(57)【要約】【課題】絶縁膜の帯電を除去することにより、耐久性及び信頼性を向上させることが可能な構造とした静電アクチュエーター、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びに静電アクチュエーターの駆動方法を提供する。【解決手段】基板上に形成された個別電極１１と、個別電極１１にギャップＧを隔てて対向し、個別電極１１との間で発生させた静電気力により動作する振動板４と、ギャップＧを気密封止する封止材９と、Ｘ線を照射してギャップＧ内の雰囲気を電離させるＸ線発生装置４０とを備えたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された固定電極と、
前記固定電極にギャップを隔てて対向し、前記固定電極との間で発生させた静電気力により動作する可動電極と、
前記ギャップを気密封止する封止部と、
電磁波を照射して前記ギャップ内の雰囲気を電離させる電磁波発生装置と
を備えたことを特徴とする静電アクチュエーター。
【請求項２】
前記電磁波発生装置は、前記電磁波としてＸ線を照射する
ことを特徴とする請求項１記載の静電アクチュエーター。
【請求項３】
前記ギャップ内以外に照射された前記電磁波の少なくとも一部を遮蔽する電磁波遮蔽部材を備えた
ことを特徴とする請求項１又は２記載の静電アクチュエーター。
【請求項４】
前記ギャップ内の雰囲気は、窒素、酸素、及びヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）の少なくとも１つである
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の静電アクチュエーター。
【請求項５】
前記固定電極の前記可動電極との対向面、及び、前記可動電極の前記固定電極との対向面の少なくとも一方に形成された絶縁膜を備えた
ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の静電アクチュエーター。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の静電アクチュエーターの駆動方法であって、
前記静電アクチュエーターの非駆動時に、前記電磁波発生装置から前記電磁波を照射する
ことを特徴とする静電アクチュエーターの駆動方法。
【請求項７】
請求項１〜５の何れかに記載の静電アクチュエーターと、
液滴が吐出されるノズルと、
前記ノズルに連通し、前記可動電極が一部に形成されている液体流路と
を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項７記載の液滴吐出ヘッドを備えた
ことを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐久性及び信頼性を向上させることが可能な構造の静電アクチュエーター、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びに静電アクチュエーターの駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、例えば、インクジェット記録装置に搭載される静電駆動方式のインクジェットヘッドが知られている。この静電駆動方式のインクジェットヘッドは、一般に、ガラス基板上に形成された個別電極（固定電極）と、この個別電極に所定のギャップ（空隙）を介して対向配置されたシリコン製の振動板（可動電極）とから構成される静電アクチュエーターを備えている。そして、インク滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル基板との間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバー等のインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、上記静電アクチュエーター部に静電気力を発生させることにより吐出室に圧力を加えて、選択されたノズル孔よりインク滴を吐出するようになっている。
【０００３】
このような静電駆動方式のアクチュエーターにおいては、長期駆動に対する耐久性及び信頼性の向上が望まれている。そこで、従来の静電駆動方式のアクチュエーターでは、アクチュエーターの絶縁膜の絶縁破壊や、短絡を防止して駆動の安定性と駆動耐久性を確保するため、振動板や個別電極の対向面に絶縁膜を形成することが多い。この絶縁膜としては、一般にシリコンの熱酸化膜が使用されている。その理由としては、製造プロセスの簡便さや、絶縁膜特性がシリコン熱酸化膜は優れているということが挙げられる。また、プラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：テトラエトキシシラン）を原料ガスとするシリコン酸化膜により絶縁膜を振動板の対向面に形成することも多い。
