(57)【要約】 【課題】  可変電極や対向電極の対向面に形成した絶縁膜に経時的な絶縁破壊が生じて静電型アクチュエータが損傷するなど、耐久性が十分でない。【解決手段】  一対の平面形状が略矩形状である変形可能な可変電極１と固定された対向電極２とを所定の空隙３を介して対向配置してなり、可変電極１及び対向電極２の対向面側にはそれぞれ絶縁膜４、５を形成し、可変電極１の絶縁膜５は、アクチュエータ長手方向両端部分６、６の厚みｔ２を、他の部分（中央部分７）の厚みｔ１よりも厚く（ｔ２＞ｔ１）形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を空隙又は空隙及び絶縁層を介して対向配置し、少なくとも一方の電極は変形可能な可変電極であって、前記一対の電極間に電位差を与えることで前記可変電極が変形する静電型アクチュエータにおいて、前記可変電極が他方の電極側に当接したときに、アクチュエータ長手方向両端部分の静電容量が他の部分の静電容量よりも小さいことを特徴とする静電型アクチュエータ。
【請求項２】
一対の電極を空隙又は空隙及び絶縁層を介して対向配置し、少なくとも一方の電極は変形可能な可変電極であって、前記一対の電極間に電位差を与えることで前記可変電極が変形する静電型アクチュエータにおいて、前記電極上に設けられた絶縁膜は、アクチュエータ長手方向両端部分の膜厚が他の部分の膜厚よりも厚いことを特徴とする静電型アクチュエータ。
【請求項３】
一対の電極を空隙又は空隙及び絶縁層を介して対向配置し、少なくとも一方の電極は変形可能な可変電極であって、前記一対の電極間に電位差を与えることで前記可変電極が変形する静電型アクチュエータにおいて、少なくとも一方の電極の他方の電極との対向面には凸部が形成され、この凸部は、アクチュエータ長手方向両端部分の高さが他の部分の高さよりも高いことを特徴とする静電型アクチュエータ。
【請求項４】
一対の電極を空隙又は空隙及び絶縁層を介して対向配置し、少なくとも一方の電極は変形可能な可変電極であって、前記一対の電極間に電位差を与えることで前記可変電極が変形する静電型アクチュエータにおいて、絶縁材料の誘電率は、アクチュエータ長手方向両端部分が他の部分よりも小さいことを特徴とする静電型アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の静電型アクチュエータにおいて、前記アクチュエータ長手方向両端部分は端部からの長さが短辺幅の２倍以下の部分であることを特徴とする静電型アクチュエータ。
【請求項６】
記録液の液滴を吐出するノズルと、ノズルが連通する液室と、この液室内の記録液を加圧するための静電型アクチュエータとを備える液体吐出ヘッドにおいて、前記静電型アクチュエータが請求項１ないし５のいずれかに記載の静電アクチュエータであることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
記録液の液滴を吐出させる液体吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置において、前記液体吐出ヘッドが請求項６に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項８】
記録液の液滴を吐出させる液体吐出ヘッドを搭載し、被記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、前記液体吐出ヘッドが請求項６に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッドの駆動装置及び画像形成装置に関し、特に静電型アクチュエータを用いる液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置としては、記録液の液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室（吐出室、圧力室、加圧室、インク流路等とも称される。）と、この液室の壁面を形成する振動板の少なくとも一部を構成する可変電極と、この可変電極に対向する対向電極とを有し、電極間に電圧が印加されることによって可変電極（振動板）を静電力で変位させて、振動板の機械的な復元力によって液室内に圧力を発生させることでノズルから液滴が吐出される静電型アクチュエータを備えた液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして搭載したものがある。
【特許文献１】特許第２８５４８７６号公報
【特許文献２】特開２０００−５２５５５５１号公報
【０００３】
このような静電型アクチュエータの駆動方式としては、可変電極を対向電極側に当接させない（接触させない）非当接駆動方式と、可変電極を対向電極側に当接させる（接触させる）当接駆動方式があるが、電圧印加により可変電極に蓄えられる機械的エネルギーを大きくするためには当接駆動方式が適している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、静電型アクチュエータにおいて、耐久性の確保は最重要課題であって、これ無くして液体吐出ヘッドへの適用などの実用化を図ることはできない。この静電型アクチュエータの耐久性に関する課題として、例えば、上述したように、可変電極を対向電極に接触させる当接駆動方式を採用した場合、各電極の対向面に形成した絶縁膜に発生する残留電荷によって動作不良が生じること、絶縁膜間の水分、原子間力等に起因して、可変電極が対向電極側に貼り付いてしまうスティキング現象の発生、駆動によって経時的に生じる絶縁膜の損傷等を挙げることができる。
【０００５】
