(57)【要約】【課題】  水分によって個別電極の駆動が不安定になるのを防止し、また個別電極が酸化するのを防止することのできる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吐出性能が高い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。【解決手段】  振動板１２と、該振動板１２にギャップ２１を隔てて対向する対向電極１７と、該対向電極１７が形成される電極基板３とを備え、該電極基板３上にパッシベーション膜２２が形成され、該パッシベーション膜２２上に対向電極１７が形成されているものである。【選択図】        図２
2006187934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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と、該対向電極が形成される
電極基板とを備え、
該電極基板上にパッシベーション膜が形成され、該パッシベーション膜上に前記対向電
極が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】
前記パッシベーション膜は、酸化シリコン、酸化アルミニウム又は五酸化タンタルから
な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又は２記載の静電
アクチュエータ。
【請求項４】
前記電極基板の片面に溝部が形成されており、前記パッシベーション膜は前記電極基板
の溝部が形成されている面に形成され、前記対向電極は、前記溝部の内部に形成されてい
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】
前記電極基板に接合されるキャビティ基板を備え、前記パッシベーション膜は、前記電
極基板と前記キャビティ基板が接合される部分にも形成されていることを特徴とする請求
項４記載の静電アクチュエータ。
【請求項６】
前記キャビティ基板の、前記電極基板と接合される面に絶縁膜が形成されていることを
特徴とする請求項５記載の静電アクチュエータ。
【請求項７】
前記絶縁膜における前記電極基板と前記キャビティ基板が接合される部分は、前記絶縁
膜が前記対向電極と対向する部分よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項６記
載の静電アクチュエータ。
【請求項８】
前記絶縁膜の前記対向電極と対向する部分は、異種の物質からなる２層以上の膜が積層
されて形成されていることを特徴とする請求項６記載の静電アクチュエータ。
【請求項９】
前記電極基板と前記キャビティ基板は、陽極接合により接合されていることを特徴とす
る請求項５〜８のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の静電アクチュエータが適用されていることを特徴とす
る液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
エッチングによってガラス基板に溝部を形成する工程と、
前記ガラス基板の前記溝部が形成されている面にパッシベーション膜を形成する工程と
、
対向電極を、前記溝部の内部の前記パッシベーション膜上に形成して電極基板を製造す
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の製造方法。
【請求項１２】
前記電極基板に、キャビティ基板となるシリコン基板を陽極接合によって接合する工程
を有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】
前記パッシベーション膜を、酸化シリコン、酸化アルミニウム又は五酸化タンタルから
形成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】
前記パッシベーション膜を、プラズマＣＶＤ又はＥＣＲスパッタによって形成すること
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】
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を適用して液滴吐
出ヘッドを製造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１６】
請求項１０記載の液滴吐出ヘッドが搭載されていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１７】
請求項１〜９のいずれかに記載の静電アクチュエータが搭載されていることを特徴とす
るデバイス。
【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、液滴吐出ヘッド及びその製造方法、液
滴吐出装置並びにデバイスに関し、特に駆動安定性と耐久性に優れた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、振動板と個別電極（対向電極）を
帯電させることにより振動板を個別電極側に吸引して撓ませる。このように小型の装置に
