(57)【要約】【課題】  耐久性を大きく向上させた静電アクチュエーターとこの静電アクチュエーターを用いた液滴吐出ヘッド、この液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置およびインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】  可変電極１０の凸部、もしくは対向電極に形成された凸部に対向する可変電極１０の凸対向部に、印加電位を加えないようにする方法として、電極の導電層にスリット４２を形成することにより、可変電極１０の凸部もしくは凸対向部周辺における内部応力のバランスの乱れを最小限に抑えることができ、可変電極１０の変形を防ぎ、耐久性が向上する。さらに、この静電アクチュエーターを用いることにより、耐久性が向上した液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、インクジェット記録装置を提供することができる。【選択図】  図１
2005094948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が可変である一対の対向電極と、
少なくとも一方の電極の対向面に凸構造とが設けられ、
かつ前記凸構造の部もしくは前記凸構造の対向部に相当する可変電極の一部は電気的に切り離された静電アクチュエーターであって、
電気的切り離しは前記可変電極の導電層へのスリット形成により成され、かつ電極面に投影される前記スリットの内周形状は、前記電極面に投影される凸形状と同じ、もしくは前記凸形状を含むことを特徴とする静電アクチュエーター。
【請求項２】
少なくとも一方が可変である一対の対向電極において、
少なくとも一方の電極の対向面に凸構造を設けられた静電アクチュエーターであって、
前記凸構造の部分と、その対向部分は、それぞれの電極から電気的に切り離されており、かつ 少なくとも可変電極の電気的切り離しは導電層へのスリット形成により成され、かつ電極面に投影される前記スリットの内周形状は前記電極面に投影される凸形状と同じ、もしくは前記凸形状を含むことを特徴とする静電アクチュエーター。
【請求項３】
前記凸構造は、前記可変電極が最も変位し易い位置を含み、さらに最も変位し易い位置がライン状である場合は、このラインと前記凸構造のエッジは略直交して、少なくとも一方の電極上に島状に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の静電アクチュエーター。
【請求項４】
ノズルと、前記ノズルに連通する液室と、可変電極と、前記可変電極に対向して前記液室外に設けられた固定電極と、少なくとも一方の電極の対向面に凸構造が設けられ、かつ前記可変電極の前記凸構造の部もしくは前記凸構造の対向部に相当する部分は電気的に切り離されており、前記可変電極と前記固定電極との間に電圧を印加することにより前記可変電極を変位させ、前記可変電極に発生する機械的な力によりノズルから液滴を吐出する静電アクチュエーターを複数有する液滴吐出ヘッドであって、
電気的切り離しは前記可変電極の導電層へのスリット形成により成され、かつ電極面に投影される前記スリットの内周形状は前記電極面に投影される凸形状と同じ、もしくは前記凸形状含むことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
ノズルと、前記ノズルに連通する液室と、可変電極と、前記可変電極に対向して前記液室外に設けられた固定電極と、少なくとも一方の電極の対向面に凸構造が設けられ、前記可変電極と前記固定電極との間に電圧を印加することにより前記可変電極を変位させ、前記可変電極に発生する機械的な力によりノズルから液滴を吐出する静電アクチュエーターを複数有する液滴吐出ヘッドであって、
前記凸構造の部分と、その対向部分は、それぞれの電極から電気的に切り離されており、かつ 少なくとも前記可変電極の電気的切り離しは導電層へのスリット形成により成され、かつ電極面に投影される前記スリットの内周形状は前記電極面に投影される凸形状と同じ、もしくは前記凸形状含むことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記凸構造は、前記可変電極が最も変位し易い位置を含んで、さらに最も変位し易い位置がライン状である場合はこのラインと前記凸構造のエッジは略直交して、少なくとも一方の電極上に島状に形成されることを特徴とする請求項４または５に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを用いて構成されることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項８】
