(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成で、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生力を得ることができる静電アクチュエータおよびその製造方法、ならびに液滴吐出ヘッドおよびその製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の静電アクチュエータは、電極１４２と、電極１４２に第１の空隙Ｇ１を隔てて対向する振動板１３１と、振動板１３１に電極１４２と反対側で第２の空隙Ｇ２を隔てて対向する振動板１２５とを有している。そして、電極１４２と振動板１３１との間と、振動板１３１と振動板１２５との間とに、それぞれ電圧を印加することにより、電極１４２と振動板１３１との間と、振動板１３１と振動板１２５との間とにそれぞれ静電引力を生じさせて、振動板１３１および振動板１２５を同期的に駆動するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と、
該電極に第１の空隙を隔てて対向する第１の振動板と、
該第１の振動板に前記電極と反対側で第２の空隙を隔てて対向する第２の振動板とを有し、
前記電極と前記第１の振動板との間と、前記第１の振動板と前記第２の振動板との間とに、それぞれ電圧を印加することにより、前記電極と前記第１の振動板との間と、前記第１の振動板と前記第２の振動板との間とにそれぞれ静電引力を生じさせて、前記第１の振動板および前記第２の振動板を同期的に駆動するように構成さ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】
前記電極と前記第１の振動板との間に印加される電圧と、前記第１の振動板と前記第２の振動板との間に印加される電圧とは、ほぼ等しい請求項１に記載の静電アクチュエータ。
【請求項３】
前記第２の振動板は、前記電極と電気的に接続されている請求項２に記載の静電アクチュエータ。
【請求項４】
前記第２の振動板が前記第１の振動板よりも先行して駆動を開始するように構成されている請求項１に記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】
前記第２の空隙は、前記第１の空隙よりも小さい請求項４に記載の静電アクチュエータ。
【請求項６】
前記第１の振動板と前記第２の振動板との間に印加される電圧は、前記電極と前記第１の振動板との間に印加される電圧よりも大きい請求項４または５に記載の静電アクチュエータ。
【請求項７】
前記第１の振動板と前記第２の振動板との間に電圧の印加を開始するタイミングが、前記電極と前記第１の振動板との間に電圧の印加を開始するタイミングよりも先となるように設定されている請求項４ないし６のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項８】
前記第２の振動板の厚さは、前記第１の振動板の厚さよりも小さい請求項４ないし７のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項９】
前記第２の振動板の質量は、前記第１の振動板の質量よりも小さい請求項４ないし８のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項１０】
前記第１の振動板および前記第２の振動板のうちの少なくとも一方は、その板厚方向に撓んで駆動するようになっている請求項１ないし９のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項１１】
前記第２の振動板に前記第１の振動板と反対側で第３の空隙を隔てて対向する第３の振動板をさらに備え、前記第２の振動板と前記第３の振動板との間とに電圧を印加することにより、前記第２の振動板と前記第３の振動板との間とに静電引力を生じさせて、前記第１の振動板および前記第２の振動板とともに前記第３の振動板を同期的に駆動するように構成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項１２】
第１の振動板を形成するための第１の基板の一方の面に、第２の振動板を形成するための第２の基板を接合するとともに、前記第１の基板の他方の面に、電極を形成するための第３の基板を接合することにより、第１の振動板が、電極に第１の空隙を隔てて対向するとともに、第２の振動板に第２の空隙を隔てて対向する静電アクチュエータを得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１３】
前記第１の基板および前記第２の基板の双方がシリコンを主材料として構成され、前記第３の基板が硼珪酸ガラスで構成されている請求項１２に記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１４】
前記第１の基板と前記第２の基板との接合は、直接接合である請求項１３に記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１５】
前記第１の基板と前記第３の基板との接合は、陽極接合である請求項１３または１４に記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１６】
前記第１の基板と前記第２の基板との接合に先立って、前記第１の基板に、前記第２の空隙を形成するための凹部を形成し、前記第１の基板と前記第２の基板との接合後に、前記第１の基板に、前記第１の振動板を形成する請求項１２ないし１５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１７】
前記第１の基板と前記第２の基板との接合に先立って、前記第１の基板に、前記第２の空隙を形成するための凹部を形成し、前記第１の基板と前記第２の基板との接合後に、前記第２の基板に、前記第２の振動板を形成する請求項１２ないし１６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１８】
ノズルに連通し、液体を収容する液体収容室と、請求項１ないし１１のいずれかに記載の静電アクチュエータとを備え、該静電アクチュエータが、前記液体収容室の壁面を変位させることにより、前記液体収容室の容積を変化させて、前記ノズルから液滴を吐出させるように構成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１９】
第１の振動板を形成するための第１の基板の一方の面に、第２の振動板を形成するための第２の基板を接合するとともに、前記第１の基板の他方の面に、電極を形成するための第３の基板を接合することにより、第１の振動板が、電極に第１の空隙を隔てて対向するとともに、第２の振動板に第２の空隙を隔てて対向する液滴吐出ヘッドを得ることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２０】
前記第１の基板と前記第２の基板との接合に先立って、前記第１の基板に、前記第２の空隙を形成するための凹部を形成し、前記第１の基板と前記第２の基板との接合後に、液体収容室を形成するための凹部を前記第２の基板に形成することにより、前記第２の基板に前記第２の振動板を形成する請求項１９に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【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およびその製造方法、ならびに、液滴吐出ヘッドおよびその製造方法に関する。
【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は、例えば、インクジェットプリンタに備えられたインクジェットヘッドがある。インクジェットヘッドとしては、ノズルに連通し、インクを収容するインク室と、このインク室の一部を振動板とし、これを変形させる静電アクチュエータとを備えるものが知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
特許文献１の静電アクチュエータは、インク室の一部である振動板に微小空隙を隔てて対向する電極が設けられ、前記振動板と前記電極との間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力を生じさせる。この静電引力により、インク室の一部（振動板）が前記電極に引き付けられて変形して、インク室の容積が拡大する。そして、前記電圧の印加が解除されることにより、インク室の一部（振動板）が元の状態に復元（インク室の容積が縮小）して、ノズルからインク液滴が吐出される。
【０００３】
一方、特許文献２の静電アクチュエータは、インク室の一部である振動板に、互いに微小間隔を隔てて対向する板状の複数の電極がそれぞれ振動板の板面に対し垂直に延びるように、各電極の一端が固定され、複数の電極間に電圧を印加することにより、電極の自由端側同士を静電引力により引き合わせる。これにより、電極の一端を固定するインク室の一部（振動板）が変形して、インク室の容積が拡大する。そして、前記電圧の印加が解除されることにより、インク室の一部（振動板）が元の状態に復元して、ノズルからインク液滴が吐出される。
