(57)【要約】【課題】  ヘッドの液室間隔壁に振動板及びギャップを高精度に形成することができず、ヘッドの滴吐出特性が変動し、高品質画像を形成できない。【解決手段】  加圧液室４、４間の液室間隔壁８の壁面、すなわち加圧液室４の両壁面に振動板１１とこれにギャップ１２を介して対向する電極１３を設けて、振動板１１と電極１３との間の静電力で振動板１１を変形させる静電型アクチュエータを構成とし、振動板１１と電極１３間に形成した犠牲層を、振動板１１に形成した犠牲層除去孔１４を介してエッチングで除去することによってギャップ１２を形成した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板とこれにギャップを介して対向する電極とを備え、振動板を静電力で変形させる静電型アクチュエータにおいて、前記振動板が液室間隔壁の壁面に設けられ、前記振動板と電極間のギャップが犠牲層エッチングプロセスによって形成されたことを特徴とする静電型アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の静電型アクチュエータにおいて、犠牲層を除去するための犠牲層除去孔は前記液室間隔壁の液室壁面を形成しない面に対応する部分に形成されていることを特徴とする静電型アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の静電型アクチュエータにおいて、前記液室間隔壁の液室の壁面を形成する少なくとも１つの面が傾斜面であることを特徴とする静電型アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の静電型アクチュエータにおいて、液室の対向する壁面にそれぞれ振動板が設けられていることを特徴とする静電型アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の静電型アクチュエータにおいて、前記振動板の変形可能領域が前記液室間隔壁の壁面領域よりも小さいことを特徴とする静電型アクチュエータ。
【請求項６】
請求項４に記載の静電型アクチュエータにおいて、前記各振動板に対応するギャップを相互に連通する連通路が設けられていることを特徴とする静電型アクチュエータ。
【請求項７】
請求項６に記載の静電型アクチュエータにおいて、前記連通路が複数設けられていることを特徴とする静電型アクチュエータ。
【請求項８】
ノズルから液滴を吐出させるための静電型アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記静電型アクチュエータが請求項１ないし７のいずれかに記載の静電型アクチュエータであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備えて被記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、請求項８に記載の液滴吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
振動板の変形によって液体を輸送するマイクロポンプにおいて、請求項１ないし７のいずれかに記載の静電型アクチュエータを備えていることを特徴とするマイクロポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電型アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、画像形成装置及びマイクロポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置として用いるインクジェット記録装置において使用するインクジェットヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室（吐出室、圧力室、加圧液室、インク流路とも称される）と、この液室内のインクを加圧するためのエネルギーを発生するアクチュエータ手段とを備えて、エネルギーを発生することによって液室内のインクに圧力を作用させ、ノズルからインク滴を吐出させるものである。
【０００３】
インクジェットヘッドとしては、電気機械変換素子などの圧電型アクチュエータを用いたもの、電気熱変換素子に膜沸騰を利用するサーマル型アクチュエータを用いたもの、振動板と電極間の静電力を利用する静電型アクチュエータを用いたものなどがあり、この中でも静電型アクチュエータを用いたインクジェットヘッドは、小型化、高速化、高密度化、省電力化において他の方式のヘッドに比べて優位であることから、現在開発が盛んに行われている。