請求項４から６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを用いて構成されることを特徴とするインクジェット記録装置。
【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と静電アクチュエーターを用いた液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置およびインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
他の製品同様、静電アクチュエーターにおいても耐久性の確保は最重要項目であり、これ無くして実用化は有り得ない。静電アクチュエーターの耐久性を低下させる原因としては幾つか挙げられる。特に駆動時、対向電極面が接触する駆動方法を採用した場合の課題について説明する。
【０００３】
図１０は、従来の静電アクチュエーターの構造を示す断面図である。図１０（ａ）において、静電アクチュエーターは、可変電極１０と固定電極２０とを有し構成され、両電極の導電層１７、２５に形成された絶縁膜１６、２４に発生する残留電荷による動作不良が発生する。水分、原子間力等に起因して、可変電極１０が固定電極２０に貼り付いてしまうスティキングや、駆動により経時的に生じる絶縁膜１６、２４の損傷等である。
【０００４】
上記課題に対して、可変電極１０あるいは固定電極２０上に凸構造４０を形成した構造を図１０（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す。この構造により、可変電極１０と固定電極２０を凸構造４０でのみ接触させることで接触面積を減少させ、残留電荷、スティキングなどを解消するという構成が考えられ、多数の例が開示されている。それらの中でも、凸構造４０とその対向面における接触部分に、積極的に大きな電圧が加わらないようにすることで耐久性の向上を図る方法は、その有効性が得られている。
【０００５】
本発明に関連する従来技術について説明する。
【特許文献１】特開平１１−１７０５０６号公報
【特許文献２】特開平１１−２９１４８７号公報
【特許文献３】特開平２００１−２６０３４６号公報
【特許文献４】特開平２００１−３２２２７３号公報
【０００６】
特許文献１では、振動板（可変電極）と固定電極が接触することによる酸化膜損傷、電気的短絡を防止するために、固定電極側に凸構造を設け、振動板側と電極側は凸部でのみ接触する構成を採っている。このとき、固定電極側の接触部には導電材料が形成されていない。
【０００７】
特許文献２では、第１の電極（可変電極）もしくは第２の電極（固定電極）の一方に導電材料を形成しない無電極部を設ける構成をとっている。
【０００８】
特許文献３では、可変電極と固定電極が接触することによる残留電荷の発生を抑えることを目的としており、固定電極を分割し、可変電極と固定電極が接触する部分は、可変電極と同電位となる構成を採っている。
【０００９】
特許文献４では、絶縁膜が形成された振動板（可変電極）と固定電極が接触することにより、絶縁膜上には残留電荷が発生するが、この残留電荷の発生を抑えることを目的としている。このため、凸部を振動板側に設け、固定電極の凸部に対向する部分はスリットにより電気的にフロートにするなどの工夫がなされている。
【００１０】
以上、従来技術について説明したが、ほとんどの場合、電極から電気的に切り離された部分を有するのは固定電極側である。しかし、ヘッドの用途、構成、用いるプロセスによっては可変電極（振動板）側に、印加した電位が加わらない部分を設けたい場合もある。
【００１１】
また、この印加した電位が加わらない部分の形成方法によっては、耐久性に対する効果が得られないことが、本出願人の評価結果から判明した。例えば、特許文献２では接触部分の一方に電極材料を形成しない方法を採っているが、後述する理由により耐久性向上に関して不適切である。
【００１２】
一方で、静電アクチュエーターは微細化、多様化が進んでおり、今後もこの傾向は変わらないと思われる。インクジェットヘッドにおいて、ノズルの高集積化は今後の必然である。
【００１３】
インクジェットヘッドにおいて、静電アクチュエーターの集積度を上げると、可変電極の短辺幅は短くなる。しかしながら一方で、吐出インク体積は或る程度確保しなければならない。従って、可変電極の短辺幅は短くなるが、可変電極の変位量は大きくする必要がある。また、液滴を吐出するという観点から、可変電極には或る程度の剛性が必要であり、結論を言えば、液滴を吐出する能力を保ちながら集積度を上げて行くと、静電アクチュエーターの駆動電圧は高くならざるをえない。
