(57)【要約】【課題】低い駆動電圧で駆動可能な静電アクチュエータ及びその製造方法、この静電アクチュエータを適用した液滴吐出ヘッド及びその製造方法、この液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置、上記の静電アクチュエータを搭載したデバイスを提供すること。【解決手段】一方の電極を構成する振動板１２と、振動板１２にギャップ２０を隔てて対向する対向電極１７が形成された電極基板３とを備え、対向電極１７は電極基板３に形成された平面形状が略長方形の溝部１９に形成されており、かつ溝部１９の長辺方向の中央部に行くに従ってギャップ２０が大きくなる複数段の面に形成されている静電アクチュエータ。【選択図】図１
2006289944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の電極を構成する振動板と、該振動板にギャップを隔てて対向する対向電極が形成された電極基板とを備え、
前記対向電極は、前記電極基板に形成された平面形状が略長方形の溝部に形成されており、かつ前記溝部の長辺方向の中央部に行くに従って前記ギャップが大きくなる複数段に形成されていることを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
前記対向電極の各段の段差は、前記溝部の長辺方向端部から中央部に行くに従って小さくなってい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。
【請求項３】
前記対向電極の各段の境界部では隣り合う段が互いに相手側に入り込む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に記載の静電アクチュエータ。
【請求項４】
前記対向電極の各段の境界部では隣り合う段の上段端部に少なくとも１つの凹部からなる段差遷移部が形成されているか、又は前記隣り合う段の下段端部に少なくとも１つの凸部からなる段差遷移部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】
前記対向電極の長辺方向と直交する幅は、前記溝部の長辺方向端部から中央部に行くに従って各段面毎に順次広くなってい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。
【請求項６】
前記電極基板は、ホウ珪酸ガラスからな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。
【請求項７】
前記対向電極は、ＩＴＯからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の静電アクチュエータを備え、前記振動板が液滴を溜めて吐出させる圧力室の壁面を構成していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項８記載の液滴吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれかに記載の静電アクチュエータを備えていることを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
電極基板に複数回のエッチングを施して、平面形状が略長方形であって、その長辺方向の中央部に行くに従って深くなる階段状の溝部を形成する溝形成工程と、
前記溝部の内部に電極材料を成膜して該溝部の段差に対応した段差形状を有する対向電極を形成する電極形成工程と、
前記各工程を終了した電極基板と、一方の電極を構成する振動板又は後に振動板が形成される基板とを、前記対向電極と前記振動板又は前記基板の振動板形成予定面とを対向させて接合する接合工程と、
を有することを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１２】
前記溝部の各段の段差を、前記溝部の長辺方向端部から中央部に行くに従って小さくすることを特徴とする請求項１１記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１３】
前記溝部の長辺方向と直交する幅を、前記溝部の長辺方向端部から中央部に行くに従って各段面毎に順次広くすることを特徴とする請求項１１又は１２記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１４】
前記溝部の内部に形成する対向電極の平坦部の厚さを、前記溝部のいずれの段差よりも厚くすることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１５】
前記溝形成工程において、前記溝部の各段の境界部で隣り合う段が互いに相手側に入り込むように溝を形成する、ことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１６】
前記溝形成工程において、前記溝部の各段の境界部で隣り合う段の上段端部に少なくとも１つの凹部からなる段差遷移部、又は前記隣り合う段の下段端部に少なくとも１つの凸部からなる段差遷移部を形成する、ことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１７】
請求項１２〜１６のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法を適用して、液滴を溜めて吐出させる圧力室の圧力変動機構を構成することを特徴とする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】
本発明は静電アクチュエータ及びその製造方法、静電アクチュエータを適用した液滴吐出ヘッド及びその製造方法、液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置、静電アクチュエータを備えたデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、高速印字が可能、記録時の騒音が極めて小さい、インクの自由度が高い、安価な普通紙を使用できる等の多くの利点を有する。近年、インクジェット記録装置の中でも、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・デマンド方式のインクジェット記録装置が主流となっている。このインク・オン・デマンド方式のインクジェット記録装置は、記録に不要なインク液滴の回収を必要としない等の利点がある。
【０００３】
