(57)【要約】【課題】静電アクチュエータとして必要な基本特性を確保しつつ、アクチュエータの発生圧力を向上させることが可能な静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及びそれらの製造方法を提供する。【解決手段】基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、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該可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータにおいて、前記固定電極の対向面に形成された第１の絶縁膜７と、前記可動電極の対向面に形成された第２の絶縁膜８とを備え、前記第１及び第２の絶縁膜の少なくとも一方が、酸化シリコンと、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料とを積層した構成とする。【選択図】図２
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【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、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、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該可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータにおいて、
前記固定電極の対向面に形成された第１の絶縁膜と、前記可動電極の対向面に形成された第２の絶縁膜とを備え、前記第１及び第２の絶縁膜の少なくとも一方が、酸化シリコンと、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料とを積層した構成となっていることを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
前記固定電極を有する基板と前記可動電極を有する基板との接合面に、前記第１及び第２の絶縁膜の酸化シリコン膜が形成され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】
前記固定電極がガラス基板上に、前記可動電極がシリコン基板上に形成されており、前記酸化シリコン膜は前記ガラス基板と前記シリコン基板との接合面全面に形成されていることを特徴とする請求項２記載の静電アクチュエータ。
【請求項４】
前記固定電極の対向面に形成された前記第１の絶縁膜は、下層部に酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料を、表層部に酸化シリコンを積層した構成となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】
前記可動電極の対向面に形成された前記第２の絶縁膜は、下層部に酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料を、表層部に酸化シリコンを積層した構成となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項６】
前記誘電材料は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）の中から少なくとも一つが選ばれることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項７】
基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、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該可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、
前記固定電極が形成されたガラス基板上に、第１の絶縁膜として、少なくとも酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記可動電極が形成されるシリコン基板の前記ガラス基板との接合面全面に、第２の絶縁膜として、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料の絶縁膜を形成し、その上に酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記ガラス基板と前記シリコン基板とを前記酸化シリコン膜を介して陽極接合する工程と、
前記シリコン基板の接合面と反対の表面からエッチング加工して前記可動電極を形成する工程と、
前記固定電極と前記可動電極との間に形成されるギャップの内部に存在する水分を除去する工程と、
前記ギャップを気密に封止する工程と、
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８】
前記第１の絶縁膜を形成する工程では、前記ガラス基板の接合側表面全体に、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料の絶縁膜を形成し、その上に酸化シリコン膜を形成することを特徴とする請求項７記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項９】
前記第１の絶縁膜を酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料のみで形成する場合は、前記ガラス基板の接合部における当該誘電材料の部分をドライエッチングにより除去することを特徴とする請求項７記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
前記誘電材料として、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）の中から選ばれた少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項７または８記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１１】
前記ギャップの封止は窒素雰囲気下で行うことを特徴とする請求項７乃至１０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１２】
液滴を吐出する単一または複数のノズル孔を有するノズル基板と、前記ノズル基板との間で、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、前記吐出室の底部にて構成される振動板に所定のギャップを介して対向配置される個別電極が形成された電極基板とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
前記個別電極の対向面に形成された第１の絶縁膜と、前記振動板の対向面に形成された第２の絶縁膜とを備え、前記第１及び第２の絶縁膜の少なくとも一方が、酸化シリコンと、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料とを積層した構成となっていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１３】
