(57)【要約】【課題】高潤滑硬質膜の成膜工程において基板間の接合ズレを効果的に防止することが可能な静電アクチュエーターの製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る静電アクチュエーターの製造方法は、シリコン基板３’を、シリコン基板３’の外径よりも大きな外径を有し、振動板８に対応する位置に貫通穴５３が形成されているシリコンマスク５０、及び、シリコン基板３’の外径よりも大きな外径を有するサポート基板６０で挟み込み、貫通穴５３を介して高潤滑硬質膜を成膜する工程と、を有している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板に形成した凹部に固定電極を形成する工程と、
第２の基板に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を形成する工程と、
前記第２の基板の外径よりも大きな外径を有し、前記可動電極に対応する位置に貫通穴が形成されているマスク、及び、前記第２の基板の外径よりも大きな外径を有するサポート基板で前記第２の基板を挟み込み、前記マスクの外周部と前記サポート基板とを接合する工程と、
前記マスクの前記貫通穴を介して前記第２の基板の前記可動電極形成位置に高潤滑硬質膜を成膜する工程と、
前記第２の基板を前記マスク及び前記サポート基板から取り外す工程と、
前記第１の基板の前記固定電極と前記第２の基板の前記可動電極とをギャップを隔てて対向するように前記第１の基板と前記第２の基板とを陽極接合する工程と、を有する
ことを特徴とする静電アクチュエーターの製造方法。
【請求項２】
前記マスクには、
前記第２の基板と同程度の径を有し、前記第２の基板が収容可能なザグリ部が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の静電アクチュエーターの製造方法。
【請求項３】
前記マスクがシリコン材料、前記サポート基板がガラス材料で、それぞれ構成されており、
前記マスクと前記サポート基板とを陽極接合することで接合する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の静電アクチュエーターの製造方法。
【請求項４】
前記サポート基板の前記マスクとの接合面には前記第２の基板と同程度の外径を有する金属薄膜が成膜されており、
前記金属薄膜と前記第２の基板とが向かい合うように前記マスクと前記サポート基板とを陽極接合する
ことを特徴とする請求項３に記載の静電アクチュエーターの製造方法。
【請求項５】
前記第２の基板及び前記マスクにアライメントピン穴を形成しておき、
前記アライメントピン穴に位置決めピンを挿通することによって、前記第２の基板を前記マスクに固定する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の静電アクチュエーターの製造方法。
【請求項６】
前記高潤滑硬質膜を蒸着又はスパッタ法により成膜する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の静電アクチュエーターの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の静電アクチュエーターの製造方法による静電アクチュエーターの製造工程を含む
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法による液滴吐出ヘッドの製造工程を含む
ことを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電駆動方式のインクジェットヘッド等に用いられる静電アクチュエーターの製造方法、その静電アクチュエーターの製造方法を適用する液滴吐出ヘッドの製造方法、及び、その液滴吐出ヘッドの製造方法を適用する液滴吐出装置の製造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、たと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液滴吐出ヘッドにおいては、高印字性能を追求するために、ノズルヘッドの高密度化が要求されている。それに伴い、キャビティ基板のアクチュエーター部にのみ成膜するためのシリコンマスクの接着精度にも高精度化が要求されている。特に、キャビティ基板に反りが発生した場合などには、シリコンマスクとの接触面積が小さくなるため、たとえばテープのみでの固定では、搬送や成膜時の真空引きや熱プロセスによる影響で、位置ズレを起こしてしまう可能性が高くなる。
【０００４】
