(57)【要約】【課題】  可動電極の振動特性、応答性ともに良好な静電アクチュエータおよびこの静電アクチュエータを備えた画像形成装置を提供すること。【解決手段】  アクチュエータ基板１００の可動電極１１０への駆動電圧は、第１の絶縁層上に設けられた可動電極用パッド１１８からアルミニウムの導線１１８ａを介して各分離部１１３に供給する。そして、これらの分離部１１３から、複数設けられた第１のスルーホール１１６ａ、犠牲層１０３、第２のスルーホール１１６ｂを介して可動電極１１０に電圧を供給する。【選択図】  図６
2005297104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固定電極を備えた基板と、該固定電極と所定の間隔をあけて対向する複数の可動電極を備えた振動板とを有し、該固定電極および該可動電極に電圧を印加し、該固定電極と該可動電極との間に発生する静電力により、該可動電極を可動させる静電アクチュエータにおいて、該可動電極に電圧を印加する可動電極電圧供給回路が上記複数の固定電極を備えた基板に設けら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】
請求項１の静電アクチュエータにおいて、上記基板には上記複数の固定電極を備えた固定電極層を有しており、該固定電極層の各固定電極の間に、上記可動電極電圧供給回路を設けたことを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または２の静電アクチュエータにおいて、上記可動電極と上記可動電極電圧供給回路とを接続する接続部を有しており、該接続部が複数設けられていることを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１、２または３の静電アクチュエータにおいて、上記固定電極層の電気抵抗値は、上記可動電極の電気抵抗値よりも小さいことを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４の静電アクチュエータにおいて、上記固定電極層の厚さは、上記可動電極の厚さより厚いことを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の静電アクチュエータにおいて、上記固定電極層および、上記可動電極は、不純物がドーピングされたポリシリコン膜であることを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６の静電アクチュエータにおいて、上記固定電極および上記可動電極電圧供給回路にそれぞれ電圧を供給する電圧供給手段を上記固定電極層に設け、該電圧供給手段と固定電極とを接続する固定電極接続回路と、該電圧供給手段と可動電極電圧供給回路とを接続する可動電極電圧供給回路接続回路とを該固定電極層に備えており、該固定電極接続回路および可動電極電圧供給回路接続回路の抵抗値は、該固定電極層の抵抗値より低いことを特徴する静電アクチュエータ。
【請求項８】
インクを吐出する複数の吐出口と、該複数の吐出口にそれぞれ対応して設けられた複数の加圧室と、該複数の加圧室にそれぞれ対応する複数の可動電極を備えた静電アクチュエータとを有したインクジェットヘッドにおいて、該静電アクチュエータが請求項１、２、３、４、５、６または７の静電アクチュエータであることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項９】
インクジェットヘッドを備えた印字機構部と、該印字機構部に用紙を搬送する搬送部とを備えた画像形成装置において、該インクジェッドヘッドが請求項８のインクジェット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、複数の固定電極と可動電極とを備え、該固定電極と該可動電極との間に発生する静電力により、該可動電極を可動させる静電アクチュエータ、この静電アクチュエータを備えたインクジェットヘッドおよび画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の静電アクチュエータは、様々な技術分野で使用されている。例えば、画像形成装置としてのインクジェットプリンタのヘッド部に上記静電アクチュエータを用いるものが知られている（特許文献１〜３）。このインクジェットプリンタのヘッド部は、可動電極を備えた振動板と、固定電極を備えた基板とが積層され、可動電極と固定電極との間にギャップ部が形成された静電アクチュエータを備えている。そして、インク液が充填される加圧室を有した加圧基板がこの静電アクチュエータの振動板に積層され、さらに、インク液を吐出するための吐出口を備えたノズル基板が加圧基板に積層されている。加圧室は、可動電極に対向する位置に設けられており、吐出口は加圧室に対向する位置に設けられている。