液滴を吐出する単一または複数のノズル孔を有するノズル基板と、前記ノズル基板との間で、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、前記吐出室の底部にて構成される振動板に所定のギャップを介して対向配置される個別電極が形成された電極基板とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記個別電極が形成されたガラス基板上に、第１の絶縁膜として、少なくとも酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記振動板が形成されるシリコン基板の前記ガラス基板との接合面全面に、第２の絶縁膜として、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料の絶縁膜を形成し、その上に酸化シリコン膜を形成する工程と、
前記ガラス基板と前記シリコン基板とを前記酸化シリコン膜を介して陽極接合する工程と、
前記シリコン基板を薄板に薄板化加工した後、接合面と反対の表面からエッチング加工して前記振動板を形成する工程と、
前記個別電極と前記振動板との間に形成されるギャップの内部に存在する水分を除去する工程と、
前記ギャップを気密に封止する工程と、
を有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１４】
請求項１２に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【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、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に関する。
【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、例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。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を介して対向配置された振動板（可動電極）とから構成される静電アクチュエータ部を備えている。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】
静電駆動方式のインクジェットヘッドは、近年、高解像度化に伴い高密度化、高速度駆動の要求が一段と高まり、それに伴い静電アクチュエータもますます微小化する傾向にある。そして、従来の静電アクチュエータは、一般に振動板上に酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜からなる絶縁膜を形成し、この絶縁膜を介して電極基板と陽極接合する構造となっている。しかし、振動板上に酸化シリコンの絶縁膜を設けた従来の静電アクチュエータの課題として、ＳｉＯ2の比誘電率は３．８程度と小さいため、後述する式（２）よりアクチュエータの発生圧力の向上に限界があることが挙げられる。
【０００４】
これを解決する手段として、酸化シリコンより比誘電率の高い絶縁膜、いわゆるＨｉｇｈ−ｋ材（高誘電率ゲート絶縁膜）を絶縁膜として用いた静電アクチュエータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような高誘電材料を絶縁膜として用いることで、アクチュエータの発生圧力を向上させることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７１１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、アクチュエータを駆動させるためには電極間に電圧を印加する必要があるが、電極に設けられた絶縁膜の絶縁耐圧が低いと、絶縁耐圧の観点からアクチュエータに印加可能な電圧が低く制限されてしまい、いわゆるＨｉｇｈ−ｋ材を絶縁膜として用いたアクチュエータであっても、Ｈｉｇｈ−ｋ材の絶縁耐圧が酸化シリコンよりも低い場合には、アクチュエータの発生圧力を向上させることは困難であった（後記の式（２）より印加電圧Ｖを小さくしなければならないため）。
更に別の課題として、Ｈｉｇｈ−ｋ材を絶縁膜として用いたアクチュエータの場合、キャビティ基板と電極基板との接合時に十分な接合強度が得られない場合があり、アクチュエータ内を封止構造とした場合であっても、長期間での外部水分の侵入により、アクチュエータの駆動耐久性が低下する場合が見られた。
【０００７】
本発明は、上記のような課題に鑑み、静電アクチュエータとして必要な基本特性を確保しつつ、アクチュエータの発生圧力を向上させることが可能な静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及びそれらの製造方法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】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明に係る静電アクチュエータは、基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、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該可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータにおいて、前記固定電極の対向面に形成された第１の絶縁膜と、前記可動電極の対向面に形成された第２の絶縁膜とを備え、前記第１及び第２の絶縁膜の少なくとも一方が、酸化シリコンと、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料とを積層した構成とするものである。
【０００９】
この構成によれば、固定電極側に形成される第１の絶縁膜及び可動電極側に形成される第２の絶縁膜の少なくとも一方が、酸化シリコンと、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料、すなわちＨｉｇｈ−ｋ材とを積層した構成となっているので、アクチュエータの発生圧力を向上させることができる。またアクチュエータの発生圧力を同一圧力にする場合には、絶縁膜厚みを増して、絶縁耐圧に優れた静電アクチュエータを構成することができる。
【００１０】
本発明の静電アクチュエータは、固定電極を有する基板と可動電極を有する基板との接合面に、第１及び第２の絶縁膜の酸化シリコン膜が形成されているものである。
この構成によれば、固定電極を有する基板と可動電極を有する基板を酸化シリコン膜どうしで接合できるので、十分に高い接合強度を得ることができる。
【００１１】
本発明の静電アクチュエータは、固定電極がガラス基板上に、可動電極がシリコン基板上に形成されており、酸化シリコン膜はガラス基板とシリコン基板との接合面全面に形成されているものである。
この構成によれば、十分に高い接合強度を得ることができるとともに、各電極の対向面側が共に酸化シリコン膜であるため、接触帯電によるアクチュエータ内、絶縁膜表面の残留電荷をなくして、安定駆動を実現し、駆動耐久性に優れた静電アクチュエータを構成することができる。