【０００４】
ところで、インクジェットプリンタの高画質化などに際して、複数のインクジェットヘッドをより高密度に配置する必要があり、これに伴い、静電アクチュエータの振動板の面積をより小さくする必要がある。また、その一方で、静電アクチュエータの駆動電圧を低く抑えて、装置の省電力化を図る必要もある。
しかし、特許文献１の静電アクチュエータでは、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくすると、振動板の変位量が低下し、その結果、静電アクチュエータの発生力が低下して、十分なインク吐出特性が得られない場合があった。
一方、特許文献２の静電アクチュエータでは、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、振動板の変位量の低下を防止して、十分なインク吐出特性が得られるようにすると、構造が極めて複雑となり、製造するのが難しい。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−９４６３７号公報
【特許文献２】特開２００３−１７０５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、比較的簡単な構成で、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生力を得ることができる静電アクチュエータおよびその製造方法、ならびに液滴吐出ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の静電アクチュエータは、電極と、
該電極に第１の空隙を隔てて対向する第１の振動板と、
該第１の振動板に前記電極と反対側で第２の空隙を隔てて対向する第２の振動板とを有し、
前記電極と前記第１の振動板との間と、前記第１の振動板と前記第２の振動板との間とに、それぞれ電圧を印加することにより、前記電極と前記第１の振動板との間と、前記第１の振動板と前記第２の振動板との間とにそれぞれ静電引力を生じさせて、前記第１の振動板および前記第２の振動板を同期的に駆動するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、第１の振動板と第２の振動板との間に、前記第２の振動板が前記第１の振動板に向け第２の空隙分変位するような電圧を印加し、第１の振動板と電極との間に、前記第１の振動板および前記第２の振動板が前記電極に向け第１の空隙分変位するような電圧を印加するだけで、前記第２の振動板を、第１の空隙と第２の空隙との合計分変位させることができる。したがって、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生力を得ることができる。
【０００９】
本発明の静電アクチュエータでは、前記電極と前記第１の振動板との間に印加される電圧と、前記第１の振動板と前記第２の振動板との間に印加される電圧とは、ほぼ等しいことが好ましい。
これにより、静電アクチュエータの回路構成を比較的簡単なものとすることができるので、静電アクチュエータを安価なものとすることができる。
【００１０】
本発明の静電アクチュエータでは、前記第２の振動板は、前記電極と電気的に接続されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な回路構成で、静電アクチュエータを駆動することができる。
本発明の静電アクチュエータでは、前記第２の振動板が前記第１の振動板よりも先行して駆動を開始するように構成されていることが好ましい。
これにより、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、より確実に、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生力を得ることができる。
【００１１】
本発明の静電アクチュエータでは、前記第２の空隙は、前記第１の空隙よりも小さいことが好ましい。
これにより、第２の振動板が第１の振動板よりも先に変位を開始するので、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、より確実に、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生力を得ることができる。
【００１２】
本発明の静電アクチュエータでは、前記第１の振動板と前記第２の振動板との間に印加される電圧は、前記電極と前記第１の振動板との間に印加される電圧よりも大きいことが好ましい。
これにより、第２の振動板が第１の振動板よりも先に変位を開始するので、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、より確実に、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生力を得ることができる。
【００１３】
本発明の静電アクチュエータでは、前記第１の振動板と前記第２の振動板との間に電圧の印加を開始するタイミングが、前記電極と前記第１の振動板との間に電圧の印加を開始するタイミングよりも先となるように設定されていることが好ましい。
これにより、第２の振動板が第１の振動板よりも先に変位を開始するので、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、より確実に、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生力を得ることができる。
【００１４】
本発明の静電アクチュエータでは、前記第２の振動板の厚さは、前記第１の振動板の厚さよりも小さいことが好ましい。
これにより、第２の振動板が第１の振動板よりも先に変位を開始するので、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、より確実に、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生力を得ることができる。
【００１５】
本発明の静電アクチュエータでは、前記第２の振動板の質量は、前記第１の振動板の質量よりも小さいことが好ましい。
これにより、第２の振動板が第１の振動板よりも先に変位を開始するので、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、より確実に、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生力を得ることができる。
本発明の静電アクチュエータでは、前記第１の振動板および前記第２の振動板のうちの少なくとも一方は、その板厚方向に撓んで駆動するようになっていることが好ましい。
これにより、静電アクチュエータの小型化を図ることができる。その結果、複数の静電アクチュエータをより高密度に配することができる。
【００１６】
本発明の静電アクチュエータでは、前記第２の振動板に前記第１の振動板と反対側で第３の空隙を隔てて対向する第３の振動板をさらに備え、前記第２の振動板と前記第３の振動板との間とに電圧を印加することにより、前記第２の振動板と前記第３の振動板との間とに静電引力を生じさせて、前記第１の振動板および前記第２の振動板とともに前記第３の振動板を同期的に駆動するように構成されていることが好ましい。
【００１７】
これにより、第１の振動板と第２の振動板との間に、前記第２の振動板および前記第３の振動板が前記第１の振動板に向け第２の空隙分変位するような電圧を印加し、第１の振動板と電極との間に、前記第１の振動板、前記第２の振動板、および前記第３の振動板が前記電極に向け第１の空隙分変位するような電圧を印加するとともに、第２の振動板と第３の振動板との間に、前記第３の振動板が前記第２の振動板に向け第３の空隙分変位するような電圧を印加するだけで、前記第３の振動板を、第１の空隙と第２の空隙と第３の空隙との合計分変位させることができる。したがって、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、より確実に、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生力を得ることができる。
【００１８】
本発明の静電アクチュエータの製造方法は、第１の振動板を形成するための第１の基板の一方の面に、第２の振動板を形成するための第２の基板を接合するとともに、前記第１の基板の他方の面に、電極を形成するための第３の基板を接合することにより、第１の振動板が、電極に第１の空隙を隔てて対向するとともに、第２の振動板に第２の空隙を隔てて対向する静電アクチュエータを得ることを特徴とする。
これにより、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生力を得ることができる静電アクチュエータを提供することができる。
【００１９】
本発明の静電アクチュエータの製造方法では、前記第１の基板および前記第２の基板の双方がシリコンを主材料として構成され、前記第３の基板が硼珪酸ガラスで構成されていることが好ましい。