ここで、絶縁膜の経時的絶縁破壊に起因する静電アクチュエータの損傷を防ぐには、絶縁膜の厚みを厚くする、もしくは印加電圧を下げれば良いのであるが、両者は相反する対策であり、結果的には、印加電圧を上げるか、又は絶縁膜を薄くすることになり、耐久性の課題を解決することが困難である。さらに、静電アクチュエータを上述したようにインクジェットヘッドなどの液体吐出ヘッドのアクチュエータ手段として利用する場合、液滴を吐出するためには十分な吐出力が必要であり、印加電圧を上げたり、絶縁膜を薄くしたりするという対策では仕様を満足できない場合もある。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、経時的絶縁破壊による絶縁膜損傷を防ぎ、十分な耐久性を有する静電アクチュエータ、この静電アクチュエータを備える液体吐出ヘッド、この液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出装置及び画像形成装置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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明に係る静電型アクチュエータは、可変電極が他方の電極側に当接したときに、アクチュエータ長手方向両端部分の静電容量が他の部分の静電容量よりも小さい構成としたものである。
【０００８】
本発明に係る静電型アクチュエータは、電極上に設けられた絶縁膜は、アクチュエータ長手方向両端部分の膜厚が他の部分の膜厚よりも厚い構成としたものである。
【０００９】
本発明に係る静電型アクチュエータは、少なくとも一方の電極の他方の電極との対向面には凸部が形成され、この凸部は、アクチュエータ長手方向両端部分の高さが他の部分の高さよりも高い構成としたものである。
【００１０】
本発明に係る静電型アクチュエータは、絶縁材料の誘電率は、アクチュエータ長手方向両端部分が他の部分よりも小さい構成としたものである。
【００１１】
本発明に係るいずれかの静電型アクチュエータにおいては、アクチュエータ長手方向両端部分は端部からの長さが短辺幅の２倍以下の部分であることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、本発明に係るいずれかの静電型アクチュエータを備えたものである。
【００１３】
本発明に係る液体吐出装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したものである。
【００１４】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る静電型アクチュエータによれば、可変電極が他方の電極側に当接したときに、アクチュエータ長手方向両端部分の静電容量が他の部分の静電容量よりも小さい構成、電極上に設けられた絶縁膜は、アクチュエータ長手方向両端部分の膜厚が他の部分の膜厚よりも厚い構成、少なくとも一方の電極の他方の電極との対向面には凸部が形成され、この凸部は、アクチュエータ長手方向両端部分の高さが他の部分の高さよりも高い構成、又は、絶縁材料の誘電率は、アクチュエータ長手方向両端部分が他の部分よりも小さい構成としたので、耐久性が向上する。
【００１６】
本発明に係る液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び画像形成装置によれば、本発明に係る静電型アクチュエータを含むので、ヘッドの耐久性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る静電型アクチュエータの第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同静電型アクチュエータのアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図、図２は同じく短手方向に沿う断面説明図である。
この静電型アクチュエータは、一対の平面形状が略矩形状である変形可能な可変電極１と固定された対向電極２とを所定の空隙３を介して対向配置してなり、可変電極１及び対向電極２の対向面側にはそれぞれ絶縁膜（絶縁層）４、５を形成している。
【００１８】
ここで、可変電極１の絶縁膜４は、アクチュエータ長手方向両端部分６、６の厚みｔ２を、他の部分（中央部分７という。）の厚みｔ１よりも厚く（ｔ２＞ｔ１）形成している。
【００１９】
この静電型アクチュエータの可変電極１と対向電極２との間に駆動電圧を印加することによって、可変電極１と対向電極２との間に静電吸引力が発生して、図３及び図４に示すように、可変電極１が対向電極２側に絶縁膜５に当接するまで変形し、この状態から駆動電圧をオフ状態にすることによって可変電極１が元の状態に復元する機械的な変位が得られる。
【００２０】
この場合、可変電極１と対向電極２とが接触したときのアクチュエータ長辺方向両端部分６の静電容量は、他の部分よりも小さく、可変電極１の撓みは長辺方向端部で特に大きなものとはならない。更に、長辺方向両端部６、６の絶縁膜４が厚くなっているため、明らかに、他の部分よりも経時的絶縁破壊が起こり難くなり、耐久性が相乗的に向上することになる。これにより、静電型アクチュエータ全体の耐久性を大きく向上させることができる。
【００２１】
一方で、静電型アクチュエータの駆動電圧は、アクチュエータ長手方向両端部分６、６で絶縁膜４の厚みを厚くしない場合（他の部分と同様の厚みｔ１とした場合）とほぼ同様に抑えることができ、可変電極１をリリースするときの発生力もほとんど変わらない。つまり、アクチュエータの機能をそのまま保ったままで、耐久性を向上させることができる。
【００２２】
つまり、図５及び図６に示すように、上記実施形態の静電型アクチュエータの内、可変電極１の絶縁膜４の厚みをアクチュエータ長手方向両端部分６、６でも他の部分（中央部分７）と同じ厚みにした静電型アクチュエータを構成し、この静電型アクチュエータについての耐久試験を数多く行なった。この結果、連続駆動による経時的絶縁破壊に起因すると推測される絶縁膜損傷が最も生じやすい部位は、絶縁膜４（又は絶縁膜５）のアクチュエータ長辺方向両端部分６（図７）であることが確認された。
【００２３】
このアクチュエータ長辺方向両端部分６の耐久性は非常に低く、他の部分のそれに比べて約１／２程度であった。したがって、このアクチュエータ長辺方向両端部分６の耐久性を向上させるだけで、アクチュエータそのものの耐久性を大きく向上させることが可能であることが分かった。
【００２４】
ここで、可変電極１が変位するとき、可変電極１の中央部分７は短辺方向では図９に示すように撓むだけであるが、長辺方向端部分６では短辺方向に図９に示すように撓むだけでなく、図８に示すように長辺方向に関しても撓むため、長辺方向端部分６は可変電極１内で最も大きな撓みを有してしまうことになる。長辺方向両端部分６の耐久性が低い原因は明確でないが、このことと無関係ではないと思われる。