そこで、シリコンマスクの接着精度を高精度化させるようにした技術が種々提案されている。そのようなものとして、「液滴を吐出するノズルを有するノズル板と、前記ノズルが連通する吐出室を形成したシリコン基板からなる流路基板と、前記液滴を吐出させる圧力を発生する圧力発生手段を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズル板に位置決め用穴を形成し、前記流路基板に位置決め用穴をエッチングで形成した液滴吐出ヘッド」が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、「個別電極が形成された電極ガラス基板と、前記個別電極との間で発生した静電気力により動作する振動板が形成されるシリコン基板とを、前記個別電極と前記振動板とがギャップを介して対向するようにして接合する接合工程と、該接合工程で形成された接合基板の前記シリコン基板の一部に選択的に所定の処理を行う処理工程とを有する静電アクチュエータの製造方法であって、前記処理工程は、前記所定の処理を行う処理部分に対応する部分に処理用貫通孔を有し且つ前記シリコン基板との間に真空保持用の空間を形成するための凹部を備えたマスク基板を、前記シリコン基板に真空吸着により取り付けて密着させる密着工程と、前記マスク基板の前記処理用貫通孔を介して前記シリコン基板に前記所定の処理を行う工程とを有する静電アクチュエータの製造方法」が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−９６４７３号公報（第４、５頁、第７図）
【特許文献２】特開２００７−２７６３０８号公報（第９頁、第６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、ＣＣＤカメラを利用したアライメントを行ない、接着剤によって基板同士の接合を行ない、高精度な接合を可能としている。しかしながら、接着剤を硬化させる間に接着剤の収縮が起きてしまい、基板相互の位置ズレを起こす可能性が少なからず生じる。そうすると、基板同士の位置精度の信頼性に劣るものとなり、この点で改善の余地が残る。
【０００８】
特許文献２に記載の技術は、シリコンマスクにキャビティ基板と向かい合う面に凹部を設け、シリコンマスクとキャビティ基板とをピンでアライメント合せし周辺をテープで貼付けるようにしたものである。そして、貼り付けた基板を、真空引きの出来るボックスに入れて真空引きし、その後急激に真空ボックス内を大気開放する。こうすることにより、シリコンマスクの凹部とキャビティ基板間は、減圧が保たれて吸着状態を保持することができ、高精度なアライメントを可能にしている。
【０００９】
しかしながら、真空吸着したシリコンマスクとキャビティとを真空蒸着装置やスパッタ装置に投入し減圧した場合、シリコンマスクとキャビティとの間の凹部の減圧効果が無くなり、吸着が解除されることになる。また、シリコンマスクとキャビティ周辺とをテープで固定しているが、そうすると従来技術の有する課題がまだ残っていることになる。加えて、シリコンマスクとキャビティ周辺とをテープで固定した際のズレ量が把握できず、実質のズレ量が分からないことになってしまい、生産性が低下してしまうことになる。
【００１０】
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、高潤滑硬質膜の成膜工程において基板間の接合ズレを効果的に防止することが可能な静電アクチュエーターの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び、液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る静電アクチュエーターの製造方法は、第１の基板に形成した凹部に固定電極を形成する工程と、第２の基板に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を形成する工程と、第２の基板の外径よりも大きな外径を有し、可動電極に対応する位置に貫通穴が形成されているマスク、及び、第２の基板の外径よりも大きな外径を有するサポート基板で第２の基板を挟み込み、マスクの外周部とサポート基板とを接合する工程と、マスクの貫通穴を介して第２の基板の可動電極形成位置に高潤滑硬質膜を成膜する工程と、第２の基板をマスク及びサポート基板から取り外す工程と、第１の基板の固定電極と第２の基板の可動電極とをギャップを隔てて対向するように第１の基板と第２の基板とを陽極接合する工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
したがって、マスクとサポート基板とによって第２の基板（キャビティ基板となるシリコン基板）を挟みこみ、保持固定するので、マスクと第２の基板（キャビティ基板となるシリコン基板）との位置ズレが発生することがなく、高潤滑硬質膜を高精度に成膜することができる。また、時間経過、あるいは、搬送時の衝撃による位置ズレも発生することがない。
【００１３】
本発明に係る静電アクチュエーターの製造方法は、マスクには、第２の基板と同程度の径を有し、第２の基板が収容可能なザグリ部が形成されていることを特徴とする。したがって、複雑な構成にすることなく、マスクに第２の基板を収容するように載置することができ、マスクと第２の基板との位置ズレを防止できる。
【００１４】
本発明に係る静電アクチュエーターの製造方法は、マスクがシリコン材料、サポート基板がガラス材料で、それぞれ構成されており、マスクとサポート基板とを陽極接合することで接合することを特徴とする。これによって、複雑な工程を経ることなく、確実にマスクとサポート基板とを接合することができる。したがって、マスクと第２の基板との位置ズレを効果的に防止できることになる。
【００１５】
本発明に係る静電アクチュエーターの製造方法は、サポート基板のマスクとの接合面には第２の基板と同程度の外径を有する金属薄膜が成膜されており、金属薄膜と第２の基板とが向かい合うようにマスクとサポート基板とを陽極接合することを特徴とする。すなわち、マスクとサポート基板とを陽極接合する際に、第２の基板がサポート基板に接合されることがない。したがって、サポート基板を取り外す際に、第２の基板に損傷を与えることがない。