【００１２】
また、絶縁膜を積層する場合、上記理由から、第１の絶縁膜は、下層部に酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料を、表層部に酸化シリコンを積層した構成とし、第２の絶縁膜は、下層部に酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料を、表層部に酸化シリコンを積層した構成とする。
【００１３】
誘電材料としては、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）の中から少なくとも一つを選ぶものとする。これらの材料は酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料であるうえに、膜の低温成膜性、膜の均質性、プロセス適応性等が良好である。
【００１４】
本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、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該可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、前記固定電極が形成されたガラス基板上に、第１の絶縁膜として、少なくとも酸化シリコン膜を形成する工程と、前記可動電極が形成されるシリコン基板の前記ガラス基板との接合面全面に、第２の絶縁膜として、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料の絶縁膜を形成し、その上に酸化シリコン膜を形成する工程と、前記ガラス基板と前記シリコン基板とを前記酸化シリコン膜を介して陽極接合する工程と、前記シリコン基板の接合面と反対の表面からエッチング加工して前記可動電極を形成する工程と、前記固定電極と前記可動電極との間に形成されるギャップの内部に存在する水分を除去する工程と、前記ギャップを気密に封止する工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
この製造方法によれば、ガラス基板とシリコン基板の接合面全面に共に酸化シリコン膜を形成するため、接合強度が高く、絶縁耐圧及び駆動耐久性に優れた静電アクチュエータを安価に製造することができる。また、第１及び第２の絶縁膜の少なくとも一方が、酸化シリコン膜と酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料の絶縁膜を積層したものであるため、発生圧力を向上させることができる静電アクチュエータが得られる。
【００１６】
第１の絶縁膜を積層構成とする場合は、上記理由から、ガラス基板の接合側表面全体に、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料の絶縁膜を形成し、その上に酸化シリコン膜を形成するものとする。
【００１７】
また、第１の絶縁膜は、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料のみで形成してもよいが、この場合は、ガラス基板の接合部における当該誘電材料の部分をドライエッチングにより除去することにより、接合強度を確保する。
【００１８】
誘電材料としては、上記理由から、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）の中から少なくとも一つを用いるものとする。
【００１９】
また、前記ギャップの封止は窒素雰囲気下で行うことが望ましい。これにより、静電アクチュエータの高信頼性を確保できる。
【００２０】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する単一または複数のノズル孔を有するノズル基板と、前記ノズル基板との間で、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、前記吐出室の底部にて構成される振動板に所定のギャップを介して対向配置される個別電極が形成された電極基板とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記個別電極の対向面に形成された第１の絶縁膜と、前記振動板の対向面に形成された第２の絶縁膜とを備え、前記第１及び第２の絶縁膜の少なくとも一方が、酸化シリコンと、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料とを積層した構成となっていることを特徴とする。
この構成によれば、高速駆動性、駆動耐久性等に優れた高信頼性の液滴吐出ヘッドを安価に提供することができる。
【００２１】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出する単一または複数のノズル孔を有するノズル基板と、前記ノズル基板との間で、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、前記吐出室の底部にて構成される振動板に所定のギャップを介して対向配置される個別電極が形成された電極基板とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記個別電極が形成されたガラス基板上に、第１の絶縁膜として、少なくとも酸化シリコン膜を形成する工程と、前記振動板が形成されるシリコン基板の前記ガラス基板との接合面全面に、第２の絶縁膜として、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料の絶縁膜を形成し、その上に酸化シリコン膜を形成する工程と、前記ガラス基板と前記シリコン基板とを前記酸化シリコン膜を介して陽極接合する工程と、前記シリコン基板を薄板に薄板化加工した後、接合面と反対の表面からエッチング加工して前記振動板を形成する工程と、前記個別電極と前記振動板との間に形成されるギャップの内部に存在する水分を除去する工程と、前記ギャップを気密に封止する工程と、を有することを特徴とする。
この製造方法により、高速駆動性、駆動耐久性等に優れた高信頼性の液滴吐出ヘッドを安価に製造することができる。
【００２２】
また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。これにより、高速駆動性、駆動耐久性等に優れた高信頼性の液滴吐出装置を安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を適用した静電アクチュエータを備える液滴吐出ヘッドの実施形態を図面に基づいて説明する。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５を参照して説明する。なお、本発明は、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。
【００２４】
実施形態１．
図１は実施形態１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Ａ部の拡大断面図、図４は図２のａ−ａ拡大断面図、図５は図２のインクジェットヘッドの上面図である。なお、図１および図２では、通常使用される状態とは上下逆に示されている。