【００１４】
通常静電インクジェットヘッドでは、可変電極もしくは固定電極の一方が全静電アクチュエーターで電気的に共通であり、もう一方の電極に静電アクチュエーター毎の電位を印加する構成を採っている。しかし、静電アクチュエーター駆動に高電圧を用いる場合、ドライバーコストは高くならざるを得ないので、コストアップ防止を図るため、ノズルを高集積化されたインクジェットヘッドでは、両電極に同じタイミングで異符号の電位を与え、トータルで高電圧となるようにして静電アクチュエーターを駆動する方法の検討も必要になる。
【００１５】
静電アクチュエーターにおいて、少なくとも一方の可変電極は、静電アクチュエーターの特性の要求から２層以上の積層膜になる場合が多く、通常 各膜はそれぞれが内部応力を有する。電極の一部を電気的に切り離すためには、その部分に電極材料を形成しない方法が最も単純であり、上述した従来技術においても、この方法が採られている。図１１は、従来の静電アクチュエーターの３層構造を示す断面図である。
【００１６】
図１１に示すように、可変電極は積層薄膜であるため、例えば、図１１（ａ）、（ｂ）に示す絶縁層１６、導電層１７、絶縁層１８で構成された３層構造可変電極１０の場合、凸構造４０の部分にのみ導電材料を形成しないことにより、その部分は２層構造となり、他の部分とは内部応力のバランスが大きく異なることになる。ここで、図１１（ａ）と（ｂ）の違いは、プロセスにおいて凸構造４０をどのように形成するかで変わるものである。結果として図１１（ｃ）に示すように、可変電極１０は電極材料を形成しない凸構造４０の周辺において、所望しないイレギュラーな大きな変形を有した状態でできあがってしまう。
【００１７】
この変形具合は場合によっては非常に大きなものとなり、凸構造４０の高さよりも大きくなる。本来、対向電極同士の接触は、上述した理由により凸構造４０とその対向部分でのみ行なわれる必要があるが、このイレギュラーな変形は凸構造４０とその対向部分以外での接触を引き起こすため、耐久性の向上に繋がらない。もちろん、凸構造４０の高さを十分高く出来るのであれば問題ないが、静電力は印加電圧の２乗に比例する一方、対向電極間距離の２乗に反比例するために、電極間距離を広げることに繋がる凸構造４０の高さは、無制限に高くはできない。
【００１８】
さらに、電圧を印加して対向電極同士を近づけた後、印加電圧をＯＦＦした際の可変電極１０の戻り力は、印加電圧ＯＦＦ前の対向電極間の距離に大よそ反比例するので、静電アクチュエーターをインクジェットヘッドとして利用する場合、凸構造４０が高いとインク吐出力の弱い静電アクチュエーターとなるため、やはり凸構造４０の高さは出来るだけ低くする必要がある。
【００１９】
ここで、内部応力により可変電極は図１１（ｃ）のように変形すると上述したが、内部応力を有する層の積層構成に依っては、可変電極の変形が図１１（ｃ）とは逆になる場合も有る。このときはギャップが仕様よりも大きくなり、駆動電圧が大きく上昇するため、このような変形も機能という観点からは好ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、耐久性を大きく向上させた静電アクチュエーターとこの静電アクチュエーターを用いた液滴吐出ヘッド、この液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置およびインクジェット記録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】
【００２１】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、少なくとも一方が可変である一対の対向電極と、少なくとも一方の電極の対向面に凸構造とが設けられ、かつ凸構造の部もしくは凸構造の対向部に相当する可変電極の一部は電気的に切り離された静電アクチュエーターであって、電気的切り離しは可変電極の導電層へのスリット形成により成され、かつ電極面に投影されるスリットの内周形状は、電極面に投影される凸形状と同じ、もしくは凸形状を含むことを特徴とする。
【００２２】
請求項２記載の発明は、少なくとも一方が可変である一対の対向電極において、少なくとも一方の電極の対向面に凸構造を設けられた静電アクチュエーターであって、凸構造の部分と、その対向部分は、それぞれの電極から電気的に切り離されており、かつ 少なくとも可変電極の電気的切り離しは導電層へのスリット形成により成され、かつ電極面に投影されるスリットの内周形状は電極面に投影される凸形状と同じ、もしくは凸形状を含むことを特徴とする。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、凸構造は、可変電極が最も変位し易い位置を含み、さらに最も変位し易い位置がライン状である場合は、このラインと凸構造のエッジは略直交して、少なくとも一方の電極上に島状に形成されることを特徴とする。