【００１６】
本発明に係る静電アクチュエーターの製造方法は、第２の基板及びマスクにアライメントピン穴を形成しておき、アライメントピン穴に位置決めピンを挿通することによって、第２の基板をマスクに固定することを特徴とする。したがって、複雑な工程を経ることなく、容易に第２の基板を固定することが可能になる。
【００１７】
本発明に係る静電アクチュエーターの製造方法は、高潤滑硬質膜を蒸着又はスパッタ法により成膜することを特徴とする。したがって、複雑な手段を採用することなく、マスクに形成した貫通穴を介して高潤滑硬質膜を高精度に成膜することができることになる。
【００１８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の静電アクチュエーターの製造方法による静電アクチュエーターの製造工程を含むことを特徴とする。したがって、液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の静電アクチュエーターの製造方法が有している効果と同じ効果を有している。
【００１９】
本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法による液滴吐出ヘッドの製造工程を含むことを特徴とする。したがって、液滴吐出装置の製造方法は、上述の液滴吐出ヘッドの製造方法が有している効果と同じ効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解した状態を示す分解斜視図である。
【図２】液滴吐出ヘッドが組み立てられた状態の縦断面を示す縦断面図である。
【図３】シリコンマスクを上から見た状態を示す上面図である。
【図４】シリコンマスクとキャビティ基板とのアライメントを説明するための説明図である。
【図５】シリコンマスクの製造工程例の一部を示す縦断面図である。
【図６】シリコンマスクの製造工程例の一部を示す縦断面図である。
【図７】液滴吐出ヘッドの製造工程の流れを示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１で作製した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】
【００２１】
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、本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００を分解した状態を示す分解斜視図である。図２は、液滴吐出ヘッド１００が組み立てられた状態の縦断面を示す縦断面図である。図１及び図２に基づいて、静電アクチュエーターの構成及び動作について液滴吐出ヘッド１００の構成及び動作とともに説明する。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。
【００２２】
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。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１、第２の基板であるキャビティ基板３及び第１の基板である電極ガラス基板４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３の一方の面（上面）にはノズル基板１が接合されており、他方の面（下面）には電極ガラス基板４が接合され、キャビティ基板３を電極ガラス基板４とノズル基板１とが上下から挟む構造となっている。
【００２３】
この液滴吐出ヘッド１００には、電極ガラス基板４上に形成された個別電極１７（固定電極）と、この個別電極１７に所定のギャップ１８を介して対向配置されたキャビティ基板３の振動板８（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。また、この実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００は、電極ガラス基板４とキャビティ基板３とを陽極接合により接合するものとし、キャビティ基板３とノズル基板１とをエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合するものとして説明する。また、液滴吐出ヘッド１００の電極ガラス基板４に形成する固定電極である個別電極１７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１０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。
【００２４】
［キャビティ基板３］
キャビティ基板３は、たとえば厚さ約１８０μｍ（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（第２の基板）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また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ない、キャビティ基板３の各部材（吐出室７、リザーバー２９等）が形成されている。キャビティ基板３の各部材の一つである吐出室（圧力室）７は、底壁が可撓性を有する振動板８となっており、複数個形成されている。