【０００４】
しかし、静電駆動方式のアクチュエーターにおいては、振動板と個別電極との間に電圧を印加すると静電気力で振動板が電極側に接触することによる接触帯電で、振動板と個別電極との間に存在する絶縁膜や電極に電荷が残留する。このため残留電荷の影響により静電吸引圧力が安定せず、アクチュエーターの安定駆動が確保できないという問題点があった。
【０００５】
そこで、従来の静電駆動方式のアクチュエーターでは、「基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、前記固定電極と前記可動電極との間に静電気力を発生させて該可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエーターにおいて、前記固定電極の対向面に、トリメトキシシランを原料ガスとして用いたシリコン酸化膜からなる絶縁膜を設けた静電アクチュエーター」が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３１３７３１号公報（第１３頁、第１３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術は、振動板と個別電極の双方の表面にＳｉＯ２  絶縁膜を形成するようにしたものである。したがって、同種材料を接触面に利用することにより、駆動中の残留電荷量を減らすことが可能となり、帯電量を減少することができる。
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、駆動電圧の増加に伴って帯電量も増加してしまい、貼り付きが発生し、駆動特性の低下や耐久性の低下が生じる可能性がある。つまり、高電圧で駆動するためには、帯電対策を別途要求される。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、電極や絶縁膜の帯電を除去することにより、耐久性及び信頼性を向上させることが可能な構造とした静電アクチュエーター、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びに静電アクチュエーターの駆動方法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】
【０００９】
本発明に係る静電アクチュエーターは、基板上に形成された固定電極と、前記固定電極にギャップを隔てて対向し、前記固定電極との間で発生させた静電気力により動作する可動電極と、前記ギャップを気密封止する封止部と、電磁波を照射して前記ギャップ内の雰囲気を電離させる電磁波発生装置とを備えたものである。
このため、電離したギャップ内の雰囲気によって帯電した電荷が中和（反応）され、電極や絶縁膜の帯電を除去することができる。また、帯電した電荷を除去することで、非駆動時の可動電極の撓みを低減することができる。さらに、可動電極の貼り付きを防止することができ、駆動の耐久性及び信頼性を向上させることができる。
【００１０】
本発明に係る静電アクチュエーターは、前記電磁波発生装置は、前記電磁波としてＸ線を照射するものである。
このため、ギャップ内の雰囲気を電離させるのに十分なイオン化エネルギーを照射することができる。
【００１１】
本発明に係る静電アクチュエーターは、前記ギャップ内以外に照射された前記電磁波の少なくとも一部を遮蔽する電磁波遮蔽部材を備えたものである。
このため、電磁波発生装置から照射された電磁波がギャップ内以外に漏洩することを低減することができる。
【００１２】
本発明に係る静電アクチュエーターは、前記ギャップ内の雰囲気は、窒素、酸素、及びヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）の少なくとも１つである。
このため、電磁波発生装置から照射された電磁波により、ギャップ内の雰囲気を電離し易くすることができる。
【００１３】
本発明に係る静電アクチュエーターは、前記固定電極の前記可動電極との対向面、及び、前記可動電極の前記固定電極との対向面の少なくとも一方に形成された絶縁膜を備えたものである。
このため、電離したギャップ内の雰囲気によって、絶縁膜に帯電した電荷が中和され、絶縁膜の帯電を除去することができる。また、絶縁膜に帯電した電荷を除去することで、非駆動時の可動電極の撓みを低減することができる。さらに、絶縁膜に帯電した電荷を除去することで、可動電極の貼り付きを防止することができ、駆動の耐久性及び信頼性を向上させることができる。
