(57)【要約】【課題】振動板の貼り付きを防止し、また当接面側の絶縁膜あるいはＤＬＣ膜の異物化を防止するとともに、駆動耐久性に優れ、高電圧駆動が可能な静電アクチュエーター、吐出ヘッド及びそれらの製造方法並びに吐出装置を提供する。【解決手段】静電アクチュエーターは、基板８上に形成された固定電極１４と、固定電極１４に対して所定のギャップＧを介して対向配置された可動電極１２と、を備え、固定電極１４と可動電極１２との間に静電気力を発生させて、可動電極１２に変位を生じさせる静電アクチュエーターであって、可動電極１２又は固定電極１４上に酸化物系絶縁膜２２が形成され、この酸化物系絶縁膜２２の上に、水酸化アモルファスカーボン膜２４が形成され、さらにギャップＧ内部が放電抑制ガス５８雰囲気に保たれている。【選択図】図２
2011024396.tif 000002
【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、該固定電極に対して所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、を備え、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、前記可動電極に変位を生じさせる静電アクチュエーターであって、
前記可動電極又は前記固定電極上に酸化物系絶縁膜が形成され、該酸化物系絶縁膜の上に、水酸化アモルファスカーボン膜が形成され、さらに前記ギャップ内部が放電抑制ガス雰囲気に保たれていることを特徴とする静電アクチュエーター。
【請求項２】
請求項１に記載の静電アクチュエーターにおいて、
前記放電抑制ガスとしてＣＦ4、ＳＦ6、ブタンから選択されたガスを用いることを特徴とする静電アクチュエーター。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の静電アクチュエーターにおいて、
前記酸化物系絶縁膜は、前記可動電極及び前記固定電極の両方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ー。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電アクチュエーターにおいて、
前記酸化物系絶縁膜は、シリコン酸化膜であることを特徴とする静電アクチュエーター。
【請求項５】
基板上に形成された固定電極と、該固定電極に対して所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、を備え、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、前記可動電極に変位を生じさせる静電アクチュエーターの製造方法であって、
前記可動電極と前記固定電極との一方又は両方の電極上に酸化物系絶縁膜を形成する工程と、
前記酸化物系絶縁膜の上に、水素化アモルファスカーボン膜を形成する工程と、
前記可動電極と前記固定電極とを形成した部材を接合し、アクチュエーターを形成する工程と、
前記アクチュエーター内の水分を除去する工程と、
を有し、
前記アクチュエーター内の水分除去後に、アクチュエーター内に放電抑制ガスを導入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６】
請求項５に記載の静電アクチュエーターの製造方法において、
前記放電抑制ガスとしてＣＦ4、ＳＦ6、ブタンから選択されたガスを用い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７】
請求項５又は６に記載の静電アクチュエーターの製造方法において、
前記水分除去工程として、減圧処理することにより水分除去を行う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８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の静電アクチュエーターの製造方法において、
前記水素化アモルファスカーボン膜成膜時のＲＦ出力は、３００Ｗ以下であ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９】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の静電アクチュエーターを搭載したことを特徴とする吐出ヘッド。
【請求項１０】
請求項５〜８のいずれか一項に記載の静電アクチュエーターの製造方法を適用して吐出ヘッドを製造することを特徴とする吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする吐出装置。