【００２５】
吐出室７は、個別電極１７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７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３の各部材の一つであるリザーバー２９は、各吐出室７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２９の底面には、リザーバー２９の底面を貫通するインク供給孔２７が形成されている。このインク供給孔２７は、電極ガラス基板４のインク供給孔２８と連通するようになっている。
【００２６】
振動板８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８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８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７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８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。
【００２７】
キャビティ基板３の下面（電極ガラス基板４と対向する面、振動板８の下面）には、振動板８と個別電極１７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１９をプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＴＥＯＳ−ｐＣＶＤともいう）法を用いて、たとえば１００ｎμｍ程成膜している。これは、振動板８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３のエッチングを防止するためのものである。
【００２８】
ここでは、絶縁膜１９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。たとえば、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム（アルミナ））や酸窒化シリコン等の誘電体層を用いてもよい。また、プラズマＣＶＤで成膜する場合に限らず、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＥＣＲスパッタ等で絶縁膜を成膜してもよい。さらに、キャビティ基板３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１９の応力とを相殺させ、振動板８の反りを小さくできるという効果もある。
【００２９】
また、絶縁膜１９の表面（振動板８側面とは反対側面）には、図示省略の高潤滑硬質膜（たとえば、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、カーボンナノチューブ、または、フラーレンＣ６０等を構成材料とする炭素系硬質膜、以下高潤滑硬質膜がＤＬＣ膜であるとして説明する）が形成される。この高潤滑硬質膜は、静電アクチュエーターの安定駆動を実現可能にするものである。さらにキャビティ基板３には、外部電極端子としての共通電極端子１６が形成されている。この共通電極端子１６は、発振回路１０から図示省略のＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を介して振動板８に個別電極１７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。
【００３０】
［電極ガラス基板４］
電極ガラス基板４は、たとえば厚さ１ｍｍのホウ珪酸系の耐熱硬質ガラス等からなるガラス基板（第１の基板）を主要な材料として形成するとよい。ここでは、電極ガラス基板４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、たとえば電極ガラス基板４を単結晶シリコンで形成してもよい。この電極ガラス基板４の表面には、上述したキャビティ基板３の吐出室７の形状に合わせた凹部（ガラス溝）１２が、たとえばエッチングにより深さ０．２μｍ程度で形成されている。
【００３１】
また、この凹部１２の内部（特に底部）には、固定電極となる個別電極１７が、一定の間隔を有してキャビティ基板３の各吐出室７（可動電極である振動板８）と対向するように作製されている。そして、この凹部１２は、その内部に個別電極１７、リード部１４及び端子部１５（特に区別する必要がない限り、個別電極１７は、リード部１４と端子部１５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、凹部１２の深さが約０．２μｍである場合を例に示しているが、凹部１２内に作製する個別電極１７の厚さに応じて、変更可能になっている。
【００３２】