【００２５】
本実施形態のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッドの一例）１０は、図１から図５に示すように、複数のノズル孔１１が所定のピッチで設けられたノズル基板１と、各ノズル孔１１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２と、キャビティ基板２に設けられた振動板６に対峙して個別電極５が配設された電極基板３とを貼り合わせることにより構成されている。
【００２６】
インクジェットヘッド１０のノズル孔１１ごとに設けられる静電アクチュエータ部４は、図２から図４に示すように、固定電極として、ガラス製の電極基板３の凹部３２内に形成された個別電極５と、可動電極として、シリコン製のキャビティ基板２の吐出室２１の底壁で構成され、個別電極５に対し所定のギャップＧを介して対向配置される振動板６とを備え、各々の個別電極５の対向面（振動板側対向面）には第１の絶縁膜７が形成され、振動板６の対向面（個別電極側対向面）、すなわち電極基板３に接合されるキャビティ基板２の接合面全面には第２の絶縁膜８が２層の積層構造で形成されている。
【００２７】
本発明の静電アクチュエータにおいて、絶縁膜は、個別電極５及び振動板６の両方の対向面上に形成され、かつ、個別電極５側の第１の絶縁膜７及び振動板６側の第２の絶縁膜８の少なくとも一方を、酸化シリコン（ＳｉＯ2）と、酸化シリコン（ＳｉＯ2）よりも比誘電率の高い誘電材料とにより積層構造とするものである。酸化シリコン（ＳｉＯ2）よりも比誘電率の高い誘電材料、すなわちいわゆるＨｉｇｈ−ｋ材と呼ばれる高誘電材料としては、例えば酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3、アルミナ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ3）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、窒化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、ジルコニウムシリケート（ＺｒＳｉＯ）、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯ）、ジルコニウムアルミネート（ＺｒＡｌＯ）、窒素添加ハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌＯＮ）、及びこれらの複合膜等を挙げることができる。その中でも膜の低温成膜性、膜の均質性、プロセス適応性等を考慮した場合、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3、アルミナ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）を使用することが望ましく、これらの中から少なくとも一つが選ばれる。本実施形態１では、第１の絶縁膜７を酸化シリコン膜のみの単層とし、第２の絶縁膜８は酸化シリコン膜８ａとアルミナ８ｂ膜とを積層する構造としている。但し、この場合、酸化シリコンは陽極接合に適した絶縁材料であるが、アルミナは表面の親水化が難しく陽極接合が難しいため、第２の絶縁膜８は下層部（下地層）をアルミナ膜８ｂとし、接合面側の表層部を酸化シリコン膜８ａとする。また、電極基板３の接合部３６には接合強度を確保するため、振動板６側の酸化シリコン膜８ａと同じ酸化シリコン膜を形成している。なお、膜厚については、第１の絶縁膜７の酸化シリコン膜を５０ｎｍ、第２の絶縁膜８のうちアルミナ膜８ｂを１５ｎｍ、酸化シリコン膜８ａを５０ｎｍとしている。また、ギャップＧの距離は２００ｎｍで、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる個別電極５の厚さは１００ｎｍとしている。
【００２８】
そして、図２、図３、図５に簡略化して示すように、電極基板３に形成された個別電極５の端子部５ａと、キャビティ基板２の接合面と反対の上面に形成された共通電極２６とに、駆動手段として、ドライバＩＣなどの駆動制御回路９が搭載されたフレキシブル配線基板を介して配線接続される。
【００２９】
以下、各基板の構成についてさらに詳細に説明する。
ノズル基板１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１１は、例えば径の異なる２段の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１１ａとこれよりも径の大きい導入口部分１１ｂとから構成されている。噴射口部分１１ａおよび導入口部分１１ｂ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１１ａは先端がノズル基板１の表面に開口し、導入口部分１１ｂはノズル基板１の裏面（キャビティ基板２と接合される接合側の面）に開口している。
また、ノズル基板１には、キャビティ基板２の吐出室２１とリザーバ２３とを連通するオリフィス１２が形成されている。
【００３０】
ノズル孔１１を噴射口部分１１ａとこれよりも径の大きい導入口部分１１ｂ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１１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ばらつきがなくなり、またインク滴の飛び散りがなく、インク滴の吐出量のばらつき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。
【００３１】
キャビティ基板２は、例えば面方位が（１１０）の単結晶のシリコン基板から作製されている。キャビティ基板２には、インク流路に設けられる吐出室２１となる凹部２２、およびリザーバ２３となる凹部２４がエッチングにより形成されている。凹部２２は前記ノズル孔１１に対応する位置に独立に複数形成される。したがって、図２に示すようにノズル基板１とキャビティ基板２を接合した際、各凹部２２は吐出室２１を構成し、それぞれノズル孔１１に連通しており、またインク供給口である前記オリフィス１２ともそれぞれ連通している。そして、吐出室２１（凹部２２）の底部が上記振動板６となっている。また、この振動板６は、シリコン基板の表面からボロン（Ｂ）を拡散させてボロン拡散層を形成し、ウェットエッチングによりエッチングストップしてそのボロン拡散層の厚さで薄く仕上げられている。
【００３２】
凹部２４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２１に共通のリザーバ（共通インク室）２３を構成する。そして、リザーバ２３（凹部２４）はそれぞれオリフィス１２を介して全ての吐出室２１に連通している。また、リザーバ２３の底部には後述する電極基板３を貫通する孔が設けられ、この孔のインク供給孔３３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。
【００３３】