【００１４】
本発明に係る静電アクチュエーターの駆動方法は、上記の静電アクチュエーターの駆動方法であって、前記静電アクチュエーターの非駆動時に、前記電磁波発生装置から前記電磁波を照射するものである。
このため、電極や絶縁膜の帯電を静電アクチュエーターの非駆動時に除去することができ、静電アクチュエーターの駆動の耐久性及び信頼性を向上することができる。
【００１５】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記の静電アクチュエーターと、液滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通し、前記可動電極が一部に形成されている液体流路とを備えたものである。
このため、液滴吐出ヘッドは、上記の静電アクチュエーターが有する効果を奏することができる。さらに、可動電極である振動板の撓みを低減することができるので、吐出特性の安定性を向上させることができる。
【００１６】
本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを備えたものである。
このため、上記の液滴吐出ヘッドが有する効果を奏する液滴吐出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１に係る静電アクチュエーターを備えた液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１に示す液滴吐出ヘッドの概略縦断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】帯電反応を説明する図である。
【図５】実施の形態１の液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の一例を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る静電アクチュエーターを備えた液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。図２は図１に示す液滴吐出ヘッドの概略縦断面図である。図１及び図２に基づいて、液滴吐出ヘッド１００の構成及び動作について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。この液滴吐出ヘッド１００は、静電気力により駆動される静電駆動方式の静電アクチュエーターの代表として、ノズル基板の表面側に設けられたノズル孔から液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプの液滴吐出ヘッドを表している。
【００１９】
図１及び図２に示すように、この液滴吐出ヘッド１００は、ノズル基板３、キャビティ基板１及び電極基板２の３つの基板が順に積層されるように接合された３層構造となっている。つまり、液滴吐出ヘッド１００は、キャビティ基板１の一方の面（上面）にはノズル基板３が接合されており、他方の面（下面）には電極基板２が接合され、キャビティ基板１を電極基板２とノズル基板３とが上下から挟む構造となっている。液滴吐出ヘッド１００には、電極基板２上に形成された個別電極１１と、この個別電極１１に所定のギャップＧを介して対向配置されたキャビティ基板１の振動板４とから構成される静電アクチュエーターを備えている。さらに、静電アクチュエーターは、Ｘ線発生装置４０及び遮蔽部材５０を備えている。
【００２０】
なお、個別電極１１は、本発明における「固定電極」に相当する。また、振動板４は、本発明における「可動電極」に相当する。また、Ｘ線発生装置４０は、本発明における「電磁波発生装置」に相当する。また、遮蔽部材５０は、本発明における「電磁波遮蔽部材」に相当する。
【００２１】
また、この実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００は、電極基板２とキャビティ基板１とを陽極接合により接合するものとし、キャビティ基板１とノズル基板３とをエポキシ樹脂等の接着剤を用いて直接接合するものとして説明する。また、液滴吐出ヘッド１００の電極基板２に形成する個別電極１１には、図２で示すドライバＩＣ等の電力供給手段である発振回路２３によって駆動信号（パルス電圧）が供給されるようになっている。
【００２２】
［キャビティ基板１］