【０００４】
このような静電型アクチュエータを用いたインクジェットヘッドとしては、個別電極を形成した電極基板と、液室及び個別電極に空隙（ギャップ）を介して対向する振動板を形成した流路基板と、ノズルを形成したノズル基板との積層構造で構成されるものが知られている。
【特許文献１】特開平６−７１８８２号公報
【０００５】
この静電型インクジェットヘッドでは、ノズルに連通した液室の一面（底面）に振動板を形成し、また振動板に対向させて個別電極を配し、振動板と個別電極間に駆動パルス電圧を印加することで、個別電極と振動板の間に発生する静電力によって振動板を変形させ、電圧を除去することによって振動板が復帰変形することにより、液室内のインクに圧力をかけ、ノズルからインク滴を吐出させる。
【０００６】
ところで、インクジェットヘッドを用いて高密度高画質記録を行うためには、液滴を吐出するノズル孔を高密度に形成する必要がある。
【０００７】
しかしながら、上述した構造の静電型インクジェットヘッドにあっては、振動板が液室の並び方向に沿って並ぶために、ノズルを高密度に配置するために液室を高密度に配置しようとすると、振動板の面積が小さくなり、低電圧駆動で所要の振動板変位が得られなくなるという問題がある。
【０００８】
そこで、液室基板などの流路形成部材に形成した液室（流路）間の隔壁（液室間隔壁）の壁面に振動板及びギャップを形成することにより、ノズルを高密度に配置できるようにしたインクジェトヘッドが知られている。
【特許文献２】特開２００２−３１６４１８号公報
【特許文献３】特開２００２−２５２２６号公報
【０００９】
このようなヘッドにおいて、液室基板の液室間隔壁に振動板及びギャップを形成する方法として、上記特許文献２には、（１）単結晶シリコン基板の異方性エッチング及び熱酸化を利用して形成した振動板部材を異方性エッチングにより凹部形成したシリコン基板に、間隔をあけて貼り付けることで形成する方法、（２）エッチングにより基板の電極側と液室側の両側から凹部形成し、それら凹部間に挟まれた部分を振動板とし、電極凹部に充填した部材の収縮によりギャップを形成する方法が開示されている。
【００１０】
また、上記特許文献３には、単結晶シリコン基板を異方性エッチングすることにより液室となる凹部の壁面から振動板となる部分を残してギャップとなる掘り込みを形成する方法が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述したように液室基板の液室間隔壁に振動板及びギャップを形成するインクジェットヘッドにおいて、液室基板と振動板部材とを別個に形成して、振動板部材を液室基板の壁面に間隔をあけて貼り付けるのでは、高精度なギャップを形成することができず、また、エッチングにより基板の電極側と液室側の両側から凹部形成し、それら凹部間に挟まれた部分を振動板とし、電極凹部に充填した部材の収縮によりギャップを形成するでは、振動板を高精度に形成することができないという課題がある。
【００１２】
また、単結晶シリコン基板の異方性エッチングで振動板となる部分を残してギャップとなる掘り込みを形成するのでは、深さ方向に長い微小なギャップをエッチング形成しなければならないために、エッチング時間がかかるとともに、サイドエッチなどの関係で高精度に同一の幅で所要深さのエッチングを行うことが困難であるために、振動板及びギャップを高精度に形成することは困難であるという課題がある。
【００１３】
その結果、ヘッドの滴吐出特性が変動し、高品質な画像形成ができないという課題がある。
【００１４】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、高密度配置が可能で安定した動作特性が得られる静電型アクチュエータ、小型かつ、低コストで高密度配置が可能で、安定した滴吐出特性が得られる液滴吐出ヘッド、この液滴吐出ヘッドを搭載した高画質画像を形成できる画像形成装置、及びこの静電型アクチュエータを備えて安定した液体輸送が可能なマイクロポンプ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】
【００１５】
本発明に係る静電型アクチュエータは、振動板が液室間隔壁の壁面に設けられ、振動板と電極間のギャップが犠牲層エッチングプロセスによって形成された構成とした。なお、本明細書において、液室間隔壁とは液室と外部とを隔てる隔壁をも含む意味で用いる。
【００１６】
ここで、犠牲層を除去するための犠牲層除去孔は液室間隔壁の液室壁面を形成しない面に対応する部分に形成されていることが好ましい。また、液室間隔壁の液室の壁面を形成する液室の並び方向の少なくとも１つの面が傾斜面であることが好ましい。