このインク・オン・デマンド方式のインクジェット記録装置には、インク液滴を吐出させる方法として、駆動手段に静電気力を利用した、いわゆる静電駆動方式のインクジェット記録装置がある。また、駆動手段に圧電素子（ピエゾ素子）を利用した、いわゆる圧電駆動方式のインクジェット記録装置や、発熱素子等を利用した、いわゆるバブルジェット（登録商標）方式のインクジェット記録装置等がある。
【０００４】
上記の静電駆動方式のインクジェット記録装置では、振動板とそれに対向する対向電極を帯電させることにより振動板を対向電極側に吸引して撓ませる。このように２つの物を帯電させることにより、駆動を行なわしめる機構を一般的に静電アクチュエータと呼んでいる。インクジェット記録装置等の静電アクチュエータを適用した装置では、一般的にガラス等からなる基板（電極基板）に複数の溝を形成し、その内部に対向電極を形成して振動板と対向電極との間にギャップを持たせるようにしている。
【０００５】
近時のインクジェット記録装置では高密度化が進んでおり、この高密度化に伴って振動板の幅は小さくなっている。このため、インクの排除体積（振動板の平面積×ギャップ幅）が小さくなり、高密度化に伴ってインクの吐出量が少なくなってしまうという課題があった。
この課題を解消するために、ギャップを広くしてインクの排除体積を確保することが考えられるが、振動板と対向電極の間のギャップを広くすると、振動板を駆動するための駆動電圧を大きくしなければならないという課題があった。
【０００６】
従来の静電アクチュエータでは、対向電極が形成される細長い形状の溝を幅方向に階段状にして、対向電極と振動板の間のギャップ幅を２種類以上とすることにより、駆動電圧を低下させようとするものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、対向電極が形成される溝を幅方向に階段状に形成し、対向電極及び振動板の中央部においてギャップが広くなるようにして、振動板の中央部における急激なたわみを緩和し、振動板中央部における応力が大きくなることを防止して、インクジェットヘッドの耐久性を向上させるものがあった（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−３１８１５５号公報（図２、図４、図５）
【特許文献２】特開平１１−２９１４８２号公報（図４〜図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記のような従来の静電アクチュエータ及びインクジェットヘッドでは、対向電極が形成される細長形状の溝の幅方向を階段状に形成し、対向電極及び振動板の中央部においてギャップが大きくなるようにしているため、最もたわみ変形の大きい振動板の長辺方向中央部を対向電極と当接させるための駆動電圧は、あまり低下しないという課題があった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、静電アクチュエータを構成する一方の電極の変位量が大きくても、低い電圧で駆動可能な静電アクチュエータ及びその製造方法を得ることを目的とする。併せて、その静電アクチュエータを適用した液滴吐出ヘッド及びその製造方法、この液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置、上記の静電アクチュエータを備えたデバイス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】
【００１０】
本発明の静電アクチュエータは、一方の電極を構成する振動板と、該振動板にギャップを隔てて対向する対向電極が形成された電極基板とを備え、前記対向電極は前記電極基板に形成された平面形状が略長方形の溝部に形成されており、かつ前記溝部の長辺方向の中央部に行くに従って前記ギャップが大きくなる複数段に（階段状に）形成されているものである。この静電アクチュエータによれば、溝部を短辺（幅）方向に階段状にした場合よりも振動板に対して大きいモーメントを与えることができ、振動板の変位量が大きくてもその駆動電圧を効果的に低下させることができる。また溝部の中央部において最もギャップ長が長く、溝部の端部において最もギャップ長が短くなっているため、振動板は両端部から変形し始めることとなり、効果的に駆動電圧を低下させることができる。
【００１１】
前記対向電極の各段の段差は、前記溝部の長辺方向端部から中央部に行くに従って小さくなっているのが好ましい。
階段状に形成された溝部の段差を、溝部の端部から中央部に行くに従って小さくなるように形成すれば、溝部の端部の最もギャップ長の短い部分において振動板と対向電極が当接する駆動電圧で、振動板全体を対向電極に当接させることが可能となり、低い駆動電圧での駆動が可能となる。従って、このアクチュエータを液滴吐出ヘッドの圧力室の圧力変動機構に適用した場合には、低い駆動電圧で十分な液滴吐出量の確保が可能となる。
【００１２】
また、前記対向電極の各段の境界部では隣り合う段が互いに相手側に入り込むように形成されている、又は隣り合う段の上段端部に少なくとも１つの凹部からなる段差遷移部が形成されている、若しくは前記隣り合う段の下段端部に少なくとも１つの凸部からなる段差遷移部が形成されているのが好ましい。
これらの静電アクチュエータによれば、段差部での振動板を吸引する静電吸引力は、上段部での当接、段差境界部での当接、下段部での当接の順になり、前段部分の当接によって次に当接する部分の電界が逐次高くなる。これにより、振動板と対向電極との当接を、狭いギャップに対応した印加電圧を利用して、行うことが可能となる。
【００１３】
前記対向電極の長辺方向と直交する幅は、前記溝部の長辺方向端部から中央部に行くに従って各段面毎に順次広くなっているのが好ましい。このようにすれば、より広い範囲で静電吸引力が作用するため、振動板の対向電極の隣り合う段部での連続した当接が誘発され易くなるからである。
【００１４】
前記電極基板は、ホウ珪酸ガラスから構成するのが好ましい。このようにしておくと、電極基板にシリコン製振動板を接合しても、それらの膨張率が大きく相違しないので熱によるズレが防止できる。また、前記対向電極は、ＩＴＯから構成するのが好ましい。ＩＴＯは透明なので、電極基板とシリコン製振動板の陽極接合時に放電状態を確認できるなどの利点がある。
【００１５】
本発明の液滴吐出ヘッドは、上記いずれかに記載の静電アクチュエータを備え、前記振動板が液滴を溜めて吐出させる圧力室の壁面を構成しているものである。
本発明の液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドが搭載されているものである。
本発明のデバイスは、上記いずれかに記載の静電アクチュエータを備えたものである。  これらの液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及びデバイスでは、液滴吐出などの動作を低電圧で行うことができ、また装置の小型化も可能となる。