【００２５】
いずれにしても、絶縁膜４のアクチュエータ長辺方向端部分６に他の部分（中央部分７）よりも低い電界強度が加わるようにすることでアクチュエータの耐久性を向上させることができる。
【００２６】
そこで、上述した実施形態のように、可変電極１の絶縁膜４は、アクチュエータ長手方向両端部分６、６の厚みｔ２を、他の部分（中央部分７という。）の厚みｔ１よりも厚く（ｔ２＞ｔ１）形成することにより、アクチュエータ長手方向両端部分６、６での電界強度が小さくなり、絶縁膜４、５の損傷を低減することができ、アクチュエータの耐久性を向上することができる。
【００２７】
次に、本発明に係る静電型アクチュエータの第２実施形態について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０は同静電型アクチュエータのアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図、図１１は同じく短手方向に沿う断面説明図である。
この静電型アクチュエータは、一対の平面形状が略矩形状である変形可能な可変電極１と固定された対向電極２とを所定の空隙３を介して対向配置してなり、可変電極１及び対向電極２の対向面側にはそれぞれ絶縁膜（絶縁層）４、５を形成している。なお、可変電極１側に段差が形成されているのは製造工程上によるものであって段差が必須になるものではない。
【００２８】
ここで、対向電極２の絶縁膜５は、アクチュエータ長手方向両端部分６、６の厚みｔ４を、他の部分（中央部分７という。）の厚みｔ３よりも厚く（ｔ４＞ｔ３）形成している。
【００２９】
このように、対向電極２側の絶縁膜５の、アクチュエータ長手方向両端部分６、６の厚みを中央部分７の厚みより厚く形成することによっても、アクチュエータ長手方向両端部分６、６での電界強度が小さくなり、絶縁膜４、５の損傷を低減することができ、アクチュエータの耐久性を向上することができる。
【００３０】
次に、本発明に係る静電型アクチュエータの第３実施形態について図１２及び図１３を参照して説明する。なお、図１２は同静電型アクチュエータのアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図、図１３は同じく短手方向に沿う断面説明図である。
この静電型アクチュエータは、一対の平面形状が略矩形状である変形可能な可変電極１と固定された対向電極２とを所定の空隙３を介して対向配置してなり、可変電極１の対向電極２との対向面側には絶縁膜（絶縁層）４を形成し、対向電極２の可変電極１との対向面側には、中央部分に絶縁膜５を、アクチュエータ長手方向両端部分６、６には絶縁膜１５をそれぞれ形成している。
【００３１】
ここで、対向電極２側のアクチュエータ長手方向両端部分６、６の絶縁膜１５は中央部分７の絶縁膜５よりも誘電率の低い材料で形成している。つまり、アクチュエータ長手方向両端部分６、６の絶縁膜１５の誘電率を中央部分７の絶縁膜５の誘電率よりも低くしている。
【００３２】
このように、アクチュエータ長手方向両端部分６、６の絶縁膜の誘電率を他の部分の絶縁膜の誘電率よりも低くすることによって、アクチュエータ長手方向両端部分６、６での電界強度が小さくなり、絶縁膜４、５の損傷を低減することができ、アクチュエータの耐久性を向上することができる。なお、可変電極1側のアクチュエータ長手方向両端部分６、６に誘電率の低い絶縁膜を設ける構成とすることもできる。
【００３３】
次に、本発明に係る静電型アクチュエータの第４実施形態について図１４及び図１５を参照して説明する。なお、図１４は同静電型アクチュエータのアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図、図１５は同じく平面説明図である。
この静電型アクチュエータは、一対の平面形状が略矩形状である変形可能な可変電極１と固定された対向電極２とを所定の空隙３を介して対向配置してなり、可変電極１及び対向電極２の各対向面側には絶縁膜（絶縁層）４、５をそれぞれ形成し、更に可変電極１の絶縁膜４の対向電極２との対向面側には、絶縁膜４と一体形成した複数の凸部４１、４２を設けている。
【００３４】
ここで、可変電極１側の凸部４１、４２は、アクチュエータ長手方向両端部分６、６の凸部４２の高さＨ２が、中央部分７の凸部４１の高さＨ１よりも高くなるように形成している。なお、可変電極１側の凸部４１、４２に対応する位置の可変電極１の凹部４３及び凸部４４は製造工程上生じているものであって、必須のものではない。
【００３５】
このように構成することで、可変電極１側が対向電極２側に当接したときのアクチュエータ長辺方向両端部６、６での静電容量は他の部分よりも小さくなり、可変電極１の撓みはアクチュエータ長辺方向端部６、６で特に大きなものとはならない。更に、長辺方向両端部６、６の凸部４２の高さが中央部分７の凸部４１の高さより高くなっているので、アクチュエータ長辺方向両端部６、６において絶縁膜４、５に加わる電圧は他の部分よりも明らかに小さくなり、経時的な絶縁破壊を生じにくくなることから、耐久性は相乗的に向上する。この結果、アクチュエータ全体の耐久性を大きく向上させることができる。
【００３６】
一方で、アクチュエータの駆動電圧は、アクチュエータ長手方向両端部分６、６の凸部４２の高さを中央部分７の凸部４１の高さと同じにした場合と同様であり、可変電極１をリリースするときの発生力もほとんど変わらない。つまり、アクチュエータの機能をそのまま保ったままで、耐久性を向上させることができる。
【００３７】
なお、凸部を設けた構成で、可変電極と対向電極が凸部とその対応部でのみ接触する場合は、凸部が絶縁材料で形成されていれば、絶縁膜４、５は必ずしも必要でない。また、凸部を対向電極側に設けることもできる。さらに、上記各実施形態の構成と組み合わせることもできる。
【００３８】
次に、本発明に係る静電型アクチュエータの第５実施形態について図１６を参照して説明する。なお、図１６は同静電型アクチュエータのアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