【００２４】
請求項４記載の発明は、ノズルと、ノズルに連通する液室と、可変電極と、可変電極に対向して液室外に設けられた固定電極と、少なくとも一方の電極の対向面に凸構造が設けられ、かつ可変電極の凸構造の部もしくは凸構造の対向部に相当する部分は電気的に切り離されており、可変電極と固定電極との間に電圧を印加することにより可変電極を変位させ、可変電極に発生する機械的な力によりノズルから液滴を吐出する静電アクチュエーターを複数有する液滴吐出ヘッドであって、電気的切り離しは可変電極の導電層へのスリット形成により成され、かつ電極面に投影されるスリットの内周形状は電極面に投影される凸形状と同じ、もしくは凸形状含むことを特徴とする。
【００２５】
請求項５記載の発明は、ノズルと、ノズルに連通する液室と、可変電極と、可変電極に対向して液室外に設けられた固定電極と、少なくとも一方の電極の対向面に凸構造が設けられ、可変電極と固定電極との間に電圧を印加することにより可変電極を変位させ、可変電極に発生する機械的な力によりノズルから液滴を吐出する静電アクチュエーターを複数有する液滴吐出ヘッドであって、凸構造の部分と、その対向部分は、それぞれの電極から電気的に切り離されており、かつ 少なくとも可変電極の電気的切り離しは導電層へのスリット形成により成され、かつ電極面に投影されるスリットの内周形状は電極面に投影される凸形状と同じ、もしくは凸形状含むことを特徴とする。
【００２６】
請求項６記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、凸構造は、可変電極が最も変位し易い位置を含んで、さらに最も変位し易い位置がライン状である場合はこのラインと凸構造のエッジは略直交して、少なくとも一方の電極上に島状に形成されることを特徴とする。
【００２７】
請求項７記載の発明は、請求項４から６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを用いて構成される液滴吐出装置であることを特徴とする。
【００２８】
請求項８記載の発明は、請求項４から６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを用いて構成されるインクジェット記録装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
可変電極の凸部、もしくは対向電極に形成された凸部に対向する可変電極の凸対向部に、印加電位を加えないようにする方法として、電極の導電層にスリットを形成することにより、可変電極の凸部もしくは凸対向部周辺における内部応力のバランスの乱れを最小限に抑えることができ、可変電極の変形を防ぎ、耐久性が向上した静電アクチュエーターを提供することができる。さらに、この静電アクチュエーターを用いることにより、耐久性が向上した液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、インクジェット記録装置を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】
【００３０】
図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明の実施形態において、従来例と同様の機能を有する部位は、同一の符号を付けて説明する。
【００３１】
図１は、本発明の実施形態における静電アクチュエーターの構造の一部を示す構造図である。図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、可変電極１０の凸部、もしくは対向電極に形成された凸部に対向する可変電極１０の凸対向部に、印加電位を加えないようにする方法として、電極の導電層１７にスリット４２を入れる方法が極めて有効であることがわかった。このようなスリット４２を形成することで、可変電極１０の凸部もしくは凸対向部周辺における内部応力のバランスの乱れを最小限に抑えることができ、結果として可変電極１０の出来上がりの変形を防ぎ、所望通りの機能特性を有する静電アクチュエーターを得ることができる。図１において、１６および１８は絶縁膜である。
【００３２】
このとき、スリット４２の部分には絶縁性の材料が埋め込まれている方が好ましい。さらに、導電層１７が圧縮内部応力を有する材料（ＰｏｌｙＳｉ等）であれば、圧縮内部応力を有する絶縁材料（ＳｉＯ２等）が埋め込まれることが好ましく、導電層１７が引張内部応力を有する材料であれば、引張内部応力を有する絶縁材料が埋め込まれることが好ましい。