おいて２つの物を帯電させることにより、駆動を行う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
般的にホウ珪酸ガラス等からなる基板（電極基板）に複数の溝を形成し、その内部に個別
電極を形成するようにしている。
【０００５】
従来のインクジェットヘッドでは、例えばホウ珪酸ガラスからなる電極基板に複数のガ
ラス溝を形成し、その内部にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等からなる個
別電極を直接形成するようにしていた。
【０００６】
また従来のインクジェットヘッドの液室構造及びその製造方法では、アクチュエータ基
板（電極基板）としてガラス基板を用いて、ガラス基板に形成された溝の内部に窒化チタ
ン等からなる個別電極を形成し、その上に酸化シリコン等からなるパッシベーション膜を
形成するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−７１４８７号公報（第４〜５頁、図８、図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のインクジェットヘッドでは、電極基板のガラス溝の内部に直接個別電極を形成し
ているため、例えばガラス基板がホウ珪酸ガラスからなる場合に、電極基板から水蒸気が
発生して振動板と個別電極の間のギャップに水分が溜まって、振動板の駆動が不安定にな
ってしまうという問題点があった。またこの水分のため、振動板が駆動不能になったり液
滴の吐出量が不安定になったりして、持続的な駆動が困難となる場合があった。
さらに、例えば電極基板と振動板が形成されたキャビティ基板を陽極接合する場合に、
電極基板とキャビティ基板の接合部に酸素が発生して振動板と個別電極の間に溜まり、Ｉ
ＴＯ等からなる個別電極が酸化されて個別電極の抵抗が上昇し、個別電極の駆動応答性が
低下してしまうという問題点もあった。
【０００８】
また従来のインクジェットヘッドの液室構造及びその製造方法では（例えば、特許文献
１参照）、個別電極の上にパッシベーション膜を形成しているものの、上記のインクジェ
ットヘッドと同様に、電極基板から水蒸気が発生して振動板と個別電極の間のギャップに
水分が溜まり、振動板の駆動が不安定になる、持続的な駆動が困難となる等の問題点があ
った。
さらに上記のインクジェットヘッドと同様に、電極基板とキャビティ基板を接合する際
に酸素が発生して個別電極が酸化されてしまうという問題点もあった。
【０００９】
本発明は、水分によって個別電極の駆動が不安定になるのを防止し、また個別電極が酸
化するのを防止することのできる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吐出性能が高い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
とを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る静電アクチュエータは、振動板と、該振動板にギャップを隔てて対向する
対向電極と、該対向電極が形成される電極基板とを備え、該電極基板上にパッシベーショ
ン膜が形成され、該パッシベーション膜上に対向電極が形成されているものである。
電極基板上にパッシベーション膜が形成され、パッシベーション膜上に対向電極が形成
されているため、パッシベーション膜によって電極基板から発生する水蒸気を遮断するこ
とにより、振動板の駆動が不安定になるのを防止することができ、振動板の持続的な駆動
を可能にして静電アクチュエータの耐久性を向上させることができる。
また例えば電極基板と振動板の形成されたキャビティ基板（後述のシリコン基板）を陽
極接合する際に、パッシベーション膜が電極基板から発生する酸素を遮断するため、ＩＴ
Ｏ等からなる対向電極が酸化されるのを防止して、対向電極の駆動応答性を確保すること
ができる。
【００１１】
また本発明に係る静電アクチュエータは、上記のパッシベーション膜が、酸化シリコン
、酸化アルミニウム又は五酸化タンタルからなるものである。
パッシベーション膜を酸化シリコン、酸化アルミニウム又は五酸化タンタルから構成す
ることにより、水蒸気や酸素を確実に遮断することができる。
【００１２】
また本発明に係る静電アクチュエータは、上記の電極基板が、ホウ珪酸ガラスからなる
ものである。
電極基板がホウ珪酸ガラスからなる場合には、上記のように電極基板から水蒸気や酸素
が発生しやすいため、本発明の効果が大きく発揮される。なお静電アクチュエータを適用
した液滴吐出ヘッドでは、電極基板をホウ珪酸ガラスで構成することが多い。
【００１３】
また本発明に係る静電アクチュエータは、上記の電極基板の片面に溝部が形成されてお
り、パッシベーション膜が電極基板の溝部が形成されている面に形成され、対向電極が、
溝部の内部に形成されているものである。
電極基板に溝部を形成してその内部に対向電極を形成すれば、振動板と対向電極の間の
ギャップを容易に形成することができ、静電アクチュエータの製造が容易となる。またパ
ッシベーション膜を溝部の形成されている面に形成することにより、振動板と対向電極の
間のギャップに水分や酸素が入り込むのを防止することができる。
【００１４】