【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ー、吐出ヘッド及びそれらの製造方法並びに吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ノズル孔から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドには、アクチュエーターの駆動方式として、静電気力を利用したものがある。以下、この駆動方式によるアクチュエーターを「静電アクチュエーター」と称するものとする。
【０００３】
例えば、液滴吐出ヘッドの代表例であるインクジェットヘッドの静電アクチュエーターは、一般に、ガラス等の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、振動板と個別電極との間に静電気力を発生させて、振動板に変位を生じさせる駆動手段とを備えている。そして、インク流路中に形成された振動板を静電気力で振動させることにより、インク滴をノズル孔より記録紙に向けて吐出・着弾させて印字等が行われる。
【０００４】
近年、微小径のノズル孔を有するインクジェットヘッドでは、インク滴の吐出を可能にするために、静電アクチュエーターの駆動電圧を高くする必要がある。その一方、振動板は個別電極と当接、離脱を繰り返すため、静電アクチュエーターの駆動耐久性の向上及びアクチュエーター発生圧力の向上などが要求される。本出願人は、これらの要求に応えるべく、振動板と個別電極の一方又は両方の当接面側にダイアモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）を形成した静電アクチュエーターを提案している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
またＤＬＣ膜の応力特性に着目し、駆動能力の高い静電アクチュエーターを達成するための手段として、圧縮応力膜上にＤＬＣ膜等の引張り応力膜を形成し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２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８７０６号公報
【特許文献２】特開２００８−９９３６４号公報
【特許文献３】特開２０００−２９９９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
静電アクチュエーターにＤＬＣ膜を適用する場合の課題として、静電アクチュエーターは静電力により当接、離脱を行うため、当接、離脱により静電アクチュエーターが帯電し、特に駆動電圧が高くなるとこの現象が現れ、振動板の貼り付きが発生して駆動不能に陥る虞があった。振動板の貼り付きとは、ここでは主に振動板及び個別電極に発生した残留電荷により、駆動電圧を解除しても、振動板が個別電極に貼り付いたまま離れないこと（現象）をいう。
【０００８】
例えば、一方の電極の当接面にシリコン酸化膜を、他方の電極の当接面側にシリコン酸化膜とその上に水酸化アモルファスカーボン膜を形成した静電アクチュエーターにおいて、駆動電圧を従来の３０〜４０Ｖよりも高い、例えば７０Ｖに上げると、振動板の貼り付きが発生した。
【０００９】
上記現象は水酸化アモルファスカーボン膜の帯電により発生していると考えられ、当接面の絶縁膜物性、具体的には当接面絶縁膜の体積抵抗率と相関が見られる。本発明者らの検討によれば、体積抵抗率の高いＤＬＣ膜を当接面に形成した場合、体積抵抗率の増加に応じて、高電圧駆動で振動板の貼り付きが発生しにくくなることがわかった。ここで、絶縁膜の体積抵抗率とは、単位面積当たりの電気抵抗値をいい、導体の場合の電気抵抗率と同様の概念である。
【００１０】
体積抵抗率を上げる方法としては、ＤＬＣ膜成膜時のＲＦ出力を下げて、原料ガスの分解を抑えた状態でＤＬＣ膜を成膜する方法がある。この場合電気的な欠陥が少なく、膜中水素量の多い膜が得られる。しかしながら、この方法は静電アクチュエーターの動作回数が増加すると、振動板が貼り付き、アクチュエーターが駆動できなくなるという課題があった。
【００１１】
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、駆動耐久性に優れ、高電圧駆動が可能な静電アクチュエーター、液滴吐出ヘッド及びそれらの製造方法並びに液滴吐出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】
【００１２】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【００１３】