電極基板３は、例えばガラス基板から作製される。中でも、キャビティ基板２のシリコン基板と熱膨張係数の近い硼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３とキャビティ基板２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３とキャビティ基板２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３とキャビティ基板２を強固に接合することができるからである。
【００３４】
電極基板３には、キャビティ基板２の各振動板６に対向する表面位置にそれぞれ凹部３２が設けられている。凹部３２は、エッチングにより所望の深さで形成されている。そして、各凹部３２内には、一般に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる個別電極５が、例えば１００ｎｍの厚さで形成される。したがって、振動板６と個別電極５との間に形成される実質的なギャップ（空隙）Ｇは、凹部３２の深さ、個別電極５の厚さおよび個別電極５の表面に形成される第１の絶縁膜７の厚さ、振動板６の表面に形成される第２の絶縁膜８の厚さにより決まることになる。このギャップＧはインクジェットヘッドの吐出特性に大きく影響するので、凹部３２の深さ、個別電極５の厚さ、第１の絶縁膜７の厚さ、第２の絶縁膜８の厚さを高精度に形成する必要がある。
【００３５】
個別電極５は、フレキシブル配線基板（図示せず）に接続される端子部５ａを有する。端子部５ａは、図２、図５に示すように、配線のためにキャビティ基板２の末端部が開口された電極取り出し部３４内に露出している。
また、振動板６と個別電極５との間に形成されるギャップＧの開放端部はエポキシ等の樹脂による封止材３５で封止される。これにより、湿気や塵埃等が電極間ギャップへ侵入するのを防止することができ、インクジェットヘッド１０の信頼性を高く保持することができる。
【００３６】
上述したように、ノズル基板１、キャビティ基板２、および電極基板３は、図２に示すように貼り合わせることによりインクジェットヘッド１０の本体部が作製される。すなわち、キャビティ基板２と電極基板３は陽極接合により接合され、そのキャビティ基板２の上面（図２において上面）にノズル基板１が接着等により接合される。
【００３７】
そして最後に、図２、図５に簡略化して示すように、ドライバＩＣ等の駆動制御回路９が各個別電極５の端子部５ａとキャビティ基板２上面の共通電極２６とに上記フレキシブル配線基板（図示せず）を介して接続される。
以上により、インクジェットヘッド１０が完成する。
【００３８】
次に、以上のように構成されるインクジェットヘッド１０の動作を説明する。
駆動制御回路９により個別電極５とキャビティ基板２の共通電極２６の間にパルス電圧を印加すると、振動板６は個別電極５側に引き寄せられて吸着し、吐出室２１内に負圧を発生させて、リザーバ２３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６は離脱して、インクをノズル１１から押出し、インク液滴を吐出する。
【００３９】
ここで、絶縁膜を有する静電アクチュエータについて説明する。
駆動時における振動板６を吸引する静電圧力（発生圧力）Ｐは、静電エネルギーをＥ、振動板６の個別電極５に対する任意の位置をｘ、振動板６の面積をＳ、印加電圧をＶ、絶縁膜の厚さをｔ、真空中の誘電率をε0、絶縁膜の比誘電率をεrとすると、以下の式で表される。
【００４０】
【数１】
2008110559.tif 000003
【００４１】
また、振動板６の駆動時における平均圧力Ｐeは、振動板６が駆動していない時の振動板６から個別電極５までの距離（ギャップの距離）をｄとして、以下の式で表される。
【００４２】
【数２】
2008110559.tif 000004
【００４３】
そして、本実施形態１のように個別電極５側に第１の絶縁膜７を、振動板６側に２層の絶縁膜からなる第２の絶縁膜７を設けた場合の静電アクチュエータにおける平均圧力Ｐeは、第１及び第２の絶縁膜７、８の酸化シリコン膜の厚さをｔ1、酸化シリコン膜の比誘電率をε1、第２の絶縁膜８のアルミナ膜の厚さをｔ2、アルミナ膜の比誘電率をε2とすると、式（２）から式（３）を導くことができる。
【００４４】
【数３】
2008110559.tif 000005
【００４５】
上記の式（２）から、絶縁膜の比誘電率が大きいほど、あるいは絶縁膜の厚さに対する比誘電率の比（ｔ／ε）が小さいほど、平均圧力Ｐeが高くなることが分かる。従って、酸化シリコンより比誘電率の高いＨｉｇｈ−ｋ材を絶縁膜として適用すれば、静電アクチュエータにおける発生圧力を高くすることができる。
また、絶縁膜としてＨｉｇｈ−ｋ材を適用したインクジェットヘッド１０の場合、振動板６の面積を小さくしてもインク滴の吐出に必要なパワーを得ることが可能となる。このため、インクジェットヘッド１０において振動板６の幅を小さくして、吐出室２１のピッチ、すなわちノズル１１のピットを小さくすることにより解像度を上げることができ、より高精細な印刷を高速で行うことのできるインクジェットヘッド１０を得ることができる。さらに振動板６の長さを短くすることにより、インク流路における応答性を向上して駆動周波数を上げることができ、より高速の印刷を行うことが可能となる。
また例えば、積層構造の第２の絶縁膜８の比誘電率を全体として２倍にすれば、第２の絶縁膜８の厚さを２倍にしてもほぼ同じ発生圧力が得られるため、静電アクチュエータにおけるＴＤＤＢ（Time Depend Dielectric Breakdown、長時間の絶縁破壊強度）、ＴＺＤＢ（Time Zero Dielectric Breakdown、瞬間における絶縁破壊強度）等の耐絶縁破壊強度をほぼ２倍にできることが分かる。
【００４６】
表１に、本発明の実施形態１〜５において適用する各種絶縁膜の特性を示す。表１から、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）と酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）は共に比誘電率が酸化シリコン（ＳｉＯ2）に比べて非常に大きいが、絶縁耐圧及び接合強度の面では酸化シリコンよりも劣っている。従って、絶縁膜として、アルミナや酸化ハフニウム等の高誘電体材料を単独で用いるよりも、これらの高誘電体材料を酸化シリコンと適宜組み合わせて積層構造とすることが望ましい。
【００４７】
【表１】
2008110559.tif 000006
【００４８】
また、上記の式(２)、式(３)から、静電アクチュエータの発生圧力の向上に関係するパラメータは、絶縁膜の厚さに対する比誘電率の比（ｔ／ε）、また絶縁膜が積層の場合は（ｔ1/ε1＋ｔ2/ε2）であることから、このパラメータを計算した値を表２に示す。
【００４９】
【表２】
2008110559.tif 000007
表２は、従来例と実施形態１の場合を示すものである。従来例は、絶縁膜として酸化シリコンのみを１１０ｎｍの厚さで形成したものであり、実施形態１は、図３に示すように、酸化シリコンを計１００ｎｍ、アルミナを１５ｎｍの厚さで形成したものである。なお、実施形態１以下において、比誘電率は、酸化シリコンを３．８、アルミナを７．８、酸化ハフニウムを１８．０として計算した。
【００５０】
本実施形態１の静電アクチュエータは、前述のように、個別電極５側の第１の絶縁膜７が酸化シリコン膜で形成され、振動板６側の第２の絶縁膜８が酸化シリコン膜８ａとＨｉｇｈ−ｋ材のアルミナ膜８ｂとを積層する構成であるため、従来の酸化シリコン膜のみを設けた静電アクチュエータと比較すると、以下のような効果がある。