【００３３】
このように、少なくとも一方の電極に凸構造を備える静電アクチュエーターにおいて、可変電極１０の凸部または凸対向部に電極切り離しを行なうスリットを設けることで、内部応力による変形を効果的に防止することが出来る。
【００３４】
図１の（ｃ）および（ｄ）は、凸構造４０とスリット４２が電極面に投影された際の配置関係例を示す。それぞれ、凸構造周辺の断面図と下方図を示した。図１の（ｃ）および（ｄ）において、スリット４２の大きさが異なっている。重要な点は、スリット４２の外周形状が凸構造４０の形状と同じであるか、凸構造４０の形状を完全に含んだ形状でなければならない、ことである。また、本発明において記載する凸高さというのは、図１の（ａ）におけるｔｔのことである。また、図１において、導電材料部４１については後述する。
【００３５】
ここで、図１において、可変電極、（固定電極）には全体に絶縁膜が形成されているが、接触部以外の絶縁膜の有無は本発明において問わない。接触部である凸部と凸対向部を同電位とする構成であれば、接触部の絶縁膜の有無も本発明においては問わない。また、積層板を形成する際、膜の配置とエッチングにより凸周辺部の積層構成が、図１（ａ）と（ｂ）では、図に示すように若干変わるが、このような違いも本発明では問わない。
【００３６】
図２は、本発明の実施形態における静電アクチュエーターの基本構造を示す断面図である。図２を参照し、本発明の実施形態における静電アクチュエーターの作製プロセスを説明する。
【００３７】
Ｓｉ基板に熱酸化膜２３を形成し、その上に固定電極２０の導電層となるＰｏｌｙＳｉ２２、絶縁膜となるＨＴＯ２１を順次積層し、対向電極間のＧａｐ空間となる犠牲層としてＰｏｌｙＳｉを積層し、可変電極１０の絶縁膜となるＨＴＯ１１、導電層となるＰｏｌｙＳｉ１２、引張内部応力を有するＳｉ３Ｎ４である１３を順次積層して形成し、さらにＨＴＯ１４を形成し、犠牲層のＰｏｌｙＳｉを除去して、最後に接液層であるポリイミド膜１５を積層し、静電アクチュエーターを形成した。
【００３８】
さらに、この静電アクチュエーターを複数集積して静電ヘッド（インクジェットヘッド：液滴吐出ヘッド）とした。この液滴吐出ヘッドは、可変電極と固定電極との間に電圧を印加することにより可変電極を変位させ、可変電極に発生する機械的な力によりノズルから液滴を吐出する静電アクチュエーターを複数有し構成される。
【００３９】
このとき凸構造４０は、可変電極側の絶縁膜として形成されたＨＴＯ１１により構成した。なお、可変電極１０の電位は全静電アクチュエーターで同じ電位を採るように、固定電極２０には静電アクチュエーター毎の電位が印加される構成を採っている。また、可変電極の短辺幅＝６０μｍ、長辺長＝５００μｍ、ＡｉｒＧａｐ＝０．４μｍ、凸高さ＝ｔｔ＝０．１μｍとした。
【００４０】
図３は、本発明の実施形態における静電アクチュエーターの構造を示す断面図である。図３に示す静電アクチュエーターは、試作したものである。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、試作した静電アクチュエーターの積層構成Ａ、Ｂ、Ｃを、それぞれ示す。
【００４１】
図３（ａ）に示す積層構成Ａは、可変電極において凸部の導電材料部４１をスリットにより電気的に切り離している。図３（ｂ）に示す積層構成Ｂは、可変電極の凸部において導電材料が形成されていない。図３（ｃ）に示す積層構成Ｃは、可変電極の凸部と固定電極の凸対向部の導電材料部４１、４３をスリットにより電気的に切り離している。図３（ａ）〜（ｃ）では、凸構造を可変電極の長辺方向に１列形成した場の断面構成を示したが、２列の場合も基本的構成は同じである。図３（ｄ）および（ｅ）は、スリット４２により導電層が電位を切り離した静電アクチュエーターの平面図である。
【００４２】
図４は、本発明の実施形態の静電アクチュエーターにおける可変電極面内での凸構造４０の構成および配置を示す平面図である。図４（ａ）においては、凸構造４０が長辺方向に２列配置され、図４（ｂ）においては、凸構造４０が長辺方向に１列配置されている。それぞれの仕様ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄは以下の表２、４、６、８中に記載する。
【００４３】