【００１７】
さらに、液室の対向する壁面にそれぞれ振動板が設けられていることが好ましい。そして、振動板の変形可能領域が液室間隔壁の壁面領域よりも小さいことが好ましい。
【００１８】
また、各振動板に対応するギャップを相互に連通する連通路が設けられていることが好ましい。さらに、連通路が複数設けられていることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、本発明にかかる静電型アクチュエータを含む構成とした。
【００２０】
本発明に係る画像形成装置は、本発明にかかる液滴吐出ヘッドを搭載したものである。
【００２１】
本発明に係るマイクロポンプは、本発明にかかる静電型アクチュエータを備えたものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る静電型アクチュエータによれば、振動板が液室間隔壁の壁面に設けられ、振動板と電極間のギャップが犠牲層エッチングプロセスによって形成されているため、高精度な振動板及びギャップ（空隙）を形成することができ、高密度配置が可能になり、また安定した動作特性が得られる。
【００２３】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、本発明に係る静電型アクチュエータを備えているので、高密度記録が可能な安定した滴吐出特性を得られるとともに、ヘッド部材の小型化、及び低コスト化を図ることができる。
【００２４】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えているので、低消費電力で高画質記録を行うことができる。
【００２５】
本発明に係るマイクロポンプによれば、本発明に係る静電型アクチュエータを備えているので、低消費電力で効率的な液体の移動を安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
先ず、本発明に係る静電型アクチュエータを含む本発明に係る液滴吐出ヘッドの第１実施形態について図１ないし図８を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドを分解した状態の概略斜視説明図、図２は同ヘッドをノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図、図３は図２の各部のパターンを抜き出した平面説明図、図４は図２のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図、図５は図２のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図、図６は図２のＹ１−Ｙ１線に沿う断面説明図、図７は図２のＹ２−Ｙ２線に沿う断面説明図、図８は図２のＹ３−Ｙ３線に沿う断面説明図である。
【００２７】
この液滴吐出ヘッドは、流路・アクチュエータ基板１とノズル基板２を積層して構成している。流路・アクチュエータ基板１には、加圧液室４、流体抵抗部５及び共通液室６等となる凹部が予め形成されており、ノズル基板２にはノズル孔３が形成されている。
【００２８】
流路・アクチュエータ基板１とノズル基板２を接合することで、ノズル基板２に形成された液滴を吐出するノズル孔３が連通する加圧液室４、加圧液室４に液体（インク）を供給するための流体抵抗部５及び共通液室６を形成している。各加圧液室４は液室間隔壁８で仕切られている。また、共通液室６に液体を供給するための液供給口７が、流路・アクチュエータ基板１の背面から基板を貫通して予め形成されている。
【００２９】
なお、図１に示す流体抵抗部５は、流路幅・高さは絞られていないが、幅や高さを絞ることができる。また、加圧液室４を隔てる液室間隔壁８は、流路・アクチュエータ基板１の水平方向に対し概ね垂直に形成され、液室間隔壁８の壁面は垂直面８ａとなっている。
【００３０】
そして、液室間隔壁８の壁面（液室の並び方向での液室の壁面には、図４及び図５にも示すように、振動板１１及びこれにギャップ（空隙）１２を置いて対向する電極１３（これを「固定電極１３」という。）とで構成した本発明に係る静電型アクチュエータであるアクチュエータ素子１０を配置している。この場合、１つの加圧液室４の液室並び方向の液室間隔壁８、８の各壁面８ａ，８ａにアクチュエータ素子１０を配置した構成としている。
【００３１】