［適用例１］基板上に形成された固定電極と、該固定電極に対して所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、を備え、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、前記可動電極に変位を生じさせる静電アクチュエーターであって、前記可動電極又は前記固定電極上に酸化物系絶縁膜が形成され、該酸化物系絶縁膜の上に、水酸化アモルファスカーボン膜が形成され、さらに前記ギャップ内部が放電抑制ガス雰囲気に保たれていることを特徴とする静電アクチュエーター。
【００１４】
これによれば、放電抑制ガス雰囲気としないアクチュエーターに比べ、特に高電圧駆動時の駆動耐久寿命が向上する。
【００１５】
高電圧駆動時を繰り返した場合にアクチュエーターが貼り付く原因について鋭意調査した結果、アクチュエーター最表面が帯電することで、振動板と固定電極間に静電引力が発生して、振動板が貼り付いていることがわかった。この貼り付きはアクチュエーター最表面に成膜したＤＬＣ膜の帯電特性が影響していることがわかった。またＤＬＣ膜の帯電の一部は、振動板離脱時の剥離帯電で発生していることがわかった。ＤＬＣ膜は仕事関数が一般的に小さく、帯電量が大きい場合、剥離時に電子を放出しやすいと考えられる。その結果振動板と固定電極間に電荷の偏り、すなわち電位差が発生し、電極間で電位差が与えられていないにもかかわらず振動板が再度当接し、貼り付くのではないかと考えた。
この考えが正しいとすれば、ＤＬＣ膜を帯電しにくい膜にすること、並びにＤＬＣ膜が帯電した電荷を放電させないようにすることが、振動板貼り付き防止に有効である。
本発明は後者の視点からなされたものであり、ＤＬＣ膜に発生した電荷が剥離放電で移動ないように、放電抑制ガスをギャップ内に導入したものである。
なお静電アクチュエーター内の電極間の放電を抑制する技術としては、特許文献３に記載された手法が知られている。特許文献３では、電極表面に疎水膜を形成し、疎水膜の重合を抑制することを目的に、放電抑制ガスを使用する技術が提案されている。本発明は上記技術をＤＬＣ膜の電荷放出を防止する技術として応用したものである。
【００１６】
［適用例２］上記静電アクチュエーターであって、前記放電抑制ガスとしてＣＦ４、ＳＦ６、ブタンから選択されたガスを用いることを特徴とする静電アクチュエーター。
【００１７】
これによれば、これらのガスは放電開始電圧が高いため、ＤＬＣ膜が同じ帯電量であっても剥離放電がより抑制可能である。
【００１８】
［適用例３］上記静電アクチュエーターであって、前記酸化物系絶縁膜は、前記可動電極及び前記固定電極の両方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ー。
【００１９】
これによれば、アクチュエーターの片方だけに絶縁膜を形成することにより誘電体の絶縁膜内に残留電荷が生じてアクチュエーターの駆動の安定性や駆動耐久性が低下するのを防止できる。
【００２０】
［適用例４］上記静電アクチュエーターであって、前記酸化物系絶縁膜は、シリコン酸化膜であることを特徴とする静電アクチュエーター。
【００２１】
これによれば、シリコン酸化膜は絶縁耐圧が高いため、同じ膜厚の絶縁膜を形成する場合、より高電圧での静電アクチュエーターの駆動が可能となる。
【００２２】
［適用例５］基板上に形成された固定電極と、該固定電極に対して所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、を備え、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、前記可動電極に変位を生じさせる静電アクチュエーターの製造方法であって、前記可動電極と前記固定電極との一方又は両方の電極上に酸化物系絶縁膜を形成する工程と、前記酸化物系絶縁膜の上に、水素化アモルファスカーボン膜を形成する工程と、前記可動電極と前記固定電極とを形成した部材を接合し、アクチュエーターを形成する工程と、前記アクチュエーター内の水分を除去する工程と、を有し、前記アクチュエーター内の水分除去後に、アクチュエーター内に放電抑制ガスを導入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。
【００２３】
これによれば、放電抑制ガス雰囲気としないアクチュエーターに比べ、特に高電圧駆動時の駆動耐久寿命が向上する。
ＤＬＣ膜の物性のＤＬＣ膜組成に対する関係は、ＲＦ出力が小さな状態で成膜すると体積抵抗率が高くなり、高電圧印加時の振動板貼り付きは改善できる傾向にあるものの、ＤＬＣ膜はＳｉＯ2膜に比べ絶縁性が劣るため、ＤＬＣ膜を設けないアクチュエーターに比べ、駆動可能な電圧範囲は狭いという欠点があった。
そこで本発明者らは、アクチュエーターの繰り返し当接離脱挙動に対する寿命をＤＬＣ膜で確保しつつ、高駆動電圧下でも駆動耐久特性を確保するため、以下の工程で静電アクチュエーターを製造することで駆動耐久寿命が向上することを見出し、本発明に至った。そのポイントは以下の点である。
・アクチュエーター当接面の少なくとも片方、できれば両方をＤＬＣ膜とする。