【００１６】
本発明の静電アクチュエータの製造方法は、電極基板に複数回のエッチングを施して、平面形状が略長方形であって、その長辺方向の中央部に行くに従って深くなる階段状の溝部を形成する溝形成工程と、前記溝部の内部に電極材料を成膜して該溝部の段差に対応した段差形状を有する対向電極を形成する電極形成工程と、前記各工程を終了した電極基板と、一方の電極を構成する振動板又は後に振動板が形成される基板とを、前記対向電極と前記振動板又は前記基板の振動板形成予定面とを対向させて接合する接合工程と、を有する。この方法により、前述した特性を有した静電アクチュエータを得ることができる。
【００１７】
なお、前記溝部の各段の段差を、前記溝部の長辺方向端部から中央部に行くに従って小さくすることが好ましい。これにより、対向電極の段差もそれに対応して長辺方向端部から中央部に行くに従って小さくできる。
また、前記溝部の長辺方向と直交する幅は、前記溝部の長辺方向端部から中央部に行くに従って各段面毎に順次広くするのが好ましい。これにより、対向電極の幅もそれに対応して長辺方向端部から中央部に行くに従って広くできる。
さらに、前記溝部の内部に形成する対向電極の平坦厚さを、前記溝部のいずれの段差よりも厚くすることが好ましい。対向電極をこのようにして成膜形成すると、対向電極が段差の境界部で途切れるのを防止できる。 
【００１８】
前記溝形成工程においては、前記溝部の各段の境界部で隣り合う段が互いに相手側に入り込むように溝を形成することが好ましい。
また、前記溝形成工程においては、前記溝部の各段の境界部で隣り合う段の上段端部に少なくとも１つの凹部からなる段差遷移部、又は前記隣り合う段の下段端部に少なくとも１つの凸部からなる段差遷移部を形成することが好ましい。
【００１９】
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記いずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法を適用して、液滴を溜めて吐出させる圧力室の圧力変動機構を構成するものである。この方法により、低い駆動電圧で駆動性能の高い液滴吐出ヘッドを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実施形態１
図１は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドを示した縦断面図である。図１では、本発明に係る静電アクチュエータを液滴吐出ヘッドに適用した例を示しており、この液滴吐出ヘッドは静電駆動方式でフェイスイジェクトタイプのものである。
本実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１は、主にキャビティ基板２、電極基板３、及びノズル基板４が接合されることにより構成されている。
ノズル基板４はシリコン等からなり、例えば円筒状の第１のノズル孔６と、第１のノズル孔６と連通し、第１のノズル孔６よりも径の大きい円筒状の第２のノズル孔７を有するノズル８が形成されている。第１のノズル孔６は、液滴吐出面１０（キャビティ基板２との接合面１１の反対面）に開口するように形成されており、第２のノズル孔７は、キャビティ基板２との接合面１１に開口するように形成されている。
またノズル基板４には、以下に示す吐出室１３とリザーバ１４を連通するためのオリフィス１５となる凹部が形成されている。このオリフィス１５は複数の吐出室１３に対して１つずつ形成されている。なおオリフィス１５は、キャビティ基板２のノズル基板４側に形成するようにしてもよい。
【００２１】
キャビティ基板２は、例えば単結晶シリコンからなり、吐出室１３となる凹部が複数形成されている。吐出室１３を構成する壁面の１つである底壁は可撓性を有する振動板１２となっている。なお、複数の吐出室１３は、図１の紙面手前側から紙面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２には、各吐出室１３にインク等の液滴を供給するためのリザーバ１４となる凹部が形成されている。図１に示す液滴吐出ヘッド１では、リザーバ１４は単一の凹部から形成されているものとする。
さらにキャビティ基板２の電極基板３が接合される側の面には、酸化シリコンや酸化アルミニウム等からなる絶縁膜１６が形成されている。この絶縁膜１６は、液滴吐出ヘッド１の駆動時の絶縁破壊やショートを防止するためのものである。またキャビティ基板２のノズル基板４が接合される側の面には、酸化シリコン等からなる耐液滴保護膜（図示せず）が形成されている。この耐液滴保護膜は、吐出室１３やリザーバ１４の内部の液滴によりキャビティ基板２がエッチングされるのを防止するためのものである。
【００２２】
キャビティ基板２の振動板１２側には、例えばホウ珪酸ガラスからなる電極基板３が接合されている。この電極基板３の接合面には複数の溝部１９が短辺と長辺を有する長方形状に形成されており、この溝部１９は長辺方向の中央部が一番深く、両端部に向かって浅くなる階段状に形成されている。なおここで溝部１９とは振動板１２に面する部分をいうものとし、電極取り出し部２１に連通する連通溝１９ａと区別するものとする。また溝部１９の内部には、一方の電極を構成している振動板１２と対向する複数の対向電極１７が形成されている。この対向電極１７は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）をスパッタすることにより形成する。なお溝部１９と対向電極１７の間の空間は、ギャップ（隙間）２０となっている。溝部１９及び対向電極１７については後に詳述する。
さらに電極基板３には、リザーバ１４と連通するインク供給孔１８が形成されている。このインク供給孔１８は、リザーバ１４の底壁に設けられた孔と繋がっており、リザーバ１４にインク等の液滴を外部から供給するために設けられている。またギャップ２０及び連通溝１９ａから形成される空間は、ギャップ２０に水蒸気等が浸入するのを防止するために封止材２２によって封止されている。
【００２３】
ここで図１に示す液滴吐出ヘッド１の動作について説明する。キャビティ基板２と個々の対向電極（個別電極ともいう）１７には駆動回路２５が接続されている。なお対向電極１７と駆動回路２５の接続は、電極取出し部２１の部分で行っているものとする。駆動回路２５によりキャビティ基板２と電極１７の間にパルス電圧が印加されると、振動板１２が対向電極１７の側に撓み、リザーバ１４の内部に溜まっていたインク等の液滴が吐出室１３に流れ込む。なお、本実施形態１では、振動板１２が撓んだときに、対向電極１７と振動板１２（絶縁膜１６を介して）が当接するようになっている。そして、キャビティ基板２と電極１７の間に印加されていた電圧がなくなると、振動板１２が元の位置に戻って吐出室１３の内部の圧力が高くなり、ノズル８からインク等の液滴が吐出される。このように本実施形態１では、振動板１２と対向電極１７によって静電アクチュエータが構成されている。なお、振動板１２と対向電極１７に、駆動回路２５までを含めて静電アクチュエータと称することもできる。