また本発明に係る静電アクチュエータは、上記の電極基板に接合されるキャビティ基板
を備え、パッシベーション膜が、電極基板とキャビティ基板が接合される部分にも形成さ
れているものである。
パッシベーション膜を電極基板とキャビティ基板の接合される部分にも形成するように
すれば、電極基板及びキャビティ基板の接合面のマイクロクラック（微小な亀裂）等によ
る接合強度の低下や気密性の低下を防止することができる。これにより、接合信頼性を向
上させて静電アクチュエータの耐久性を確保することが可能となる。
【００１５】
また本発明に係る静電アクチュエータは、上記のキャビティ基板の、電極基板と接合さ
れる面に絶縁膜が形成されているものである。
キャビティ基板の電極基板と接合される面に絶縁膜を形成することにより、振動板と対
向電極がショートしたり絶縁破壊が起こるのを防止することができる。
【００１６】
また本発明に係る静電アクチュエータは、上記の絶縁膜における電極基板とキャビティ
基板が接合される部分が、絶縁膜が対向電極と対向する部分よりも薄く形成されているも
のである。
絶縁膜における電極基板とキャビティ基板が接合される部分を薄くすることにより、電
極基板とキャビティ基板を陽極接合する場合に、容易かつ確実に接合することが可能とな
る。
【００１７】
また本発明に係る静電アクチュエータは、上記の絶縁膜の対向電極と対向する部分が、
異種の物質からなる２層以上の膜が積層されて形成されているものである。
絶縁膜の対向電極と対向する部分が、異種の物質からなる２層以上の膜が積層されて形
成されているため、絶縁膜における電極基板とキャビティ基板が接合される部分を薄くす
ることができ、電極基板とキャビティ基板を陽極接合する場合に、容易かつ確実に接合す
ることが可能となる。
また絶縁膜の積層される部分を精密に形成できるため、振動板と対向電極の間のギャッ
プの気密性を向上させることができる。
【００１８】
また本発明に係る静電アクチュエータは、上記の電極基板とキャビティ基板が、陽極接
合により接合されているものである。
例えば、電極基板がホウ珪酸ガラスからなり、キャビティ基板がシリコンからなる場合
には、陽極接合によって電極基板とキャビティ基板を容易かつ確実に接合することが可能
となる。
【００１９】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のいずれかの静電アクチュエータが適用されてい
るものである。
上記のいずれかの静電アクチュエータを適用すれば、振動板の駆動が安定し、かつ耐久
性、駆動応答性の高い液滴吐出ヘッドを得ることができる。
【００２０】
本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、エッチングによってガラス基板に溝部
を形成する工程と、ガラス基板の溝部が形成されている面にパッシベーション膜を形成す
る工程と、対向電極を、溝部の内部のパッシベーション膜上に形成して電極基板を製造す
る工程とを有するものである。
ガラス基板に溝部を形成した後にパッシベーション膜を形成して、溝部の内部に対向電
極を形成するため、上記のように振動板と対向電極の間のギャップに水分や酸素が入り込
むのを防止することができ、駆動安定性、耐久性、駆動応答性の高い静電アクチュエータ
を得ることができる。
【００２１】
また本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、上記の電極基板に、キャビティ基
板となるシリコン基板を陽極接合によって接合する工程を有するものである。
電極基板とシリコン基板を陽極接合することにより、電極基板とシリコン基板を容易か
つ確実に接合することが可能となる。
【００２２】
また本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、上記のパッシベーション膜を、酸
化シリコン、酸化アルミニウム又は五酸化タンタルから形成するものである。
パッシベーション膜を、酸化シリコン、酸化アルミニウム又は五酸化タンタルから形成
することにより、水蒸気や酸素を確実に遮断することができる。
【００２３】
また本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、上記のパッシベーション膜を、プ
ラズマＣＶＤ又はＥＣＲスパッタによって形成するものである。
パッシベーション膜をプラズマＣＶＤ又はＥＣＲスパッタで形成することにより、ピン
ホール等がない緻密なパッシベーション膜を形成することができる。
【００２４】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のいずれかの静電アクチュエータの製
造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するものである。
上記のいずれかの静電アクチュエータの製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造すれ
ば、振動板の駆動が安定し、かつ耐久性、駆動応答性の高い液滴吐出ヘッドを得ることが
できる。
【００２５】
本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドが搭載されているものである。