・接合後、アクチュエーター内の振動板貼り付きの原因となる水分を除去する。
・脱水雰囲気中で放電抑制ガスを導入する。
【００２４】
［適用例６］上記静電アクチュエーターの製造方法であって、前記放電抑制ガスとしてＣＦ４、ＳＦ６、ブタンから選択されたガスを用いることを特徴とする静電アクチュエーターの製造方法。
【００２５】
これによれば、これらのガスは放電開始電圧が高いため、ＤＬＣ膜が同じ帯電量であっても剥離放電がより抑制可能である。
【００２６】
［適用例７］上記静電アクチュエーターの製造方法であって、前記水分除去工程として、減圧処理することにより水分除去を行うことを特徴とする静電アクチュエーターの製造方法。
【００２７】
これによれば、水分除去により振動板の貼り付きを防止できる。
【００２８】
［適用例８］上記静電アクチュエーターの製造方法であって、前記水素化アモルファスカーボン膜成膜時のＲＦ出力は、３００Ｗ以下であることを特徴とする静電アクチュエーターの製造方法。
【００２９】
これによれば、膜の体積抵抗率と摺動特性確保のため、原料ガスの完全分解による水素原子の離脱が発生しにくいＲＦ出力が小さい状態で成膜することが望ましい。
【００３０】
ＤＬＣ膜は望ましくは、振動板貼り付きを考慮して、高体積抵抗率の膜とすることが望ましい。
【００３１】
［適用例９］上記のいずれか一項に記載の静電アクチュエーターを搭載したことを特徴とする吐出ヘッド。
【００３２】
これによれば、長期駆動耐久性を有し、高電圧駆動が可能な吐出ヘッドを実現できる。
【００３３】
［適用例１０］上記のいずれか一項に記載の静電アクチュエーターの製造方法を適用して吐出ヘッドを製造することを特徴とする吐出ヘッドの製造方法。
【００３４】
これによれば、長期駆動耐久性を有し、高電圧駆動が可能な吐出ヘッドを低コストで製造することができる。
【００３５】
［適用例１１］上記に記載の吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする吐出装置。
【００３６】
これによれば、長期駆動耐久性を有し、高電圧駆動が可能な吐出装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図。
【図２】組立状態における図１の略右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの断面図。
【図３】図２のインクジェットヘッドの上面図。
【図４】図２のＡ−Ａ拡大断面図。
【図５】本実施形態に係るインクジェットヘッドの電極基板の製造工程の概略断面図。
【図６】本実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程の概略断面図。
【図７】本実施形態に係るインクジェットヘッドを適用したインクジェットプリンターの一例を示す概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本実施形態に係る静電アクチュエーターを備える吐出ヘッドとしての液滴吐出ヘッドの実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、ノズル基板の表面に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するフェイス吐出型の静電駆動方式のインクジェットヘッドについて図１から図４を参照して説明する。なお、本実施形態は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、吐出室とリザーバー部が別々の基板に設けられた４枚の基板を積層した４層構造のものや、基板の端部に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも同様に適用することができるものである。
【００３９】
図１は、本実施形態に係るインクジェットヘッドの概略構成を分解して示す分解斜視図であり、一部を断面で表してある。図２は、組立状態における図１の略右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの断面図、図３は、図２のインクジェットヘッドの上面図、図４は、図２のＡ−Ａ拡大断面図である。なお、図１及び図２では、通常使用される状態とは上下逆に示されている。
【００４０】
本実施形態に係るインクジェットヘッド２は、図１から図４に示すように、複数のノズル孔１０が所定のピッチで設けられたノズル基板４と、各ノズル孔１０に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティ基板６と、キャビティ基板６に設けられた振動板１２に対峙して個別電極１４が配設された電極基板８とを貼り合わせることにより構成されている。
【００４１】