本実施形態１では、本発明に係る静電アクチュエータを適用した例として、静電駆動方式の液滴吐出ヘッドを示しているが、本実施形態１で示す液滴吐出ヘッド及びその製造方法は、マイクロポンプ等のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスなどにも応用することができる。
【００２４】
図２は、図１の溝部１９、対向電極１７及び振動板１２の部分の拡大縦断面図である。図２（ａ）は対向電極１７を含めた拡大縦断面図であり、図２（ｂ）は対向電極１７を除いた状態の拡大縦断面図である。また図２（ａ）及び図２（ｂ）では、溝部１９の長辺方向を示しており、溝部１９の短辺方向は紙面手前から紙面奥の方向であるものとする。
図２（ｂ）に示すように、階段状の溝部１９は長辺方向の中央部が一番深くなっており（深さＡ３）、中央部の両端部側が中央部よりも浅く（深さＡ２）、最も両端部よりの部分が最も浅く（深さＡ１）となっている。即ち、Ａ３＞Ａ２＞Ａ１の関係が成り立つ。なお、図１及び図２に示す溝部１９は３段の階段状となっているが、４段以上であってもよい。また、図２（ｂ）に示す溝部１９の段差は、溝部１９の両端部から中央部に行くに従って順次小さくなっているのが好ましい。ただし、必ずしもその様にする必要はなく、
（Ａ２−Ａ１）≧（Ａ３−Ａ２）の関係であってもよい。本実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１では、Ａ１＞（Ａ２−Ａ１）＞（Ａ３−Ａ２）の関係を満たしているものとする。  
【００２５】
図２（ａ）に示すように液滴吐出ヘッド１では、階段状の溝部１９の内部に対向電極１７が形成されている。この対向電極１７は、例えばＩＴＯをスパッタすることにより形成され、一般的に対向電極１７は溝部１９の内部に同じ膜圧で形成される。このように対向電極１７が溝部１９の平坦部において、同じ膜厚で形成されている場合には、振動板１２と対向電極１７の間のギャップ長（ギャップ２０の長さ）は対向電極１７の厚さをｔとして、溝部１９の長辺方向の中央部においてＧ３＝Ａ３−ｔ、中央部の両端部側においてＧ２＝Ａ２−ｔ、最も両端部よりの部分においてＧ１＝Ａ１−ｔとなる。
上記の関係から、Ｇ３＞Ｇ２＞Ｇ１の関係が成り立ち、またＧ１＞（Ｇ２−Ｇ１）＞（Ｇ３−Ｇ２）の関係が成り立つ。即ち、振動板１２と対向電極１７の間のギャップ長は、溝部１９の長辺方向の中央部から両端部に行くに従って短くなっており、また段差毎のギャップ長の差は、溝部１９の両端部から中央部に行くに従って小さくなるようになっている。
なお、本実施形態１では、対向電極１７の溝部１９内平坦部での厚さｔは、階段状に形成された溝部１９のいずれの段差よりも厚く形成されている。これは、ｔ＞（Ａ２−Ａ１）＞（Ａ３−Ａ２）の関係が成り立つということである。これにより、対向電極１７の段差部における段切れ（断線）を防止することができる。
【００２６】
図３及び図４は、振動板が対向電極と当接するように駆動するための駆動電圧及びギャップ長について説明するための図である。なお図３及び図４では、振動板１２が静電力の最も強い溝部１９の両端部側から順次変形するというモデルによって説明するが、実際の振動板１２は一般的に溝部１９の両端部と中央部においてほぼ同時に駆動が開始される。また図３及び図４において振動板１２とは、振動板１２のギャップ２０側に形成された絶縁膜１６を含むものとし、図示を省略する。さらに図３及び図４では、理解を容易にするために対向電極１７の厚さを実際のものより薄く図示している。
図３（ａ）は、溝部１９の端部（左側）を示した縦断面図である。なお図３（ａ）に示す液滴吐出ヘッドは、図１及び図２に示す液滴吐出ヘッド１と同じものであり、振動板１２の初期位置を点線で示している。また、ΔＧ１＝（Ｇ２−Ｇ１）と置いている。
Ｇ１を溝部１９の両端部におけるギャップ長、ｘを振動板１２の対向電極１７方向への変位量、Ｖを振動板１２と対向電極１７の間の電位差として、溝部１９の両端部における振動板１２と対向電極１７の間に働く静電力Ｆinは以下の式で表される。
【数１】
2006289944.tif 000003
また振動板１２が撓んだときに、振動板１２に働く復元力Ｆpは、以下の式で表される。
【数２】
2006289944.tif 000004
なお（２）式における定数Ｃは、振動板１２の材料定数、寸法等から定められるものである。
【００２７】
ここで図３（ｂ）に示すように、振動板１２が溝部１９の両端部のギャップ長がＧ１の部分に当接するには、振動板１２の変位量ｘが変化する間に常に静電力Ｆinが復元力Ｆpを上回るような電位差Ｖhitを振動板１２と対向電極１７の間に印加すればよい。
これを式で表すと、
【数３】
2006289944.tif 000005
が常に成り立つということである。
【００２８】
図３（ｃ）は、溝部１９の両端部における振動板１２と対向電極１７の間に働く静電力Ｆinと、振動板１２に働く復元力Ｆpの関係を示したグラフである。なお図３（ｃ）は、一般的な液滴吐出ヘッドを用いたデータであり、Ｇ１＝２００（ｎｍ）であるとする。また、電位差の単位としてボルト（Ｖ）、振動板１２の変位量としてナノメートル（ｎｍ）を用いている。
図３（ｃ）に示すように、振動板１２と対向電極１７の間の電位差が１４Ｖ（図３（ｃ）の曲線Ｂ）及び１６Ｖ（図３（ｃ）の曲線Ｃ）の場合には、静電力Ｆinが復元力Ｆp（図３（ｃ）の直線Ａ）を上回らない部分があり、振動板１２が溝部１９の両端部のギャップ長がＧ１の部分に当接しない。しかし、振動板１２と対向電極１７の間の電位差が２０Ｖ（図３（ｃ）の曲線Ｄ）の場合には、常に静電力Ｆinが復元力Ｆpを上回るため振動板１２が溝部１９の両端部のギャップ長がＧ１の部分に当接する。つまり、Ｖhit＝２０（Ｖ）となる。本発明の構成によれば、この電位差Ｖhitで振動板１２を駆動することにより、振動板１２の全体を対向電極１７に当接させることが可能となるが、その理由を以下に説明する。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、振動板１２が対向電極１７のギャップ長Ｇ１の部分に当接した状態において、溝部２０のギャップ長がＧ２の部分における振動板１２と対向電極１７の間に働く静電力Ｆin1及び振動板１２に働く復元力Ｆp1（図３（ｂ）参照）は以下の式で表される。