この画像形成装置の画像形成は、以下のようにして行われる。静電アクチュエータの可動電極および固定電極に駆動電圧を印加して、可動電極と固定電極とにそれぞれ異なる極性の電荷を充電させることで、可動電極と固定電極との間に静電気力を発生させて可動電極を固定電極側に移動させる。すると、この可動電極の移動に伴い加圧室の体積が増大し、加圧室内が負圧になり、インクタンクから加圧室にインクが供給される。そして、可動電極および固定電極に印加する駆動電圧を０として、可動電圧および固定電極に溜まった電荷を放電すると、可動電極と固定電極との間の静電気力がなくなり、可動電極がもとの位置に戻る。すると、加圧室の体積が元にもどり、加圧室内の圧力が上昇して、加圧室内のインク液が吐出口から排出される。このように、固定電極と可動電極との間の静電力を利用して、可動電極を振動させることで、加圧室の圧力が増減して加圧室のインク液を吐出口から吐出させ画像が形成される。この静電アクチュエータの振動板は、絶縁層上にポリシリコン等の柔軟な導電性物質からなり、可動電極を備えた可動電極層を有し、この可動電極層上に絶縁層を有している。そして、この可動電極層には、可動電極のほかに、可動電極に電圧を印加する可動電極電圧供給回路を備えている。この振動板は柔軟でないと、可動電極が静電気力で固定電極側に移動しにくくなり、また移動量も減ってしまうため振動特性が確保できくなる。このため、振動板の可動電極層や絶縁層を柔軟な材料で形成している。
【０００３】
【特許文献１】特許３３１４７７７号公報
【特許文献２】特開２００２−２４０３０２号公報
【特許文献３】特開２００２−２１０９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、静電アクチュエータの振動特性の向上が求められている。このため、可動電極層を薄く形成して振動特性を向上させることが考えられる。この可動電極層を薄く形成すれば、可動電極が静電気力で固定電極側に移動しやすくなり、また、固定電極側への移動量も増加するので、振動特性を向上させることができる。しかし、可動電極層を薄くすると、可動電極層に形成された可動電極電圧供給回路の抵抗が増してしまう。この可動電極電圧供給回路の抵抗が大きいほど、駆動電圧印加時に可動電極電圧供給回路から可動電極にスムーズに電荷が供給されにくく、固定電極と可動電極との間に静電力が発生しにくい。この結果、可動電極が固定電極に移動するまでにかかる時間が長くなる。また、駆動電圧を０にしたときも同様に、可動電極電圧供給回路の抵抗が大きいほど、可動電極に溜まった電荷が可動電極電圧供給回路を通って放電されにくい。その結果、固定電極と可動電極との間にいつまでも静電気力が残り、可動電極を固定電極側に引き寄せ続けてしまう。このように、可動電極層を薄くしてしまうと、駆動電圧に対する可動電極の応答性が損なわれてしまう問題があった。このため、可動電極層を薄くすることができず、振動特性を向上することができなかった。
なお、上述の問題は、インクジェットプリンタのヘッド部に限らず、光学センサのミラーや光学バルブなどの光学デバイス等このような静電アクチュエータが使用されるものでも同様に起きる問題である。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、可動電極の振動特性、応答性ともに良好な静電アクチュエータおよびこの静電アクチュエータを備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の固定電極を備えた基板と、該固定電極と所定の間隔をあけて対向する複数の可動電極を備えた振動板とを有し、該固定電極および該可動電極に電圧を印加し、該固定電極と該可動電極との間に発生する静電力により、該可動電極を可動させる静電アクチュエータにおいて、該可動電極に電圧を印加する可動電極電圧供給回路が上記複数の固定電極を備えた基板に設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の静電アクチュエータにおいて、上記基板には上記複数の固定電極を備えた固定電極層を有しており、該固定電極層の各固定電極の間に、上記可動電極電圧供給回路を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の静電アクチュエータにおいて、上記可動電極と上記可動電極電圧供給回路とを接続する接続部を有しており、該接続部が複数設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の静電アクチュエータにおいて、上記固定電極層の電気抵抗値は、上記可動電極の電気抵抗値よりも小さいことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の静電アクチュエータにおいて、上記固定電極層の厚さは、上記可動電極の厚さより厚いことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の静電アクチュエータにおいて、上記固定電極層および、上記可動電極は、不純物がドーピングされたポリシリコン膜であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の静電アクチュエータにおいて、上記固定電極および上記可動電極電圧供給回路にそれぞれ電圧を供給する電圧供給手段を上記固定電極層に設け、該電圧供給手段と固定電極とを接続する固定電極接続回路と、該電圧供給手段と可動電極電圧供給回路とを接続する可動電極電圧供給回路接続回路とを該固定電極層に備えており、該固定電極接続回路および可動電極電圧供給回路接続回路の抵抗値は、該固定電極層の抵抗値より低いことを特徴する静電アクチュエータ。
また、請求項８の発明は、インクを吐出する複数の吐出口と、該複数の吐出口にそれぞれ対応して設けられた複数の加圧室と、該複数の加圧室にそれぞれ対応する複数の可動電極を備えた静電アクチュエータとを有したインクジェットヘッドにおいて、該静電アクチュエータが請求項１、２、３、４、５、６または７の静電アクチュエータであることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、インクジェットヘッドを備えた印字機構部と、該印字機構部に用紙を搬送する搬送部とを備えた画像形成装置において、該インクジェッドヘッドが請求項８のインクジェットヘッドであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１乃至９の発明によれば、固定電極を備えた基板に可動電極電圧供給回路を形成している。固定電極備えた基板は、良好な振動特性を得る必要がないので、可動電極電圧供給回路を厚く形成して抵抗値を低くすることができる。よって、駆動電源から可動電極へ電荷の供給がスムーズに行われ、固定電極と可動電極との間に静電力が発生するまでにかかる時間を短縮することができる。その結果、駆動電圧が印加されて、可動電極が静電力で移動するまでの応答時間を短縮することができる。また、駆動電圧が０になったときに、可動電圧に充電された電荷が可動電極電圧供給回路を介してスムーズに放電されるので、固定電極と可動電極との間に静電力が０になるまでにかかる時間を短縮することができる。その結果、駆動電圧が０になって、可動電極が元に戻るまでの応答時間を短縮することができる。よって、駆動電圧に対する可動電極の応答性が向上する。また、可動電極電圧供給回路を固定電極を備えた基板に設けることで、可動電極電圧供給回路の抵抗値を考慮にいれなくて済むので、可動電極層の厚みを薄くすることができる。その結果、振動板の剛性が低くできる。よって、可動電極が静電気力で固定電極側に移動しやすくなり、また移動量も増加することができ、可動電極の良好な振動特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態として、インクジェットプリンタ（以下、プリンタ）について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの斜視図である。このプリンタ３１は、図中点線で示す本体内部に用紙の搬送方向に対して横切る方向７０（以下、主走査線方向）に移動可能なキャリッジ３３と、このキャリッジ３３を移動可能に保持する保持手段３２ａと、主走査線方向に移動させる移動手段３２ｂとを備えた印字機構部３２を有している。印字機構部３２のキャリッジ３３は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂ（ブッラク）色のそれぞれインク液を収容したインクカートリッジ４３Ｙ、４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｂが交換可能に装着されている。保持手段３２ａは、キャリッジ３３を貫通して本体両側面に横架する主ガイドロッド４１を有している。また、この主ガイドロッド４１と一定間隔をおいて並行に延在する従ガイドロッド４２を有している。キャリッジ３３は、主ガイドロッド４１と従ガイドロッド４２上で主走査線方向平行移動可能に支持されている。キャリッジ３３の移動手段３２ｂは、内周面に歯を備えた無端状のタイミングベルト５０と、このタイミングベルト５０を張架する駆動プーリ４８と、従動プーリ４９とを有している。駆動プーリ４８は、本体の一方の側面側に配置し、従動プーリ４９は、本体の他方の側面側に配置してタイミングベルト５０が主走査線方向に平行に延びるようにしている。また、移動手段３２ｂは、駆動プーリ４８を正逆回転させる主走査モータ４７を備えている。キャリッジ３３は歯を有しており、タイミングベルト内周面の歯と噛み合うようにしている。駆動プーリ４８が回転すると、これに伴い、タイミングベルト５０が主走査線方向に無端移動する。キャリッジ３３は、タイミングベルト５０の内周面と噛み合っているで、タイミングベルト５０とともに主走査線方向に移動する。そして、主走査モータ４７によって駆動プーリ４８を正逆回転させることで、キャリッジ３３が主走査線方向に往復移動可能としている。