これにより、第１の基板および第２の基板の加工精度がより高いものとなるので、静電アクチュエータの発生力をより高精度に調整することができる。また、第３の基板の熱膨張係数を第２の基板の熱膨張係数と似たものとし、第２の基板と第３の基板との間に生じる応力を低減することができる。
【００２０】
本発明の静電アクチュエータの製造方法では、前記第１の基板と前記第２の基板との接合は、直接接合であることが好ましい。
これにより、静電アクチュエータの発生力をより高精度に調整するとともに、第２の基板と第３の基板との間に生じる応力を低減しつつ、第１の基板と第２の基板をより強固に接合することができる。
【００２１】
本発明の静電アクチュエータの製造方法では、前記第１の基板と前記第３の基板との接合は、陽極接合であることが好ましい。
これにより、静電アクチュエータの発生力をより高精度に調整するとともに、第２の基板と第３の基板との間に生じる応力を低減しつつ、第１の基板と第３の基板をより強固に接合することができる。
【００２２】
本発明の静電アクチュエータの製造方法では、前記第１の基板と前記第２の基板との接合に先立って、前記第１の基板に、前記第２の空隙を形成するための凹部を形成し、前記第１の基板と前記第２の基板との接合後に、前記第１の基板に、前記第１の振動板を形成することが好ましい。
これにより、加工時における第１の振動板の破損を防止することができ、第１の振動板をより薄肉として、駆動電圧を低減することができる。
【００２３】
本発明の静電アクチュエータの製造方法では、前記第１の基板と前記第２の基板との接合に先立って、前記第１の基板に、前記第２の空隙を形成するための凹部を形成し、前記第１の基板と前記第２の基板との接合後に、前記第２の基板に、前記第２の振動板を形成することが好ましい。
これにより、加工時における第２の振動板の破損を防止することができ、第２の振動板をより薄肉として、駆動電圧を低減することができる。
【００２４】
本発明の液滴吐出ヘッドは、ノズルに連通し、液体を収容する液体収容室と、本発明の静電アクチュエータとを備え、該静電アクチュエータが、前記液体収容室の壁面を変位させることにより、前記液体収容室の容積を変化させて、前記ノズルから液滴を吐出させるように構成されていることを特徴とする。
これにより、第１の振動板と第２の振動板との間に、前記第２の振動板が前記第１の振動板に向け第２の空隙分変位するような電圧を印加し、第１の振動板と電極との間に、前記第１の振動板および前記第２の振動板が前記電極に向け第１の空隙分変位するような電圧を印加するだけで、前記第２の振動板を、第１の空隙と第２の空隙との合計分変位させることができる。したがって、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生力（優れた液滴吐出特性）を得ることができる。
【００２５】
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、第１の振動板を形成するための第１の基板の一方の面に、第２の振動板を形成するための第２の基板を接合するとともに、前記第１の基板の他方の面に、電極を形成するための第３の基板を接合することにより、第１の振動板が、電極に第１の空隙を隔てて対向するとともに、第２の振動板に第２の空隙を隔てて対向する液滴吐出ヘッドを得ることを特徴とする。
これにより、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生力を得ることができる液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【００２６】
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法では、前記第１の基板と前記第２の基板との接合に先立って、前記第１の基板に、前記第２の空隙を形成するための凹部を形成し、前記第１の基板と前記第２の基板との接合後に、液体収容室を形成するための凹部を前記第２の基板に形成することにより、前記第２の基板に前記第２の振動板を形成することが好ましい。
これにより、加工時における第２の振動板の破損を防止することができ、第２の振動板をより薄肉として、駆動電圧を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して本発明の静電アクチュエータの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態は例示として挙げるものであり、これにより本発明の内容を限定的に解釈すべきではない。
＜第１実施形態＞
まず、本実施形態では、本発明の静電アクチュエータを備える液滴吐出装置の一例として、インク（液体）を吐出して記録用紙に画像をプリントするインクジェットプリンタに備えられるインクジェットヘッド（ヘッドユニット）を説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１実施形態におけるインクジェットヘッド１００の概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、インクジェットヘッド１００の要部（基体２の図示を省略）の概略的な断面図である。なお、図１および図２は、通常使用される状態とは上下逆に示されている。
図１に示すように、インクジェットヘッド１００は、シリコン製のノズルプレート１１０、シリコン基板１２０、シリコン基板１３０、硼珪酸ガラス製のガラス基板１４０が順次接合され、これらが基体１５０に収納されている。なお、これらの材料は、前述のものに限定されず、例えば、ガラス基板１４０に代えてシリコン基板などを用いることもできる。
【００２９】
ノズルプレート１１０には、図１および図２に示すように、インク液滴を吐出するための多数のノズル１１１が形成されている。そして、このノズルプレート１１０の一方の面（図１および図２にて下方側の面）に、シリコン基板１２０が接合されている。
シリコン基板１２０は、前述したノズルプレート１１０との間で、独立した複数のキャビティ（液体収容室）１２１（図１には、７つのキャビティが示されている）と、１つのリザーバ（共通インク室）１２２と、このリザーバ１２２を各キャビティ１２１に連通させるインク供給口（オリフィス）１２３とが区画形成されように溝が形成されている。
【００３０】
複数のキャビティ１２１は、図１に示すように、前述した各ノズル１１１に対応し、それぞれ短冊状（直方体状）をなしている。そして、各キャビティ１２１は、インク供給口１２３を介して、リザーバ１２２からインクの供給を受けるようになっている。このリザーバ１２２には、図示しないインクカートリッジからインクを補給するためのインク取入れ口１２４が形成されている。
【００３１】
また、各キャビティ１２１は、図２に示すように、薄肉に形成された底壁部が、その厚さ方向、すなわち図２において上下方向に弾性変形（弾性変位）可能な振動板（第２の振動板）１２５をなしている。したがって、各キャビティ１２１は、この振動板１２５の振動（変位）により、その容積が可変であり、この容積変化によりノズル１１１からインク（液体）を液滴状に吐出するよう構成されている。
このような振動板１２５は、その板厚方向に撓んで変位するようになっているので、インクジェットヘッド１００（静電アクチュエータ）の小型化、高密度化をより図ることができる。
【００３２】
また、シリコン基板１２０は、ノズルプレート１１０と反対側の面に、シリコンの酸化膜（ＳｉＯ２）等の絶縁層１２６を介して、電極１２７が設けられている。この電極１２７は、シリコン基板１２０の上部に入力端子１２７ａが設けられていて、図示しない電源からこの入力端子１２７ａを介して、振動板１２５を駆動（振動）するための電圧が印加されるようになっている。
このようなシリコン基板１２０の一方の面（図１および図２にて下方側の面）に、シリコン基板１３０が接合されている。
【００３３】
シリコン基板１３０は、前述したシリコン基板１２０の各キャビティ１２１に対応する部分が、その厚さ方向、すなわち図２において上下方向に弾性変形（弾性変位）可能な振動板（第１の振動板）１３１をなしている。この振動板１３１は、電極１２７に対し微小な空隙（第２の空隙Ｇ２）を隔てて対向するように薄肉に形成されている。言い換えすれば、シリコン基板１３０は、シリコン基板１２０側の面に、各キャビティ１２１に対応する凹部１３２が形成されていて、薄肉な振動板１３０が各キャビティ１２１に対応して形成されている。さらに言い換えすれば、振動板１２５が振動板１３０に対し微小な空隙（第２の空隙）を隔てて対向するように、シリコン基板１３０が構成されている。
このような振動板１３１は、その板厚方向に撓んで変位するようになっているので、インクジェットヘッド１００（静電アクチュエータ）の小型化、高密度化をより図ることができる。
【００３４】
この振動板１３１は、例えば接地されていて、後述する電極１４２に印加された電圧により弾性変形するとともに、前述した電極１２７に印加された電圧により振動板１２５を引き付けて弾性変形させる機能を有するものである。
また、シリコン基板１３０は、その両面に、シリコンの酸化膜（ＳｉＯ２）等の絶縁層１３３が設けられている。これにより、シリコン基板１３０と電極１２７、１４２との接触による短絡を好適に防止することができる。