この静電型アクチュエータは、一対の平面形状が略矩形状である変形可能な可変電極１と固定された対向電極２とを所定の空隙３を介して対向配置してなり、可変電極１及び対向電極２の各対向面側には絶縁膜（絶縁層）４、５をそれぞれ形成し、更に可変電極１の長手方向長さよりも対向電極２の長手方向長さを短く形成し、対向電極２側のアクチュエータ長手方向両端部分６、６では駆動電圧が印加されない電極材料層２２のままとして対向電極２を設けていない。
【００３９】
具体的には、対向電極２を形成する電極材料層２２を形成した段階でスリット２２ａを入れて絶縁膜５でスリット２２ａを埋め込むことによって、アクチュエータ長手方向両端部分６、６に駆動電圧が印加されない電極材料層２２を残している。
【００４０】
次に、本発明に係る静電型アクチュエータの第６実施形態について図１７を参照して説明する。なお、図１７は同静電型アクチュエータのアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
この静電型アクチュエータは、一対の平面形状が略矩形状である変形可能な可変電極１と固定された対向電極２とを所定の空隙３を介して対向配置してなり、可変電極１及び対向電極２の各対向面側には絶縁膜（絶縁層）４、５をそれぞれ形成し、更に可変電極１の長手方向長さよりも対向電極２の長手方向長さを短く形成し、対向電極２側のアクチュエータ長手方向両端部分６、６には対向電極２に代えて絶縁膜５と同じ絶縁材料２５を設けた無電極領域としている。
【００４１】
具体的には、対向電極２を形成する電極材料層を形成した段階でアクチュエータ長手方向両端部分６、６の電極材料層を除去し、絶縁材料２５を成膜している。
【００４２】
次に、本発明に係る静電型アクチュエータの第７実施形態について図１８を参照して説明する。なお、図１８は同静電型アクチュエータのアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
この静電型アクチュエータは、一対の平面形状が略矩形状である変形可能な可変電極１と固定された対向電極２とを所定の空隙３を介して対向配置してなり、可変電極１及び対向電極２の各対向面側には絶縁膜（絶縁層）４、５をそれぞれ形成し、更に可変電極１の長手方向長さよりも対向電極２の長手方向長さを短く形成し、対向電極２側のアクチュエータ長手方向両端部分６、６には上述した電極材料層や絶縁材料層を形成しないで絶縁膜５のみとした無電極領域としている。
【００４３】
具体的には、対向電極２を形成する電極材料層を形成した段階でアクチュエータ長手方向両端部分６、６の電極材料層を除去し、この部分に絶縁膜５を成膜している。
【００４４】
これらの第５ないし第７実施形態のような構成することにより、最も経時的な絶縁破壊が発生し易い部位である長辺方向両端部分の信頼性を向上させることができ、アクチュエータ全体の耐久性を大きく向上させることができる。一方で、駆動電圧はほぼそのままで、電圧ＯＦＦによる可変電極をリリースするときの発生力は多少低減するが、両電極の長辺長を多少長く採ることで発生力の低下も抑えられる。つまり、アクチュエータの機能をそのまま保ったままで、耐久性を向上させることができる。
【００４５】
次に、本発明に係る静電型アクチュエータの第８実施形態について図１９を参照して説明する。なお、図１９は同静電型アクチュエータのアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
この静電型アクチュエータは、一対の平面形状が略矩形状である変形可能な可変電極１と固定された対向電極２とを所定の空隙３を介して対向配置してなり、可変電極１及び対向電極２の各対向面側には絶縁膜（絶縁層）４、５をそれぞれ形成し、更に可変電極１の長手方向長さを対向電極２の長手方向長さよりも短く形成し、可変電極１側のアクチュエータ長手方向両端部分６、６では駆動電圧が印加されない電極材料層１１のままとして可変電極１を設けていない。
【００４６】
具体的には、絶縁膜４上に可変電極１を形成する電極材料層１１を形成した段階でスリット１１ａを入れて絶縁材料１２でスリット１２ａを埋め込むことによって、アクチュエータ長手方向両端部分６、６に駆動電圧が印加されない電極材料層１１を残している。
【００４７】
このように構成しても前記第５ないし第７実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４８】
次に、上述した各実施形態におけるアクチュエータ長手方向両端部分６、６について図２０及び図２１を参照して説明する。
材料力学より、図２０及び図２１のような４辺を固定された矩形板３０に一様荷重Ｐを加えると、図２１に示すように、最大撓みは矩形版３０の中央部分に生じ、（１）式で与えられる。なお、Ｅは板のヤング率、ｈは板の厚みである。
δ＝ｋ×（Ｐａ４／Ｅ×ｈ３）  …（１）
【００４９】
このとき、矩形板３０の短辺長ａと長辺長ｂの比λ(＝ｂ/ａ)と、定数ｋ（ポアソン＝０．３とする。）の関係は、表１のようになる。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
この表１から分るように、λ＞２では４辺固定矩形板の最大撓み量はほとんど変わらない。つまり、長辺長ｂが短辺長ａに比べて十分長ければ、図２１に示すように、長辺方向端部からの距離ａ前後の撓み形状が最も大きな撓みを有する部分であると考えられる。したがって、長辺方向端部から距離２×ａの範囲内をアクチュエータ長手方向両端部６、６の範囲内として、上述した各実施形態の構成を採ることでアクチュエータの耐久性を高めることができる。
【００５２】
なお、両電極が接触するアクチュエータの場合は、アクチュエータ仕様（空隙など）と駆動電圧の大きさにより、長辺方向端部からの距離２ａはより小さい値でも良いこともある。
【００５３】
次に、具体的な実施例について説明する。
〔実施例１〕
ここでは、図５及び図６に示すような従来構成のアクチュエータをアクチュエータＡとし、図１及び図２に示すような本発明に係るアクチュエータをアクチュエータＢとする。
【００５４】