ここで、振動板１１と固定電極１３との間のギャップ１２は、振動板１１と固定電極１３との間に形成した犠牲層を、振動板１１に形成した犠牲層除去孔１４を介してエッチングで除去することによって形成している。この犠牲層除去孔１４は、液室間隔壁８の液室壁面を形成しない面、ここでは、ノズル基板２との接合面に形成して、流路・アクチュエータ基板１とノズル基板２を接着剤接合するときに接着剤により犠牲層除去孔１４を封止して、ギャップ１２内に液体等が入らない構成としている。また、犠牲層除去孔１４とギャップ１２との間は連通路（空隙）１２ａで連通される。
【００３２】
なお、図２では、便宜上２ノズル分のみ図示しているが、実際にはそれ以上の数のノズルが並んでいる。また、犠牲層除去孔１４も加圧液室４の１壁面当たり５個しか描いていないが、実際には多数（例えば、１０〜５０μｍピッチ。加圧液室長が１０００μｍの場合は、１壁面あたり１００〜２０個）配置することが好ましい。以下の図示でも同様である。
【００３３】
また、このヘッドでは、固定電極１３を個別電極として各ノズル（加圧液室）毎に電気的に分離して設け、振動板１１を共通電極として各ノズル（加圧液室）で電気的に共通に設け、固定電極１３へ印加する駆動電圧の有無により噴射するノズル３の選択を行う構成している。
【００３４】
なお、固定電極１３は加圧液室４内から流路・アクチュエータ基板１の表面の平坦面まで延ばして設け、平坦面部分には固定電極１３の電極取り出しパッド１５Ａ及び電極接続孔１６Ａを形成している。振動板１１も加圧液室４内から流路・アクチュエータ基板１の表面の平坦面まで延ばして設け、平坦面部分には図示しないが振動板電極用の電極取り出しパッド及び電極接続孔を形成している。
【００３５】
このように、本発明に係る静電型アクチュエータによれば、振動板を液室間隔壁の壁面に設け、振動板と電極間のギャップが犠牲層エッチングプロセスによって形成されているため、高精度な振動板及びギャップを形成することができるので、高密度配置が可能になるとともに安定した動作特性が得られ、この静電型アクチュエータを含む液滴吐出ヘッドを構成することによって安定した液吐出特性が得られ、高密度記録を安定して行うことができる。
【００３６】
ここで、流路・アクチュエータ基板１は、例えば、結晶面方位（１１０）のシリコン基板上に、異方性エッチマスク層となる熱酸化膜を成長させ、液室・流路となる部分をフォトリソ・エッチングプロセスにより開口させ、その後、ＫＯＨ水溶液又はＴＭＡＨ水溶液等により、シリコンの異方性エッチを行ったのち、異方性エッチマスクとして使用した熱酸化膜を緩衝フッ酸等で除去することにより形成することができる。
【００３７】
また、ノズル基板２は、ＮｉやＳＵＳなどの金属板、あるいはセラミックス、ガラス、あるいは樹脂などにより形成し、ノズル孔３はドライ又はウェットエッチングやレーザー加工などの周知の方法で形成することができる。このノズル基板２の吐出方向面には、インクとの撥水性を確保するために、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜が形成されている。
【００３８】
そして、本発明にかかる液滴吐出ヘッドの液滴吐出は、ノズル基板２に形成されたノズル孔３からノズル基板面にほぼ垂直な方向に吐出する、いわゆるサイドシュータ（フェースシュータ）の構成になっている。
【００３９】
次に、上述した液滴吐出ヘッドの構成の詳細について図９ないし図１５をも参照して説明する。なお、図９は図２のＸ１−Ｘ１線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図、図１０は図２のＸ２−Ｘ２線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図、図１１は図２のＹ３−Ｙ３線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図、図１２はノズルの並び方向に沿う加圧液室底部の拡大断面図、図１３は図２のＹ１−Ｙ１線に沿う加圧液室底部の拡大断面図、図１４は図２のＹ１−Ｙ１線に沿う固定電極用電極取り出しパッド部の断面説明図、図１５は図２では図示していないが、振動板電極用電極取り出しパッド部の断面説明図である。
【００４０】
上記のとおり、加圧液室４の対向する液室間隔壁８，８の壁面８ａ、８ａに、振動板１１と、この振動板１１と犠牲層エッチングで形成されたギャップ（空隙）１２を介して対向する固定電極１３とを設けて本発明に係る静電型アクチュエータであるアクチュエータ素子１０を構成している。
【００４１】
ここでは、振動板１１は、振動板側絶縁膜１８と、振動板電極１９と、応力調整膜２０と振動板割れ防止膜２１の４つの層で構成し、所望の剛性となるように、それぞれの膜厚を調整している。