【００３５】
このようなシリコン基板１３０の一方の面（図１および図２にて下方側の面）に、ガラス基板１４０が接合されている。
ガラス基板１４０は、シリコン基板１３０側の面に、前述したシリコン基板１２０の各キャビティ１２１に対応する凹部１４１が形成されているとともに電極１４２が設けられている。言い換えすれば、ガラス基板１４０は、電極１４２が、シリコン基板１３０の第１の振動板１３１に対し微小な空隙（第１の空隙Ｇ１）を隔てて対向するようになっている。
【００３６】
本実施形態では、第１の空隙Ｇ１は、第２の空隙Ｇ２よりも大きくなっている。すなわち、第２の空隙Ｇ２は、第１の空隙Ｇ１よりも小さくなっている。これにより、振動板１２５が振動板１３１よりも先に変位を開始するので、駆動電圧を抑えつつ、振動板１２５の面積を小さくしても、より確実に、振動板１２５の変位量の低下を防止して、十分な発生圧力を得ることができる。
【００３７】
このとき、振動板１２５が変位（駆動）を開始するタイミングと、振動板１３１が変位（駆動）を開始するタイミングとの時間間隔は微小であるのが好ましい。具体的には、この時間間隔は、１００ｎｓ〜５μｓであるのが好ましい。これにより、振動板１２５が振動板１３１よりも先に変位を開始するとともに、振動板１２５および振動板１３１を円滑に駆動することができる。
【００３８】
電極１４２は、前述した電極１２７と電気的に接続されている。これにより、図示しない電源から電極１２７とほぼ等しい電圧が電極１４２に同期的に印加される。このように、回路構成を比較的簡単なものとしつつ、前述した振動板１２５の弾性変形（振動）と同期的に、前述した振動板１３１を引き付けて弾性変形させることができる。
このように、本実施形態のインクジェットヘッド１００は、電極１４２と、電極１４２に第１の空隙Ｇ１を隔てて対向する振動板１３１と、振動板１３１に電極１４２と反対側で第２の空隙Ｇ２を隔てて対向する振動板１２５とを有し、電極１４２と振動板１３１との間と、振動板１３１と振動板１２５との間とに、それぞれ電圧を同期的に印加することにより、電極１４２と振動板１３１との間と、振動板１３１と振動板１２５との間とにそれぞれ静電引力を生じさせて、振動板１３１および振動板１２５を変位させるように構成されている静電アクチュエータを備えるものである。
【００３９】
なお、本実施形態では、振動板１２５（電極１２７）と振動板１３１との間と、振動板１３１と電極１４１との間とにほぼ等しい電圧をほぼ同時に印加するように構成したが、これらの電圧の印加条件は異なっていてもよい。
この場合、振動板１３１と振動板１２５との間に印加される電圧は、電極１４１と振動板１３１との間に印加される電圧よりも大きいのが好ましい。これにより、より確実に、振動板１２５が振動板１３１よりも先に変位を開始する。したがって、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、より確実に、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生圧力を得ることができる。
【００４０】
また、振動板１３１と振動板１２５との間に電圧の印加を開始するタイミングが、電極１４１と振動板１３１との間に電圧の印加を開始するタイミングよりも先となるように設定されているのが好ましい。これにより、より確実に、振動板１２５が振動板１３１よりも先に変位を開始する。したがって、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、より確実に、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生圧力を得ることができる。
【００４１】
また、振動板１２５の厚さは、振動板１３１の厚さよりも小さいのが好ましい。また、振動板１２５の弾性は、振動板１３１の弾性よりも低いのが好ましい。これにより、より確実に、振動板１２５が振動板１３１よりも先に変位を開始する。したがって、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、より確実に、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生圧力を得ることができる。
【００４２】
また、振動板１２５の質量は、振動板１３１の質量よりも小さいのが好ましい。これにより、より確実に、振動板１２５が振動板１３１よりも先に変位を開始する。したがって、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、より確実に、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生圧力を得ることができる。
以上のような構成のインクジェットヘッド１００は、次のようにして駆動する。
【００４３】
図３および図４は、インクジェットヘッド１００の動作を説明するための図である。
まず、図３（Ａ）に示すような状態のインクジェットヘッド１００に対し、振動板１２５の電極１２７と振動板１３１との間と、振動板１３１と電極１４１との間に、電圧を同期的に印加する。本実施形態では、振動板１３１が接地されているとともに、電極１２７と電極１４１とが電気的に接続されている。このため、振動板１２５の電極１２７と振動板１３１との間の電位差と、振動板１３１と電極１４１との間の電位差とはほぼ等しく、また、振動板１２５の電極１２７と振動板１３１との間と、振動板１３１と電極１４１との間に、ほぼ同時に電圧が印加される。
【００４４】
すると、電極１２７と振動板１３１との間と、振動板１３１と電極１４１との間に、それぞれ静電引力（クーロン力）が生じる。この静電引力により、図３（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、振動板１２５、振動板１３１の順に変位を開始する。
このとき、振動板１２５は、図３（Ｂ）に示すように振動板１３１よりも先に変位を開始して、振動板１３１の方へ引き付けられる。その後、振動板１２５の電極１２７は、図３（Ｃ）に示すように、振動板１３１に当接する。そして、振動板１３１は、振動板１２５の電極１２７と当接した状態を保ったまま、電極１４１に引き付けられて、図４（Ｄ）に示すような状態となる。
【００４５】
これにより、振動板１２５は、電極１４１側へ、電極１２７（振動板１２５）と振動板１３１との間の距離Ｇ２と、振動板１３１と電極１４１との間の距離Ｇ１との合計分変位する。このようにして、キャビティ１２１内の容積が拡大する。その際、インクには、図示しないインクカートリッジからキャビティ１２１へ向かう圧力（正方向への圧力）とノズル１１１からキャビティ１２１へ向かう圧力とが作用している。これらの圧力に対してノズル１１１にはメニスカスの表面張力が作用しているため、空気がノズル１１１からキャビティ１１０へ入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクが前記インクカートリッジからリザーバ室１２３およびインク供給口１２２を介してキャビティ１１０へ供給される。
【００４６】
このようにキャビティ１２１の容積が拡大された状態から、電極１２７と振動板１３１との間の電位差と、振動板１３１と電極１４１との間の電位差とを急激に低下させると、振動板１２５は、図４（Ｅ）、（Ｆ）に示すように、その弾性復元力によって図中上方に復元して、図３（Ａ）に示すように初期状態となる。
これにより、キャビティ１２１の容積が急激に収縮される。その結果、キャビティ１２１を満たすインク（液体）の一部が、このキャビティ１２１に連通するノズル１１０からインク滴として吐出される。
【００４７】
このように、本発明のインクジェットヘッド１００は、振動板１３１と振動板１２５（電極１２７）との間に、振動板１２５が振動板１３１に向け第２の空隙Ｇ２分変位するような電圧を印加し、振動板１３１と電極１４２との間に、振動板１２５および振動板１３１が電極１４２に向け第１の空隙Ｇ１分変位するような電圧を印加するだけで、振動板１２５を、第１の空隙Ｇ１と第２の空隙Ｇ２との合計（Ｇ１＋Ｇ２）分変位させることができる。したがって、駆動電圧を抑えつつ、振動板１２５の面積を小さくしても、振動板１２５の変位量の低下を防止して、十分な発生力（優れた液滴吐出特性）を得ることができる。
【００４８】
このようなインクジェットヘッド１００は、例えば、次のようにして製造することができる。
図５ないし図７は、それぞれ、インクジェットヘッド１００の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下では、説明の便宜上、図５ないし図７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００４９】
［Ａ１］  まず、シリコン基板１０５を用意し、シリコン基板１０５の一方の面に、フォトレジストを塗布し、露光、現像を行う。これにより、図５（Ａ）に示すように、凹部１３２以外の部分の形状に対応するように、レジストマスク１０６を形成する。
次に、このレジストマスク１０６を介して、シリコン基板１０５の前記一方の面をエッチングした後、レジストマスク１０６を除去する。これにより、図５（Ｂ）に示すように、凹部１３２が形成される。