１）吐出圧力
高誘電材料のアルミナを積層することで、表２のようにｔ／εの値を小さくできるため、吐出圧力を向上させることができる。
２）絶縁耐圧
絶縁耐圧に優れた酸化シリコンを十分な厚みで設けられているため、必要な絶縁耐圧を確保することができる。
３）接合強度
接合強度が弱いアルミナを使用しているにもかかわらず、キャビティ基板２と電極基板３との接合面側に酸化シリコンを設けることで酸化シリコンどうしの接合となるので、十分に高い接合強度を確保することができる。また、接合部の絶縁膜除去は不要であるので製造工程を簡略化でき、コスト低減に寄与する。
【００５１】
また、絶縁膜が積層されていない構造、すなわち振動板または個別電極の一方側を酸化シリコン、他方側をアルミナとした静電アクチュエータと比較すると、本実施形態１は以下のような効果がある。
例えば、振動板側にアルミナ膜を形成した場合、接合部分のアルミナ膜を完全に除去するためには、非常に高精度のパターニングが必要である。仮に接合部の面積より広い範囲でアルミナ膜を除去した場合、アクチュエータ中に部分的に絶縁耐圧の低い部分が生じ、絶縁耐圧が低下するという問題がある。また、接合部の面積より狭い範囲でしかアルミナ膜を除去できなかった場合、わずかに除去できなかったアルミナ膜により、アクチュエータの接合強度が部分的に低下する可能性がある。
一方、ガラス基板の電極基板側にアルミナ膜を形成した場合、接合部分のアルミナ膜を完全に除去するためにはパターニングによる完全除去を行えばよく、しかも個別電極部分は表面より下がった低い位置に設けられているためアルミナ膜の除去は容易である。そのため、より確実、簡便にアクチュエータの接合強度を確保することができる。しかしながら、酸化シリコン膜とアルミナ膜の接合強度は十分でなく、長期使用におけるアクチュエータの駆動耐久特性が低下する可能性がある。
従って、接合強度が酸化シリコン膜より低いアルミナ膜を絶縁膜として使用する場合は、本実施形態１のように酸化シリコン膜とアルミナ膜の積層とするとともに、酸化シリコン膜を接合面側(表層部)に形成することが望ましい。これによって、酸化シリコン膜は除去することなく電極基板の接合面全面に形成することができる。
また、振動板の対向面に形成された絶縁膜が、個別電極の対向面に形成された絶縁膜と同種の酸化シリコン膜であるため、アクチュエータの駆動による接触帯電を伴う、アクチュエータの帯電量増加を最低限に抑えることが可能となり、アクチュエータの駆動耐久性が向上する。
【００５２】
実施形態２．
図６は本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッド１０の概略断面図、図７は図６のＢ部の拡大断面図、図８は図６のｂ−ｂ拡大断面図である。なお、実施形態２以下において、特に断らない限り上記の実施形態１と対応する部分には同じ符号を付して説明は省略する。
本実施形態２における静電アクチュエータ部４Ａは、実施形態１のアルミナ膜に代えて酸化ハフニウム膜とするものである。すなわち、振動板６の対向面に形成される第２の絶縁膜８を、酸化シリコン膜８ａとＨｉｇｈ−ｋ材の酸化ハフニウム膜８ｃとを積層する構造とする。ここで、酸化ハフニウム膜８ｃはキャビティ基板２の接合面全面に形成されており、その上に酸化シリコン膜８ａが全面に形成されている。
個別電極５の対向面には、実施形態１と同様に酸化シリコン膜からなる第１の絶縁膜７が形成されている。また、電極基板３の接合部３６にも振動板６側と同じ酸化シリコン膜が形成されている。膜厚については、個別電極５を１００ｎｍ、第１の絶縁膜７の酸化シリコン膜を５０ｎｍ、第２の絶縁膜８のうち酸化シリコン膜８ａを５０ｎｍ、酸化ハフニウム膜８ｃを１５ｎｍとし、ギャップＧの距離は２００ｎｍとしている。
【００５３】
また、本実施形態２の静電アクチュエータの発生圧力の向上に関係するパラメータ（絶縁膜の厚さに対する比誘電率の比）を計算した値を表３に示す。表３中の従来例は表２と同じである。
【００５４】
【表３】
2008110559.tif 000008
【００５５】
本実施形態２の静電アクチュエータは、上記のように個別電極５側の第１の絶縁膜７が酸化シリコン膜で形成され、振動板６側の第２の絶縁膜８が酸化シリコン膜８ａとＨｉｇｈ−ｋ材の酸化ハフニウム膜８ｃとを積層する構成であり、酸化ハフニウムの比誘電率はアルミナよりもはるかに大きいため、アクチュエータの発生圧力を向上させることができる。
絶縁耐圧については、第１及び第２の絶縁膜７、８が十分な厚みの酸化シリコンをもっているため、必要な絶縁耐圧を確保することが可能である。
また、酸化ハフニウムは接合強度の面ではアルミナよりも劣っているため、実施形態１のアルミナと同様の構成、すなわち、接合面側を酸化シリコン膜とし、下層部に酸化ハフニウム膜を形成する構成とすることによって、酸化シリコンどうしの接合となるので、十分に高い接合強度を確保することが可能となる。
【００５６】
実施形態３．
図９は本発明の実施形態３に係るインクジェットヘッド１０の概略断面図、図１０は図９のＣ部の拡大断面図、図１１は図９のｃ−ｃ拡大断面図である。
【００５７】
本実施形態３における静電アクチュエータ部４Ｂは、個別電極５の対向面に形成される第１の絶縁膜７を酸化シリコン膜７ａとＨｉｇｈ−ｋ材のアルミナ膜７ｂとを積層する構造とし、振動板６の対向面に形成される第２の絶縁膜７は酸化シリコン膜とするものである。また、上記同様に接合面側を酸化シリコン膜７ａとし、下層部をアルミナ膜７ｂとすることで、電極基板３の接合部３６を構成する。
膜厚については、個別電極５を１００ｎｍ、第１の絶縁膜７のうち酸化シリコン膜７ａを４０ｎｍ、アルミナ膜７ｂを３０ｎｍ、第２の絶縁膜８の酸化シリコン膜を５０ｎｍとし、ギャップＧの距離は２００ｎｍとしている。
【００５８】
表４は、本実施形態３の静電アクチュエータの発生圧力の向上に関係するパラメータ（絶縁膜の厚さに対する比誘電率の比）を計算した値を示すものである。表４中の従来例は表２と同じである。
【００５９】
【表４】
2008110559.tif 000009
【００６０】
本実施形態３のように個別電極側の絶縁膜として、酸化シリコンと高誘電材料のアルミナとを積層する構成としても、実施形態１と同様に、アクチュエータの発生圧力を向上させることができ、絶縁耐圧及び接合強度を確保することができる。
【００６１】
実施形態４．
図１２は本発明の実施形態４に係るインクジェットヘッド１０の概略断面図、図１３は図１０のＤ部の拡大断面図、図１４は図１０のｄ−ｄ拡大断面図である。
【００６２】
本実施形態４における静電アクチュエータ部４Ｃは、個別電極５の対向面に形成される第１の絶縁膜７をＨｉｇｈ−ｋ材のアルミナ膜とし、振動板６の対向面に形成される第２の絶縁膜８を実施形態１と同様に、酸化シリコン膜８ａとＨｉｇｈ−ｋ材のアルミナ膜８ｂとを積層する構造とするものであり、下層部をアルミナ膜８ｂとし、接合面側を酸化シリコン膜８ａとする構成である。また、アルミナは接合強度が弱いので、電極基板３の接合部３６に対応する部分はアルミナ膜を除去する。従って、接合部は酸化シリコンどうしの接合となるので、十分に高い接合強度を確保することが可能となる。なお、アルミナに代えて酸化ハフニウムでも同様である。また、第１の絶縁膜７を実施形態３と同様に酸化シリコン膜とアルミナ膜の積層構造とすれば、接合部３６のアルミナ膜の除去は不要となる。