キャビティ基板１は、例えば、厚さ約５０μｍ（マイクロメートル）の（１１０）面方位のシリコン単結晶基板（以下、単にシリコン基板という）を主要な材料として構成されている。このシリコン基板にドライエッチング又は異方性ウエットエッチングのいずれかあるいは双方を行い、キャビティ基板１の各部材（吐出室５、リザーバー６等）が形成されている。キャビティ基板１の各部材の一つである吐出室５は、底壁が可撓性を有する振動板４となっており、複数個形成されている。
【００２３】
吐出室５は、個別電極１１の電極列に対応して形成されており、インク等の液滴が保持されて吐出圧が加えられるようになっている。また、吐出室５は、紙面手前側から奥側にかけて平行に並んで形成されているものとする。また、キャビティ基板１の各部材の一つであるリザーバー６は、各吐出室５にインク等の液滴を供給するための共通インク室として機能している。このリザーバー６の底面には、リザーバー６の底面を貫通する液体供給孔６ａが形成されている。この液体供給孔６ａは、電極基板２の液体供給孔１４と連通する。
【００２４】
キャビティ基板１の下面（電極基板２と対向する面）には、振動板４と個別電極１１との間を電気的に絶縁するためのＴＥＯＳ膜（ここでは、Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：テトラエトキシシラン（珪酸エチル）を用いてできるＳｉＯ２  膜をいう）である絶縁膜４ａを、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＴＥＯＳ−ｐＣＶＤともいう）法を用いて、０．１μｍ程成膜している。これは、振動板４の駆動時における絶縁破壊及びショートを防止するためと、インク等の液滴によるキャビティ基板１のエッチングを防止するためのものである。また、キャビティ基板１の上面にも、図示省略の液体保護膜となるＳｉＯ２  膜（ＴＥＯＳ膜を含む）を、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法により成膜するとよい。このような液体保護膜を成膜することによって、インク滴で流路が腐食されるのを防止できるからである。この液体保護膜の応力と絶縁膜４ａの応力とを相殺させ、振動板４の反りを小さくできるという効果もある。
【００２５】
ここでは、絶縁膜４ａがＴＥＯＳ膜である場合を例に説明するが、これに限定するものではなく、絶縁性能が向上する物質であればよい。例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２  膜）よりも比誘電率の高い誘電材料、すなわちアルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）等の、いわゆるＨｉｇｈ−Ｋ（高誘電率ゲート絶縁膜）材で形成してもよい。Ｈｉｇｈ−Ｋ材からなる絶縁膜は、酸化シリコンよりも高い比誘電率を有するため、静電アクチュエーターの絶縁性及び動作特性を向上させることが可能である。他には、酸窒化シリコン、酸化タンタル、窒化ハフニウムシリケート、又は酸窒化ハフニウムシリケート等の他の膜を用いてもよい。
【００２６】
なお、本実施の形態１では、絶縁膜４ａが、キャビティ基板１の下面全体に形成された場合を示すが、本発明はこれに限るものではない。例えば、アクチュエーター駆動中の当接面にのみ絶縁膜４ａを形成するようにしてもよい。また、複数の絶縁膜を積層するようにしてもよい。
【００２７】
振動板４は、高濃度のボロンドープ層で構成されている。所望の厚さの振動板４を形成するために、同じだけの厚さのボロンドープ層を形成する。水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液による単結晶シリコンのエッチングにおけるエッチングレートは、ドーパントがボロンの場合、約５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３  以上の高濃度の領域において、非常に小さくなる。このため、振動板４の部分を高濃度のボロンドープ層とし、アルカリ溶液による異方性エッチングによって吐出室５を形成する際に、ボロンドープ層が露出してエッチングレートが極端に小さくなる、いわゆるエッチングストップ技術を用いることにより、振動板４の厚さ及び吐出室の容積を高精度に形成することができる。さらに、キャビティ基板１には、外部電極端子としての共通電極端子７が形成されている。この共通電極端子７は、発振回路２３から配線及び図示省略のＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を介して振動板４に個別電極１１と反対の極性の電荷が供給する際の端子となるものである。
【００２８】
［電極基板２］