【００５０】
エッチング方法としては、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、以下の各工程におけるエッチングにおいても、同様の方法を用いることができる。
次に、シリコン基板１０５の凹部１３２側の面に、熱酸化等により、絶縁層１３３を形成する。
以上の工程により、図５（Ｃ）に示すように、凹部１３２および絶縁層１３３が形成された構造体が得られる。
【００５１】
［Ａ２］  一方、図５（Ｄ）に示すように、シリコン基板１０８を用意する。
次に、シリコン基板１０８の一方の面（図５にて下側の面）に、図５（Ｅ）に示すように、熱酸化等により、絶縁層１２６を形成する。
そして、図５（Ｆ）に示すように、絶縁層１２６上に、電極１２７を形成する。電極１２７は、絶縁層１２６上に、チタンを下付けしたプラチナ、クロムを下付けした金等の金属膜や、ＩＴＯ等の酸化物膜による導電膜を成膜し、電極１２６の形状に対応するマスクを介して導電膜のエッチングを行った後、マスクを除去することにより形成することができる。
以上の工程により、図５（Ｄ）に示すように、絶縁層１２６および電極１２７が形成された構造体が得られる。
【００５２】
［Ａ３］  次に、前記工程［Ａ１］で得られた構造体と、前記［Ａ２］で得られた構造体とを、例えば６００〜１１００℃の加熱のもとで、直接接合により接合して、図６（Ｇ）に示すような構造体を得る。
そして、この構造体の下部をエッチングして薄肉加工を施し、その後、熱酸化等して、図６（Ｈ）に示すように、振動板１３１および絶縁層１３３を形成する。このように、シリコン基板１０５がシリコン基板１０８に接合された状態で、シリコン基板１０５の加工を行って、振動板１３１を形成することにより、振動板１３１の破損が防止される。また、振動板１３１をより薄肉として、駆動電圧を低減することができる。
以上の工程により、図５（Ｈ）に示すような構造体が得られる。
【００５３】
［Ａ４］  前記工程［Ａ１］〜［Ａ３］の一方で、図６（Ｉ）に示すように、ガラス基板１０９を用意する。
そして、ガラス基板１０９の一方の面に、凹部１４１を形成する領域を除いた部分に対応するように、例えば、クロムや金、アルミニウム等により金属マスクを形成する。
次に、この金属マスクを介して、シリコン基板１０９の一方の面側をエッチングした後、金属マスクを除去する。これにより、図６（Ｊ）に示すように、凹部１４１が形成されたガラス基板１４０が得られる。
【００５４】
次に、このガラス基板１４０上に、図６（Ｋ）に示すように、電極１４２を形成する。
電極１４２は、ガラス基板１４０に金属膜を成膜し、電極１４２の形状に対応するマスクを介してチタンを下付けしたプラチナ、クロムを下付けした金等の金属膜や、ＩＴＯ等の酸化物膜による導電膜のエッチングを行った後、マスクを除去することにより形成することができる。
【００５５】
［Ａ５］  次に、前記工程［Ａ３］で得られた構造体と、前記工程［Ａ４］で得られた構造体、すなわちガラス基板１４０とを、陽極接合により接合して、図７（Ｌ）に示すような構造体を得る。
そして、この構造体の上部を、キャビティ１２１に対応する部分以外に、マスクを形成した後に、エッチングを行うことにより、図７（Ｍ）に示すように、キャビティ１２１のための溝と、振動板１２５とが形成される。このように、シリコン基板１０８がシリコン基板１０５に接合された状態で、シリコン基板１０８の加工を行って、振動板１２６を形成することにより、振動板１２５の破損が防止される。これにより、振動板１２５をより薄肉として、駆動電圧を低減することができる。
【００５６】
このようにして、シリコン基板１２０、シリコン基板１３０、ガラス基板１４０が順次接合した構造体を得る。
その後、この構造体に、図７（Ｎ）に示すように、ノズル１１１が形成されたノズルプレート１１０を直接接合や接着接合により接合する。
このようにして得られた構造体を、図１に示すような基体１５０に収容することにより、インクジェットヘッド１００が得られる。
【００５７】
以上のようにして、第１実施形態のインクジェットヘッド１００（静電アクチュエータ）が製造される。
特に、本実施形態では、シリコン基板１０５およびシリコン基板１０８の双方がシリコンを主材料として構成されているため、シリコン基板１２０およびシリコン基板１３０の加工精度が比較的高く、インクジェットヘッド１００（静電アクチュエータ）の発生圧力をより高精度に調整することができる。
【００５８】
また、ガラス基板１４０が硼珪酸ガラスで構成されているため、ガラス基板１０９（ガラス基板１４０）の熱膨張係数をシリコン基板１０５（シリコン基板１３０）の熱膨張係数と似たものとし、ガラス基板１０９とシリコン基板１０５との間に生じる応力を低減することができる。
この場合、シリコン基板１０５とシリコン基板１０８との接合を直接接合とすることにより、シリコン基板１０５とシリコン基板１０８とをより強固に接合することができる。
また、シリコン基板１０５とガラス基板１０９との接合を陽極接合とすることにより、シリコン基板１０５とガラス基板１０９とをより強固に接合することができる。
【００５９】
なお、本実施形態では、振動板１２５および振動板１３１の２つの振動板を備える静電アクチュエータについて説明したが、振動板は３つ以上であってもよい。すなわち、振動板１２５と振動板１３１との間、または、振動板１３１と電極１４２との間に、他の振動板が介在していてもよい。例えば、振動板１２５と振動板１３１との間にこれらの微小な空隙を隔てて他の振動板を設ける場合、振動板１３１と前記他の振動板との間の空隙が第２の空隙、前記他の振動板と振動板１２５との間の空隙が第３の空隙、振動板１３１が第１の振動板、前記他の振動板が第２の振動板、振動板１２５が第３の振動板を構成する。この場合、第１の振動板と第２の振動板との間に、前記第２、３の振動板が前記第１の振動板に向け第２の空隙分変位するような電圧を印加し、第１〜３の振動板と電極との間に、前記第１の振動板が前記電極に向け第１の空隙分変位するような電圧を印加するとともに、第２の振動板と第３の振動板との間に、前記第３の振動板が前記第２の振動板に向け第３の空隙分変位するような電圧を印加するだけで、前記第３の振動板を、第１の空隙と第２の空隙と第３の空隙との合計分変位させることができる。したがって、駆動電圧を抑えつつ、振動板の面積を小さくしても、より確実に、振動板の変位量の低下を防止して、十分な発生圧力を得ることができる。
【００６０】
また、本発明の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッド（上述の実施形態では、インクジェットヘッド１００）から吐出する吐出対象液（液滴）としては、特に限定されず、例えば以下のような各種の材料を含む液体（サスペンション、エマルション等の分散液を含む）とすることができる。すなわち、カラーフィルタのフィルタ材料を含むインク、有機ＥＬ（Electro Luminescence）装置におけるＥＬ発光層を形成するための発光材料、電子放出装置における電極上に蛍光体を形成するための蛍光材料、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）装置における蛍光体を形成するための蛍光材料、電気泳動表示装置における泳動体を形成する泳動体材料、基板の表面にバンクを形成するためのバンク材料、各種コーティング材料、電極を形成するための液状電極材料、２枚の基板間に微小なセルギャップを構成するためのスペーサを構成する粒子材料、金属配線を形成するための液状金属材料、マイクロレンズを形成するためのレンズ材料、レジスト材料、光拡散体を形成するための光拡散材料などである。
【００６１】
また、本発明では、液滴を吐出する対象となる液滴受容物は、記録用紙のような紙に限らず、フィルム、織布、不織布等の他のメディアや、ガラス基板、シリコン基板等の各種基板のようなワークであってもよい。
また、本発明は、振動板を有する複数の液滴吐出ヘッドを備える、あらゆる方式（形態）の液滴吐出装置に適用することができる。
【００６２】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態として、本発明の静電アクチュエータを光スキャナに適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の第２実施形態を示す平面図（内部透視図）、図９は、図８中のＡ−Ａ線断面図、図１０は、図８に示す静電アクチュエータの第１の振動板（第３の質量部）の配置を示す平面図、図１１は、図８に示す静電アクチュエータの電極の配置を示す平面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図８、図１０および図１１中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言い、図９中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００６３】
静電アクチュエータ１（光スキャナ）は、図８に示すような２自由度振動系を有する基体２を有しており、図９に示すように、この基体２の下部には、中間層３を介して対向基板４が接合されている。