上記の液滴吐出ヘッドを搭載することにより、吐出安定性が高く耐久性に優れた液滴吐
出装置を得ることができる。
【００２６】
本発明に係るデバイスは、上記のいずれかの静電アクチュエータが搭載されているもの
である。
上記のいずれかの静電アクチュエータを搭載することにより、駆動安定性が高く耐久性
に優れた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】
【００２７】
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。なお図１
では、駆動回路２３の部分を模式的に示している。また図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。
【００２８】
キャビティ基板２は、例えば単結晶シリコンからなり、底壁が振動板１２である吐出室
１３となる凹部が複数形成されている。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となる凹部と、このリザー
バ１４と各吐出室１３を連通する細溝状のオリフィス１５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おり、オリ
フィス１５は各吐出室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、ノ
ズル基板４の接合面１１に形成するようにしてもよい。
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１９が形成
されている。この耐液滴保護膜１９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。
【００２９】
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２０が形成されており、溝部２０
の形成されている面にはパッシベーション膜２２が形成されている。なお本実施形態１で
はパッシベーション膜２２が、溝部２０の内部及び電極基板３とキャビティ基板２が接合
される部分に形成されているものとする。また溝部２０の内部のパッシベーション膜２２
の上には、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１
７は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）をスパッタすることにより形
成する。また電極基板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。
なお、キャビティ基板２が単結晶シリコンからなり、電極基板３がホウ珪酸ガラスから
なる場合には、キャビティ基板２と電極基板３の接合を陽極接合によって行うことができ
る。
【００３０】
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１７には駆動回路２３が接続されている。駆動回路２３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）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、主に振動板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。
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、ミラーデバイス等の光ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａ
ｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスなどにも応用することができる。
【００３１】
図２は、図１のＡ−Ａ断面を示した拡大断面図である。なお図２では、１つの吐出室１
３のみを示しているが、実際には吐出室１３等が図２の紙面横方向に複数形成されている
ものとする。
図２に示すように本実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１では、電極基板３のキャビティ
基板２と接合される側の面にパッシベーション膜２２が形成されており、このパッシベー
ション膜２２は、上記のように溝部２０の内部及び電極基板３とキャビティ基板２が接合
される部分に形成されている。
パッシベーション膜２２は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａ
ｌ2Ｏ3）、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5、五酸化二タンタルともいう）等の水分透過性の低
い物質から構成されており、例えばホウ珪酸ガラスからなる電極基板３から発生する水蒸
気が振動板１２と対向電極１７の間のギャップ２１に入り込むのを防止するようになって
いる。電極基板３から発生する水蒸気が振動板１２と対向電極１７の間のギャップ２１に
水蒸気が入り込んでギャップ２１の中に水分が溜まると、振動板１２の駆動が不安定とな
り、最悪の場合には振動板１２が駆動不能となることもある。