膜厚については、個別電極５を１００ｎｍ、第１の絶縁膜７のアルミナ膜を４０ｎｍ、第２の絶縁膜８のうち酸化シリコン膜８ａを５０ｎｍ、アルミナ膜８ｂを４０ｎｍとし、ギャップＧの距離は２００ｎｍとしている。
【００６３】
表５は、本実施形態４の静電アクチュエータの発生圧力の向上に関係するパラメータ（絶縁膜の厚さに対する比誘電率の比）を計算した値を示すものである。表５中の従来例は表２と同じである。
【００６４】
【表５】
2008110559.tif 000010
【００６５】
本実施形態４のように、個別電極側の絶縁膜として、接合強度の弱いアルミナや酸化ハフニウム等を単独で用いる場合は、接合強度の確保の観点から実施形態１で述べたように電極基板３側に形成することが望ましい。理由は、接合部のアルミナや酸化ハフニウム等の絶縁膜除去が容易かつ確実にできるからである。
アクチュエータの発生圧力の向上及び絶縁耐圧については実施形態１と同様の効果がある。
【００６６】
実施形態５．
図１５は本発明の実施形態５に係るインクジェットヘッド１０の概略断面図、図１６は図１５のＥ部の拡大断面図、図１７は図１５のｅ−ｅ拡大断面図である。
【００６７】
本実施形態５おける静電アクチュエータ部４Ｄは、個別電極５の対向面に形成される第１の絶縁膜７を酸化シリコン膜７ａとＨｉｇｈ−ｋ材のアルミナ膜７ｂとを積層する構造とし、振動板６の対向面に形成される第２の絶縁膜８を実施形態２と同様に、酸化シリコン膜８ａとＨｉｇｈ−ｋ材の酸化ハフニウム膜８ｃとを積層する構造とするものである。また、第１及び第２の絶縁膜７、８は接合面側を共に酸化シリコン膜７ａ、８ａとする。これにより、接合部は酸化シリコンどうしの接合となるので、十分に高い接合強度を確保することが可能となる。
膜厚については、個別電極５を１００ｎｍ、第１の絶縁膜７のうち酸化シリコン膜７ａを４０ｎｍ、アルミナ膜７ｂを３０ｎｍ、第２の絶縁膜８のうち酸化シリコン膜８ａを４０ｎｍ、酸化ハフニウム膜８ｃを２０ｎｍとし、ギャップＧの距離は２００ｎｍとしている。
【００６８】
表６は、本実施形態５の静電アクチュエータの発生圧力の向上に関係するパラメータ（絶縁膜の厚さに対する比誘電率の比）を計算した値を示すものである。表６中の従来例は表２と同じである。
【００６９】
【表６】
2008110559.tif 000011
【００７０】
本実施形態５のように、個別電極側及び振動板側の両方の絶縁膜を、酸化シリコンと、酸化シリコンより比誘電率の高い高誘電材料を積層する構成としても、表６のようにｔ／εの値を小さくできるため、アクチュエータの発生圧力を向上させることができる。
また、絶縁耐圧及び接合強度については、酸化シリコンが接合面側に設けられているため実施形態１と同様の効果がある。
【００７１】
次に、このインクジェットヘッド１０の製造方法の一例について図１８から図２０を参照して概要を説明する。図１８はインクジェットヘッド１０の製造工程の概略の流れを示すフローチャート、図１９は電極基板３の製造工程の概要を示す断面図、図２０はインクジェットヘッド１０の製造工程の概要を示す断面図である。
【００７２】
図１８において、ステップＳ１〜Ｓ３は電極基板３の製造工程を示すものであり、ステップＳ４とＳ５はキャビティ基板２の元になるシリコン基板の製造工程を示すものである。ここでは、主に実施形態１に示したインクジェットヘッド１０の製造方法について説明するが、必要に応じて他の実施形態２〜５についても言及する。
【００７３】
電極基板３は以下のようにして製造される。
まず、硼珪酸ガラス等からなる板厚約１ｍｍのガラス基板３００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３２を形成する。なお、この凹部３２は個別電極３１の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極５ごとに複数形成される。
そして、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５となる部分以外をエッチング除去して、凹部３２の内部に個別電極５を形成する（図１８のＳ１、図１９（ａ））。
【００７４】
次に、個別電極５側の第１の絶縁膜７として、ＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン）を原料ガスとして用いたＴＥＯＳ−ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により酸化シリコン膜（ＳｉＯ2）を５０ｎｍの厚さでガラス基板３００の表面全体に形成する（図１８のＳ２、図１９（ｂ））。第１の絶縁膜７の酸化シリコン膜は個別電極５が形成された凹部３２内だけでなくガラス基板３００表面のシリコン基板との接合面にも形成される。
次に、個別電極５の端子部５ａに対応する部分のみをパターニングして、ＣＨＦ3によるＲＩＥ（Reactive Ion Etching）ドライエッチングにより、端子部５ａ上の酸化シリコン膜を除去する（図１８のＳ３、図９(ｃ)）。その後、ブラスト加工等によってインク供給孔３３となる孔部３３ａを形成する。
以上により、実施形態１及び実施形態２の電極基板３を作製することができる。
【００７５】
なお、実施形態３と実施形態５の場合は、上記により個別電極５がパターニングされた電極基板３の表面全体に、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタ法により、アルミナ膜を全面成膜した後、更にそのアルミナ膜の上にＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により酸化シリコン膜を全面成膜すればよい。また、個別電極５の端子部上のアルミナ膜と酸化シリコン膜膜は、上記ＣＨＦ3によるＲＩＥドライエッチングにより同時に除去することができる。
実施形態４の場合は、上記のＥＣＲスパッタ法により、アルミナ膜を全面成膜するだけでよい。そして、ＣＨＦ3によるＲＩＥドライエッチングにより、電極基板３の接合部３６及び個別電極５の端子部５ａ上のアルミナ膜をパターニングして除去する。
以上により、実施形態３〜５の電極基板３を作製することができる。
【００７６】
キャビティ基板２は、上記により作製された電極基板３にシリコン基板２００を陽極接合してから作製される。
【００７７】
まず、例えば厚さが２８０μｍのシリコン基板２００の片面全面に、例えば厚さが０．８μｍのボロン拡散層２０１を形成したシリコン基板２００を作製する（図１８のＳ４）。次に、そのシリコン基板２００のボロン拡散層２０１の表面全面に、第２の絶縁膜８としてまず、アルミナ膜８ｂをＥＣＲスパッタ法により３０ｎｍの厚さで全面成膜した後、更にそのアルミナ膜８ｂの上にＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により酸化シリコン膜８ａを５０ｎｍの厚さで全面成膜する（図１８のＳ５、図２０（ａ））。
【００７８】
なお、実施形態２の場合は、実施形態１のアルミナ膜に代えて、酸化ハフニウム膜をＥＣＲスパッタ法により全面成膜すればよい。
実施形態３の場合は、熱酸化法により酸化シリコン膜をボロン拡散層２０１上に全面成膜する。
実施形態４の場合は、ＥＣＲスパッタ法によりアルミナ膜をボロン拡散層２０１上に全面成膜した後、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により酸化シリコン膜を全面成膜する。