インクジェットヘッド２のノズル孔１０ごとに設けられる静電アクチュエーター１６は、図２、図４に示すように、固定電極として、ガラス製の電極基板８の凹部１８内に形成された個別電極１４と、可動電極として、シリコン製のキャビティ基板６の吐出室２０の底壁で構成され、個別電極１４に所定のギャップ（空隙）Ｇを介して対向配置される振動板１２とを備えている。
【００４２】
ここで、個別電極１４上には、酸化物系絶縁膜２２として、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）が形成される。さらに、この絶縁膜２２上には、水素化アモルファスカーボン膜（以下、ａ−ｃ：Ｈ膜と記す）２４が形成されている。
【００４３】
振動板１２の当接面側、すなわちキャビティ基板６の電極基板８と接合する側の接合面全面には、静電アクチュエーター１６の絶縁破壊や短絡等を防ぐために、例えばシリコンの熱酸化膜からなる絶縁膜２６が形成されている。
【００４４】
個別電極１４は、一般に透明電極であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）により形成されるが、特にこれに限定されるものではない。ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）の透明電極、あるいはＡｕ、Ａｌ等の金属等でもかまわない。
この個別電極１４の端子部１４ａとキャビティ基板６上に設けられた共通電極２８とに、図３に簡略化して示すように、静電アクチュエーター１６の駆動手段として、ドライバーＩＣなどの駆動制御回路３０がＦＰＣを介して配線接続される。
【００４５】
ノズル基板４は、例えばシリコン基板から作製されている。インク滴を吐出するためのノズル孔１０は、例えば径の異なる２段の同軸円筒状に形成されたノズル孔部分、すなわち径の小さい噴射口部分１０ａとこれよりも径の大きい導入口部分１０ｂとから構成されている。噴射口部分１０ａ及び導入口部分１０ｂは基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられており、噴射口部分１０ａは先端がノズル基板４の表面（インク吐出面）に開口し、導入口部分１０ｂはノズル基板４の裏面（キャビティ基板６との接合面側）に開口している。
また、ノズル基板４には、キャビティ基板６の吐出室２０とリザーバー３２とを連通するオリフィス３４とリザーバー３２部の圧力変動を補償するためのダイヤフラム部３６が形成されている。
【００４６】
ノズル孔１０を噴射口部分１０ａとこれよりも径の大きい導入口部分１０ｂとから２段に構成することにより、インク滴の吐出方向をノズル孔１０の中心軸方向に揃えることができ、安定したインク吐出特性を発揮させることができる。すなわち、インク滴の飛翔方向のバラツキがなくなり、またインク滴の飛び散りがなく、インク滴の吐出量のバラツキを抑制することができる。また、ノズル密度を高密度化することが可能である。
【００４７】
電極基板８に接合されるキャビティ基板６は、例えば面方位が（１１０）の単結晶シリコン基板から作製されている。キャビティ基板６には、インク流路に設けられる吐出室２０となる凹部３８、及びリザーバー３２となる凹部４０がエッチングにより形成されている。凹部３８はノズル孔１０に対応する位置に独立に複数形成される。従って、図２に示すようにノズル基板４とキャビティ基板６を接合した際、各凹部３８は吐出室２０を構成し、それぞれノズル孔１０に連通しており、またインク供給口であるオリフィス３４ともそれぞれ連通している。そして、吐出室２０（凹部３８）の底部が振動板１２となっている。また、この振動板１２は、シリコン基板の表面に高濃度のボロン（Ｂ）を拡散させたボロン拡散層により形成されており、ボロン拡散層の厚さを振動板１２の厚さと同じにするものである。これは、アルカリによる異方性ウェットエッチングにより、吐出室２０を形成する際に、ボロン拡散層が露出した時点でエッチングレートが極端に小さくなるため、いわゆるエッチングストップ技術により振動板１２を所望の厚さに精度よく形成することができるからである。
【００４８】
凹部４０は、インク等の液状材料を貯留するためのものであり、各吐出室２０に共通のリザーバー（共通インク室）３２を構成する。そして、リザーバー３２（凹部４０）はそれぞれオリフィス３４を介して全ての吐出室２０に連通している。また、リザーバー３２の底部には電極基板８を貫通する孔が設けられ、この孔のインク供給孔４２を通じて図示しないインクカートリッジからインクが供給されるようになっている。
【００４９】
電極基板８は、ガラス基板から作製される。中でも、キャビティ基板６のシリコン基板と熱膨張係数の近いホウ珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いるのが適している。これは、電極基板８とキャビティ基板６を陽極接合する際、両基板の熱膨張係数が近いため、電極基板８とキャビティ基板６との間に生じる応力を低減することができ、その結果剥離等の問題を生じることなく電極基板８とキャビティ基板６を強固に接合することができるからである。