【００４２】
振動板絶縁膜１８は、振動板電極１９と固定電極１３との短絡防止、及び犠牲層除去時の振動板電極１９を保護する機能を有しており、電極層１３が犠牲層エッチングに対する耐性がない、或いは低い場合に有効である。例えば、犠牲層及び振動板電極１９の材料としては、ポリシリコンを用いることが可能であり、この材料を用いた場合、犠牲層除去時に電極層１９が保護膜で覆われている必要がある。また、振動板電極層１９の素材としては、例えばドープドポリシリコンを用いることができる。
【００４３】
応力調整膜２０は例えば窒化膜であり、酸化膜やポリシリコン膜などの圧縮応力をキャンセルし、振動板１１が初期状態（固定電極１３との間に電圧を印加していない状態）において撓んでしまうことを防止する機能を有している。
【００４４】
振動板割れ防止膜２１は例えば酸化膜であり、振動板１１の割れを防止する機能を有している。つまり、振動板１１の最表面が窒化膜の場合、犠牲層エッチングプロセスによる加工中や、ヘッドの完成後、その動作中において振動板１１が割れやすいという問題が生じるが、窒化膜上に、例えば酸化膜を成膜することにより、振動板の割れを防止することができる。
【００４５】
ここで、犠牲層除去孔１４付近では、図９及び図１１に示すように、振動板電極１９表面が露出しないように、振動板電極１９の開口径を犠牲層除去孔１４の径よりも大きく形成し、振動板電極１９の開口縁部を応力調整膜２０と振動板割れ防止膜２１で覆うようにしている。
【００４６】
一方、固定電極１３は、各ノズル３に対応した個別電極とするため、図９及び図１０に示すように、液室間隔壁８に上面（ノズル基板２との接合面）側で分離溝１３Ａによって分離して形成している。そして、固定電極１３のギャップ１２側表面には各固定電極１３間の分離溝を含めて固定電極側絶縁膜２２を、液室間隔壁８側には絶縁膜２３をそれぞれ形成している。
【００４７】
ここで、固定電極側絶縁膜２２と振動板側絶縁膜１８の間に形成されるギャップ１２は所定の領域にのみ形成して振動板１１を変形可能とし、その領域以外の部分では、固定電極側絶縁膜２２と振動板側絶縁膜１８は密着して、加圧液室４の底部等において振動板固定部２５を構成している。この構成は、後述する犠牲層パターンの有無によって決められる。
【００４８】
さらに、流路・アクチュエータ基板1上には、ノズル基板２を接着剤層１７を介して接着接合し、このノズル基板２と接着剤層１７によって犠牲層除去孔１４を封止している。このように、犠牲層除去孔を液室間隔壁の液室壁面を形成しない面に対応する部分に形成することにより、犠牲層除去孔の封止が容易になる。また、犠牲層除去孔を高密度、高精度に形成できるので、高効率、低バラツキの犠牲層除去が可能となる。
【００４９】
また、図１４に示すように、固定電極側絶縁膜２２、振動板側絶縁膜１８、振動板電極１９、応力調整膜２０及び振動板割れ防止膜２１に電極接続孔１６Ａを開口し、例えば、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等で固定電極１３用の電極取り出しパッド１５Ａを形成している。
【００５０】
同様に、図１５に示すように、応力調整膜２０及び振動板割れ防止膜２１に電極接続孔１６Ｂを開口し、例えば、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等で振動板電極１９用の電極取り出しパッド１５Ｂを形成している。
【００５１】
次に、この第１実施形態の他の例について、図１６ないし図１８をも参照して説明する。なお、図１６は図２のＸ１−Ｘ１線に沿う断面に相当する液室間隔壁上部の拡大断面図、図１７は図２のＸ２−Ｘ２線に沿う断面に相当する液室間隔壁上部の拡大断面図、図１８は図２のＹ３−Ｙ３線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図である。
【００５２】
この例では、液室間隔壁８上部の振動板１１を固定する領域に犠牲層エッチングプロセスで除去されない犠牲層２４を形成することによって、液室間隔壁８の上部（ノズル基板との接合面）をより平坦にする構成としている。このような構成にすることにより、構成部材（ここでは、流路・アクチュエータ基板１とノズル基板２）の接合度を向上させることができる。なお、その他の構成は前述したと同様である。
【００５３】
ここで、犠牲層２４は、固定電極１３上に犠牲層を形成した後、残存させる領域とギャップ１２となる領域とを予め分離しておいて、残存部分には犠牲層除去孔１４を設けないことで得ることができる。
【００５４】