また、静電アクチュエーターの耐久性の良否は、耐久試験後 静電アクチュエーターから可変電極１０を除去し、可変電極１０、固定電極２０に形成されたＨＴＯ１１、２１の損傷の有無により判断した。なお、本発明の実施形態における耐久試験は、液滴を吐出しながら行なった訳では無いが、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繋がるものである。従って、液滴吐出ヘッドにおける静電アクチュエーターの耐久性も本実施形態から直接判断することができる。以上述べた作製方法および評価方法は、本発明の第１〜４実施例において共通である。
【００４４】
表２、４、６、８において、静電アクチュエーターはアクチュエーターと表記してある。また、表内の構成Ａ、Ｂ、Ｃは、図３の積層構成を示し、凸配置の中の構成ａおよびｂは、図４の凸構造４０の配置（ａ）、（ｂ）を示す。
【００４５】
まず、第１実施例において、静電アクチュエーターＡ、Ｂを試作し、耐久試験を行い、耐久性の比較を行なった。図５は、本発明の実施形態の静電アクチュエーターの耐久試験における可変電極および固定電極への印加電圧を示す印加電圧図である。図５（ａ）においては、可変電極に＋７２Ｖの矩形波と−７２Ｖの矩形波を交互に印加し、固定電極はＧＮＤとして耐久試験を行なった。ヘッドの温度を３９℃に設定したのは、加速試験の意味合いが有る。この耐久試験の駆動条件を表１に示す。
【００４６】
表２は、静電アクチュエーターの構成と耐久試験結果を示す。表２に示すように、静電アクチュエーターＢの耐久性が低いのは、凸部に導電材料を形成しなかったため、凸周辺で振動板は大きく変形して出来上がっており、凸部が固定電極に接する一方で、可変電極の凸以外の部分も固定電極に接触するためである。この凸以外で接触する部分は通常の電極部分であり、酸化膜には印加電圧がそのまま加わっており、この部分の酸化膜の損傷が引き起こされ、静電アクチュエーターの動作不良となっている。
【００４７】
【表１】
2005094948.tif 000003
【００４８】
【表２】
2005094948.tif 000004
【００４９】
また、可変電極の電位切り離しのスリット幅を広げすぎると、やはり内部応力のバランスが凸部周辺で大きく乱れるため、可変電極の変形に繋がる。従って、スリット幅はできるだけ狭くする必要がある。下限はスリット幅を形成する装置の性能によるが、０．１μｍ幅で作製することも可能であり、現状この程度が下限ではないかと思われる。
【００５０】
一方、スリット幅の上限は静電アクチュエーターのスケール、駆動電圧の利用域等に依存すると考えられるが、試作した静電アクチュエーターの評価結果から、目安は可変電極１０の厚み以下にすると良い。可変電極１０の断面を考えると、内部応力が一様でなくなるスリットの幅が可変電極１０の厚みよりも広いと、やはり内部応力による可変電極の変形への影響が大きくなりやすい。
【００５１】
次に、本発明の第２実施例を説明する。第２実施例では、静電アクチュエーターＦ、Ｇ、Ｈを試作し、耐久試験を行い、耐久性の比較を行なった。試作した静電アクチュエーターの積層板の各膜厚構成は、可変電極のＨＴＯ＝０．１５μｍ、ＰｏｌｙＳｉ＝０．１μｍ、Ｓｉ３Ｎ４＝０．１３μｍ、ＨＴＯ＝０．６μｍ、ポリイミド膜＝１．０μｍである。
【００５２】
ここでは、第１実施例と同様に、図５（ａ）に示すように、可変電極に＋７２Ｖの矩形波と−７２Ｖの矩形波を交互に印加し、固定電極はＧＮＤとして耐久試験を行なった。この耐久試験の駆動条件を表２に示す。表２の駆動条件は、表１と同じである。
【００５３】
表４は、静電アクチュエーターの構成と耐久試験結果を示す。試作した可変電極の厚みは、１．９８μｍである。表４に示すように、スリット幅が可変電極厚みよりも若干広い静電アクチュエーターＨにおいてのみ、酸化膜の損傷が認められる。スリットが広いため、スリット周辺で内部応力のバランスが大きく変化し、出来上がりの可変電極変形が大きいため、静電アクチュエーターの駆動時、凸部以外で両電極の接触が生じているためである。スリット幅が０．５、１．０μｍという可変電極厚み以下のスリット幅の静電アクチュエーターで良好な結果が得られた。
【００５４】
【表３】
2005094948.tif 000005
【００５５】
【表４】
2005094948.tif 000006
【００５６】
さらに、図１（ｃ）、（ｄ）において、凸構造４０とスリット４２の外周形状は同一であっても理想的には機能を得ることができるが、製造プロセスにおける仕様バラツキ、静電アクチュエーターの信頼性を考慮して、スリット４２は或る間隔をもって凸構造４０を含むように配置される方が良い。一方で、スリット４２の外周形状が大きい程、電圧が印加される電極面積が小さくなるので好ましくない。経験的には、凸構造４０とスリット４２の外周形状の間隔は、０μｍよりも大きく３μｍ以下であると好ましく、より好ましくは０．２μｍ以上１．５μｍ以下である。
【００５７】