【数４】
2006289944.tif 000006
【数５】
2006289944.tif 000007
ここで、Ｆp1＜Ｆin1を満足するようにΔＧ１が設定してあれば、振動板１２と対向電極１７の間の電位差をＶhitより大きくすることなく、ギャップ長がＧ２の部分の振動板１２を撓ませることが可能となり、図４（ｄ）に示すような撓み変形を生じる。
このとき、ギャップ長がＧ２の部分における振動板１２と対向電極１７の間に働く静電力Ｆin及び振動板１２に働く復元力Ｆpは以下の式で表される。なお（６）、（７）式では、振動板１２が図３（ｂ）の状態からさらに変形して、ギャップ長Ｇ２の部分で撓んだ変位量をｙ（ｎｍ）と置いている（図４（ｄ）参照）。
【数６】
2006289944.tif 000008
【数７】
2006289944.tif 000009
なお（６）、（７）式では、ｘ＝Ｇ１＋ｙの関係を利用して式を整理している。
【００３０】
図４（ｅ）は、溝部１９のギャップ長Ｇ２の部分における振動板１２と対向電極１７の間に働く静電力Ｆinと、振動板１２に働く復元力Ｆpの関係を示したグラフである。なお図４（ｅ）では、ΔＧ１＝６７（ｎｍ）であり、Ｇ２＝Ｇ１＋ΔＧ１＝２００＋６７＝２６７（ｎｍ）であるとする。また図４（ｅ）において、直線Ａ、曲線Ｄは図３（ｃ）に示すものと同じものであり、曲線Ｅは溝部１９のギャップ長Ｇ２の部分についてのものであるとする。
図４（ｅ）に示すようにΔＧ１が適当に設定してあれば、常に静電力Ｆinが復元力Ｆpを上回り、振動板１２と対向電極１７の間の電位差がＶhitのままで振動板１２を溝部１９のギャップ長Ｇ２の部分に当接させることが可能となる。
【００３１】
同様に、溝部１９の中央部のギャップ長がＧ３の部分について考える。
振動板１２が対向電極１７のギャップ長Ｇ２の部分に当接した状態において、溝部２０のギャップ長がＧ３の部分における振動板１２と対向電極１７の間に働く静電力Ｆin2及び振動板１２に働く復元力Ｆp2は以下の式で表される。なおここでは、ΔＧ２＝（Ｇ３−Ｇ２）と置いている。
【数８】
2006289944.tif 000010
【数９】
2006289944.tif 000011
ここで、Ｆp2＜Ｆin2を満足するようにΔＧ２が設定してあれば、振動板１２と対向電極１７の間の電位差をＶhitより大きくすることなく、ギャップ長がＧ３の部分の振動板１２を撓ませることが可能となり、図４（ｆ）に示すような撓み変形を生じる。
このとき、ギャップ長がＧ３の部分における振動板１２と対向電極１７の間に働く静電力Ｆin及び振動板１２に働く復元力Ｆpは以下の式で表される。なお（１０）、（１１）式では、振動板１２がギャップ長Ｇ３の部分で撓んだ変位量をｚ（ｎｍ）と置いている（図４（ｆ）参照）。
【数１０】
2006289944.tif 000012
【数１１】
2006289944.tif 000013
なお（１０）、（１１）式では、ｘ＝Ｇ２＋ｚ＝Ｇ１＋ΔＧ１＋ｚの関係を利用して式を整理している。
【００３２】
図４（ｇ）は、溝部１９のギャップ長がＧ３の部分における振動板１２と対向電極１７の間に働く静電力Ｆinと、振動板１２に働く復元力Ｆpの関係を示したグラフである。なお図４（ｇ）では、ΔＧ２＝５４（ｎｍ）であり、Ｇ３＝Ｇ１＋ΔＧ１＋ΔＧ２＝２００＋６７＋５４＝３２１（ｎｍ）であるとする。また図４（ｇ）において、直線Ａ、曲線Ｄ、曲線Ｅは図４（ｅ）に示すものと同じものであり、曲線Ｆは溝部１９のギャップ長Ｇ３の部分についてのものであるとする。
図４（ｇ）に示すようにΔＧ２が適当に設定してあれば、常に静電力Ｆinが復元力Ｆpを上回り、振動板１２と対向電極１７の間の電位差がＶhitのままで振動板１２を溝部１９のギャップ長Ｇ３の部分に当接させることが可能となる。
【００３３】
ここで、ギャップ長がＧ２及びＧ３の部分において振動板１２が対向電極１７と当接するためのΔＧ１及びΔＧ２の条件について考える。
Ｆp（０）＜Ｆin（０、Ｖhit）、Ｆp1＜Ｆin1、Ｆp2＜Ｆin2を満足する解を求めるために、ここでは便宜上Ｆp1＝Ｆin1、Ｆp2＝Ｆin2とする。復元力については、Ｆp（０）＜Ｆp1＜Ｆp2であるから、Ｆin（０、Ｖhit）＜Ｆin1＜Ｆin2が成り立つ。
この式に以下の式を代入すると、Ｇ１、ΔＧ１、ΔＧ２についての関係式が得られる。
【数１２】
2006289944.tif 000014
【数１３】
2006289944.tif 000015
【数１４】
2006289944.tif 000016
即ち、Ｇ１＞ΔＧ１＞ΔＧ２の関係式が得られる。これは、上記のようにＧ１＞（Ｇ２−Ｇ１）＞（Ｇ３−Ｇ２）となるように溝部１９の段差を設定すれば、溝部１９の両端部（ギャップ長の最も短い部分）において振動板１２が対向電極１７と当接するための駆動電圧Ｖhitで、振動板１２の全体を対向電極１７に当接させることができるということである。これにより、駆動電圧の低下が可能になると共に、例えば液滴吐出ヘッド１における液滴の吐出量を確保することが可能となる。なお上記の振動板１２を対向電極１７と当接させるための駆動電圧及び溝部１９の段差についての議論は、溝部１９の段差が４段以上の場合でも同様である。
【００３４】
図５、図６及び図７は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示す縦断面図である。図５から図７では、図１及び図２に示す液滴吐出ヘッド１を製造する工程を示しており、また溝部１９の周辺部のみを示している。なお液滴吐出ヘッド１の製造方法は、図５から図７に示されるものに限定されるものではない。
まず、例えば厚さが２〜３ｍｍでホウ珪酸ガラスからなる基板３ａを準備し（図５（ａ））、機械研削によって例えば基板３ａの厚さが１ｍｍになるまで研削した後、例えばフッ酸水溶液で基板３ａの全体を１０〜２０μｍエッチングして加工変質層を除去する（図５（ｂ））。この加工変質層の除去は、例えばＳＦ6等によるドライエッチングで行ってもよく、フッ酸水溶液によるスピンエッチングで行っても良い。ドライエッチングを行う場合は、基板３ａの片面にできた加工変質層を効率よく除去することができ、反対面の保護を必要としない。またスピンエッチングを行う場合は、必要とするエッチング液が少量で済み、また常に新しいエッチング液が供給されるため安定したエッチングが可能となる。  なお図５（ｂ）の工程において、機械研削の代わりに例えばフッ酸水溶液のみで基板３ａを薄板化するようにしてもよい。また図５（ｂ）の工程の後に、酸性水溶液で基板３ａの表面処理をして基板３ａの濡れ性を高めることにより、後の工程におけるエッチングを促進することができる。
【００３５】
次に、例えばスパッタによって薄板化された基板３ａの片面全体にクロム（Ｃｒ）からなるエッチングマスク３０を形成する（図５（ｃ））。