個別電極１７は、たと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とよい。このように、ＩＴＯで個別電極１７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やすいという利点がある。なお、個別電極１７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、電極ガラス基板４には、リザーバー２９のインク供給孔２７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インク供給孔２８が貫通形成されている。
【００３３】
さらに、電極ガラス基板４には、ＦＰＣ実装部３０がエッチングにより深さ約０．２μｍ程度で形成されている。このＦＰＣ実装部３０に図示省略のＦＰＣを実装して、個別電極１７の一端（端子部１５）と発振回路１０とを接続するようにしている。したがって、個別電極１７には、発振回路１０からＦＰＣを介して駆動信号が供給されるようになっている。
【００３４】
電極ガラス基板４とキャビティ基板３とを陽極接合して積層体を形成すると、振動板８と個別電極１７との間には、振動板８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）１８が、電極ガラス基板４の凹部１２により形成されるようになっている。このギャップ１８は、凹部１２の深さ、及び、個別電極１７の厚さにより決まることになる。このギャップ１８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。ギャップ１８は、各振動板８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１８は、内部に湿気や埃等が侵入しないように封止部９で気密封止される。
【００３５】
なお、ＦＰＣ実装部３０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、凹部１２の深さに応じて変更するとよい。なお、ギャップ１８は、気相処理を行なった後、封止部９で気密封止するとよい。気相処理は、ギャップ１８内の水分除去を行なった後に、疎水処理をするように実行される。また、ギャップ１８は、キャビティ基板３となるシリコン基板に凹部を形成したり、スペーサを挟むことによって形成することも可能である。
【００３６】
この液滴吐出ヘッド１００は、複数の個別電極１７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１７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１７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１７の短辺が長辺に対して斜めに形成されており、個別電極１７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。
【００３７】
［ノズル基板１］  
ノズル基板１は、たとえば厚さ約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３の上面（電極ガラス基板４を接合する面の反対面）と接合している。ノズル基板１には、吐出室７のそれぞれと連通する複数のノズル孔５が貫通形成されている。各ノズル孔５は、吐出室７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５を複数段（たとえば、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。
【００３８】
また、ノズル基板１の下面（キャビティ基板３との接合面）には、オリフィス２４及びダイアフラム２５が形成されている。オリフィス２４は、リザーバー２９から各吐出室７に液滴を移送させるために、リザーバー２９と各吐出室７とを連通させるものである。ダイアフラム２５は、振動板８によりリザーバー２９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１を上面とし、電極ガラス基板４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１の方が電極ガラス基板４よりも下面となることが多い。
【００３９】
なお、実施の形態１では、ノズル基板１にオリフィス２４を形成した場合を例に示したが、キャビティ基板３にオリフィス２４を形成するようにしてもよい。また、電極ガラス基板４、キャビティ基板３及びノズル基板１を接合するときに、シリコンからなる基板とホウ珪酸ガラスからなる基板を接合する場合（電極ガラス基板４とキャビティ基板３とを接合する場合）は陽極接合により、シリコンからなる基板同士を接合する場合（キャビティ基板３とノズル基板１）は接着剤を用いて直接接合によって接合することができる。
【００４０】
液滴吐出ヘッド１００の動作について簡単に説明する。キャビティ基板３のリザーバー２９には、インク供給孔２８及びインク供給孔２７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３の吐出室７には、オリフィス２４を介してリザーバー２９から液滴が供給されている。発振回路１０は、ＦＰＣを介してＦＰＣ実装部３０と接続されており、個別電極１７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１０は、たとえば２４ｋＨｚで発振し、発振回路１０によって選択された個別電極１７に０Ｖ〜４０Ｖ程度のパルス電位を印加して電荷供給を行ない、その個別電極１７を正に帯電させる。