以上、述べたように、今後も静電アクチュエーターは微細化の方向に進むため、静電アクチュエーターはその用途により、両電極に異符号の０でない電位を与えトータルの印加電圧が大きくなるよう構成する必要が生じる。このような場合、対向する両電極の凸部および凸対向部を、それぞれの電極から電気的に切り離された構成とすることで耐久性の向上を得ることができる。このとき少なくとも可変電極側の電位切り離しをスリットで行なうと良い。
【００５８】
また、両電極の凸部と凸対向部の導電材料部分は、同電位となるようにすればより好ましいが、凸部と凸対向部の導電材料部分共に電気的にフロートとするだけでも十分な効果が得られる。
【００５９】
次に、本発明の第３実施例を説明する。第３実施例では、静電アクチュエーターＣ、Ｄ、Ｅを試作し、耐久試験を行い、耐久性の比較を行なった。図３（ｄ）に示すように、静電アクチュエーターＤは凸部と凸対向部の導電材料部分４１、４３をスリット４２により電気的にフロートにしたものであり、静電アクチュエーターＥは図３（ｅ）に示すように凸部、凸対向部を導電材料部分４１、４３をスリット４２により電気的に静電アクチュエーターの隔壁まで引き出し、隔壁の一部を成す（不図示）ＰｏｌｙＳｉを経由して同電位かつＧＮＤとしている。
【００６０】
第３実施例では、駆動条件が、第１および第２実施例とは異なる。図５（ｂ）に示すように、可変電極に＋４０Ｖの矩形波と−４０Ｖの矩形波を交互に印加し、一方の固定電極には−３２Ｖの矩形波と＋３２Ｖの矩形波を交互に印加することで駆動を行い、耐久試験を行なった。第３実施例における駆動条件は、表５に示す。
【００６１】
表６は、静電アクチュエーターの構成と耐久試験結果を示す。静電アクチュエーターＣの耐久性が低いのは、接触部分である凸部、凸対向部の酸化膜に０Ｖ以上４０Ｖ以下の電圧が加わるためである。一方、静電アクチュエーターＤとＥは５Ｅ＋９回以上の駆動を行なっても酸化膜の損傷が生じず、耐久性の差は確認できなかった。
【００６２】
【表５】
2005094948.tif 000007
【００６３】
【表６】
2005094948.tif 000008
【００６４】
上述した構成でも静電アクチュエーターの用途によっては十分な耐久性を得ることができる。しかし、更なる耐久性が必要な場合には、凸構造の配置も考慮した設計が必要となる。
【００６５】
つまり、静電アクチュエーター駆動時に可変電極が最も変位し易い位置を含むように凸構造を配置する。さらに、最も変位し易い位置がライン状である場合はこのラインと凸構造のエッジは略直交して、少なくとも一方の電極に島状に形成する。ここで、最も変位し易い位置というのは、周辺固定の円板であれば円板の中央であり、４辺固定の矩形版であれば短辺方向中央のラインのことである。すなわち、図４の中央のラインである。
【００６６】
図６は、本発明の実施形態の静電アクチュエーターの凸構造４０の配置図である。図６に示すように、可変電極が周辺固定の円板であれば、凸構造４０は例えば図６（ａ）のように配置し、図６（ｂ）のように配置してはならない。さらに、円板の中心に円形の凸構造を設けることが最適と考えられる。また、変位板が四辺固定の矩形板であれば、凸構造４０は例えば図４（ｂ）のように配置して、図４（ａ）のように配置してはならない。図４（ｂ）においては、最も変位し易い位置はライン状となり、このラインと凸のエッジは略直交する配置となっている。ここで、凸部と凸対向部には電圧が印加されない構成を採ることにより、静電エネルギーを蓄えることができないため、可変電極が矩形板であれば長辺方向に棒状でなく、島状（図４（ｂ））に形成すべきである。
【００６７】
図７は、本発明の実施形態の静電アクチュエーターの可変電極が固定電極に当接した時の断面図である。図７を用いて、上記構成の効果を説明する。図７は、図４（ａ）のように凸構造４０が可変電極１０の長辺方向に２列配置された構成である。この構成では、静電アクチュエーターの駆動時、凸構造４０のエッジが電極に鋭角を持って当接するため、この部分の絶縁膜２１と凸自身の損傷が生じやすく、耐久性が低いものとなる。このことは、凸部が電気的に切り離されているいないに関わらないことである。
【００６８】
次に、本発明の第４実施例を説明する。第４実施例では、駆動条件は表７に示すように、第１および第２実施例とは、駆動回数が異なっている。また、試作した静電アクチュエーターＩ、Ｊは、図３（ｄ）に示すように、静電アクチュエーターＤは凸部と凸対向部の導電材料部分４１、４３をスリット４２により電気的にフロートにしたものである。
【００６９】
表８は、静電アクチュエーターＩ、Ｊの構成と耐久試験結果を示している。表８に示すように、凸を長辺方向に１列に形成した図４（ｂ）に示す静電アクチュエーターの耐久性は大きく向上している。