次に、この第１実施形態の更に他の例について図１９及び図２０を参照して説明する。なお、図１９はノズルの並び方向に沿う加圧液室底部の断面説明図、図２０は図２のＹ１−Ｙ１線に沿う加圧液室底部の拡大断面図である。
【００５５】
この例は、加圧液室４の底面には固定電極１３を形成しない構成したものである。これにより加圧液室４を形成するための凹部（掘り込み）の深さが同じであれば相対的に実質的な加圧液室４の容量を大きくすることができ、加圧液室４の容量が同じであれば流路・アクチュエータ基板１の厚みを薄くすることができる。また、加圧液室４の底部部分において固定電極と振動板間の静電容量、固定電極と基板間の静電容量がなくなるので、固定電極の静電容量が小さくなり、これによりドライバＩＣなどの駆動回路の負荷が低減する。
【００５６】
次に、上記第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法の一例について図２１ないし図２８を参照して説明する。なお、図２１ないし図２８の各（ａ）は、図２のＸ１−Ｘ１線に沿う液室間隔壁部部分の断面説明図、図２１ないし図２８の各（ｂ）は、図２のＹ１−Ｙ１線に沿う電極取り出しパット１５Ａ周辺部の断面説明図である。なお、以下では（ａ）、（ｂ）の付記を省略する。
【００５７】
先ず、図２１に示すように、流路・アクチュエータ基板１となる結晶面方位（１１０）のシリコン基板上に、異方性エッチマスク層となる熱酸化膜を成長させ、液室・流路となる部分をフォトリソ・エッチングプロセスにより開口させる。その後、ＫＯＨ溶液またはＴＭＡＨ水溶液等により、シリコンの異方性エッチングを行って、加圧液室４、流体抵抗部５、共通液室６などの液室、流路となる凹部を形成した後、異方性エッチマスクとして使用した熱酸化膜を緩衝フッ酸等で除去し、液室間隔壁８などを有する流路・アクチュエータ基板１を得る。
【００５８】
このとき、異方性エッチングをすることにより、結晶面方位（１１１）面が現れるので、パターンの方向を選択することにより、隣接するノズルに対応する液室間隔壁８を流路・アクチュエータ基板１の表面に対し、ほぼ垂直に形成することができる。
【００５９】
次いで、図２２に示すように、液室、流路が形成された流路・アクチュエータ基板１の表面に基板絶縁膜２３としての熱酸化膜を１．６μｍの厚さで形成し、更に固定電極１３となるリンドープポリシリコンを厚さ０．４μｍ程度に成膜し、フォトリソ・エッチングプロセスにより、リンドープポリシリコンに分離溝１３Ａを形成して各液室４に対応する固定電極１３をパターニング形成する。
【００６０】
次に、図２３に示すように、パターニングした固定電極１３上に、固定電極側絶縁膜２２としてＣＶＤ酸化膜を厚さ０．２μｍ程度に成膜する。この酸化膜は、後の犠牲層２４除去時に固定電極１３をエッチャントから保護すると同時に、ヘッド駆動時には振動板電極１９との短絡を防止する機能を有する。
【００６１】
その後、犠牲層２４としてポリシリコンを厚さ０．３μｍ程度堆積させ、フォトリソ、エッチングプロセスにて、ギャップ１２及び連通路１２ａをパターニングする。このときのパターン及び犠牲層除去孔１４の配置によりギャップ１２が形成される部分を決める。
【００６２】
次に、図２４に示すように、パターニングした犠牲層２４上に、振動板側絶縁膜１８としてＣＶＤ酸化膜を厚さ０．２μｍ程度成膜する。この酸化膜は、後の犠牲層２４除去時に固定電極１３をエッチャントから保護すると同時に、ヘッド駆動時には固定電極１３との短絡を防止する機能を有する。
【００６３】
その後、振動板電極１９としてリンドープドポリシリコンを０．２μｍ堆積させ、フォトリソ・エッチングプロセスにてパターニングする。
【００６４】
次に、図２５に示すように、パターニングした振動板電極１９上に、応力調整膜２０としてＣＶＤ窒化膜を厚さ０．１５μｍ程度に成膜し、その上に振動板割れ防止膜２１としてＣＶＤ酸化膜を厚さ０．４μｍ程度に成膜する。その後、これらのＣＶＤ窒化膜及びＣＶＤ酸化膜に犠牲層除去孔１４及び電極パッド接続孔１６Ａを開口するためにレジストマスク２６をフォトリソプロセスにて形成する。
【００６５】
この工程において、段差構造を完全に覆うようにレジスト２６を塗布しようとすると、加圧液室４等の凹部分が概ねレジストで埋め込まれるような形状になることが多い。このとき、レジスト２６が完全に埋め込まれなくとも、最初に基板表面であった部分ではレジスト２６厚みは薄く、加圧液室４底部のような基板表面から見て低い部分ではレジスト２６厚みは厚くなる。一方、レジスト２６の厚みとパターニング寸法の関係は、レジスト２６の厚みが厚くなると、解像度が小さく（最小加工寸法が大きく）なり、寸法バラツキも大きくなる傾向がある。