そしてフォトリソグラフィーによってエッチングマスク３０の表面に所定の形状のレジスト（図示せず）をパターニングしてエッチングを行い、エッチングマスク３０を溝部１９の中央部（ギャップ長Ｇ３の部分）に対応した形状の開口部を形成する（図５（ｄ））。なおこの開口部は、一般的に長方形状のものを複数形成する。
それから、例えばフッ酸水溶液で基板３ａをエッチングすることにより第１の溝部１９ｂを形成する（図５（ｅ））。なおこのときのエッチング量（エッチングの深さ）は、図２（ｂ）における（Ａ３−Ａ２）となるようにする。
その後、再びフォトリソグラフィーによってエッチングマスク３０の表面に所定の形状のレジスト（図示せず）をパターニングしてエッチングを行い、エッチングマスク３０を溝部１９のギャップ長Ｇ２の部分（図１、図２参照）に対応した形状となるように開口部を長辺方向（図５及び図６の紙面左右方向）両側に広げる（図６（ｆ））。
そして、例えばフッ酸水溶液で基板３ａをエッチングすることにより第２の溝部１９ｃを形成する（図６（ｇ））。なおこのときのエッチング量（エッチングの深さ）は、図２（ｂ）における（Ａ２−Ａ１）となるようにする。なお第２の溝部１９ｃは、図６（ｇ）に示すように２段形状となる。
【００３６】
それから、再びフォトリソグラフィーによってエッチングマスク３０の表面に所定の形状のレジスト（図示せず）をパターニングしてエッチングを行い、エッチングマスク３０を溝部１９のギャップ長Ｇ１の部分（図１、図２参照）に対応した形状となるように開口部を長辺方向両側に広げる（図６（ｈ））。なお本実施形態１では図６（ｈ）の工程において、連通溝１９ａとなる部分のエッチングマスク３０も除去する。
そして、例えばフッ酸水溶液で基板３ａをエッチングすることにより溝部１９及び連通溝１９ａを形成した後、例えばフッ酸水溶液でエッチングマスク３０を除去する（図６（ｉ））。このときのエッチング量（エッチングの深さ）は、図２（ｂ）におけるＡ１となるようにする。これにより、深さＡ１、Ａ２、Ａ３の３段の平坦面を有した階段形状の溝部１９が形成される。
なお上記の工程を繰り返すことにより、４段以上の平坦面溝部１９を形成するようにしてもよい。
さらに、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜３１をスパッタによって基板３ａの溝部１９等の形成された側の面の全体に形成する（図６（ｊ））。なおこのときＩＴＯ膜３１の厚さは、階段状に形成された溝部１９のいずれの段差よりも厚く形成する（上記の対向電極の厚さｔ）。そしてフォトリソグラフィーによってレジスト（図示せず）をパターニングしてＩＴＯ膜３１をエッチングして対向電極１７を区画形成し、電極基板３を形成する（図６（ｋ））。これにより、振動板１２と対向電極１７の間のギャップ長が溝部１９の端部側からＧ１、Ｇ２、Ｇ３からなる対向電極１７が形成される。
【００３７】
その後、例えば厚さ５２５μｍで片面に酸化シリコン等からなる絶縁膜１６が形成されたシリコン基板２ａと、図６（ｋ）までの工程で対向電極１７等の形成された電極基板３を例えば３６０℃に加熱し、シリコン基板２ａに陽極、電極基板３に陰極を接続して８００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合を行う（図７（ｌ））。なおシリコン基板２ａと電極基板３は、絶縁膜１６の形成された面と対向電極１７等が形成された面を接合するものとする。また絶縁膜１６は、例えば熱酸化やプラズマＣＶＤによって形成することができる。
シリコン基板２ａと電極基板３を陽極接合した後に、例えば機械研削によってシリコン基板２ａの全体を例えば厚さ１４０μｍになるまで薄板化する（図７（ｍ））。ここで機械研削を行った後に、加工変質層を除去するため水酸化カリウム水溶液等でライトエッチングを行うのが望ましい。なお機械研削の代わりに、水酸化カリウム水溶液によるウェットエッチングによってシリコン基板２ａの薄板化を行ってもよい。
【００３８】
それから、シリコン基板２ａの上面（電極基板３が接合されている面の反対面）の全面にＴＥＯＳプラズマＣＶＤによって例えば厚さ１．５μｍの酸化シリコン膜を形成する。  そしてこの酸化シリコン膜に、吐出室１３となる凹部、リザーバ１４となる凹部及びオリフィスとなる凹部となる部分を形成するためのレジストをパターニングし、この部分の酸化シリコン膜をエッチング除去する。
その後、シリコン基板２ａを水酸化カリウム水溶液等で異方性ウェットエッチングすることにより、吐出室１３となる凹部１３ａ、リザーバ１４となる凹部（図示せず）及びオリフィス１５となる凹部（図示せず）を形成した後、酸化シリコン膜を除去する（図７（ｎ））。なお図７（ｎ）のウェットエッチングの工程では、例えば初めに３５重量％の水酸化カリウム水溶液を使用し、その後３重量％の水酸化カリウム水溶液を使用することができる。これにより、振動板１２の面荒れを抑制することができる。
なお、図７（ｎ）の工程の後に、シリコン基板２ａの吐出室１３となる凹部１３ａ等の形成された面に、例えばＣＶＤによって酸化シリコン等からなる耐液滴保護膜（図示せず）を例えば厚さ０．１μｍで形成するが、図７（ｎ）においては耐液滴保護膜を省略している。
【００３９】
次に、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）放電等によってノズル８及びオリフィス１５となる凹部が形成されたノズル基板４を、接着剤等によりシリコン基板２ａ（キャビティ基板２）に接合する（図７（ｏ））。
最後に、例えばキャビティ基板２、電極基板３、及びノズル基板４が接合された接合基板をダイシング（切断）により分離して、液滴吐出ヘッド１が完成する。
【００４０】
本実施形態１では、振動板１２と対向電極１７の間のギャップ長が溝部１９の長辺方向の中央部から端部に行くに従って短くなる階段状に対向電極１７が形成されているため、溝部１９を短辺（幅）方向に階段状にした場合よりも振動板１２に対して大きいモーメントを与えることができ、駆動電圧を効果的に低下させることができる。また溝部１９の中央部において最もギャップ長が長く、溝部１９の端部において最もギャップ長が短くなっているため、振動板１２は両端部から変形し始めることとなり、さらに効果的に駆動電圧を低下させることができる。
また、階段状に形成された溝部１９の段差を溝部１９の端部から中央部に行くに従って小さくなるように形成しているため、対向電極１７もその形状に合わせて形成される。これにより、溝部１９の端部の最もギャップ長の短い部分において振動板１２と対向電極１７が当接する駆動電圧で、振動板１２全体を対向電極１７に当接させることが可能となる。これにより、駆動電圧を低下させると共に、液滴吐出ヘッド１における液滴の吐出量を確保することが可能となる。