まず、アクチュエータＡの製造工程について図２２及び図２３を参照して説明する。図２２（ａ）に示すようにＳｉ基板に熱酸化膜５０を形成し、その上に対向電極の導電層となる電極材料層２２であるポリシリコン（ＰｏｌｙＳｉ）５１（同図（ｂ））、絶縁膜となるＨＴＯ５２（同図（ｃ））、両電極間のギャップ空隙３を形成するための犠牲層としてポリシリコン５３（同図（ｄ））、可変電極１側の絶縁膜となるＨＴＯ５４（同図（ｅ））、可変電極１の導電層となるポリシリコン５５（同図（ｆ））、引張内部応力を有するＳｉ３Ｎ４５６（図２３（ａ））を順次積層して形成し、さらにＨＴＯ５７を形成する（同図（ｂ））。
【００５５】
その後、図２３（ｃ）に示すように、犠牲層を除去するための除去孔を通して犠牲層であるポリシリコン５３をＩＣＰにより除去し、空隙（Ｇａｐ空間）３を形成し、最後に、同図（ｄ）に示すように、接液層である樹脂ＰＢＯ層５８を積層して、静電アクチュエータを製作した。なお、導電層であるポリシリコン５１、５５は伝導率を上げるため、Ａｓを注入している。このアクチュエータを複数集積して静電型ヘッドを構成した。
【００５６】
また、アクチュエータＢの製造工程は、上述した図２２（ａ）〜図２２（ｃ）の工程を経て図２４（ａ）に示す部材を得て、この後、同図（ｂ）に示すように、アクチュエータ長辺方向端部部分にのみ選択的にＨＴＯ６１を積層し、アクチュエータ長辺方向端部分の厚みを厚くしている。以降のプロセスは、アクチュエータＡと同じであるが、長辺方向端部分の絶縁膜を厚くしたため、以降の積層処理において各層が段差を有し、結果としてでき上がるアクチュエータは同図（ｃ）に示すように、長辺方向端部分で段差を有するものとなる。
【００５７】
実施例１ないし４において、次の条件は同一とした。
インクジェットヘッドにおいて、可変電極１の電位は全アクチュエータで同じ電位を採るよう構成され、対向電極２にはアクチュエータ毎の電位が印加できる構成を採っている。また、可変電極１の短辺長＝６０μｍ，可変電極１の長辺長＝１２００μｍとした。
アクチュエータの耐久試験は、波高値＋７２Ｖ，パルス幅６μｓの矩形波と、波高値−７２Ｖ，パルス幅６μｓの矩形波を６１ｋＨｚで交互に印加した。連続駆動回数は５Ｅ＋９回である。
さらに、アクチュエータの耐久性の良否は、アクチュエータの耐久試験を行なった後、アクチュエータら可変電極１を除去し、可変電極１，対向電極２に形成されたＨＴＯ５２、５４の損傷の有無により評価した。
また、インクジェットヘッドとしてのアクチュエータの特性は、インク吐出を行いその特性（吐出滴の速さと適量）を得た。
【００５８】
なお、本実施例における耐久試験は、液滴を吐出しながら行なったものではないが、本実施例の耐久試験の結果は、液滴を吐出しながら行なう耐久試験の結果に直接つながるものである。したがって、液体吐出ヘッドにおけるアクチュエータの耐久性も本実施例から直接評価することができる。
【００５９】
アクチュエータＡ，Ｂの仕様は表２のとおりであり、唯一異なるアクチュエータＢの長辺方向端部の固定電極ＨＴＯ６１は厚み＝０．２５μｍ，幅（端からの距離）＝１２０μｍとした。
【００６０】
【表２】
2006175704.tif 000004
【００６１】
アクチュエータの耐久試験の結果、アクチュエータＡの長辺方向端部にのみ、ＨＴＯ５２、５４に経時的な絶縁破壊によると推測される損傷が認められた。
また、インクジェットヘッドに組み上げ、インクの吐出特性（吐出滴の速さと適量）評価を行なったが、アクチュエータＡ，Ｂの特性間に大きな差は認め難く、アクチュエータＢの特性が駆動電圧に換算してせいぜい１，２Ｖ程度低いくらいの差しか認められなかった。
【００６２】
〔実施例２〕
構成が次の図２５（ｂ）に示すアクチュエータをアクチュエータＣとし、図１４及び図１５に示すアクチュエータをアクチュエータＤとする。
先ず、製造工程の概略を説明する。アクチュエータＣの製造プロセスは、上述したアクチュエータＡの製造工程における図２２（ｄ）までの工程を行った後、図２５（ａ）に示すように、犠牲層となるポリシリコン５３の表面を選択的に除去して凹部６２を形成した後、図２２（ｅ）ないし図２３の工程を実施する。このとき凹部６２を埋め込むＨＴＯ５４の部分が凸部４１となる。
【００６３】
この場合、凹部６２の埋め込みとＨＴＯ５４の形成を１回の積層処理で行なったため、積層面は段差が生じ、最終的なアクチュエータは図２５（ｂ）に示すように段差６３を有するものとなる（同図ではポリシリコン５５以降の層は図示を省略している。）。また、短辺方向の断面図を図２６に示している。
【００６４】
また、アクチュエータＤの製造工程も、上述したアクチュエータＡの製造工程における図２２（ｄ）までの工程を行った後、図２５（ａ）に示すように、犠牲層となるポリシリコン５３の表面を選択的に除去して長手方向中央部分に凹部６２を形成した後、長手方向両端部分に凹部６２よりも深さの深い凹部６３を形成し、その後図２２（ｅ）ないし図２３の工程を実施する。このとき凹部６２を埋め込むＨＴＯ５４の部分が凸部４１となり、凹部６３を埋め込むＨＴＯ５４の部分が凸部４２となる。
【００６５】
ここでも、凹部６２、６３の埋め込みとＨＴＯ５４の形成を１回の積層処理で行なったため、積層面は段差が生じ、最終的なアクチュエータは図１４に示すように示すように段差（凹凸部４３、４４）を有するものとなる（図１４ではポリシリコン５５以降の層は図示を省略している。）。
【００６６】
ここで、アクチュエータＣ，Ｄの仕様は表３のとおりであり、凸部間距離Ｂｗは１２．５μｍである。唯一異なるアクチュエータＤの長辺方向端部部分６の凸部４２の高さＨ２は０．１μｍとした。なお、凸部４２は長辺方向端部から１２０μｍ以内に形成している。
【００６７】
【表３】
2006175704.tif 000005
【００６８】
アクチュエータの耐久試験の結果、アクチュエータＣの長辺方向端部の凸部４１にのみ、ＨＴＯ５２、５４に経時的な絶縁破壊によると推測される損傷が認められた。また、インクジェットヘッドに組み上げ、インクの吐出特性（吐出滴の速さと適量）評価を行なったが、アクチュエータＣ，Ｄの特性間に大きな差は認め難く、アクチュエータＤの特性が駆動電圧に換算してせいぜい１，２Ｖ程度低い位しか差が認められなかった。
【００６９】
〔実施例３〕
