空間１２を形成する。尚、樹脂モールドやメタルインジェクションモールド等の成型部品を用いても良い。このようにして、第１の基板１の圧電素子に形成されている領域に対応した空間１２を有する第３の基板３が形成される。第３の基板３は、第１の基板１の圧電素子の形成されている面に接着され、圧電素子と空間１２との位置合わせを行った後、接着される。
【００３６】
この後、圧電素子の上部電極１１と下部電極９を液体吐出ヘッドの駆動回路と接続することにより、本実施の形態の液体吐出ヘッドが完成する。
【００３７】
本実施の形態においては、振動板が多数の膜により形成されており、無負荷の状態では、吐出室１４側に凸形状となっている。即ち、伸びようとする圧縮応力を内在する膜を吐出室１４側に積層し、縮もうとする引張り応力が内在する膜を吐出室１４とは反対側となるように積層することにより、負荷がかからない状態では、吐出室１４側に凸形状となるような振動板を得ているのである。
【００３８】
【表１】
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具体的には、表１に示すように、酸化シリコン膜５、ポリシリコン層６、酸化シリコン膜７、窒化シリコン膜８、下部電極９により、振動板が形成されるが、この振動板の吐出室１４側の酸化シリコン膜５、ポリシリコン層６、酸化シリコン膜７は、圧縮応力が内在する膜であり、吐出室１４より離れた窒化シリコン膜８、下部電極９は引張り応力内在させた膜となる。更に、下部電極９上には、引張り応力を内在する圧電体層１０、上部電極１１が形成されている。
【００３９】
シリコン酸化膜５、７やポリシリコン層６は、成膜温度が６００〜１０００〔℃〕と高いが、シリコン基板４に対し、線膨張係数が小さいため圧縮応力を内在した膜となる。一方、ＬＰＣＶＤにより成膜した窒化シリコン膜８は、成膜温度は高いが、線膨張係数がシリコン基板４に対し大きいため引張り応力を内在する膜となる。また、スパッタリングにより成膜した下部電極９、上部電極１１となるＰｔ膜や、圧電体層１０となるＰＺＴもシリコン基板４に対し、大きいため引張り応力を内在させた膜となる。
【００４０】
本実施の形態では、上記膜をシリコン基板４上に積層形成した後、吐出室１４となる領域のシリコン基板４をエッチングすることにより、薄いメンブレン（膜）状態とし振動板を形成しているため、各々の膜の内部応力により、振動板が吐出室１４側に
凸形状となるように形成され、全体として張力の弱い膜となっている。このことにより、振動板が変形しやすく、小さな電圧印加によって大きな変位量を得ることができるアクチュエータを形成することができる。これにより、効率が良く、また、小型化可能な液滴吐出ヘッドを作製することが可能となるのである。
【００４１】
また、各々の膜の応力により、振動板の形状を吐出室１４に凸形状となるように形成しているため、振動板を連続的に振動させた際にも、残留振動により振動板が凹状態になりにくく、横振動モードで収縮動作を行う薄膜圧電素子の変形を妨げ難い構造となっている。これによって、より一層効率よく振動板を変形させることが可能となる。
【００４２】
尚、本実施の形態における液体吐出ヘッドは、インク流路からノズルである吐出口にかけての形状が、直線的であるエッジシューター方式であってもよいし、本実施の形態において説明したようなインク流路の向きとノズルである吐出口の向きが異なるサイドシューター方式であってもよい。
【００４３】
〔第２の実施の形態〕
本発明における第２の実施の形態は、インクカートリッジである。具体的に、図４に基づき説明する。図４は、本実施の形態におけるインクカートリッジの斜視図である。
【００４４】
このインクカートリッジは、ノズル２０等を有する上記各実施形態のいずれかのインクジェットヘッド６１と、このインクジェットヘッド６１に対してインクを供給するインクタンク６２とを一体化したものである。
【００４５】
このようにインクタンク一体型のヘッドの場合、ヘッドの低コスト化、信頼性向上は、ただちにインクカートリッジ全体の低コスト化、信頼性向上につながるので、上述したように低コスト化、高信頼性化、製造不良を低減することで、インクカートリッジの歩留まり、信頼性が向上し、ヘッド一体型インクカートリッジの低コスト化を図ることができる。
【００４６】
〔第３の実施の形態〕
本発明における第３の実施の形態は、画像形成装置であるインクジェット記録装置である。図５に本実施の形態におけるインクジェット記録装置の斜視図、図６に本実施形態におけるインクジェット記録装置の機構部の側面図を示す。
【００４７】
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、キャリッジ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、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（或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、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或いは手差しトレイ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。
【００４８】
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、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。
【００４９】
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インクジェットヘッド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、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド９４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。
【００５０】
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。
【００５１】