【００５０】
以上のように作製された電極基板８とキャビティ基板６とを陽極接合し、その上にノズル基板４を接着接合することにより、図２に示すようにインクジェットヘッド２の本体部が完成する。その後、ＦＰＣを用いて駆動制御回路３０を各個別電極１４と共通電極２８とに配線接続する。その後、静電アクチュエーターの内部（ギャップＧ）に付着している水分を除去する。そして、放電抑制ガスとしてのブタンガスを導入しブタン雰囲気下とする。さらに、電極取り出し部（ＦＲＰ実装部ともいう）４４における静電アクチュエーター１６の外部連通部にエポキシ系樹脂等の封止材４６を塗布するなどして気密に封止する。これにより、湿気や異物等が静電アクチュエーター１６のギャップ内へ侵入するのを確実に防止することができ、インクジェットヘッド２の信頼性が向上する。
【００５１】
ここで、インクジェットヘッド２の動作について説明する。任意のノズル孔１０よりインク滴を吐出させるためには、そのノズル孔１０に対応する静電アクチュエーター１６を以下のように駆動する。
駆動制御回路３０により当該個別電極１４と共通電極である振動板１２間にパルス電圧を印加する。パルス電圧の印加によって発生する静電気力により振動板１２が個別電極１４側に引き寄せられて当接し、吐出室２０内に負圧を発生させ、リザーバー３２内のインクを吸引し、インクの振動（メニスカス振動）を発生させる。このインクの振動が略最大となった時点で、電圧を解除すると、振動板１２は個別電極１４から離脱して、その時の振動板１２の復元力によりインクを当該ノズル孔１０から押出し、インク滴を吐出する。
【００５２】
本実施形態の静電アクチュエーター１６は、個別電極１４上に、下地酸化物系絶縁膜２２としてシリコン酸化膜が形成され、さらにその上にａ−ｃ：Ｈ膜２４が形成されている。
【００５３】
なお、本実施形態では、個別電極１４上の酸化物系絶縁膜２２をシリコン酸化膜としたが、その他には、Ａｌ2Ｏ3やＨｆＯ2等のいわゆるＨｉｇｈ−ｋ材を用いてもよい。Ｈｉｇｈ−ｋ材は比誘電率がＳｉＯ2よりも大きいため、アクチュエーター発生圧力を高めることができ、高電圧駆動に資する。
【００５４】
（インクジェットヘッドの製造方法）
次に、実施形態に係るインクジェットヘッド２の製造方法の一例について、図５及び図６を参照して説明する。
【００５５】
図５は、本実施形態に係るインクジェットヘッド２の電極基板の製造工程を示す部分断面図であり、ウエハ状のガラス基板に複数個作製されるもののうちの一部分を断面であらわしたものである。図６は、本実施形態に係るインクジェットヘッド２の製造工程の部分断面図で、シリコンウエハのある部分の断面をあらわしたものである。なお、以下に記載する基板の厚み、膜厚、エッチング深さ、温度、圧力等についての数値はその一例を示すもので、これに限定されるものではない。
【００５６】
はじめに、実施形態に係る電極基板８の製造方法について説明する。
まず、ホウ珪酸ガラス等からなる板厚約１ｍｍのガラス基板４８に、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してフッ酸によってエッチングすることにより所望の深さの凹部１８を形成する。なお、この凹部１８は個別電極１４の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極１４ごとに複数形成される。
【００５７】
そして、図５（Ａ）に示すように、例えば、スパッタ法によりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を１００ｎｍの厚さで形成し、このＩＴＯ膜をフォトリソグラフィーによりパターニングして個別電極１４となる部分以外をエッチング除去して、凹部１８の内部に個別電極１４を形成する。
【００５８】
次に、図５（Ｂ）に示すように、個別電極１４上の絶縁膜２２として、ガラス基板４８の接合面側の表面全体に、ＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン）を原料ガスとして用いたＲＦ−ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法（以下、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法という）によりＳｉＯ2膜を３０ｎｍの厚さで形成する。
【００５９】
次に、図５（Ｃ）に示すように、このＳｉＯ2膜上に、トルエンを原料ガスとして用いたＲＦ−ＣＶＤ法によりａ−ｃ：Ｈ膜２４を全面成膜する。例えば、原料ガス流量は１０ｓｃｃｍ、成膜時の基板温度は３００℃、成膜時間は４０秒、膜厚は１０ｎｍとした。