図１６の構成のアクチュエータをアクチュエータＥとする。アクチュエータＥの製造工程は、上述したアクチュエータＡの作製プロセスにおける図２２（ｂ）に示す工程で図２８（ａ）に示す部材を得る。この後、図２８（ｂ１）に示すように対向電極２を形成する電極材料であるポリシリコン５１に、長辺方向端部分に凹部（スリット）６４を選択的に形成する。凹部６４は上面から見ると、図２８（ｂ２）に示すように形成されている。そして、図２８（ｃ）に示すようにＨＴＯ５２を成膜して凹部６４を埋め込み、その後図２２（ｄ）以降の工程を実施する。
【００７０】
ここでも、凹部６４の埋め込みとＨＴＯ５２の形成を１回の積層処理で行なったため、積層面は図２８（ｄ）に示すように段差６５が生じ、最終的なアクチュエータ表面もこの段差が残ったものとなった。
【００７１】
アクチュエータＡ，Ｅの仕様は表４のとおりである。唯一異なるアクチュエータＥの対向電極２側のアクチュエータ長辺方向端部部分は、幅０．５μｍのスリット（凹部）６４により導電層（電極材料：ポリシリコン５１）が切り離され、このアクチュエータ長辺方向端部部分には電圧が印加されないようになっている。
【００７２】
【表４】
2006175704.tif 000006
【００７３】
アクチュエータＥは長辺方向の両端部分において、ＨＴＯ５２、５４に損傷が認められなかったことはもちろんである。また、インクジェットヘッドに組み上げ、インクの吐出特性（吐出滴の速さと適量）評価を行なったが、アクチュエータＡ，Ｅの特性差は、アクチュエータＥの特性が駆動電圧に換算してせいぜい４Ｖ程度低い位しか差が認められなかった。この場合、アクチュエータの長辺長を延ばすことで、特性差は小さくなると考えられる。
【００７４】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの一例について図２９を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。
この液体吐出ヘッドは、例えば図２４（ｃ）に示す本発明に係る静電型アクチュエータと同様に構成したアクチュエータ基板７１上に流路基板７２及びノズル板７３を順次積層して、記録液の液滴を吐出するノズル７４がノズル連通路７５を介して連通する液室７６、この液室７６に記録液を供給する流体抵抗部７７、流体抵抗部７７を介して液室７６に記録液を供給する共通液室７８を形成するとともに、アクチュエータ基板７１には共通液室７８に外部から記録液を供給する記録液供給口７９を形成している。
【００７５】
ここで、アクチュエータ基板７１のＨＴＯ５４、可変電極となるポリシリコン５５、Ｓｉ３Ｎ４５６、ＨＴＯ５７及びＰＢＯ層５８によって、液室７６の壁面を形成する振動板８１を構成している。
【００７６】
この液体吐出ヘッドにおいては、アクチュエータ基板７１の可変電極（ポリシリコン５５）と対向電極（ポリシリコン５１）との間に駆動電圧を印加することによって、前述したように静電吸引力で振動板８１が対向電極側に変位し、駆動電圧をＯＦＦにすることで、振動板８１が復元することによって、液室７６内の記録液が加圧されてノズル７４から記録液滴となって吐出される。
【００７７】
この場合、アクチュエータ基板７１は本発明に係る静電型アクチュエータで構成しているので、ヘッドの耐久性が向上する。なお、前記各実施形態に係る静電型アクチュエータでアクチュエータ基板７１を構成することもできる。
【００７８】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載した本発明に係る液体吐出装置である本発明に係る画像形成装置の一例について図３０及び図３１を参照して説明する。なお、図３０は本発明に係る画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図３１は同装置の要部平面説明図である。
この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とガイドレール１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ１０４でタイミングベルト１０５を介して図３０で矢示方向（主走査方向）に移動走査する。
【００７９】
このキャリッジ１０３には、例えば、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）のインク滴を吐出する本発明に係る液体吐出ヘッドからなる４個の記録ヘッド１０７を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００８０】
記録ヘッド１０７を構成する液体吐出ヘッドとしては、前述したように静電型液体吐出ヘッドを用いている。なお、異なる色を吐出する複数のノズル列を備えた１又は複数の液体吐出ヘッドで記録ヘッドを構成することもできる。
【００８１】
キャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１０８を搭載している。このサブタンク１０８にはインク供給チューブ１０９を介して図示しないメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。
【００８２】
一方、給紙カセット１１０などの用紙積載部（圧板）１１１上に積載した用紙１１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１１から用紙１１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１１３及び給紙ローラ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１４を備え、この分離パッド１１４は給紙ローラ１１３側に付勢されている。
【００８３】
そして、この給紙部から給紙された用紙１１２を記録ヘッド１０７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２１と、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２と、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３と、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された先端加圧コロ１２５とを備えている。また、搬送ベルト１２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２６を備えている。