【００７０】
【表７】
2005094948.tif 000009
【００７１】
【表８】
2005094948.tif 000010
【００７２】
次に、本発明の静電アクチュエーターをインクジェット記録装置に使用した例を説明する。図８は、本発明の静電アクチュエーターを使用したインクジェット記録装置の斜視図である。図９は、本発明の静電アクチュエーターを使用したインクジェット記録装置の断面図である。図８および図９を参照し、本発明のインクジェット記録装置を説明する。
【００７３】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明の静電アクチュエーターからなる液滴吐出ヘッドである記録ヘッド、記録ヘッドを駆動、制御する駆動装置、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部８２等を収納し、記録装置本体８１の下方部には前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）８４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができ、給紙カセット８４或いは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ８６に排紙する。
【００７４】
記録時には、キャリッジ９３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙８３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙８３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙８３を排紙する。
【００７５】
このように、このインクジェット記録装置においては本発明を実施したインクジェットヘッドを搭載しており、高い耐久性、信頼性を有する安価なインクジェット記録装置を提供することができる。
【００７６】
さらに、前述の液滴吐出ヘッドを用いることにより、インクに限らず他の液滴を吐出する液滴吐出装置を提供することができる。
【００７７】
本発明の実施形態について、上記のように詳細に説明したが、上記の実施形態は、本発明の好適な実施の形態の例であり、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施形態における静電アクチュエーターの構造の一部を示す構造図である。
【図２】本発明の実施形態における静電アクチュエーターの基本構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態における静電アクチュエーターの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態の静電アクチュエーターにおける可変電極面内での凸構造の構成および配置を示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態の静電アクチュエーターの耐久試験における可変電極および固定電極への印加電圧を示す印加電圧図である。
【図６】本発明の実施形態の静電アクチュエーターの凸構造の配置図である。
【図７】本発明の実施形態の静電アクチュエーターの可変電極が固定電極に当接した時の断面図である。
【図８】本発明の静電アクチュエーターを使用したインクジェット記録装置の斜視図である。
【図９】本発明の静電アクチュエーターを使用したインクジェット記録装置の断面図である。
【図１０】従来の静電アクチュエーターの構造を示す断面図である。
【図１１】従来の静電アクチュエーターの３層構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０    可変電極
２０    固定電極
１６、１８    絶縁膜
１７    導電層
４０    凸構造
４１、４３    導電材料部
４２    スリット
【図１】
2005094948.tif 000011
【図２】
2005094948.tif 000012
【図３】
2005094948.tif 000013
【図４】
2005094948.tif 000014
【図５】
2005094948.tif 000015
【図６】
2005094948.tif 000016
【図７】
2005094948.tif 000017
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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