【０００９】
上記印字機構部３２には、非画像形成時にキャリッジ３３を収容する回復装置６７が図１中右端に設けられている。この回復装置６７には、図示しないキャップ装置と、クリーニング装置が設けられている。非画像形成時には、このキャップ装置により、ヘッドの吐出口をキャッピングして、吐出口を湿潤状態に保っている。これにより、吐出口付近のインクの乾燥による吐出不良を防止することができる。また、クリーニング装置には、吸引手段が備えられている。クリーニング装置は、画像形成途中で画像形成に使用されなかったインクを吸引手段により吸引して、使用されたインクと同粘度に粘度を保つ機能を有している。これにより、各ヘッド部のインク粘度を一定することができ、良好な画像を得ることができる。また、吐出不良が発生した場合は、クリーニング装置の吸引手段で気泡や吐出口に付着したゴミなどをインクとともに吸い出すことで、吐出不良が回復する。吸引されたインクは、本体下部に配置された図示しない廃タンクに排出される。このような回復装置６７を設けることで、吐出不良が抑制され、安定した吐出特性が得られて良好な画像を維持することができる。
【００１０】
図２は、本実施形態に係わるプリンタの概略断面図である。図２に示すように、このプリンタの本体内部には、上記印字機構部３２の他に、給紙機構部３４を有している。この給紙機構部３４には、用紙を積載した給紙部３４ａ、該給紙部の用紙を印字機構部３２と対向する位置を経由して、排紙トレイ３６に搬送する搬送部３４ｂとを備えている。給紙機構部３４の給紙部３４ａは、多数の用紙を積載し、本体３１に対して着脱自在に装着されている給紙カセット３７を備えている。また、給紙部３４ａには、給紙ローラ５１とフリクションパッド５２を備えており、給紙カセット３７内の用紙を搬送部３４ｂに搬送する。また、本実施形態のプリンタには、手差しで用紙を給紙できるように手差しトレイ３５が設けられており、装置本体３１に対して開倒可能に取り付けられている。この手差しトレイ３５上の用紙は、給紙ローラ５７によって搬送ローラ５４に搬送される。
搬送部３４ｂは、給紙トレイ３７から給紙された用紙を案内するガイド部材５３と、用紙をヘッド部４４と対向する位置に搬送する搬送ローラ５４を有している。また、用紙を搬送ローラ５４に押し付ける搬送コロ５５、用紙を所定角度でヘッド部４４との対向する位置に送り出す先端コロ５６を有している。搬送ローラ５４は、図示しない副走査モータによって図中時計周りに回転する。ヘッド部４４Ｙと対向する位置には、用紙を案内する印写受け部材５９が設けられている。また、画像が記録された用紙を排紙トレイ３６に排出するための排紙ローラ６１および拍車６２、排紙経路を形成する一対のガイド部材６５、６６を備えている。
【００１１】
図３はインクカートリッジ４３Ｙの概略構成図である。図３に示すキャリッジ３３に搭載されたインクカートリッジ４３Ｙは、吐出口を有するヘッド部４４Ｙと、インク液を収容し、ヘッド部４４Ｙにインクを供給するタンク部４５Ｙを有している。また、インクカートリッジ４３Ｙは、図２に示すように、タンク部４５Ｙの上面には大気と連通する大気口４６Ｙが備えられている。また、インクカートリッジ４３の内部には、タンク部４５のインク液をヘッド部４４に供給する供給口４０Ｙが設けられている。なお、上記の説明では、Ｙ用インクカートリッジを例に挙げて説明したが、他色のインクカートリッジについても同様である。また、本実施形態においては、ヘッド部４４とタンク部４５とが一体となったインクカートリッジについて説明したが、タンク部４５Ｙとヘッド部４４Ｙとを別体としても良い。
【００１２】
次に、本実施形態のプリント動作について説明する。パーソナルコンピュータから画像情報などの信号が送られ、プリントを実行する。まず、手差しトレイ３５、または給紙トレイ３７から給紙ローラによって搬送部３４ｂへ用紙が給紙される。給紙トレイ３７から給紙された用紙は、ガイド部材５３や搬送コロ５５に案内されて反転して、ヘッド部４４Ｙと対向する位置に搬送される。一方、手差しトレイ３５から供給された用紙は、搬送コロ５５に案内されて、ヘッド部４４と対向する位置に搬送される。ヘッド部４４に搬送された用紙が所定位置に達したら、搬送ローラ５４を停止して用紙の移動を停止する。そして、キャリッジ３３が画像信号に応じて主走査線方向に往復移動しなが、停止した用紙の所定箇所に所定のインク液を吐出して1行分を用紙に形成する。ここで、１行とは、ヘッド部が用紙へ記録可能な副走査線方向の範囲を言う。主走査線方向に一行分の記録が終了したら、搬送ローラ５４を所定時間駆動させ、用紙を一行分排紙トレイ３６方向に移動させて停止する。そして、上述同様、キャリッジ３３が画像信号に応じて主走査線方向に往復移動しなが一行分の画像を形成する。このような工程を所定回数繰り返し行い、用紙に所望の画像をプリントする。所望の画像がプリントされた用紙は、排紙ローラ６１及び拍車６２によって搬送され、排紙トレイ３６に排出される。画像形成を終了したキャリッジ３３は、図１中右側の回復装置６７に移動して図示しないキャップ装置でヘッドの吐出口をキャッピングする。