【００６０】
次に、ａ−ｃ：Ｈ膜２４は陽極接合ができないので、個別電極１４の電極部分のみにａ−ｃ：Ｈ膜２４を残すように、それ以外のａ−ｃ：Ｈ膜２４部分をＯ2アッシングにより除去する。すなわち、ａ−ｃ：Ｈ膜２４に対してレジストを塗布し、フォトリソグラフィーによりパターニングを行う。そして、レジストパターンを形成後、接合部５０及びＦＰＣ実装部４４（個別電極１４の端子部１４ａ）のａ−ｃ：Ｈ膜２４部分のみをＯ2アッシングにより除去する。ついで、図５（Ｄ）に示すように、ＣＨＦ3ガスを用いてＲＩＥ（Reactive Ion Etching）ドライエッチングにより、接合部５０及びＦＰＣ実装部４４（個別電極１４の端子部１４ａ）のＳｉＯ2膜を除去する。その後、ブラスト加工等によってインク供給孔４２となる孔部４２ａをガラス基板４８に形成する。
【００６１】
次に、図６を参照して、実施形態に係るインクジェットヘッド２の製造方法について説明する。ここでは、主にキャビティ基板６の製造方法を示す。キャビティ基板６は上記により作製された電極ガラス基板４８Ａにシリコン基板５２を陽極接合してから作製される。
【００６２】
まず、図６（Ａ）に示すように、例えば厚さが２８０μｍのシリコン基板５２の片面全面に、例えば厚さが０．８μｍのボロン拡散層５４を形成したシリコン基板５２を作製する。次に、そのシリコン基板５２のボロン拡散層５４の表面上に、絶縁膜２６として、熱酸化法によりＳｉＯ2膜を１１０ｎｍの厚さで全面成膜する。
【００６３】
次に、図６（Ｂ）に示すように、このシリコン基板５２を電極ガラス基板４８Ａ上にアライメントして陽極接合する。
【００６４】
ついで、図６（Ｃ）に示すように、この接合済みシリコン基板５２の表面全面を研磨加工して、厚さを例えば５０μｍ程度に薄くし、さらにこのシリコン基板５２の表面全面をウェットエッチングによりライトエッチングして加工痕を除去する。
【００６５】
次に、図６（Ｄ）に示すように、薄板に加工された接合済みシリコン基板５２の表面にフォトリソグラフィーによってレジストパターニングを行い、ＫＯＨ水溶液による異方性ウェットエッチングによってインク流路溝を形成する。これによって、底壁を振動板１２とする吐出室２０となる凹部３８、リザーバー３２となる凹部４０及びＦＰＣ実装部（電極取り出し部）４４となる凹部５６が形成される。その際、ボロン拡散層５４の表面でエッチングストップが係るので、振動板１２の厚さを高精度に形成することができるとともに、表面荒れを防ぐことができる。
【００６６】
次に、図６（Ｅ）に示すように、ＣＨＦ3ガスを用いてＲＩＥ（Reactive Ion Etching）ドライエッチングで、凹部５６の底部を除去してＦＰＣ実装部（電極取り出し部）４４を開口する。その後、静電アクチュエーターの内部（ギャップＧ）に付着している水分を除去する。水分除去はこのシリコン基板を例えば真空チャンバ内に入れ、真空引きをすることにより水分を除去する。
【００６７】
そして、図６（Ｆ）に示すように、所要時間経過後、放電抑制ガスとしてのブタンガス５８を導入しブタン雰囲気下でギャップの外部連通部にエポキシ樹脂等の封止材４６を塗布して気密に封止する。
【００６８】
さらに、マイクロブラスト加工等により凹部４０の底部を貫通させてインク供給孔４２を形成する。さらに、インク流路溝の腐食を防止するため、このシリコン基板の表面にプラズマＣＶＤ法によりＴＥＯＳ−ＳｉＯ2膜からなるインク保護膜（図示せず）を形成する。また、シリコン基板上に金属からなる共通電極２８を形成する。
【００６９】
以上の工程を経て電極基板８に接合されたシリコン基板５２からキャビティ基板６が作製される。
その後、図６（Ｇ）に示すように、このキャビティ基板６の表面上に、予めノズル孔１０等が形成されたノズル基板４を接着により接合する。そして最後に、ダイシングにより個々のヘッドチップに切断すれば、上述したインクジェットヘッド２の本体部が完成する。
【００７０】
本実施形態に係るインクジェットヘッド２の製造方法によれば、当接面側の最表面となる水素化アモルファスカーボン膜の成膜時の基板温度は３００℃以下とすることが望ましく、また成膜時のＲＦ出力は３００Ｗ以下とすることが望ましい。
【００７１】
水素化アモルファスカーボン膜は一般的に３５０℃程度で膜中の炭素結合状態等の組成が変化し、高温側ではプラズマ雰囲気中で生成した炭素の結合状態から、より熱力学的に安定な状態、具体的には炭素−水素結合が離脱し、炭素−炭素単結合化し、その結果摩擦係数が上昇する傾向にある。当接面側は摺動特性確保のため低い摩擦係数を実現したいため、成膜条件としては炭素結合状態の変化が発生しない温度である基板温度３００℃以下で成膜することが望ましい。
【００７２】