基体２は、一対の第１の質量部（駆動部）２１、２２と、上面（後述する対向基板３とは反対側の面）に光反射部２３１が設けられた第２の質量部（可動部）２３と、これらを囲む枠状の支持部２４とを備えている。
【００６４】
具体的には、基体２は、第２の質量部２３を中心として、その一端側（図８および図９中、左側）に第１の質量部２１が設けられ、他端側（図８および図９中、右側）に第１の質量部２２が設けられて構成されている。
また、本実施形態では、第１の質量部２１、２２は、互いにほぼ同一形状かつほぼ同一寸法をなし、第２の質量部２３を介して、ほぼ対称に設けられている。
また、支持部２４の下面には、電気的絶縁のための酸化膜２９が形成されている。
【００６５】
さらに、基体２は、図８および図９に示すように、第１の質量部２１、２２と支持部２４とを連結する一対の第１の弾性連結部２５、２５と、第１の質量部２１、２２と第２の質量部２３とを連結する一対の第２の弾性連結部２６、２６とを備えている。
各第１の弾性連結部２５、２５および各第２の弾性連結部２６、２６は、同軸的に設けられており、これらを回動中心軸（回転軸）２７として、第１の質量部２１、２２が支持部２４に対して、また、第２の質量部２３が第１の質量部２１、２２に対して回動可能となっている。
【００６６】
このように、基体２は、第１の質量部２１、２２と第１の弾性連結部２５、２５とからなる第１の振動系と、第２の質量部２３と第２の弾性連結部２６、２６とからなる第２の振動系とを有する２自由度振動系を構成する。ここで、第１の質量部２１、２２は本発明の第２の振動板を構成している。
このような２自由度振動系は、基体２の全体の厚さよりも薄く形成されているとともに、図９にて上下方向で基体２の上部に位置している。換言すれば、基体２には、基体２の全体の厚さよりも薄い部分（以下、薄肉部という）が形成されており、この薄肉部に異形孔が形成されることにより、第１の質量部２１、２２と第２の質量部２３と第１の弾性連結部２５、２５と第２の弾性連結部２６、２６とが形成されている。
【００６７】
本実施形態では、前記薄肉部の上面が支持部２４の上面と同一面上に位置することにより、前記薄肉部の下方には、各質量部２１、２２、２３の回動を許容する空間（凹部）２８が形成される。これにより、静電アクチュエータ１の停止状態における第１の質量部２１、２２と第３の質量部３１、３２との間に、第２の間隙Ｇ２が形成される。
このような基体２は、例えば、シリコンを主材料として構成されていて、第１の質量部２１、２２と、第２の質量部２３と、支持部２４と、第１の弾性連結部２５、２５と、第２の弾性連結部２６、２６とが一体的に形成されている。
【００６８】
なお、基体２は、ＳＯＩ基板等の積層構造の基板から、第１の質量部２１、２２と、第２の質量部２３と、支持部２４と、第１の弾性連結部２５、２５と、第２の弾性連結部２６、２６を形成したものであってもよい。
このような基体２は、その下部に、中間層３が接合されている。
中間層３は、図９および図１０に示すように、前述の一対の第１の質量部２１、２２に対応する部位に形成された第３の質量部（駆動部）３１、３２と、前述の支持部２４に対応する部位に形成された支持部３４とを備えている。
【００６９】
また、本実施形態では、第３の質量部３１、３２は、第１の質量部２１、２２と同様に、互いにほぼ同一形状かつほぼ同一寸法をなしている。
また、支持部３４の両面には、電気的絶縁のための酸化膜３９が形成されている。
さらに、中間層３は、図９および図１０に示すように、第３の質量部３１、３２と支持部３４とを連結する一対の第３の弾性連結部３５、３５と、第３の質量部３１と第３の質量部３２とを連結する第４の弾性連結部３６とを備えている。
【００７０】
各第３の弾性連結部３５、３５および第４の弾性連結部３６は、同軸的に設けられており、これらを回動中心軸（回転軸）３７として、第３の質量部３１、３２が支持部３４に対して回動可能となっている。
このように、中間層３は、第３の質量部３１、３２と第３の弾性連結部３５、３５と第４の弾性連結部３６とからなる振動系を構成する。ここで、第３の質量部３１、３２は本発明の第１の振動板を構成している。
【００７１】
このような振動系は、前述した基体２の２自由度振動系と同様に、中間層３の全体の厚さよりも薄く形成されているとともに、図９にて上下方向で中間層３の上部に位置している。
そして、本実施形態では、中間層３の下部には、各質量部３１、３２の回動を許容する空間（凹部）３８が形成される。これにより、静電アクチュエータ１の停止状態における第３の質量部３１、３２と電極４２との間に、第１の間隙Ｇ１が形成される。
【００７２】
本実施形態では、第１の空隙Ｇ１は、第２の空隙Ｇ２よりも大きくなっている。すなわち、第２の空隙Ｇ２は、第１の空隙Ｇ１よりも小さくなっている。これにより、第１の質量部２１、２２が第３の質量部３１、３２よりも先に変位を開始するので、駆動電圧を抑えつつ、第１の質量部２１、２２の面積を小さくしても、より確実に、第１の質量部２１、２２の変位量の低下を防止して、十分な発生圧力を得ることができる。
【００７３】
このような中間層３は、例えば、シリコンを主材料として構成されていて、第３の質量部３１、３２と、支持部３４と、第３の弾性連結部３５、３５と、第４の弾性連結部３６とが一体的に形成されている。
なお、中間層３は、ＳＯＩ基板等の積層構造の基板から、第３の質量部３１、３２と、支持部３４と、第３の弾性連結部３５、３５と、第４の弾性連結部３６を形成したものであってもよい。
このような中間層３は、その下部に、対向基板４が接合されている。
【００７４】
対向基板４は、例えば、各種ガラスやシリコン等を主材料として構成されている。
対向基板４の上面には、図８および図９に示すように、第２の質量部２３に対応する部分に凹部４１が形成されている。
この凹部４１は、第２の質量部２３が回動（振動）する際に、対向基板４に接触するのを防止する逃げ部を構成する。凹部（逃げ部）４１を設けることにより、静電アクチュエータ１全体の大型化を防止しつつ、第２の質量部２３の振れ角（振幅）をより大きく設定することができる。
【００７５】
なお、逃げ部は、前記効果を十分に発揮し得る構成であればよく、例えば、対向基板４の下面（第２の質量部２３と反対側の面）で開放（開口）していてもよい。また、前述した空間２８と空間３８との合計の深さが第２の質量部２３の振れ角（振幅）に対し大きい場合などには、逃げ部を設けなくともよい。
また、対向基板４の上面には、図９に示すように、回動中心軸２７（回動中心軸３７）に対して下側で、第１の質量部２１および第３の質量部３１に対応する部分と、第１の質量部２２および第３の質量部３２に対応する部分とに、一対の電極４２が設けられている。
【００７６】
第３の質量部３１、３２と各電極４２とは、図示しない電源に接続されており、第３の質量部３１、３２と各電極４２との間に交流電圧やパルス電圧等による駆動電圧を印加できるよう構成されている。また、各電極４２は、第１の質量部２１、２２に電気的に接続されていて、前記電源により各電極４２とほぼ同電位の電圧が同期的に印加されるようになっている。これにより、静電アクチュエータ１の回路構成を比較的簡単なものとすることができるので、静電アクチュエータ１を安価なものとすることができる。
【００７７】
また、第１の質量部２１、２２は、第３の質量部３１、３２と対向する面に、それぞれ、絶縁層（図示せず）が設けられている。これにより、第１の質量部２１、２２と第３の質量部３１、３２との間での短絡の発生が好適に防止される。また、第３の質量部３１、３２は、各電極４２と対向する面に、それぞれ、絶縁層（図示せず）が設けられている。これにより、第３の質量部３１、３２と各電極４２との間での短絡の発生が好適に防止される。
【００７８】
なお、第３の質量部３１、３２と各電極４２との間、および、第１の質量部２１、２２と第３の質量部３１、３２との間に印加される電圧は、前述の第１実施形態と同様にすることができる。また、これらに印加される電圧の好ましい条件は、前述の第１実施形態と同様である。
以上のような構成の静電アクチュエータ１は、次のようにして駆動する。
【００７９】
すなわち、第１の質量部２１、２２と第３の質量部３１、３２との間と、第３の質量部３１、３２と各電極４２との間に、例えば、正弦波（交流電圧）等を同期的に印加する。すると、第１の質量部２１、２２と第３の質量部３１、３２との間と、第３の質量部３１、３２と各電極４２との間に、それぞれ間欠的（断続的）に静電引力（クーロン力）が生じる。
【００８０】
この静電引力により、第１の質量部２１、２２が、第３の質量部３１、３２の方へ引き付けられる力が変化して、回動中心軸２７（第１の弾性連結部２５）を軸に、基体２の板面（図８における紙面）に対して傾斜するように振動（回動）する。
その際、第３の質量部３１、３２が、各電極４２の方へ引き付けられる力も変化して、回動中心軸３７（第３の弾性連結部３５）を軸に、中間層３の板面（図８における紙面）に対して傾斜するように振動（回動）する。
【００８１】
したがって、第１の質量部２１、２２は、停止時における第３の質量部３１、３２と各電極４２との間の第１の空隙と、第１の質量部２１、２２と第３の質量部３１、３２との間の第２の空隙とを合計した距離で振動（回動）することとなる。