【００１３】
次に、本実施形態のヘッド部４４について説明する。図４は、Ｙ用インクカートリッジのヘッド部４４Ｙである。以下の説明では、Ｙ用インクカートリッジのヘッド部を例に挙げて説明するが、他色のヘッド部４４についても同様である。また、説明の便宜上、色分け符号については省略する。図４に示すように、ヘッド部４４は、アクチュエータ基板１００と、加圧基板２００と、ノズル基板３００とからなっている。ノズル基板３００には、インク液を吐出する吐出口３０１が複数設けられている。また、加圧基板２００には、それぞれの吐出口３０１に対応する加圧室２０１がそれぞれ設けられている。加圧基板２００の図中左側には、タンク部４５からインクが供給されるインク供給孔２０３が設けられており、流路断面積の小さい流体抵抗部２０２を介してインク供給孔２０３から加圧室２０１にインク液が供給される。アクチュエータ基板１００には、各加圧室２０１にそれぞれ対応する可動電極１１０および固定電極１１４が設けられている。図４（ｂ）の右側には、図示しない駆動電源からの駆動電圧を固定電極に供給する固定電極用パッド電極１１７が複数設けれれている。また、可動電極１１０に図示しない駆動電源から駆動電圧を可動電極に供給する可動電極用パッド電極１１８も備えている。アクチュエータ基板１００の図中左側には、タンク部４５から加圧基板２００のインク供給孔２０３にインクを供給するためのインク供給路１１８が設けられている。
【００１４】
図５（ａ）は、ヘッド部４４を図４に示すＡ−Ａ方向から見た断面図であり、図５（ｂ）は、図４に示すＢ−Ｂ方向から見た断面図である。図５に示すように、アクチュエータ基板１００は、固定電極１１４を備えた基板１０１と、可動電極１１０を備えた振動板１０２とで構成されている。基板１０１は、シリコン基板１０４と、固定電極１１４を有している。この固定電極１１４には、絶縁性被膜が施されている。また、固定電極１１４は、各加圧室２０１に対応する位置にそれぞれ複数列設けている。
振動板１０２は、絶縁層と、絶縁層上に形成された可動電極１１０とを有している。この可動電極１１０は、各加圧室２０１に対応する位置に設けている。この振動板１０２には、可動電極上にインク耐性の良好なＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）等の有機樹脂からなる液膜層１１２が形成されている。上記振動板１０２の可動電極１１０と基板１０１の固定電極１１４との間には、ギャップ１１５が形成されている。
【００１５】
上記アクチュエータ基板１００の上には、加圧基板２００が接着により接合されている。加圧基板２００は結晶面方位のシリコンからなっており、このシリコンをＫＯＨ水溶液などの強アルカリ性エッチング液で異方性エッチングして、所望パターンの加圧室２０１や、インク供給孔２０３などが形成される。加圧基板２００の加圧室２０１は、図５（ａ）に示すように可動電極１１０と固定電極１１４と対向する位置上に形成する。
【００１６】
加圧基板２００の上には、ノズル基板３００が接着により接合されている。ノズル基板３００は、ＮｉやＳＵＳなどの金属板やセラミック、ガラス、樹脂などからなっており、吐出口３０１は、ドライまたはウェットエッチングやレーザー加工など種々の公知の方法で形成される。また、吐出口３０１の内周面および吐出口周りには、インクの撥水性を確保するためにメッキ被膜や撥水性コーテイングが公知の方法で施されている。
【００１７】
上記構成のヘッド部４４のアクチュエータ基板１００の電極１１４、１１０にそれぞれ電圧が印加されると、可動電極１１０に−の電荷が供給され、固定電極１１４に＋の電荷が供給される。その結果、可動電極１１０と固定電極１１４との間に静電力が発生し、この静電力によって可動電極１００が固定電極１１４側に移動する。すると、振動板１０２の可動電極付近が変形し、加圧室２０１の体積を増大させる。加圧室２０１の体積が増大した結果、加圧室２０１が負圧となり、インク供給孔２０３からインクが流体抵抗部２０２を介して加圧室２０１に流入する。各電極１１４、１１０に印加している電圧を０にすると、可動電極１１０と固定電極１１４のそれぞれに充電された電荷がそれぞれの回路を介して放電され、可動電極１１０と固定電極１１４との静電力がなくなる。その結果、可動電極１１０が元の位置に戻る。すると、振動板１０２が元の状態に戻り、加圧室２０１の体積が減少する。その結果、加圧室２０１の圧力が増し、吐出口３０１からインク液が吐出される。なお、上記においては、可動電極１１０に−の電荷を供給し、固定電極１１４に＋の電荷を供給しているが、可動電極１１０に＋の電荷を供給し、固定電極１１４に−の電荷を供給しても良い。