一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３をヘッド９４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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、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。
【００５５】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド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（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００５６】
このように、このインクジェット記録装置においては本発明を実施したインクジェットヘッドを搭載しているので、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。
【００５７】
なお、上記実施形態においては、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することができる。
【００５８】
〔第４の実施の形態〕
第４の実施の形態は、本発明における圧電アクチュエータ及びこの圧電アクチュエータを用いたマイクロポンプである。本実施の形態の圧電アクチュエータについて、図７に基づき説明する。本実施の形態における圧電アクチュエータは、圧縮応力を内在している膜２４と引張り応力を内在している膜２５からなる振動板上に、下部電極２６、圧電体層２７、上部電極２８が形成されている。下部電極２６、圧電体層２７、上部電極２８により構成される圧電素子により、振動板が変位する構造の圧電アクチュエータである。振動板は、上述のとおり、圧縮応力を内在している膜２４と引張り応力を内在している膜２５の積層により構成されている。具体的には、圧縮応力を有する膜２４は、ウエット酸化法により形成されたシリコン酸化物（ＳｉＯ２）からなるシリコン酸化膜、ＬＰＣＶＤ法により形成されたポリシリコン層、ＬＰＣＶＤ法により形成されたシリコン酸化物（ＳｉＯ２）からなるシリコン酸化膜を積層することにより形成される。また、引張り応力を内在している膜２５は、ＬＰＣＶＤ法により形成したシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｏ４）からなるシリコン窒化膜により形成される。尚、下部電極２６、圧電体層２７、上部電極２８は、いずれも引張り応力を有する膜である。
【００５９】
次に、本実施の形態におけるマイクロポンプについて図８に基づき説明する。本実施の形態におけるマイクロポンプは、上述の圧電アクチュエータを含んだ構成のものである。具体的には、本実施の形態におけるマイクロポンプは、振動板３０が紙面横方向に連続して設けられており、流路３３を形成しており、この流路３３内を液体が流れる構造となっている。尚、図面上振動板３０は多層膜により形成されている。
【００６０】
振動板３０の流路と反対の面に複数設けられた圧電素子３７を図面右側より順次駆動することにより、振動板３０が順次変形し、流路３３内の流体は、矢印の方向に流れ、流体を輸送することが可能となる。
【００６１】
本実施の形態におけるマイクロポンプは、小さな電圧印加により大きな変位量を得ることができるため、高い効率のマイクロポンプを得ることができる。
【００６２】
〔第５の実施の形態〕
第５の実施の形態は、本発明における光変調デバイスである。具体的に、図９に基づき説明する。本実施の形態における振動板３６はミラーを兼ね備えた構成のものである。図に示すように、振動板３６のミラーとしての機能を有する面と反対の面には、圧電素子３８が二次元的に複数配列されている。振動板３６はつなぎ目がなく、圧電素子３８の駆動により、振動板３６の表面が変形する。
【００６３】
具体的には、光源３１からの光はレンズ３４を介してミラーとなる振動板３６の表面に照射される。このミラーとなる振動板３６が駆動されていない領域に入射した光は、投影用レンズ３２へ入射する。一方、圧電素子３８に電圧が印加されている領域のミラーとなる振動板３６に入射した光は、ミラーとなる振動板３６の表面が凹面鏡となるため、光は散乱し投影用レンズ３２にはほとんど入射しない。投影用レンズ３２に入射した光は、不図示のスクリーン等に投影される。この状態を図１０に基づき説明する。図１０は、本実施の形態に係る光変調デバイスの斜視図である。本図に示されるように、ミラーとなる振動板３６の背面には、二次元的に圧電素子３８が形成されており、各々の圧電素子３８は独立に制御することができ、これにより、不図示のスクリーン上に画像を表示することができる。尚、本図では、圧電素子３８が４×４で配列されている構成を示したが、より多くの圧電素子を配列することも可能である。
【００６４】
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図
【図２】第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの要部断面図及び上面図
【図３】第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造工程図
【図４】第２の実施の形態に係るインクカートリッジの斜視図
【図５】第３の実施の形態に係る画像形成装置の斜視図
【図６】第３の実施の形態に係る画像形成装置の断面図
【図７】第４の実施の形態に係る圧電アクチュエータの断面図
【図８】第４の実施の形態に係るマイクロポンプの断面図
【図９】第５の実施の形態に係る光変調デバイスの断面図
【図１０】第５の実施の形態に係る光変調デバイスの斜視図
【符号の説明】
【００６６】
１    第１の基板
２    第２の基板
３    第３の基板
４    シリコン基板
５    シリコン酸化膜
６    ポリシリコン層
７    シリコン酸化膜
８    シリコン窒化膜
９    下部電極
１０  圧電体層
１１  上部電極
１２  空間
１４  吐出室
２０  ノズル孔
２２  シリコン酸化膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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