【００４１】
このとき、共通電極端子１６を介してキャビティ基板３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１７に対応する振動板８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１７と振動板８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８は、静電気力によって個別電極１７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７の容積が増大する。つまり、個別電極１７は、個別電極１７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７の容積が増大する。
【００４２】
その後、個別電極１７への電荷の供給を止めると、振動板８と個別電極１７との間の静電気力がなくなり、振動板８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７の容積が急激に減少するため、吐出室７内部の圧力が急激に上昇する。これにより、吐出室７内のインクの一部がインク滴としてノズル孔５より吐出されることになる。このインク滴が、たと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２９からオリフィス２４を通じて吐出室７内に補給され、初期状態に戻る。このように振動板８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。
【００４３】
図３は、シリコンマスク５０を上から見た状態を示す上面図である。図４は、シリコンマスク５０とキャビティ基板３とのアライメントを説明するための説明図である。図３及び図４に基づいて、実施の形態１の特徴事項である静電アクチュエーターの製造方法、特にシリコンマスク５０とキャビティ基板３とのアライメントについて詳細に説明する。なお、図３には、シリコンマスク５０とともに、シリコンマスク５０に積層されたキャビティ基板３を併せて図示している。また、図４（ａ）がシリコンマスク５０とキャビティ基板３との積層状態を示す縦断面を、図４（ｂ）が更にサポート基板６０との積層状態を示す縦断面を、それぞれ示している。
【００４４】
［シリコンマスク５０］
このシリコンマスク５０は、キャビティ基板３の電極ガラス基板４側面にＤＬＣ膜を形成する際に利用するものである。シリコンマスク５０は、たとえば外径６インチ、厚さ５２５μｍのシリコン基板を主要な材料として構成されている。このシリコンマスク５０には、外径４インチ近傍部分から中心側に向かってザグリ部５１が形成されている。また、このシリコンマスク５０には、キャビティ基板３とアライメントするためのアライメントピン穴５２が対称位置に２箇所形成されている。さらに、キャビティ基板３の所望の位置、つまり振動板８位置にＤＬＣ膜を形成するための貫通穴５３が複数形成されている。
【００４５】
ザグリ部５１は、キャビティ基板３の外径と同程度の径（たとえば、４インチ）をもって形成されている。つまり、ザグリ部５１を形成することによって、キャビティ基板３をシリコンマスク５０に収容するように載置可能にしている。シリコンマスク５０のザグリ部５１の外周側は、ガラス基板からなるサポート基板６０との陽極接合に使われる。アライメントピン穴５２は、位置決めピン６５が挿通されることによって、シリコンマスク５０とキャビティ基板３とを位置決めした後に固定することを可能とするものである。なお、アライメントピン穴５２の個数を特に限定するものではない。また、キャビティ基板３にも、アライメントピン穴が形成されているものとする。
【００４６】
貫通穴５３は、キャビティ基板３の電極ガラス基板４との接合面側であって、振動板８の形成位置に対応する位置に形成されている。また、貫通穴５３は、シリコンマスク５０のザグリ部５１に形成してある凸部５４に形成されている。凸部５４は、キャビティ基板３の振動板８とシリコンマスク５０とを密着させるために、ザグリ部５１の内周側にザグリ部５１に対してのエッチング量よりもエッチング量を少なくすることで形成されている。なお、ここでは、ザグリ部５１の内周側に凸部５４を形成している状態を例に示しているが、凸部５４を形成せずに貫通穴５３を形成するようにしてもよい。
【００４７】
［サポート基板６０］
このサポート基板６０は、シリコンマスク５０と陽極接合するために利用されるものである。サポート基板６０は、凹凸がなく、たとえば外径６インチ、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されている。このサポート基板６０の片側表面（シリコンマスク５０との接合面）には、キャビティ基板３と同程度の外径を有する金属薄膜６１が成膜されている。この金属薄膜６１は、たとえばクロムやチタン等の導電性金属材料を蒸着やスパッタ法等を用いて成膜されている。この金属薄膜６１は、キャビティ基板３とサポート基板６０との接合を防止するために設けられている。
【００４８】
［シリコンマスク５０とキャビティ基板３とのアライメント］