電極基板２は、例えば、厚さ１ｍｍのホウ珪酸系の耐熱硬質ガラス等のガラスを主要な材料として形成する。ここでは、電極基板２がホウ珪酸系の耐熱硬質ガラスで形成されている場合を例に示すが、例えば、電極基板２を単結晶シリコンで形成してもよい。この電極基板２の表面には、上述したキャビティ基板１の吐出室５の形状に合わせた電極用凹部８（ガラス溝）が、例えば、エッチングにより深さ０．２μｍ程度で形成されている。
【００２９】
また、この電極用凹部８の内部（特に底部）には、個別電極１１が、一定の間隔を有してキャビティ基板１の各吐出室５（可動電極である振動板４）と対向するように作製されている。そして、この電極用凹部８は、その内部に個別電極１１、リード部１２及び端子部１３（特に区別する必要がない限り、個別電極１１は、リード部１２と端子部１３とを含んだものとして説明する）を装着できるように、これらの形状に類似したやや大きめの形状にパターン形成するとよい。また、電極用凹部８の深さが約０．２μｍである場合を例に示しているが、電極用凹部８内に作製する個別電極１１の厚さに応じて、変更可能になっている。
【００３０】
個別電極１１は、例えば、酸化錫を不純物としてドープした透明のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）を０．１μｍの厚さでスパッタして作製する。このように、ＩＴＯで個別電極１１を作製すると、透明なので放電したかどうかの確認が行い易いという利点がある。なお、個別電極１１の材料をＩＴＯに限定するものではなく、クロム等の金属材料を用いてもよい。また、電極基板２には、リザーバー６の液体供給孔６ａと連通し、図示省略の外部のインクタンクから供給される液体を取り入れる流路となる液体供給孔１４が貫通形成されている。
【００３１】
さらに、電極基板２には、端子部１３及び気相処理溝１６もエッチングにより深さ約０．２μｍ程度で形成されている。そして、端子部１３に図示省略のＦＰＣを実装して、個別電極１１の一端（端子部１３）と発振回路２３とを、配線を介して接続するようにしている。したがって、個別電極１１には、発振回路２３から配線及びＦＰＣを介して駆動信号が供給されるようになっている。なお、リード部１２の端部には、図示省略のリード部絶縁層が成膜されており、アクチュエーター駆動時の絶縁破壊及び短絡を防止している。
【００３２】
電極基板２とキャビティ基板１とを陽極接合して積層体を形成すると、振動板４と個別電極１１との間には、振動板４を撓ませる（変位させる）ことができる一定のギャップ（空隙）Ｇが、電極基板２の電極用凹部８により形成されるようになっている。このギャップＧは、電極用凹部８の深さ、及び、個別電極１１の厚さにより決まることになる。このギャップＧは、液滴吐出ヘッド１００の吐出特性に大きく影響するため、厳格な精度管理が要求される。つまり、ギャップＧは、各振動板４に対向する位置に細長く所定の深さを有するように形成されている。このギャップＧは、内部に湿気や埃等が侵入しないよう気密封止することが要求される。なお、ギャップＧは、キャビティ基板１となるシリコン基板に凹部を形成したり、スペーサーを挟むことによって形成することも可能である。
【００３３】
また、本実施の形態では、電極用凹部８の端部を封止材９により封止を行った後、ギャップＧ内の気相処理（脱水処理及び疎水処理）を行い、そして、その気相処理を行うための気相処理溝１６を封止するといった２段階で気密封止を行うようにしている。
【００３４】
なお、封止材９は、本発明における「封止部」に相当する。
【００３５】
気相処理溝１６は、外気と連通し、各電極用凹部８を繋ぐように形成されている。端子部１３及び気相処理溝１６の深さが約０．２μｍである場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、電極用凹部８の深さに応じて変更するとよい。なお、気相処理は、キャビティ基板１及び電極基板２の接合基板を真空チャンバーに入れた後、窒素雰囲気中にさらし、ギャップＧ内の水分を除去する。その後、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）ガス雰囲気に接合基板をさらす。これにより、気相処理溝１６を介してギャップＧ内にＨＭＤＳガスが充填され、ギャップＧ内はＨＭＤＳガス雰囲気となる。
【００３６】
なお、この際、ギャップＧ内に窒素（Ｎ２）や酸素（Ｏ２）などの任意のガスを充填するようにしてもよい。また、ギャップＧ内の雰囲気は、複数のガスを混合したものでもよい。
【００３７】
この液滴吐出ヘッド１００は、複数の個別電極１１が長辺及び短辺を有する長方形状に形成されており、この個別電極１１が、互いの長辺が平行になるように配置されている。そして、図１では、個別電極１１の短辺方向に伸びる１つの電極列を示している。なお、個別電極１１の短辺が長辺に対して斜めに形成されており、個別電極１１が細長い平行四辺形状になっている場合には、長辺方向に直角方向に伸びる電極列を形成するようにすればよい。