そして、この第１の質量部２１、２２の振動（駆動）に伴って、第２の弾性連結部２６を介して連結されている第２の質量部２３も、回動中心軸２７（第２の弾性連結部２６）を軸に、基体２の板面（図８における紙面）に対して傾斜するように振動（回動）する。
【００８２】
ここで、この静電アクチュエータ１では、前述したように、対向基板４における、第２の質量部２３に対応する部分に、開口部４１が形成され、また、図９にて基体２の下面に空間２８が形成され、かつ、平面視で第１の質量部２１、２２が空間（凹部）２８内に位置するように設けられている。
このような構成により、第２の質量部２３が振動し得るスペース、および、第１の質量部２１、２２および第３の質量部３１、３２が振動し得るスペースとして、大きなスペースが確保されている。したがって、第１の質量部２１、２２および第３の質量部３１、３２の質量を比較的小さく設定すること等により、第１の質量部２１、２２および第３の質量部３１、３２を大きな振れ角で振動させた場合や、さらに第２の質量部２３が共振によって大きな振れ角で振動した場合でも、各質量部２１、２２、２３、３１、３２が対向基板４に接触することを好適に防止することができる。
【００８３】
このため、このような静電アクチュエータ１をなす光スキャナは、より解像度の高いスキャニングを行うことが可能となる。
特に、本発明の静電アクチュエータ１は、第３の質量部３１、３２と第１の質量部２１、２２との間に、第１の質量部２１、２２が第３の質量部３１、３２に向け第２の空隙Ｇ２分変位するような電圧を印加し、第３の質量部３１、３２と電極４１との間に、第１の質量部２１、２２および第３の質量部３１、３２が電極４１に向け第１の空隙Ｇ１分変位するような電圧を印加するだけで、第１の質量部２１、２２を、第１の空隙Ｇ１と第２の空隙Ｇ２との合計（Ｇ１＋Ｇ２）分変位させることができる。したがって、駆動電圧を抑えつつ、第１の質量部２１、２２の面積を小さくしても、第１の質量部２１，２２の変位量の低下を防止して、十分な発生力を得ることができる。したがって、駆動電圧を抑えつつ、極めて解像度の高いスキャニングを行うことができる。
【００８４】
ここで、第１の質量部２１の回動中心軸２７に対して、ほぼ垂直な方向（長手方向）の端部２１１との間の距離（長さ）をＬ１とし、第１の質量部２２の回動中心軸２７に対して、ほぼ垂直な方向（長手方向）の端部２２１との間の距離（長さ）をＬ２とし、第２の質量部２３の回動中心軸２７に対して、ほぼ垂直な方向の端部２３２との間の距離（長さ）をＬ３としたとき、本実施形態では、第１の質量部２１、２２が、それぞれ独立して設けられているため、第１の質量部２１、２２と、第２の質量部２３とが干渉せず、第２の質量部２３の大きさ（長さＬ３）にかかわらず、Ｌ１およびＬ２を小さくすることができる。これにより、第１の質量部２１、２２の回転角度（振れ角）を大きくすることができ、第２の質量部２３の回転角度を大きくすることができる。
【００８５】
また、Ｌ１およびＬ２を小さくすることにより、第１の質量部２１、２２と各電極３２との間の距離を小さくすることができ、これにより、静電引力が大きくなり、第３の質量部３１、３２と各電極４２との間と、第１の質量部２１、２２と第３の質量部３１、３２との間とに印加する駆動電圧を小さくすることができる。
ここで、第１の質量部２１、２２および第２の質量部２３の寸法は、それぞれ、Ｌ１＜Ｌ３かつＬ２＜Ｌ３なる関係を満足するよう設定されるのが好ましい。
【００８６】
前記関係を満たすことにより、Ｌ１およびＬ２をより小さくすることができ、第１の質量部２１、２２の回転角度をより大きくすることができ、第２の質量部２３の回転角度をさらに大きくすることができる。
この場合、第２の質量部２３の最大回転角度が、２０°以上となるように構成されるのが好ましい。
【００８７】
また、このように、Ｌ１およびＬ２を小さくすることにより、第３の質量部３１、３２と各電極４２との間の距離と、第１の質量部２１、２２と第３の質量部３１、３２との間との距離をより小さくすることができ、第３の質量部３１、３２と各電極４２との間と、第１の質量部２１、２２と第３の質量部３１、３２との間とに印加する駆動電圧をさらに小さくすることができる。
【００８８】
これらによって、第１の質量部２１、２２の低電圧駆動と、第２の質量部２３の大回転角度での振動（回動）とを実現することができる。
このため、このような静電アクチュエータ１をなす光スキャナは、より容易に装置を小型化することができる。また、このような光スキャナを、例えば、レーザープリンタや、走査型共焦点レーザー顕微鏡等の装置に用いると、これらの装置の小型・高速・軽量化を図ることもできる。
なお、前述したように、本実施形態では、Ｌ１とＬ２とはほぼ等しく設定されているが、Ｌ１とＬ２とが異なっていてもよいことは言うまでもない。
【００８９】
第１の質量部２１、２２、第３の質量部３１、３２の平均厚さは、それぞれ、１〜１５００μｍであるのが好ましく、１０〜３００μｍであるのがより好ましい。
第２の質量部２３の平均厚さは、１〜１５００μｍであるのが好ましく、１０〜３００μｍであるのがより好ましい。
第１の弾性連結部２５のばね定数ｋ１は、１×１０−４〜１×１０４Ｎｍ/ｒａｄであるのが好ましく、１×１０−２〜１×１０３Ｎｍ/ｒａｄであるのがより好ましく、１×１０−１〜１×１０２Ｎｍ/ｒａｄであるのがさらに好ましい。これにより、第２の質量部２３の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
【００９０】
一方、第２の弾性連結部２６、第３の弾性連結部３５、第４の弾性連結部３６のばね定数ｋ２は、１×１０−４〜１×１０４Ｎｍ/ｒａｄであるのが好ましく、１×１０−２〜１×１０３Ｎｍ/ｒａｄであるのがより好ましく、１×１０−１〜１×１０２Ｎｍ/ｒａｄであるのがさらに好ましい。これにより、第１の質量部２１、２２および第３の質量部３１、３２の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２３の振れ角をより大きくすることができる。
【００９１】
また、第１の弾性連結部２５のばね定数ｋ１と第２の弾性連結部２６のばね定数をｋ２とは、ｋ１＞ｋ２なる関係を満足するのが好ましい。これにより、第１の質量部２１、２２の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２３の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
さらに、第１の質量部２１、２２の慣性モーメントをＪ１とし、第２の質量部２３の慣性モーメントをＪ２としたとき、Ｊ１とＪ２とは、Ｊ１≦Ｊ２なる関係を満足することが好ましく、Ｊ１＜Ｊ２なる関係を満足することがより好ましい。これにより、第１の質量部２１、２２の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２３の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
【００９２】
ところで、第１の質量部２１、２２と第１の弾性連結部２５、２５とからなる第１の振動系の固有振動数ω１は、第１の質量部２１、２２の慣性モーメントＪ１と、第１の弾性連結部２５のばね定数ｋ１とにより、ω１＝（ｋ１／Ｊ１）１／２によって与えられる。一方、第２の質量部２３と第２の弾性連結部２６、２６とからなる第２の振動系の固有振動数ω２は、第２の質量部２３の慣性モーメントＪ２と、第２の弾性連結部２６のばね定数ｋ２とにより、ω２＝（ｋ２／Ｊ２）１／２によって与えられる。
【００９３】
このようにして求められる第１の振動系の固有振動数ω１と第２の振動系の固有振動数ω２とは、ω１＞ω２なる関係を満足するのが好ましい。これにより、第１の質量部２１、２２の振れ角を抑制しつつ、第２の質量部２３の回転角度（振れ角）をより大きくすることができる。
なお、本実施形態の振動系は、一対の第１の弾性連結部２５および一対の第２の弾性連結部２６のうち少なくとも１つが、その内部にピエゾ圧電素子を備えたものでもよい。これにより、例えば、回転角度および回転周波数を検出したりすることができ、また、その検出結果を、第２の質量部２３の姿勢の制御に利用することができる。
【００９４】
このような静電アクチュエータ１は、例えば、次のようにして製造することができる。
図１２ないし図１５は、それぞれ、静電アクチュエータ１の製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下では、説明の便宜上、図１２ないし図１５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
［Ａ１］  まず、図１２（ａ）に示すように、シリコン基板５を用意する。
【００９５】
次に、シリコン基板５の一方の面に、図１２（ｂ）に示すように、支持部２４と各質量部２１、２２、２３との形状に対応するように、例えば、アルミニウム等により金属マスク（金属膜）６を形成する。
金属膜の成膜方法としては、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、金属箔の接合等が挙げられる。なお、以下の各工程における金属膜の成膜においても、同様の方法を用いることができる。