【００３２】
図２に示す液滴吐出ヘッド１では、後に示すようにパッシベーション膜２２をプラズマ
ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、又はＥＣＲ（Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタにより形成している。
プラズマＣＶＤ、ＥＣＲスパッタは高エネルギーであるため、ピンホール等のない緻密な
パッシベーション膜２２を形成することができる。
また本実施形態１ではキャビティ基板２と電極基板３を陽極接合により接合するが、キ
ャビティ基板２と電極基板３の接合部にもパッシベーション膜２２が形成されているため
、例えば電極基板３の表面にマイクロクラック等がある場合でも接合強度が低下したり、
ギャップ２１の気密性が低下するのを防止することができる。
本実施形態１では、陽極接合によってキャビティ基板２と電極基板３が確実に接合され
るように、パッシベーション膜２２の厚さを３０〜６０ｎｍ、絶縁膜１６の厚さを８０〜
１１０ｎｍにし、パッシベーション膜２２の厚さと絶縁膜１６の厚さの合計が１５０ｎｍ
以下となるようにしている。パッシベーション膜２２の厚さ及び絶縁膜１６の厚さが厚す
ぎる場合には、陽極接合の接合強度が低下したり、陽極接合が不可能となる。
なお水蒸気を確実に遮断するには、パッシベーション膜２２の厚さが１０ｎｍ以上であ
ることが望ましい。
【００３３】
図３及び図４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断面図で
ある。図３及び図４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、
図１における液滴吐出ヘッド１のＡ−Ａ断面について示している。なお液滴吐出ヘッド１
の製造方法は、図３及び図４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ガラス基板３ａを準備し（図
３（ａ））、機械研削によって例えばガラス基板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ガラス基板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３（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、ガラス基板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３（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ガラス
基板３ａを薄板化するようにしてもよい。また図３（ｂ）の工程の後に、酸性水溶液でガ
ラス基板３ａの表面処理をしてガラス基板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。
【００３４】
次に、例えばスパッタによって薄板化されたガラス基板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３（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を区画形
成する（図３（ｄ））。
それから、例えばフッ酸水溶液でガラス基板３ａをエッチングすることにより溝部２０
を形成し（図３（ｅ））、エッチングマスク３０を除去する（図３（ｆ））。
その後、ガラス基板３ａの溝部２０が形成されている面に、例えばＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒ
ａｅｔｈｌＯｒｔｈｏＳｉｌｉｃａｔｅ）プラズマＣＶＤによって酸化シリコンからなる
パッシベーション膜２２を形成する（図４（ｇ））。なおパッシベーション膜２２は、上
記のように酸化アルミニウム、五酸化タンタル等の水分透過性の低い物質で形成するよう
にしてもよく、プラズマＣＶＤの代わりにＥＣＲスパッタで形成してもよい。また本実施
形態１ではパッシベーション膜２２を、少なくとも溝部２０の内部及び電極基板３とキャ
ビティ基板２（図４（ｌ）等参照）が接合される部分に形成するものとする。
【００３５】
そして、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜をスパッタによってパ
ッシベーション膜２２の上に形成した後に、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膜をエッチングし対向電極１７を区画形成して、電極
基板３を形成する（図４（ｈ））。なお対向電極１７は上記のように、溝部２０の内部の
パッシベーション膜２２の上に形成するものとする。
それから、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４（ｈ）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８
００Ｖ程度の電圧を印加して陽極接合を行う（図４（ｉ））。なおシリコン基板２ａと電