【００３８】
また、個別電極１１上において振動板４と対向する部分には絶縁膜１１ａが形成されている。絶縁膜１１ａは、例えば絶縁膜４ａと同種材料で形成されている。この絶縁膜１１ａが、アクチュエーター駆動中の当接面となる。なお、本実施の形態１では、絶縁膜１１ａが、アクチュエーター駆動中の当接面に形成する場合を示すが、本発明はこれに限るものではない。例えば、個別電極１１上面全体に絶縁膜１１ａを形成してもよい。また、個別電極１１上に、複数の絶縁膜を積層するようにしてもよい。
【００３９】
なお、本実施の形態１では、キャビティ基板１の下面（個別電極１１との対向面）に絶縁膜４ａを形成し、電極基板２の個別電極１１上（振動板４との対向面）に絶縁膜１１ａを形成する場合を示すが、本発明はこれに限るものではない。例えば、キャビティ基板１の下面、及び個別電極１１の上面の少なくとも一方にのみ絶縁膜を形成するようにしてもよい。
【００４０】
［ノズル基板３］  
ノズル基板３は、例えば、厚さ約１８０μｍのシリコン基板を主要な材料として構成されている。そして、キャビティ基板１の上面（電極基板２を接合する面の反対面）と接合している。ノズル基板３には、吐出室５のそれぞれと連通する複数のノズル孔２０が貫通形成されている。各ノズル孔２０は、吐出室５から移送された液滴を外部に吐出するようになっている。なお、ノズル孔２０を複数段（例えば、２段）で形成すると、液滴を吐出する際の直進性の向上が期待できる。
【００４１】
また、ノズル基板３の下面（キャビティ基板１との接合面）には、オリフィス２１及びダイアフラム２２が形成されている。オリフィス２１は、リザーバー６から各吐出室５に液滴を移送させるために、リザーバー６と各吐出室５とを連通させるものである。ダイアフラム２２は、振動板４によりリザーバー６側の液体に加わる圧力を緩衝するためのものである。ここでは、ノズル基板３を上面とし、電極基板２を下面として説明しているが、実際に用いられる場合には、ノズル基板３の方が電極基板２よりも下面となることが多い。なお、実施の形態１では、ノズル基板３にオリフィス２１を形成した場合を例に示したが、キャビティ基板１にオリフィス２１を形成するようにしてもよい。
【００４２】
なお、実際にはノズル基板３の外表面全体にシリコン酸化膜が形成されているが、図１及び図２においてその図示は省略している。また、図１では、ノズル孔２０及び吐出室５が２列に並んだ液滴吐出ヘッドを示しているが、ノズル孔２０及び吐出室５が１列に並んだものであってもよい。また、図１及び図２では、吐出方式が、ノズル基板３に平行に液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプのものを例に挙げて説明したが、サイドイジェクトタイプのものであってもよい。
【００４３】
［Ｘ線発生装置４０］
Ｘ線発生装置４０は、電磁波を照射してギャップＧ内の雰囲気を電離（イオン化）させるものである。Ｘ線発生装置４０は、例えばＸ線管により構成され、Ｘ線帯の電磁波を照射する。なお、本実施の形態１では、Ｘ線を照射する場合を説明するが、本発明はこれに限らず、ギャップＧ内の雰囲気を電離させるイオン化エネルギーを照射する電磁波であればよい。例えば、ギャップＧ内に充填されたガス（Ｎ２、Ｏ２、ＨＭＤＳ等）に応じたイオン化エネルギーを照射するようにしてもよい。
【００４４】
［遮蔽部材５０］
遮蔽部材５０は、ギャップＧ内以外に照射されたＸ線を遮蔽するものである。遮蔽部材５０は、例えば鉛（Ｐｂ）により構成され、液滴吐出ヘッド１００全体を囲むように配置する。これにより、液滴吐出ヘッド１００外へのＸ線の漏洩を防止する。なお、鉛に限らず、Ｘ線（電磁波）を遮蔽できる材料であればよい。例えば、鉄、タングステンなどを用いてもよい。なお、本実施の形態１では、液滴吐出ヘッド１００全体を遮蔽部材５０により囲む場合を説明するが、本発明はこれに限らず、ギャップＧ内以外に照射されたＸ線の少なくとも一部を遮蔽するようにしてもよい。
【００４５】
［動作］
次に、図１及び図２に示す液滴吐出ヘッド１００の動作について説明する。キャビティ基板１のリザーバー６には、液体供給孔１４及び液体供給孔６ａを介して外部からインク等の液滴が供給されている。また、キャビティ基板１の吐出室５には、オリフィス２１を介してリザーバー６から液滴が供給されている。発振回路２３は、ＦＰＣを介して端子部１３と接続されており、個別電極１１への電荷の供給及び停止を制御するようになっている。この発振回路２３は、例えば、２４ｋＨｚで発振し、発振回路２３によって選択された個別電極１１に０Ｖ〜４０Ｖ程度のパルス電位を印加して電荷供給を行い、その個別電極１１を正に帯電させる。