図４では、シリコンマスク５０を下に、キャビティ基板３を上にして接合する状態を例に示している。図４（ａ）に示すように、たとえば６インチで厚みが５２５μｍのシリコンマスク５０のザグリ部５１に、４インチで厚みが１８０μｍのキャビティ基板３が収容されるように載置される。キャビティ基板３とシリコンマスク５０とは、たとえばカメラアライメントによりアライメント合わせを行ない、アライメントピン穴５２に位置決めピン６５を挿通することによって、固定される。
【００４９】
それから、図４（ｂ）に示すように、位置ズレの無いことを確認した上で、位置決めピン６５で繋がれたシリコンマスク５０及びキャビティ基板３に、サポート基板６０が重ねられる。サポート基板６０には金属薄膜６１が形成されており、この金属薄膜６１がキャビティ基板３側となるように、つまり金属薄膜６１とキャビティ基板３とが向かい合うようにしてしてサポート基板６０が重ねられる。このようにして積層基板を作製し、この積層基板を、３６０℃に加熱した後、８００Ｖの電圧を印加する。そうすると、シリコンマスク５０とサポート基板６０とが陽極接合することになる。
【００５０】
こうすることにより、キャビティ基板３のたわみを矯正することができ、振動板８上へのＤＬＣ成膜時に発生する位置ズレを効果的に防止することが可能になる。また、サポート基板６０に成膜した金属薄膜６１により、サポート基板６０とキャビティ基板３との間が陽極接合されることはない。つまり、シリコンマスク５０のザグリ部５１外周部とサポート基板６０とが陽極接合されるだけで、キャビティ基板３とサポート基板６０とが陽極接合されることはない。そして、この状態でＤＬＣ膜の成膜装置へ搬送されることになる。従来技術のようにテープによってシリコンマスクとキャビティ基板とを固定していたものに比較し、成膜装置へ搬送する際において発生していた位置ズレを効果的に防止することができる。
【００５１】
図５及び図６は、シリコンマスク５０の製造工程例の一部を示す縦断面図である。図５及び図６に基づいて、シリコンマスク５０の製造工程について説明する。なお、以下に示す基板の厚さやエッチング深さ、温度等の値はあくまでも一例であり、本発明はこれらの値によって限定されるものではない。また、図５及び図６では、説明の便宜のため、シリコンマスク５０となるシリコン基板５０’の一部を拡大させた縦断面図を示している。
【００５２】
まず、片面鏡面研磨され、外径６インチ、厚さ５２５μｍのシリコン基板５０’を用意する。このシリコン基板５０’を１０７５℃で１２時間、水蒸気と酸素を供給しながら酸化を行ない、シリコン基板５０’の表面に１９００ｎｍのシリコン酸化膜５６を形成する（図５（１））。次に、鏡面側にレジスト（図示省略）をスピンコートで塗布し、キャビティ基板３の振動板８上に成膜するために貫通穴５３を形成する箇所と、ザグリ部５１及びアライメントピン穴５２となる箇所をパターニングし、その部分のシリコン酸化膜５６をフッ酸水溶液にて完全にエッチング除去する（図５（２））。それから、レジストを除去する。
【００５３】
それから、鏡面側に再度レジスト（図示省略）をスピンコートで塗布して、貫通穴５３周辺部に形成する凸部５４となる箇所をパターニングし、その部分のシリコン酸化膜５６が９００ｎｍ程度残るようにフッ酸水溶液にてエッチングする（図５（３））。それから、レジストを除去する。その後、ＩＣＰドライエッチング装置により、貫通穴５３、ザグリ部５１、及び、アライメントピン穴５２となる部分を５０μｍ程度エッチングする（図５（４））。それから、凸部５４のシリコン酸化膜５６を、フッ酸水溶液にて除去する（図示せず）。そして、ＩＣＰドライエッチング措置により、ザグリ部５１の内周側部分を１８０μｍ程度エッチングする（図６（５））。
【００５４】
その後、フッ酸水溶液にて、シリコン基板５０’に残っているシリコン酸化膜５６を全てエッチング除去する。そして、シリコン基板５０’を１０７５℃で４時間、水蒸気と酸素を供給しながら酸化を行ない、シリコン基板５０’の表面に１１５０ｎｍのシリコン酸化膜５７を再度形成する（図６（６））。そして、シリコン基板５０’の鏡面側とは反対側面に、レジスト（図示省略）をスピンコートで塗布し、貫通穴５３形成箇所にパターニングを施す。
【００５５】
このとき、シリコン基板５０’の鏡面側にフィルムシート（図示省略）を貼付け、シリコン基板５０’とフィルムシートとの間に隙間ができないように外周部にレジストを塗布し、１２０℃で１０分間オーブンに入れ、レジストを乾燥させる。そして、フッ酸水溶液にて、貫通穴５３形成部箇所のシリコン酸化膜５７を完全にエッチング除去する（図６（７））。その後、レジスト及び、フィルムシートを除去する。それから、８０℃で濃度２５％のＴＭＡＨ  （テトラ・メチル・アンンモニウム・ヒドロキシド）水溶液によって、貫通穴５３が開くまでエッチングする（図６（８））。最後に、シリコン酸化膜５７をフッ酸水溶液にて完全に除去する。このようにしてシリコンマスク５０が作製できる。
【００５６】
次に、静電アクチュエーターの製造工程について液滴吐出ヘッド１００の製造工程とともに簡単に説明する。図７は、液滴吐出ヘッド１００の製造工程の流れを示すフローチャートである。図７に基づいて、液滴吐出ヘッド１００の製造工程についてその特徴事項（シリコンマスク５０を利用してＤＬＣ膜を成膜する工程）を中心に説明する。
【００５７】
電極ガラス基板４の製作（図７（Ｓ０））
電極ガラス基板４は、たとえば厚さが約１ｍｍの両面鏡面のホウ珪酸ガラス基板を用意し、上面に金・クロムのエッチングマスクを施し、フッ酸水溶液等でエッチングして凹部１２（または溝部）を形成した後に、凹部１２内にスパッタ等によりＩＴＯからなる個別電極１７を形成する。それから、このガラス基板にブラスト加工を施し、インク供給孔２８を形成する。このようにして電極ガラス基板４を製作することができる。