【００１８】
次に、本発明の特徴部であるアクチュエータ基板１００について細説する。図６は、アクチュエータ基板の概略構成図であり、図７は、図６に示すＣ−Ｃ断面図であり、図８は、図６に示すＤ−Ｄ断面図である。本実施形態のアクチュエータ基板１００は、基板１０１と振動板１０２とを犠牲層１０３を介して積層することで形成されている。
【００１９】
基板１０１は、図７に示すように、シリコン基板１０４と、このシリコン基板上に被膜される第１の絶縁層１０５と、この第１の絶縁層上に被膜される固定電極層１０６、この固定電極層上に被膜される第２の絶縁層１０７からなっている。
シリコン基板１０４上には、熱酸化膜の第１の絶縁層１０５が被膜されている。この第１の絶縁層１０５は厚さ約１．５［μｍ］に形成されている。この第１の絶縁層１０５上には、約０．５［μｍ］の厚さのポリシリコン等の導電性部材を被膜して固定電極層１０６が形成されている。この導電性部材としては、高温耐久性、加工性に優れ、且つ成膜表面の凹凸が少ない材料が好ましく、ポリシリコンや、ＴｉＮ等の高融点金属材料を用いることができる。この固定電極層１０６は、エッチング等の公知の方法で固定電極部１１４と分離部１１３とにパターニングされている。固定電極１１４は、幅６０［μｍ］、長さ８００［μｍ］の長方形上に形成され、このような固定電極１１４が、ノズル配列密度３００ｄｐｉとなるように、ピッチ８４．６μｍの間隔で規則的に第１の絶縁層１０５上に約３８４個設けられている。分離部１１３は、幅２５［μｍ］、長さ８００［μｍ］の長方形状であり、固定電極１１４と交互に設けられている。また、第１の絶縁層１０５には、固定電極層１０６のほかに複数の固定電極用パッド電極１１７が配置されている。各固定電極用パッド電極１１７は、それぞれ固定電極１１４にアルミニウムからなる導線１１７ａを介して接続する。また、第１の絶縁層１０５上には、固定電極用パッド１１７とは別に可動用電極用パッド１１８が設けられている。可動用電極用パッド１１８は、各分離部１１３にアルミニウムの導線１１８ａを介して接続されている。これらパッド電極１１７、１１８は、図示しない駆動電源と接続されており、この駆動電源から固定電極１１４および可動電極１１０にそれぞれ駆動電圧が供給される。可動電極用パッド１１８からの電圧は、各分離部１１３を介して可動電極１１０に供給される。固定電極層１０６を形成するポリシリコン膜には、電気抵抗を低くするためにリンなどのＮ型またはＰ型の不純物がドーピングされている。Ｎ型またはＰ型の不純物としては、リン、ヒ素、ボロン、アンチモン等を用いることができる。Ｎ型またはＰ型の不純物は、ポリシリコン膜の電気抵抗が９Ｅ−４［Ωｃｍ］程度の抵抗となるように濃度調整される。ポリシリコン膜の不純物濃度が高いと、ポリシコン膜の表面が粗くなってしまう。このようなポリシリコン膜で固定電極１１４を形成した場合、固定電極１１４の表面は、凹凸のある粗い表面となる。このように表面が粗い固定電極１１４に電圧を印加すると、表面の凸部に電界が集中し、放電して絶縁層を損傷させる場合がある。このため、表面が荒れない程度に不純物の濃度調整が必要であり、不純物をリンとする場合は、リンの濃度が２Ｅ２０［ｇ／ｃｍ３］程度となるように調整する。
【００２０】
固定電極部１１４および分離部１１３を有する固定電極層１０６上には、第２の絶縁層１０７が形成されている。これにより、固定電極１１４と分離部１１３とが絶縁状態となる。この第２の絶縁層１０７は、８００［℃］〜９００［℃］のＬＰＣＶＤによって固定電極層上に被膜され、絶縁耐圧５［ＭＶ／ｃｍ］以上の酸化膜である。分離部１１３上の第２の絶縁層１０７の所定箇所には、図８に示すように、レーザー加工などの公知の手法で第１のスルーホール１１６ａが形成されている。このスルーホール１１６ａの孔径は、１．０［μｍ］〜５．０［μｍ］であり、図６に示すように分離部１１３の長さ方向に複数のスルーホール１１６ａが設けられている。このように固定電極１１４を第２の絶縁層１０７で被覆することで固定電極１１４および可動電極１１０に電圧が印加されて、可動電極１１０が固定電極側に移動して固定電極１１４と当接しても、短絡や放電の発生を抑制することができる。また、この第２の絶縁層１０７はギャップのスペーサとしても機能する。
【００２１】
この第２の絶縁層１０７上には、不純物がドーピングされて低抵抗とされたポリシリコンからなる犠牲層１０３が形成される。この犠牲層１０３はパターニング加工され、上記と同様なパターンが形成される。すなわち、幅の長い長方形状の部分と、幅の短い長方形状の部分が交互に配置されるようパターニングされる。幅の長い長方形状の部分は、固定電極部１１４と対向する位置に形成され、後にエッチング加工により除去され、ギャップ１１５となる。
【００２２】