【００４１】
なお、上記の方法と異なり、予め振動板１２、吐出室１３などの流路が予め形成されたキャビティ基板２を、対向電極１７が形成された電極基板３と接合する方法もある。
また、静電アクチュタータが液滴吐出ヘッドに適用されるものでない場合には、振動板１２を形成する基材に流路などを形成する必要はなく、ノズル基板４の組み付けも不要である。
【００４２】
実施形態２
図８は本発明の実施形態２に係る静電アクチュエータの概略構成図である。この静電アクチュエータは、一方の電極を構成するシリコン等からなる振動板１２Ａと、電極基板３Ａに形成され振動板１２Ａとギャップ２０Ａを隔てて対向する対向電極１７Ａとを備える。振動板１２Ａは振動膜とも称される場合がある。なお、振動板１２Ａの対向電極１７Ａと対向する面には絶縁膜が被膜されているが、ここではそれを図示していない。さらに、振動板１２Ａと対向電極１７Ａとの間にはそれらの電極間に駆動パルスを供給するための駆動回路２５Ａが接続されている。
【００４３】
対向電極１７Ａは電極基板３Ａに形成された平面が略長方形状の溝部１９Ａ内に形成されており、対向電極１７Ａは溝部１９Ａの長辺方向の中央部に行くに従ってギャップ２０Ａが広くなる（大きくなる）ように複数段に形成されている。なお、図８は溝部１９Ａの長辺方向を示しており、溝部１９Ａの短辺方向は紙面手前から紙面奥の方向とする。
【００４４】
図８の静電アクチュエータの場合、対向電極１７Ａは４つの段差を有した４段の構成で左右ほぼ対称に形成されている。対向電極１７Ａの各段と振動板１２Ａとのギャップ２０Ａは、対向電極１７Ａの溝部１９Ａに沿う長辺方向端部から中央部に向かってそれぞれＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４となっている。そのギャップ２０Ａは中央部が最も広く、中央部から長辺方向両端側へ行くに従って狭く（小さく）なっている。即ち、
Ｇ４＞Ｇ３＞Ｇ２＞Ｇ１となっている。
液滴吐出ヘッド用の静電アクチュエータの場合、ギャップ２０Ａは例えば、Ｇｌ＝８０ｎｍ、Ｇ２＝９５ｎｍ、Ｇ３＝１１０ｎｍ、Ｇ４＝１２０ｎｍとすることができる。
【００４５】
また、対向電極１７Ａの各段の段差は、溝部１９Ａの長辺方向端部から中央部に行くに従って小さくなるように形成されているのが好ましい。ただし、必ずしもそのようにする必要はなく、
（Ｇ２−Ｇｌ）≧（Ｇ３−Ｇ２）≧（Ｇ４−Ｇ３）、ただしＧｌ≧（Ｇ２−Ｇｌ）
となっていればよい。このようにすると、ギャップ２０Ａが最も狭い部分において振動板１２Ａと対向電極１７Ａが当接する駆動電圧で、振動板１２Ａ全体を対向電極１７Ａに当接させ易くなる。
【００４６】
対向電極１７Ａの厚さは、通常、長辺方向の各段において一定の厚さとされる。従って、ギャップ２０Ａの広さがＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４に対応する部分の溝部１９の深さをＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４とし、対向電極１７Ａの厚さをｔとすると、
Ａ１＝Ｇ１＋ｔ、Ａ２＝Ｇ２＋ｔ、Ａ３＝Ｇ３＋ｔ、Ａ４＝Ｇ４＋ｔ
となっている。即ち、Ａ４＞Ａ３＞Ａ２＞Ａ１となっている。
なお、溝部１９Ａの段差は対向電極１７Ａの段差に対応させて形成しておき、溝部１９Ａの段差を利用して対向電極１７Ａにも同じ段差を形成させるのが好ましい。
【００４７】
また、対向電極１７Ａの厚さｔは、階段状に形成された溝部１９Ａの各段のいずれの段差よりも厚く形成するのが好ましい。これにより、
ｔ＞（Ａ２−Ａ１）＞（Ａ３−Ａ２）＞（Ａ４−Ａ３）の関係が成り立つので、対向電極１７Ａの段差部における段切れ（断線）を防止することができるからである。
なお、対向電極１７Ａ及び溝部１９Ａは４段の構成に限らず、静電アクチュエータの大きさに応じて２段、３段の構成あるいは５段以上の構成としてもよい。
【００４８】
対向電極１７Ａは、ガラス基板をエッチング等して溝部１９Ａを形成し、さらにその溝部１９Ａ内に、例えばＩＴＯを溝の形状に対応させてスパッタ等して成膜し、成膜されたＩＴＯをパターニングして対向電極を形成することで得られる。この対向電極１７Ａが形成された電極基板３Ａと振動板１２Ａとを接合（例えば陽極接合）して静電アクチュエータを得ることができる。なお、対向電極１７Ａが形成された電極基板３Ａとシリコン基板とを陽極接合し、その後シリコン基板を加工して振動板１２Ａに形成するようにしても、静電アクチュエータを得ることができる。
【００４９】
上記の静電アクチュエータにおいて、振動板１２Ａと対向電極１７Ａとの間に、ギャップ２０ＡのＧ１に対応する部分の振動板１２Ａが対向電極１７Ａに当接するに必要十分な電圧を印加すると、振動板１２Ａがギャップ２０Ａが最も狭い１段目の対向電極１７Ａに当接し保持される。この時、ギャップ２０ＡのＧ１とＧ２に対応する境界部では、ギャップ２０Ａが一時的に（Ｇ２−Ｇ１）となり、それにより大きな静電吸引圧力が振動板１２Ａに作用し、ギャップ２０ＡのＧ２に対応する部分の振動板１２Ａも、対向電極１７Ａに同一電圧にて当接する。このような順送りの作用が、ギャップ２０Ａの最も広いＧ４に相当する部分まで連続して誘発されて、結局、ギャップ２０ＡのＧ１に対応する部分の振動板１２Ａが対向電極１７Ａに当接するに必要十分な電圧で、振動板１２Ａの全体が対向電極１７Ａに当接可能となる。以下では、上記のようにして振動板１２Ａが対向電極１７Ａに当接する仕方を連成当接と称する。
以上のように、実施形態２の静電アクチュエータも基本的には実施形態１の態様と同様あるが、実施形態２においてはそれに加えて、対向電極１７Ａの各段の境界部（又は段差遷移部）２４に、振動板１２Ａを対向電極１７Ａにより強固に保持させ、連成当接をより確実に誘発するための工夫が凝らされている。以下に、その境界部（又は段差遷移部）２４の構成を具体的に説明する。
【００５０】
図９は図８の対向電極１７Ａの段差部の第１の構成を説明する平面図である。図９において、静電アクチュエータの対向電極１７Ａの各段（各段面）の段差部は、図示されるように、隣り合う上段（浅い段面）と下段（深い段面）の境界部において、下段側の端部の一部（ここでは中央部）が矩形状に突出して上段側へ入り組むように構成されている。これにより、この段差部での振動板１２Ａを吸引する静電吸引力は、上段部での当接、境界部での当接、下段部での当接の順になり、前段部分の当接によって次に当接する部分の電界が逐次高くなる。これにより、振動板１２Ａと対向電極１７Ａとの当接が、一定の電圧によって、対向電極１７Ａの長辺方向端部から中央部に向かって実行される。