また、キャビティ基板６を、予め作製された電極ガラス基板４８Ａに接合した状態のシリコン基板５２から作製するので、その電極ガラス基板４８Ａによりシリコン基板５２を支持した状態となり、シリコン基板５２を薄板化しても割れたり欠けたりすることがなく、ハンドリングが容易となる。従って、キャビティ基板６を単独で製造する場合よりも歩留りが向上する。
【００７３】
（実施例）
次に、本発明の実施例を表１に示す。本実施例では、封止工程において、放電抑制ガスとしてブタンガスを導入しブタン雰囲気下でギャップＧの外部連通部にエポキシ樹脂等の封止材４６を塗布して気密に封止したものである。つまりギャップＧ内部はブタン雰囲気に保たれている。一方、比較例では、封止工程において、窒素ガスを導入し窒素雰囲気下でギャップＧの外部連通部にエポキシ樹脂等の封止材４６を塗布して気密に封止したものである。つまりギャップＧ内部は窒素雰囲気に保たれている。
振動板１２側は、実施例、比較例ともに同じで、Ｓｉ基板の上に順次、ＳｉＯ2の絶縁膜と基板温度３００℃で単層のａ−ｃ：Ｈ膜とを成膜したものである。
個別電極１４側は、実施例、比較例ともに同じで、ガラス基板の上にＩＴＯ製の個別電極とその上にＳｉＯ2の絶縁膜を成膜したものである。
【００７４】
【表１】
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【００７５】
実施例、比較例について駆動耐久性試験を行った。試験は、駆動電圧４５Ｖ、パルス周波数１６ｋＨｚ、パルス幅１０μｓの条件で行った。その結果、本実施例では、３６億ショットでも振動板の貼り付きは認められなかった。これに対して、比較例では、２０億ショットで振動板の貼り付きが見られた。
この理由は以下のように考えている。静電アクチュエーターに駆動電圧を印加すると、振動板／固定電極間に電界が発生し、振動板が固定電極に当接する。電圧を解除すると、振動板／固定電極間の電界が解除され、当接に必要な電界強度を維持できなくなり、振動板は離脱する。ただし振動板、固定電極が何らかの理由（繰り返し当接離脱による帯電と考えられる）により、外部電界解除を行っても電極間の誘電緩和が遅くなると、振動板離脱中に振動板／固定電極間に電界が残留することから、振動板／固定電極間が放電に適したある一定の距離になったときに放電が発生し、その結果振動板／固定電極間に再度電界が発生し、振動板が外部電界を切っているにもかかわらず再度当接する（貼り付く）。したがって放電を起こしにくくするブタンガス（放電抑制ガス）を導入することで電子の移動を防ぐことができ、振動板の貼り付きを防止できると推定される。
【００７６】
以上のように、ギャップＧ内に放電を起こしにくくするブタンガス（放電抑制ガス）を導入することで電子の移動を防ぐことができ、振動板の貼り付きを防止することができ、高電圧駆動が可能で長期駆動耐久性に優れたインクジェットヘッド２を製造することができる。
【００７７】
以上の実施形態では、静電アクチュエーター及びインクジェットヘッド、並びにこれらの製造方法について述べたが、上記の実施形態に限定されるものでなく、例えば、静電アクチュエーターは、光スイッチやミラーデバイス、マイクロポンプ、レーザープリンターのレーザー操作ミラーの駆動部などにも利用することができる。また、ノズル孔より吐出される液状材料を変更することにより、例えば図７に示すようなインクジェットプリンター６０のほか、液晶ディスプレイのカラーフィルターの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、遺伝子検査等に用いられる生体分子溶液のマイクロアレイの製造など様々な用途の液滴吐出装置（吐出装置）として利用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
２…インクジェットヘッド  ４…ノズル基板  ６…キャビティ基板  ８…電極基板（基板）  １０…ノズル孔  １０ａ…噴射口部分  １０ｂ…導入口部分  １２…振動板（可動電極）  １４…個別電極（固定電極）  １４ａ…端子部  １６…静電アクチュエーター  １８…凹部  ２０…吐出室  ２２…酸化物系絶縁膜（絶縁膜）  ２４…水素化アモルファスカーボン膜（ａ−ｃ：Ｈ膜）  ２６…絶縁膜  ２８…共通電極  ３０…駆動制御回路  ３２…リザーバー（共通インク室）  ３４…オリフィス  ３６…ダイヤフラム部  ３８…凹部  ４０…凹部  ４２…インク供給孔  ４２ａ…孔部  ４４…電極取り出し部（ＦＰＣ実装部）  ４６…封止材  ４８…ガラス基板  ４８Ａ…電極ガラス基板  ５０…接合部  ５２…シリコン基板  ５４…ボロン拡散層  ５６…凹部  ５８…ブタンガス（放電抑制ガス）  ６０…インクジェットプリンター。
【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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