振動板１０２は、犠牲層１０３上に被膜される第３の絶縁層１０８、第３の絶縁層上に被膜される可動電極層１０９、可動電極層上に被膜される第4の絶縁層１１１、第４の絶縁層１１８上に被膜される液膜層１１２からなっている。
第３の絶縁層１０８は、上述同様に犠牲層１０３に、８００［℃］〜９００［℃］のＬＰＣＶＤによって絶縁耐圧５［ＭＶ／ｃｍ］以上の酸化膜の絶縁被膜が施され、犠牲層１０３上に被膜される。この第3の絶縁層１０８には、第１のスルーホール１１６ａが形成されている位置と同じ位置に孔径が１．０［μｍ］〜５．０［μｍ］の第2のスルーホール１１６ｂが形成されている。この第３の絶縁層１０８も第２の絶縁層１０７と同様に、固定電極１１４と可動電極１１０との短絡や放電を防ぐ可動電極保護膜となる。
【００２３】
この第３の絶縁層１０８上にポリシリコンなどの導電性部材を０．２［μｍ］被膜して、可動電極層１０９が形成される。この可動電極層１０９は図６に示すような格子状にパターニングされ、可動電極１１０が形成される。この可動電極１１０は、可動電極部１１０ａと電圧供給部１１０ｂとを有している。可動電極層１０９を形成する導電性部材としては、高温耐久性、加工性に優れ、且つ成膜表面の凹凸が少ない材料が好ましく、ポリシリコン以外にＴｉＮ等の高融点金属材料を用いることができる。可動電極部１１０ａは、固定電極１１４と対向するように形成され、電圧供給部１１０ｂは、分離部１１３と対向するように形成される。そして、図８に示すように、可動電極１１０は、接続部としての第１および第２のスルーホール１１６ａ、１１６ｂを介して接続されている。この可動電極１１０を形成するポリシコン膜にも、リンなどの不純物を表面が荒れない程度にドーピングしており、６Ｅ−３［Ωｃｍ］程度の低抵抗値としている。これにより、可動電極１１０においても、突部に電界が集中して放電などの不具合を防止できる。
【００２４】
この可動電極１１０上には、絶縁被膜され可動電極層上に第４の絶縁層１１１が形成されている。上記可動電極層の除去部１１０ｃには、ギャップ部１１５にのびる犠牲層除去孔１１７がそれぞれ形成されている。この犠牲層除去孔１１７は、ギャップ１１５となる部分の犠牲層をエッチング加工で除去するために開けられたもので、この犠牲層除去孔１１７からエッチング液等を注入してギャップとなる部分の犠牲層を除去する。犠牲層除去孔１１７の内周面およびギャップ１１５となる部分の周囲は絶縁部材で被膜されているので、ギャップとなる部分の犠牲層のみが除去される。これにより、可動電極１１４と固定電極１１０との間にギャップ１１５が形成される。第４の絶縁層１１１上には、インク耐性の良好なＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）等の有機樹脂からなる液膜層１１２が形成されている。
【００２５】
本実施形態のアクチュエータ基板１００の可動電極１１０への駆動電圧の供給は、第１の絶縁層上に設けられた可動電極用パッド１１８からアルミニウムの導線１１８ａを介して各分離部１１３に供給される。そして、これらの分離部１１３から、複数設けられた第１のスルーホール１１６ａ、犠牲層１０３、第２のスルーホール１１６ｂを介して可動電極１１０に電圧が供給される。
【００２６】
このアクチュエータ基板１００においては、固定電極層の厚みを０．５［μｍ］としているが、これらの厚みを厚くして、さらに低抵抗化してもよい。例えば、固定電極層の厚みが０．５［μｍ］のときは、固定電極層のシート抵抗は、約１８［Ω／シート］であったが、固定電極層の厚みを１．０［μｍ］と２倍にすれば、シート抵抗を１０［Ω／シート］まで低抵抗化することができる。これにより、可動電極や固定電極へ電荷の充電、および電荷の放電がすばやく行われるので、アクチュエータ基板の応答性が改善される。
【００２７】
なお、本実施形態では、インクジェットプリンタのヘッド部を例にあげて説明したが、本発明のアクチュエータ基板は、これに限らず、光学センサのミラーや光学バルブなどの光学デバイスとしても利用することができる。
【００２８】
以上、本実施形態のアクチュエータ基板１００によれば、駆動電圧を可動電極１１０に供給する回路を基板１０１に設けている。このように、本実施形態においては、柔軟性の制約を受けない基板１０１上に駆動電圧を可動電極１１０に供給する回路（可動電極電圧供給回路）を形成する。よって、この可動電極電圧供給回路の層厚を厚くすることができ、回路の抵抗を低くすることができる。その結果、可動電極１１０への電荷充電と放電がスムーズに行われ、駆動電圧に対する可動電極の応答性が向上し、高周波駆動が可能となる。また、駆動電圧を可動電極１１０に供給する回路を基板１０１に設けているので、可動電極層を薄くすることができる。よって、振動板の剛性を低くすることができるので、可動電極が静電気力で固定電極側に移動しやすくなり、また移動量も増加することができ、可動電極の良好な振動特性を得ることができる。