【００４６】
このとき、共通電極端子７を介してキャビティ基板１には負の極性を有する電荷が供給され、正に帯電された個別電極１１に対応する振動板４を相対的に負に帯電させる。そのため、選択された個別電極１１と振動板４との間では静電気力が発生することになる。そうすると、振動板４は、静電気力によって個別電極１１側に引き寄せられて撓むことになる。これによって吐出室５の容積が増大する。つまり、個別電極１１は、個別電極１１に引き寄せられて当接することになる。これによって吐出室５の容積が増大する。
【００４７】
その後、個別電極１１への電荷の供給を止めると、振動板４と個別電極１１との間の静電気力がなくなり、振動板４はその弾性力により元の状態に復元する。このとき、吐出室５の容積が急激に減少するため、吐出室５内部の圧力が急激に上昇する。これにより、吐出室５内のインクの一部がインク滴としてノズル孔２０より吐出されることになる。このインク滴が、例えば、記録紙に着弾することによって印刷等が行われるようになっている。その後、液滴がリザーバー６からオリフィス２１を通じて吐出室５内に補給され、初期状態に戻る。このように振動板４を駆動させることで、静電アクチュエーターとして機能させているのである。このような方法は、引き打ちと呼ばれるものであるが、バネ等を用いて液滴を吐出する押し打ちと呼ばれる方法もある。
【００４８】
図３は図２のＡ−Ａ断面図である。図４は帯電反応を説明する図である。以下、図３及び図４に基づいて、絶縁膜の帯電と、この帯電の除去について説明する。
【００４９】
図３に示すように、液滴吐出ヘッド１００は、電極基板２と対向する振動板４の表面には絶縁膜４ａが形成されている。また、電極基板２に形成した個別電極１１の表面にも絶縁膜１１ａが形成されている。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、振動板４を駆動すると絶縁膜４ａと絶縁膜１１ａとがアクチュエーター駆動中の当接面となる。そして、アクチュエーター部の駆動を繰り返すことにより、絶縁膜４ａと絶縁膜１１ａとが接触することによる接触帯電で、絶縁膜４ａ及び絶縁膜１１ａが帯電をしていく（図４（ｂ））。このような２つの絶縁膜の帯電が増加していくと、振動板の撓みや、貼り付きといったことが発生する可能性が生じる。
【００５１】
そこで、本実施の形態１の液滴吐出ヘッド１００では、静電アクチュエーターの非駆動時に、Ｘ線発生装置４０からＸ線を照射する。これにより、ギャップＧ内の雰囲気はＸ線のイオン化エネルギーにより電離する。そして電離した正イオン及び負イオンは、絶縁膜４ａ及び絶縁膜１１ａの帯電電荷による電場により、それぞれ異極性に帯電した絶縁膜上に移動する（図４（ｃ））。そして、移動した正イオン及び負イオンによって絶縁膜４ａ及び絶縁膜１１ａに帯電した電荷が中和（反応）され、絶縁膜４ａ及び絶縁膜１１ａの帯電が除去される（図４（ｄ））。
【００５２】
なお、絶縁膜４ａ及び絶縁膜１１ａの帯電電荷を除去した後に、電離した正イオン及び負イオンが余剰にならないことが望ましい。これは、静電アクチュエーターを駆動する際に、個別電極１１及び振動板４に供給した電荷と反応して静電気力が変化するからである。このため、Ｘ線発生装置４０からのＸ線照射は短時間でよい。例えば想定される残留電荷に応じて照射時間を適宜設定するようにしてもよい。
【００５３】
［効果］
以上のように本実施の形態においては、Ｘ線を照射してギャップＧ内の雰囲気を電離させる。このため、電離したギャップＧ内の雰囲気によって帯電した電荷が中和され、絶縁膜４ａ及び絶縁膜１１ａの帯電を除去することができる。また、帯電した電荷を除去することで、非駆動時の可動電極の撓みを低減することができる。さらに、振動板４の貼り付きを防止することができ、駆動の耐久性及び信頼性を向上させることができる。
【００５４】
また、Ｘ線発生装置４０から電磁波としてＸ線を照射する。このため、ギャップＧ内の雰囲気を電離させるのに十分なイオン化エネルギーを照射することができる。
【００５５】
また、Ｘ線発生装置４０から照射されたＸ線を遮蔽する遮蔽部材５０を設けている。このため、Ｘ線がギャップＧ内以外に漏洩することを低減することができる。
【００５６】
また、ギャップＧ内の雰囲気は、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、及びヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）の少なくとも１つである。このため、Ｘ線発生装置４０から照射されたＸ線により、ギャップＧ内の雰囲気を電離し易くすることができる。