【００５８】
キャビティ基板３の製作（図７（Ｓ１）〜（Ｓ９））
まず、キャビティ基板３となるシリコン基板の片側表面に振動板８となるボロンドープ層を形成する（図７（Ｓ１））。このシリコン基板の両面全体に絶縁膜１９を形成する（図７（Ｓ２））。その後、絶縁膜１９の表面に図示省略のレジストを塗布し、吐出室７となる凹部等の流路を形成するためのパターニングをフォトリソグラフィーによって行ない、流路となる部分をエッチングにより作製する（図７（Ｓ３））。
【００５９】
それから、シリコン基板の全面から絶縁膜１９を剥離する（図７（Ｓ４））。その後、シリコン基板の流路形成面にインク保護膜を形成し、ボロンドープ層の表面に絶縁膜を形成する（図７（Ｓ５））。このとき、共通電極端子１６も形成する。その後、ＤＬＣ膜を形成する箇所以外をマスクするシリコンマスク５０にシリコン基板を載置する（図７（Ｓ６））。シリコンマスク５０には、キャビティ基板３となるシリコン基板を収容するザグリ部５１が形成されている。そうしてから、シリコン基板が載置されたシリコンマスク５０に、金属薄膜６１が形成されているサポート基板６０を陽極接合する（図７（Ｓ７））。つまり、キャビティ基板３となるシリコン基板をシリコンマスク５０とサポート基板６０とによって挟み込むのである。
【００６０】
その後、シリコン基板にＤＬＣ膜を蒸着又はスパッタ等によって形成する（図７（Ｓ８））。シリコンマスク５０とサポート基板６０とは陽極接合されており、シリコン基板はシリコンマスク５０に位置決めピン６５で固定されているため、シリコン基板とシリコンマスク５０との位置ズレが起きない。それによって、振動板８上へＤＬＣ膜をズレなく成膜することが可能になる。ＤＬＣ膜を形成した後、サポート基板６０及びシリコンマスク５０を取り外し、キャビティ基板３が完成する（図７（Ｓ９））。
【００６１】
液滴吐出ヘッド１００の製作（図７（Ｓ１０）〜（Ｓ１３））
このキャビティ基板３と電極ガラス基板４とをアライメントした後、３６０℃に加熱し、電極ガラス基板４に負極、キャビティ基板３に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加して陽極接合する（図７（Ｓ１０））。陽極接合後、ギャップ１８を気密封止するために封止部９を形成して、ギャップ１８内に異物や湿気等が浸入するのを防止する（図７（Ｓ１１））。そして、ノズル孔５が形成されたノズル基板１をエポキシ樹脂等の接着剤を用いてキャビティ基板３の電極ガラス基板４との接合面とは反対側面に接合する（図７（Ｓ１２））。最後に、ダイシング（切断）して個々の液滴吐出ヘッド１００が完成する（図７（Ｓ１３））。
【００６２】
実施の形態２．
図８は、実施の形態１で作製した液滴吐出ヘッド１００を搭載した液滴吐出装置１５０の一例を示した斜視図である。図８に示す液滴吐出装置１５０は、一般的なインクジェットプリンターである。なお、この液滴吐出装置１５０は、周知の製造方法によって製造することができる。なお、液滴吐出ヘッド１００は、図８に示す液滴吐出装置１５０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。
【００６３】
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。たとえば、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。
【００６４】
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、たと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、多層の絶縁膜の界面の帯電を防止し、振動板８の撓み及び張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。
【００６５】
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が電極ガラス基板４、キャビティ基板３及びノズル基板１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】
【００６６】
１  ノズル基板、３  キャビティ基板、４  電極ガラス基板、５  ノズル孔、７  吐出室、８  振動板、９  封止部、１０  発振回路、１２  凹部、１４  リード部、１５  端子部、１６  共通電極端子、１７  個別電極、１８  ギャップ、１９  絶縁膜、２４  オリフィス、２５  ダイアフラム、２７  インク供給孔、２８  インク供給孔、２９  リザーバー、３０  ＦＰＣ実装部、５０  シリコンマスク、５０’  シリコン基板、５１  ザグリ部、５２  アライメントピン穴、５３  貫通穴、５４  凸部、５６  シリコン酸化膜、５７  シリコン酸化膜、６０  サポート基板、６１  金属薄膜、６５  位置決めピン、１００  液滴吐出ヘッド、１５０  液滴吐出装置。
【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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