また、可動電極１１０へ駆動電圧を供給する回路を固定電極１１４と固定電極１１４との間に設けられた複数の分離部１１３とし、この複数の分離部１１３から可動電極１１０に駆動電圧が供給される。このように、複数の分離部１１３から可動電極１１０に駆動電圧が供給されるので、可動電極１１０へ駆動電圧を供給する回路を低抵抗にすることができる。これにより、可動電極１１０への電荷充電と放電がスムーズに行われ、可動電極１１０の応答性がし、高周波駆動が可能となる。
また、各分離部１１３から可動電極１１０に接続する接続部としてのスルーホール１１６が各分離部１１３の長手方向に複数設けられている。これにより、可動電極１１０へ駆動電圧を供給する回路の抵抗を低抵抗にすることができる。その結果、可動電極１１０への電荷充電と放電がスムーズに行われ、可動電極１１０の応答性が向上し、高周波駆動が可能となる。
また、固定電極層１０６の抵抗値を９Ｅ−４［Ωｃｍ］とし、可動電極層１０９の抵抗値６Ｅ−３［Ωｃｍ］より低くしている。これにより、固定電極１１４の電荷充電と放電がスムーズに行われるので、可動電極１１０の応答性が向上する。その結果、可動電極１１０の抵抗が多少高くても、十分可動電極１１０の応答性を得ることができるので、可動電極層１０９を薄層にすることができる。よって、振動板の剛性を低くすることができ良好な振動特性を得ることができる。また、可動電極１１０へ駆動電圧を供給する回路としての分離部１１３も低抵抗となり、可動電極１１０への電荷充電と放電がスムーズに行われ、可動電極１１０の応答性が向上し、高周波駆動が可能となる。
また、固定電極層１０６の厚みを０．５［μｍ］とし、可動電極層１０９の０．２［μｍ］より厚くしている。これにより、固定電極１１４の抵抗を低くすることができ、固定電極１１４の電荷充電と放電がスムーズに行われ、可動電極１１０の応答性が向上する。また、可動電極１１０へ駆動電圧を供給する回路としての分離部１１３も低抵抗となり、可動電極１１０への電荷充電と放電がスムーズに行われ、可動電極１１０の応答性が向上し、高周波駆動が可能となる。
また、固定電極層１０６および可動電極層１０９は、リンなどのＮ型またはＰ型の不純物がドーピングされたポリシリコンによって形成されている。これにより、固定電極層１０６および可動電極層１０９の抵抗を低くすることができ、各電極への電荷の充電と放電がスムーズに行われ、可動電極１１０の応答性が向上する。また、可動電極１１０へ駆動電圧を供給する回路としての分離部１１３も低抵抗となり、可動電極１１０への電荷充電と放電がさらにスムーズに行われ、可動電極１１０の応答性がさらに向上し、高周波駆動が可能となる。
また、本実施形態のアクチュエータ基板１００は、固定用パッド電極１１７から固定電極１１４への接続回路１１７ａおよび、可動電極用パッド電極１１８から分離部１１３への接続回路１１８ａをアルミニウムで形成し、固定電極層１０６よりも低抵抗の材料で形成している。これにより、各電極への電荷の充電と放電がスムーズに行われ、可動電極１１０の応答性がさらに向上し、高周波駆動が可能となる。
また、本実施形態のアクチュエータ基板１００をインクジェットプリンタのヘッド部４４に用いることで、加圧室の体積を高速で増減することができる。その結果、高速印字可能なインクジェットプリンタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】インクジェットプリンタの概略斜視図
【図２】インクジェットプリンタの概略構成図
【図３】インクカートリッジの概略構成図
【図４】（ａ）、（ｂ）は、インクカートリッジのヘッド部の概略図
【図５】（ａ）は、ヘッド部４４を図４に示すＡ−Ａ方向から見た断面図であり、（ｂ）は、図４に示すＢ−Ｂ方向から見た断面図
【図６】アクチュエータ基板の概略図
【図７】図６に示すＣ−Ｃ断面図
【図８】図７に示すＤ−Ｄ断面図
【符号の説明】
【００３０】
３２    印字機構部
３３    キャリッジ
３４    給紙機構部
３５    トレイ
３６    排紙トレイ
４４    ヘッド
５０    タイミングベルト
５７    給紙ローラ
６７    回復装置
１００  アクチュエータ基板
１０１  基板
１０２  振動板
１０３  犠牲層
１０６  固定電極層
１０９  可動電極層
１１０  可動電極
１１４  固定電極
１１５  ギャップ
２００  加圧基板
３００  ノズル基板
【図１】
2005297104.tif 000003
【図２】
2005297104.tif 000004
【図３】
2005297104.tif 000005
【図４】
2005297104.tif 000006
【図５】
2005297104.tif 000007
【図６】
2005297104.tif 000008
【図７】
2005297104.tif 000009
【図８】
2005297104.tif 000010