実施形態５の場合は、実施形態４のアルミナ膜に代えて酸化ハフニウム膜を全面成膜すればよい。
【００７９】
次に、以上により作製されたシリコン基板２００を上記電極基板３上にアライメントして陽極接合する（図１８のＳ６、図２０（ｂ））。
【００８０】
次に、この接合済みシリコン基板２００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（図１８のＳ７、図２０（ｃ））、さらにこのシリコン基板２００の表面全面をウエ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（図１８のＳ８）。
【００８１】
次に、薄板に加工された接合済みシリコン基板２００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（図１８のＳ９）、水酸カリウム水溶液によりウェットエッチングを行うことによってインク流路溝を形成する（図１８のＳ１０）。これによって、吐出室２１となる凹部２２、リザーバ２３となる凹部２４および電極取り出し部３４となる凹部２７が形成される（図２０（ｄ））。その際、ボロン拡散層２０１の表面でエッチングストップがかかるので、振動板６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。
【００８２】
次に、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチングにより、凹部２７の底部を除去して電極取り出し部３４を開口させた後（図２０（ｅ））、静電アクチュエータの内部に付着している水分を除去する（図１８のＳ１１）。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、窒素雰囲気にして行う。そして、所要時間経過後、窒素雰囲気下でギャップ開放端部にエポキシ樹脂等の封止材３５を塗布して気密に封止する（図１８のＳ１２、図２０（ｆ））。このように静電アクチュエータ内部（ギャップ内）の付着水分を除去した後、気密封止することによって、静電アクチュエータの駆動耐久性を向上させることができる。
また、マイクロブラスト加工等により凹部２４の底部を貫通させてインク供給孔３３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によりＴＥＯＳ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２６を形成する。
【００８３】
以上の工程を経て電極基板３に接合されたシリコン基板２００からキャビティ基板２が作製される。
その後、このキャビティ基板２の表面上に、予めノズル孔１１等が形成されたノズル基板１を接着により接合する（図１８のＳ１３、図２０（ｇ））。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１０の本体部が完成する（図１８のＳ１４）。
【００８４】
本実施形態のインクジェットヘッド１０の製造方法によれば、酸化シリコンからなる第１の絶縁膜７は電極基板３の接合面全面に形成し、酸化シリコンと酸化シリコンより比誘電率の高い高誘電材料との積層からなる第２の絶縁膜８は、酸化シリコンを接合面側としてキャビティ基板２の接合面全面に形成するものであるので、接合部の絶縁膜除去は一切不要であるため製造工程を簡略化することができる。このため、駆動耐久性および吐出性能に優れたインクジェットヘッドを安価に製造することができる。
また、キャビティ基板２を、予め作製された電極基板３に接合した状態のシリコン基板２００から作製するものであるので、その電極基板３によりキャビティ基板２を支持した状態となるため、キャビティ基板２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。したがって、キャビティ基板２を単独で製造する場合よりも歩留まりが向上するという効果がある。
【００８５】
上記の実施形態では、静電アクチュエータおよびインクジェットヘッド、ならびにこれらの製造方法について述べたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものでなく、本発明の思想の範囲内で種々変更することができる。例えば、本発明の静電アクチュエータは、光スイッチやミラーデバイス、マイクロポンプ、レーザプリンタのレーザ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２１に示すようなインクジェットプリンタ５００のほか、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、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として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態１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Ａ部の拡大断面図。
【図４】図２のａ−ａ拡大断面図。
【図５】図２のインクジェットヘッドの上面図。
【図６】本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッドの概略断面図。
【図７】図６のＢ部の拡大断面図。
【図８】図６のｂ−ｂ拡大断面図。
【図９】本発明の実施形態３に係るインクジェットヘッドの概略断面図。
【図１０】図９のＣ部の拡大断面図。
【図１１】図９のｃ−ｃ拡大断面図。
【図１２】本発明の実施形態４に係るインクジェットヘッドの概略断面図。
【図１３】図１２のＤ部の拡大断面図。
【図１４】図１２のｄ−ｄ拡大断面図。
【図１５】本発明の実施形態５に係るインクジェットヘッドの概略断面図。
【図１６】図１５のＥ部の拡大断面図。
【図１７】図１５のｅ−ｅ拡大断面図。
【図１８】インクジェットヘッドの製造工程の概略の流れを示すフローチャート。
【図１９】電極基板の製造工程の概要を示す断面図。
【図２０】インクジェットヘッドの製造工程の概要を示す断面図。
【図２１】本発明の一実施の形態に係るインクジェットヘッドを使用したインクジェットプリンタの斜視図。
【符号の説明】
【００８７】
１  ノズル基板、２  キャビティ基板、３  電極基板、４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ  静電アクチュエータ部、５  個別電極（固定電極）、６  振動板（可動電極）、７  第１の絶縁膜、７ａ  酸化シリコン膜、７ｂ  アルミナ膜、８  第２の絶縁膜、８ａ  酸化シリコン膜、８ｂ  アルミナ膜、８ｃ  酸化ハフニウム膜、９  駆動制御回路（駆動手段）、１０  インクジェットヘッド、１１  ノズル孔、１２  オリフィス、２１  吐出室、２３  リザーバ、２６  共通電極、３２  凹部、３３  インク供給孔、３４  電極取り出し部、３５  封止材、３６  接合部、２００  シリコン基板、３００  ガラス基板、５００  インクジェットプリンタ。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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