なお、図９の場合とは逆に、対向電極１７Ａの上段側の端部の一部が下段側に入り組むように構成することも可能である。
【００５１】
図１０は図８の対向電極１７Ａの段差部の第２の構成を説明する平面図である。図１０の構成は図９に示す構成の変形例であり、対向電極１７Ａの段差部を含む境界部は、下段側の端部の中央部がテーパ状に突出して上段側へ入り組むように構成されている。これによれば、対向電極１７Ａの段差を有した境界部における吸引力がより平均化されて、振動板１２Ａの対向電極１７Ａへの連成当接がより確実に行われるようになる。なおここでも、対向電極１７Ａの上段側の端部の中央部が下段側に入り組むように構成することも可能である。
また、図１０において、溝部１９Ａの長辺方向と直交する対向電極幅及び溝部幅は、それらの下段側を上段側よりも幅広に構成している。これにより、ギャップ２０Ａが広い部分程、振動板１２Ａに対する静電吸引力が広範囲に作用することになるので、連成当接がより誘発され易くなる。また、溝部１９Ａ形成時のパターンズレによる溝幅の変化による不具合も回避し易くなる。
【００５２】
図１１は図８の対向電極１７Ａの段差部の第３の構成を説明する平面図である。図１１において、対向電極１７Ａの段差部を含む境界部は、前述した連成当接を確実に誘発するための段差遷移部２４として構成されている。即ち、隣り合う上下段うちの下段の端部に島状の凸部を形成する。その凸部の高さは限定されるものではないが、対向電極製造上の観点から、隣り合う上段と同じ高さにするのが好ましい。また、その凸部の個数は、その形状によっては１個で良い場合もあるが、好ましくは複数個設け、上段に近い部分では凸部を密に配置し、そこから遠ざかるにつれて疎に配置するのが特に好ましい。
このように段差部を含む境界部に段差遷移部２４を設けることにより、該遷移部分での静電吸引力は、隣り合う段の上段部での吸引力と下段部での吸引力とを平均した圧力となり、深いギャップへの連成当接がより確実に誘発される。従ってその駆動電圧を低くできる。
なお、対向電極１７Ａの隣り合う上下段の下段の端部に凸部を設ける代わりに、隣り合う上段の端部に島状の凹部を形成する構成としても、同様の効果を得ることができる。
【００５３】
実施形態２の静電アクチュエータも実施形態１の方法に準じて製造することができる。その場合、図９〜図１１に示した対向電極１７の各段差の境界部又は段差遷移部２４の各形状は、電極基板３の溝部１９を予めそれらの形状に対応させて形成しておき、その溝部１９の形状に起因して形成するのが好ましい。ただし、対向電極１７を形成するためのスパッタ等をマスクを利用して複数回繰り返すことで形成することも可能である。
また、この実施形態２の静電アクチュエータを利用して、実施形態１で説明した液滴吐出ヘッド１と同様の液滴吐出ヘッドを得ることもできる。
【００５４】
実施形態３
図１２は本発明に係る液滴吐出ヘッド、例えば液滴吐出ヘッド１を備えた本発明の実施形態３に係る液滴吐出装置の一例を示した斜視図である。図１２に示す液滴吐出装置１００は、吐出液がインクであるインクジェットプリンタである。既に説明したように、液滴吐出ヘッド１は駆動電圧が低く液滴の吐出量も十分なため、それを利用した液滴吐出装置１００は低消費電力で吐出性能にも優れてたものとなる。
なお、液滴吐出ヘッド１および液滴吐出装置１００は、インクの他に、カラーフィルタのフィルタ材を含んだ溶液、有機ＥＬ表示装置の発光材を含んだ溶液、生体液体等、各種液滴の吐出にも適用できる。
【００５５】
また、本発明に係る静電アクチュエータは、上記液滴吐出ヘッドへの適用に限られるものではなく、その他の様々なデバイスに適用することができる。それらの例を挙げれば、マイクロポンプのポンプ部、光スイッチのスイッチ駆動部、超小型のミラーを多数配置しそれらのミラーを傾けて光の方向を制御するミラーデバイスのミラー駆動部に、更にレーザプリンタのレーザ操作ミラーの駆動部等に本発明に係る静電アクチュエータを適用することができる。これらのデバイスに実施形態１で示したような静電アクチュエータを搭載することで、小さな駆動電圧で作動性に優れたデバイスを得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態１に係る静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッドを示す断面図。
【図２】図１の溝部、対向電極及び振動板の部分を示す拡大断面図。
【図３】振動板が対向電極と当接するように駆動するための駆動電圧及びギャップ長についての説明図。
【図４】振動板が対向電極と当接するように駆動するための駆動電圧についての説明図。
【図５】実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の一例を示す断面工程図。
【図６】図５の続きの工程図。
【図７】図６の続きの工程図。
【図８】本発明の実施形態２に係る静電アクチュエータを示す断面図。
【図９】図８の対向電極の段差部の第１の構成を説明する平面図。
【図１０】図８の対向電極の段差部の第２の構成を説明する平面図。
【図１１】図８の対向電極の段差部の第３の構成を説明する平面図。
【図１２】本発明の実施形態３に係る液滴吐出装置を示す斜視図。
【符号の説明】
【００５７】
１  液滴吐出ヘッド、２  キャビティ基板、３，３Ａ  電極基板、４  ノズル基板、６  第１のノズル孔、７  第２のノズル孔、８  ノズル、１０  液滴吐出面、１１  接合面、１２，１２Ａ  振動板、１３  吐出室、１４  リザーバ、１５  オリフィス、１６  絶縁膜、１７，１７Ａ  対向電極、１８  インク供給孔、１９，１９Ａ  溝部、１９ａ  連通溝、２０，２０Ａ  ギャップ、２１  電極取り出し部、２２  封止材、２４  境界部（又は段差遷移部）、２５，２５Ａ  駆動回路。
【図１】
2006289944.tif 000017
【図２】
2006289944.tif 000018
【図３】
2006289944.tif 000019
【図４】
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【図５】
2006289944.tif 000021
【図６】
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【図７】
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【図８】
2006289944.tif 000024
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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