【００９６】
そして、図１２（ｃ）に示すように、シリコン基板５の他方の面に、フォトレジストを塗布し、露光、現像を行う。これにより、図１２（ｃ）に示すように、支持部２４の形状に対応するように、レジストマスク７を形成する。なお、レジストマスク７の形成は、金属マスク６の形成よりも先に行ってもよい。
次に、このレジストマスク７を介して、シリコン基板５の前記他方の面をエッチングした後、レジストマスク７を除去する。これにより、図１２（ｄ）に示すように、支持部２４に対応する部分以外の領域に凹部５１が形成される。
【００９７】
エッチング方法としては、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、以下の各工程におけるエッチングにおいても、同様の方法を用いることができる。
【００９８】
次に、金属マスク６を介して、シリコン基板５の前記一方の面側を、前記凹部５１に対応する部分が貫通するまでエッチングする。
そして、金属マスク６を除去した場合、この後、第２の質量部２３上に金属膜を成膜し、光反射部２３１を形成する。また、シリコン基板５の前記他方の面側のうち、支持部２４に対応する部位に、熱酸化等により、酸化膜２９を形成する。
【００９９】
なお、ここで、シリコン基板５をエッチングを行った後、金属マスク６は除去してもよく、除去せずに残存させてもよい。金属マスク６を除去しない場合、第２の質量部２３上に残存した金属マスク６は光反射部２３１として用いることができる。
以上の工程により、図１２（ｅ）に示すように、各質量部２１、２２、２３および支持部２４が一体的に形成された構造体、すなわち基体２が得られる。
【０１００】
［Ａ２］  一方、図１３（ｆ）に示すように、シリコン基板８を用意する。
次に、シリコン基板８の一方の面に、図１３（ｇ）に示すように、支持部３４と各質量部３１、３２との形状に対応するように、例えば、アルミニウム等により金属マスク６’を形成する。
そして、図１３（ｈ）に示すように、シリコン基板８の他方の面に、フォトレジストを塗布し、露光、現像を行う。これにより、図１３（ｈ）に示すように、支持部３４の形状に対応するように、レジストマスク７’を形成する。なお、レジストマスク７’の形成は、金属マスク６’の形成よりも先に行ってもよい。
【０１０１】
次に、このレジストマスク７’を介して、シリコン基板８の前記他方の面をエッチングした後、レジストマスク７’を除去する。これにより、図１３（ｉ）に示すように、支持部３４に対応する部分以外の領域に凹部８１が形成される。
次に、金属マスク６’を介して、シリコン基板８の前記一方の面側を、前記凹部８１に対応する部分が貫通するまでエッチングする。
そして、シリコン基板８から金属マスク６’を除去し、シリコン基板８の両面のうち、支持部３４に対応する部位に、熱酸化等により、酸化膜３９を形成する。
以上の工程により、図１３（ｊ）に示すように、各質量部３１、３２および支持部３４が一体的に形成された構造体、すなわち中間層３が得られる。
【０１０２】
［Ａ３］  一方、図１４（ｋ）に示すように、対向基板４を形成するためのシリコン基板９を用意する。なお、シリコン基板９に代えて、ガラス基板等でもよい。
そして、シリコン基板９の一方の面に、凹部４１を形成する領域を除いた部分に対応するように、例えば、アルミニウム等により金属マスクを形成する。
次に、この金属マスクを介して、シリコン基板９の一方の面側をエッチングした後、金属マスクを除去する。これにより、図１４（ｌ）に示すように、凹部４１が形成された対向基板４が得られる。
次に、この対向基板４上に、図１４（ｍ）に示すように、電極４２を形成する。
電極４２は、対向基板４に金属膜を成膜し、電極４２の形状に対応するマスクを介して金属膜をエッチングを行った後、マスクを除去することにより形成することができる。
【０１０３】
［Ａ４］  次に、図１５（ｎ）に示すように、前記工程［Ａ１］で得られた基体２と、前記工程［Ａ２］で得られた中間層３とを直接接合等により接合して、図１５（ｎ）に示すような構造体を得る。
この構造体と、前記工程［Ａ３］で得られた対向基板４とを、直接接合等により接合して、図１５（ｏ）に示すように静電アクチュエータ１を得る。
【０１０４】
なお、基体２と中間層３と対向基板４との接合の順序は、前述したものに限定されない。すなわち、中間層３と対向基板４とを接合した後に、基体２と中間層３とを接合してもよく、また、中間層３と対向基板４との接合と、基体２と中間層３との接合とを同時に行ってもよい。
以上のようにして、第１実施形態の静電アクチュエータ１が製造される。
【０１０５】
なお、本実施形態では、第２の振動板である第１の質量部２１、２２が電極を兼ねているものについて説明したが、第１の質量部２１、２２の下側面に、別途電極を設けたものであってもよい。この場合、第１の質量部２１、２２の下側面に、回動中心軸２７に対して上側と下側とにそれぞれ、１対の電極を設け、これに対応して、対向基板４の上面にも、１対の電極４２を設けることができる。すなわち、対向基板４の上面に、回動中心軸２７（回動中心軸３７）に対して上側と下側とにそれぞれ、一対の電極４２を、第１の質量部２１および第３の質量部３１に対応する部分と、第１の質量部２２および第３の質量部３２に対応する部分とに設けることができる。このような１対の電極４２に、回動中心軸２７（回動中心軸３７）に対して上側と下側とで、交互に電圧が印加されるように位相のずれた交流電圧を印加することにより、静電アクチュエータを駆動することができる。
【０１０６】
また、本実施形態では、２自由度振動系のアクチュエータ（光スキャナ）に本発明を適用した例について説明したが、１自由度振動系のアクチュエータに本発明を適用することもできる。例えば、前述の第２実施形態において、第１の質量部２２、第２の質量部２３、第３の質量部３２を省略したような構成とすることができる。この場合、第１の質量部２１上に光反射部を設けることにより、光スキャナを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の第１実施形態の液滴吐出ヘッドの一例たるヘッドユニット（インクジェットヘッド）の概略的な断面図である。
【図２】図１のヘッドユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図３】図１のIII−III断面の駆動信号入力時の各状態を示す状態図である。
【図４】図１のIII−III断面の駆動信号入力時の各状態を示す状態図である。
【図５】第１実施形態のヘッドユニットの製造方法を説明するための図である。
【図６】第１実施形態のヘッドユニットの製造方法を説明するための図である。
【図７】第１実施形態のヘッドユニットの製造方法を説明するための図である。
【図８】本発明の静電アクチュエータの第２実施形態を示す平面図である。
【図９】図８中のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】図８に示す静電アクチュエータの第１の振動板の配置を示す平面図である。
【図１１】図８に示す静電アクチュエータの電極の配置を示す平面図である。
【図１２】第２実施形態の静電アクチュエータの製造方法を説明するための図である。
【図１３】第２実施形態の静電アクチュエータの製造方法を説明するための図である。
【図１４】第２実施形態の静電アクチュエータの製造方法を説明するための図である。
【図１５】第２実施形態の静電アクチュエータの製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１……アクチュエータ  ２……基体  ２１、２２……第１の質量部  ２３……第２の質量部  ２３１……光反射部  ２４……支持部  ２５……第１の弾性連結部  ２６……第２の弾性連結部  ２７……回動中心軸  ２８……空間  ２９……酸化膜  ３……中間層  ３１、３２……第１の質量部  ３４……支持部  ３５……第３の弾性連結部  ３６……第４の弾性連結部  ３７……回動中心軸  ３８……空間  ３９……酸化膜  ４……対向基板  ４１……凹部  ４２……電極  ５……シリコン基板  ５１……凹部  ６、６’……金属マスク  ７、７’……レジストマスク  ８……シリコン基板  Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３……距離  １００……インクジェットヘッド  １１０……ノズルプレート  １１１……ノズル  １２０……シリコン基板（第２の基板）  １２１……キャビティ  １２２……リザーバ  １２３……インク供給口  １２４……インク取入れ口  １２５……振動板  １２６……絶縁層  １２７……電極  １２７ａ……入力端子  １３０……シリコン基板（第１の基板）  １３１……振動板  １３２……凹部  １３３……絶縁層  １４０……ガラス基板（第３の基板）  １４１……凹部  １４２……電極
【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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