【００８４】
ここで、搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されて、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、図１１のベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト１２１の裏面側には記録ヘッド１０７による画像形成領域に対応してガイド部材１２９を配置している。
【００８５】
また、図３１に示すように、搬送ローラ１２７の軸には、スリット円板１３４を取り付け、このスリット円板１３４のスリットを検知するセンサ１３５を設けて、これらのスリット円板１３４及びセンサ１３５によってエンコーダ１３６を構成している。
【００８６】
帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触し、搬送ベルト１２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。
【００８７】
また、キャリッジ１０３の前方側には、図３０に示すように、スリットを形成したエンコーダスケール１４２を設け、キャリッジ１０３の前面側にはエンコーダスケール１４２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１４３を設け、これらによって、キャリッジ１０３の主走査方向位置を検知するためのエンコーダ１４４を構成している。
【００８８】
さらに、記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１５２及び排紙コロ１５３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１５４とを備えている。
【００８９】
また、背部には両面給紙ユニット１６１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１６１は搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。
【００９０】
さらに、図３１に示すように、キャリッジ１０３の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド１０７のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構１９１を配置している。
【００９１】
この維持回復機構１９１は、記録ヘッド１０７の各ノズル面をキャピングするための各キャップ１９２ａ〜１９２ｄ（区別しないときは「キャップ１９２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード１９３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行なうときの液滴を受ける空吐出受け１９４などを備えている。
【００９２】
このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００９３】
このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ１２６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト１２１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト１２１上に用紙１１２が給送されると、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電力で吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。
【００９４】
そこで、キャリッジ１０３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０７を駆動することにより、停止している用紙１１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１１２を排紙トレイ１５４に排紙する。
【００９５】
また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト１２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１１２を両面給紙ユニット１６１内に送り込み、用紙１１２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル１２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ１５４に排紙する
【００９６】
また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１０３は維持回復機構１９１側に移動されて、キャップ１９２で記録ヘッド１０７のノズル面がキャッピングされて、ノズル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、キャップ１９２で記録ヘッド１０７をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド１０７のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード１９３でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド１０７の安定した吐出性能を維持する。
【００９７】
このように、この画像形成装置においては本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、ヘッドの耐久性が向上し、装置全体の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に係る静電型アクチュエータの第１実施形態を説明するアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