【００５７】
また、静電アクチュエーターの非駆動時に、Ｘ線発生装置４０からＸ線を照射する。このため、電極や絶縁膜の帯電を除去することができ、静電アクチュエーターの駆動の耐久性及び信頼性を向上することができる。また、アクチュエーターの非駆動時にＸ線を照射するので、アクチュエーター駆動中に個別電極１１及び振動板４に供給した電荷と、電離されたイオンとが中和することがなく、個別電極１１と振動板４との間の静電気力を低減することがない。
【００５８】
また、本実施の形態における液滴吐出ヘッド１００は、振動板４の撓みや貼り付きを低減することができ、吐出特性の安定性を向上させることができる。
【００５９】
実施の形態２．
図５は実施の形態１の液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の一例を示した斜視図である。図５に示す液滴吐出装置１１０は、特にインクを吐出するインクジェット記録装置の例で示している。液滴吐出装置１１０は、実施の形態１の静電アクチュエーターを備えた液滴吐出ヘッド１００を搭載している。
【００６０】
このため、絶縁膜４ａ及び絶縁膜１１ａの帯電量を低減することができ、振動板４の撓みや貼り付きを低減することができる。よって、安定した吐出特性を得ることが可能となり、高解像度の印字が可能となる。したがって、本実施の形態２では、安定して高品質の印字が可能な液滴吐出装置１１０を得ることができる。
【００６１】
なお、液滴吐出ヘッド１００は、図５に示す液滴吐出装置１１０の他に、液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することができる。また、液滴吐出ヘッド１００は、圧電駆動方式の液滴吐出装置や、バブルジェット（登録商標）方式の液滴吐出装置にも使用できる。例えば、液滴吐出ヘッド１００をディスペンサとし、生体分子のマイクロアレイとなる基板に吐出する用途に用いる場合では、ＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ：デオキシリボ核酸）、他の核酸（例えば、Ｒｉｂｏ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ：リボ核酸、Ｐｅｐｔｉｄｅ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ：ペプチド核酸等）タンパク質等のプローブを含む液体を吐出させるようにしてもよい。
【００６２】
液滴吐出ヘッド１００に搭載されている静電アクチュエーターは、例えば、光通信や光演算、光記憶装置、光プリンター、映像表示装置等に用いられている光スイッチ、ミラーデバイス、レーザプリンターのレーザ操作ミラーの駆動部、その他の微細加工の素子（デバイス）、あるいは装置等にも適用することも可能である。いずれに適用される場合であっても、２つの絶縁膜４ａ、絶縁膜１１ａの帯電を防止し、振動板４の撓み及び貼り付きを防止することができ、吐出特性の安定性及び駆動耐久性の向上を図ることができる。
【００６３】
なお、本発明の実施の形態に係る静電アクチュエーター、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、上述の実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において変更することができる。また、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００が電極基板２、キャビティ基板１及びノズル基板３からなる３層構造である場合を例に説明したが、ガラス基板、キャビティ基板、リザーバー基板及びノズルプレートからなる４層構造であってもよい。  
【符号の説明】
【００６４】
１  キャビティ基板、２  電極基板、３  ノズル基板、４  振動板、４ａ  絶縁膜、５  吐出室、６  リザーバー、６ａ  液体供給孔、７  共通電極端子、８  電極用凹部、９  封止材、１１  個別電極、１１ａ  絶縁膜、１２  リード部、１３  端子部、１４  液体供給孔、１６  気相処理溝、２０  ノズル孔、２１  オリフィス、２２  ダイアフラム、２３  発振回路、４０  Ｘ線発生装置、５０  遮蔽部材、１００  液滴吐出ヘッド、１１０  液滴吐出装置、Ｇ  ギャップ。
【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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