極基板３は、絶縁膜１６の形成された面とパッシベーション膜２２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４（ｊ））。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。
【００３６】
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４（
ｋ））。なお図４（ｋ）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４（ｋ）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２４を例えば
厚さ０．１μｍで形成するが、図４においては耐液滴保護膜２４を省略している。
【００３７】
次に、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）放電等によ
ってノズル８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４（ｌ））。
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。
【００３８】
本実施形態１では、ガラス基板３ａ上にパッシベーション膜２２を形成し、パッシベー
ション膜２２上に対向電極１７を形成するため、パッシベーション膜２２によって電極基
板３から発生する水蒸気を遮断することができ、振動板１２の駆動が不安定になるのを防
止することができ、振動板１２の持続的な駆動を可能にして静電アクチュエータの耐久性
を向上させることができる。
また電極基板３とシリコン基板２ａを陽極接合する際に、パッシベーション膜２２がシ
リコン基板２ａから発生する酸素を遮断するため、ＩＴＯ等からなる対向電極１７が酸化
されるのを防止して、対向電極１７の駆動応答性を確保することができる。
さらにパッシベーション膜２２を電極基板３とシリコン基板２ａの接合される部分にも
形成しているため、電極基板３及びシリコン基板２ａの接合面のマイクロクラック等によ
る接合強度の低下や気密性の低下を防止することができる。またこれにより電極基板３と
キャビティ基板２（シリコン基板２ａ）の接合面におけるボイド（微小な穴）から発生す
る水蒸気を遮断することができ、陽極接合時や振動板１２の駆動時にギャップ２１の内圧
が上昇するのを防止することができる。
【００３９】
実施形態２．
図５は、本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドを示した断面図である。なお図５で
は、図２と同様に図１のＡ−Ａ断面に対応する部分を示している。本実施形態２に係る液
滴吐出ヘッド１では、絶縁膜１６における電極基板３とキャビティ基板２の接合部が、絶
縁膜１６の対向電極１７との対向部分よりも薄く形成されている。それ以外の構成要素に
ついては、実施形態１の液滴吐出ヘッド１と同様であり、同じ構成要素には同じ符号を付
している。
なお本実施形態２に係る液滴吐出ヘッド１を製造するには、例えば絶縁膜１６が形成さ
れたシリコン基板２ａを電極基板３に接合する前に、絶縁膜１６にフォトリソグラフィー
でレジストを形成して絶縁膜１６の接合部をハーフエッチングするようにすればよい（図
４（ｉ）等参照）。
【００４０】
本実施形態２では、絶縁膜１６における電極基板３とキャビティ基板２が接合される部
分を薄くしているため、電極基板３とキャビティ基板２を陽極接合する際に、容易かつ確
実に接合することが可能となり、電極基板３とキャビティ基板２の接合強度を向上させる
ことができる。
【００４１】
実施形態３．
図６は、本発明の実施形態３に係る液滴吐出ヘッドを示した断面図である。なお図６で
は、図２と同様に図１のＡ−Ａ断面に対応する部分を示している。本実施形態３に係る液
滴吐出ヘッド１では、絶縁膜１６の対向電極１７と対向する部分が、異種の物質からなる
２層の絶縁膜１６ａ及び絶縁膜１６ｂが積層されることにより形成されている。また本実
施形態３では、絶縁膜１６ａが電極基板３とキャビティ基板２の接合部にも形成されてい
る。なお絶縁膜１６の対向電極１７と対向する部分を、３層以上の絶縁膜で形成するよう
にしてもよい。それ以外の構成要素については実施形態１の液滴吐出ヘッド１と同様であ
り、同じ構成要素には同じ符号を付している。
ここで本実施形態３に係る液滴吐出ヘッド１の製造方法について説明する。例えばシリ
コン基板２ａに絶縁膜１６を形成する際に、まず酸化シリコンからなる絶縁膜１６ａをシ
リコン基板２ａの片面に形成した後、酸化アルミニウムからなる膜を絶縁膜１６ａの表面
に形成する。そして酸化アルミニウムの膜にフォトリソグラフィーでレジストを形成して
絶縁膜１６ｂを区画形成することにより、図６に示すような絶縁膜１６を形成することが
できる。
【００４２】
本実施形態３では、絶縁膜１６の対向電極１７と対向する部分が、異種の物質からなる
２層の絶縁膜１６ａ及び絶縁膜１６ｂが積層されることにより形成されているため、絶縁
膜１６における電極基板３とキャビティ基板２が接合される部分を薄くすることができ、
電極基板３とキャビティ基板２を陽極接合する場合に、容易かつ確実に接合することが可
能となる。
また絶縁膜１６ａ及び絶縁膜１６ｂの積層される部分を精密に形成できるため、ギャッ
プ２１の気密性を向上させることができる。