【図２】同じくアクチュエータ短手方向に沿う断面説明図である。
【図３】同じく動作状態を説明するアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
【図４】同じく動作状態を説明するアクチュエータ短手方向に沿う断面説明図である。
【図５】比較例に係る静電型アクチュエータの一例を示すアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
【図６】同じくアクチュエータ短手方向に沿う断面説明図である。
【図７】同じく平面説明図である。
【図８】同じく動作状態を説明するアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
【図９】同じく動作状態を説明するアクチュエータ短手方向に沿う断面説明図である。
【図１０】本発明に係る静電型アクチュエータの第２実施形態を説明するアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
【図１１】同じくアクチュエータ短手方向に沿う断面説明図である。
【図１２】本発明に係る静電型アクチュエータの第３実施形態を説明するアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
【図１３】同じくアクチュエータ短手方向に沿う断面説明図である。
【図１４】本発明に係る静電型アクチュエータの第４実施形態を説明するアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
【図１５】同じく平面説明図である。
【図１６】本発明に係る静電型アクチュエータの第５実施形態を説明するアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
【図１７】本発明に係る静電型アクチュエータの第６実施形態を説明するアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
【図１８】本発明に係る静電型アクチュエータの第７実施形態を説明するアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
【図１９】本発明に係る静電型アクチュエータの第８実施形態を説明するアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
【図２０】アクチュエータ長手方向両端部分の説明に供する平面説明図である。
【図２１】同じく断面説明図である。
【図２２】比較的の静電型アクチュエータの製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図２３】同じく図２２に続く工程の説明に供する断面説明図である。
【図２４】第１実施形態に係る静電型アクチュエータの製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図２５】他の比較的の静電型アクチュエータの製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図２６】同じく他の比較的の静電型アクチュエータのアクチュエータ短手方向に沿う断面説明図である。
【図２７】第４実施形態に係る電型アクチュエータの製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図２８】第５実施形態に係る電型アクチュエータの製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図２９】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示すアクチュエータ長手方向に沿う断面説明図である。
【図３０】本発明に係る画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図である。
【図３１】同画像形成装置の要部平面説明図である。
【符号の説明】
【００９９】
１…可変電極
２…対向電極（固定電極）
３…空隙
４…絶縁膜
５…絶縁膜
６…アクチュエータ長手方向両端部分
４１、４２…凸部
１１、２２…電極材料層
２５…絶縁材料
【図１】
2006175704.tif 000007
【図２】
2006175704.tif 000008
【図３】
2006175704.tif 000009
【図４】
2006175704.tif 000010
【図５】
2006175704.tif 000011
【図６】
2006175704.tif 000012
【図７】
2006175704.tif 000013
【図８】
2006175704.tif 000014
【図９】
2006175704.tif 000015
【図１０】
2006175704.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
2006175704.tif 000018
【図１３】
2006175704.tif 000019
【図１４】
2006175704.tif 000020
【図１５】
2006175704.tif 000021
【図１６】
2006175704.tif 000022
【図１７】
2006175704.tif 000023
【図１８】
2006175704.tif 000024
【図１９】
2006175704.tif 000025
【図２０】
2006175704.tif 000026
【図２１】
2006175704.tif 000027
【図２２】
2006175704.tif 000028
【図２３】
2006175704.tif 000029
【図２４】
2006175704.tif 000030
【図２５】
2006175704.tif 000031
【図２６】
2006175704.tif 000032
【図２７】
2006175704.tif 000033
【図２８】
2006175704.tif 000034
【図２９】
2006175704.tif 000035
【図３０】
2006175704.tif 000036
【図３１】
2006175704.tif 000037