【００４３】
実施形態４．
図７は、実施形態１、実施形態２又は実施形態３に示す液滴吐出ヘッドを搭載した液滴
吐出装置の１例を示した斜視図である。図７に示す液滴吐出装置１００は、一般的なイン
クジェットプリンタである。
実施形態１、実施形態２又は実施形態３に示す液滴吐出ヘッド１は、振動板１６と対向
電極１７の間のギャップ２１に水蒸気等入り込まないため吐出安定性及び耐久性が高く、
吐出性能及び耐久性に優れた液滴吐出装置１００を得ることができる。
なお実施形態１、実施形態２又は実施形態３に示す液滴吐出ヘッド１は、図７に示すイ
ンクジェットプリンタの他に、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。
【００４４】
実施形態５．
図８は、本発明に係る静電アクチュエータを搭載したデバイスの１例を示した要部斜視
図である。なお図８に示すデバイス２００は、光スイッチやレーザープリンタ用のレーザ
ースキャンミラーとして用いられるミラーデバイスである。
本実施形態５に係るデバイス２００は、駆動基板２０１に駆動部２０２、ヒンジ２０３
、ミラー２０４が形成されている。また駆動基板２０１に接合されている電極基板２０５
には、ＩＴＯ等からなる対向電極２０６が形成されている。なお駆動基板２０１は、実施
形態１に係る液滴吐出ヘッド１のキャビティ基板２に相当し、駆動部２０２は振動板１２
に相当するものである。
図８に示すデバイス２００では、駆動部２０２と対向電極２０６の間に電圧が印加され
ることにより、駆動部２０２が揺動する。これによりヒンジ２０３が捻れ、その力がミラ
ー２０４に伝わることによりミラー２０４が角度を変化させる。このように本実施形態５
では、主に駆動部２０２、ヒンジ２０３、ミラー２０４及び対向電極２０６によって静電
アクチュエータが構成されている。
本実施形態５に係るデバイス２００においても、電極基板２０５上にパッシベーション
膜（図８において図示せず）を形成し、その上に対向電極２０６を形成することにより水
蒸気等を遮断して、駆動部２０２及びミラー２０４の駆動安定性を向上させることができ
る。なお図８に示すデバイス２００は、一般的にパッケージング（図示せず）によって真
空封止されて外気と遮断される。
【００４５】
実施形態１、実施形態２及び実施形態３では、本発明に係る静電アクチュエータを適用
した例として液滴吐出ヘッドを示しているが、本発明の実施形態１、実施形態２及び実施
形態３に示す静電アクチュエータは、その他のデバイスにも適用することができる。具体
的には、波長可変フィルタ、マイクロポンプ等のＭＥＭＳデバイスに適用可能である。
【００４６】
なお、本発明に係る静電アクチュエータ及びその製造方法、液滴吐出ヘッド及びその製
造方法、液滴吐出装置並びにデバイスは、本発明の実施形態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。例えば、実施形態１、実施形態２
及び実施形態３において、パッシベーション膜２２を溝部２０の内壁にのみ形成するよう
にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】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。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示した拡大断面図。
【図３】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断面図。
【図４】図３の製造工程の続きの工程を示した断面図。
【図５】本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドを示した断面図。
【図６】本発明の実施形態３に係る液滴吐出ヘッドを示した断面図。
【図７】実施形態１、実施形態２又は実施形態３に示す液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の１例を示した斜視図。
【図８】本発明に係る静電アクチュエータを搭載したデバイスの１例を示した要部斜視図。
【符号の説明】
【００４８】
１  液滴吐出ヘッド、２  キャビティ基板、３  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
振動板、１３  吐出室、１４  リザーバ、１５  オリフィス、１６  絶縁膜、１７  対
向電極、１８  インク供給孔、１９  耐液滴保護膜、２０  溝部、２１  ギャップ、２２
パッシベーション膜、２３  駆動回路、１００  液滴吐出装置、２００  デバイス。
【図１】
2006187934.tif 000003
【図２】
2006187934.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006187934.tif 000007
【図６】
2006187934.tif 000008
【図７】
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【図８】
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