【００６６】
また、露光については、投影露光装置にて露光する場合、パターニングする面が概ね平坦な方が、焦点合わせの関係上高精度のパターニングをすることが可能となる。ここで、投影光学系を用いない露光装置、いわゆる一般的なアライナーを用いる場合は、焦点深度は非常に深くすることができるが、高い解像度を得ることはできない。
【００６７】
本実施形態では、犠牲層除去孔１４を基板１表面の概ね平坦な面に形成していることから、その部分ではレジスト２６の厚みが薄いので、高密度・高精度の犠牲層除去孔１４のパターン形成が可能となる。
【００６８】
次いで、図２６に示すように、上述した工程で形成したレジスト２６をマスクとして用いて犠牲層除去孔１４及び電極接続孔１６Ａをエッチングにて開口する。このときＣＦ４＋ＣＨＦ３ガスによるＲＩＥによりエッチングを行うことにより、酸化膜と窒化膜の積層膜（振動板割れ防止層２１、応力調整膜２０、振動板側絶縁膜１８）を連続的にエッチングすることができ、かつ、ポリシリコン層（犠牲層２４）でエッチングを止めることができる。
【００６９】
このエッチング処理をした後、レジスト２６を除去することにより、所定の犠牲層除去孔１４及び電極接続孔１６Ａを得ることができる。
【００７０】
次に、図２７に示すように、電極取り出しパッド１５Ａとなる、Ａｌ−１％Ｓｉ膜を厚さ０．８μｍ程度成膜した後、フォトリソ、エッチングプロセスにてパターニングを行う。その後、ＳＦ６プラズマやＸｅＦ２ガスによるドライエッチ、又は過硫酸アンモニウム添加のＴＭＡＨによるウェットエッチによりギャップ（空隙）１２形成する部分の犠牲層２４を除去する。
【００７１】
ここで、上記の材料とエッチング方法を用いた場合、エッチャントに晒される固定電極側絶縁層２２、振動板側絶縁層１８、振動板割れ防止膜２１（以上、いずれも酸化膜）及び電極取り出しパッド１５Ａ（Ａｌ−１％Ｓｉ膜）に対し十分な選択性をもって犠牲層２４を除去することが可能である。
【００７２】
その後、図２８に示すように、上述したようにして得られた流路・アクチュエータ基板１上に、別途作製したノズル基板２を、接着剤層１７を介して貼り付ける。このとき、犠牲層除去孔１４が基板１表面の平坦部分に形成されているため、ノズル基板２の貼り付けと同時に犠牲層除去孔１４を塞ぐことができる。
【００７３】
次に、本発明にかかる液滴吐出ヘッドの第２実施形態について、図２９ないし３７を参照して説明する。なお、図２９は同ヘッドをノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図、図３０は図２９の各部のパターンを抜き出した平面説明図、図３１は図２９のＸ３−Ｘ３線に沿う断面説明図、図３２は図２９のＸ４−Ｘ４線に沿う断面説明図、図３３は図２９のＹ４−Ｙ４線に沿う断面説明図、図３４は図２９のＹ５−Ｙ５線に沿う断面説明図、図３５は図２９のＸ３−Ｘ３線に沿う加圧液室底部の断面説明図、図３６は図２９のＸ４−Ｘ４線に沿う加圧液室底部の断面説明図、図３７は図２９のＹ４−Ｙ４線に沿う加圧液室底部の断面説明図である。
【００７４】
本実施形態は、１つの加圧液室４の対応する２つの液室隔壁部８の壁面に形成した振動板１１と固定電極１３との間のギャップ（空隙）１２、１２を連通する複数の連通路１２ｂを、加圧液室４の底面に形成している。なお、その他の構成は前記第１実施形態とほぼ同様である。
【００７５】
ここで、この複数の連通路１２ｂの形成位置は、図３０（ｂ）に示すように、犠牲層除去孔１４に対応する連通路１２ａとは平面的に見て互い違いになる位置としている。
【００７６】
また、この連通路１２ｂは、加圧液室４の底面で振動板固定部２５と交互に配置している。加圧液室４の底面に振動板固定部２５を形成することにより、加圧液室４を介して対向する振動板１１の相互干渉を抑制することができる。これに対して、加圧液室４の底面の振動板固定部２５を形成せずに、連通路１２ｂで全面が連通するような構成とした場合、対向する２つの振動板１１、１１の相互干渉が生じ、安定した液滴吐出特性を得ることができなくなる。
【００７７】
このように、対向する壁面のギャップ１２、１２を連通する連通路１２ｂを形成することにより、ウェットプロセスで犠牲層除去を実施した際の液の澱みが少なくなるため、エッチング後の水洗や乾燥工程が行い易くなる。その結果として、量産性の高いウェットプロセスによる犠牲層除去工程の適用がし易くなり、同時にコストダウンを図ることができる。
【００７８】
また、ドライプロセスで犠牲層除去を行う場合において、エッチング後にウェット洗浄を行う場合にも、同様な効果を得ることができる。
【００７９】
なお、図２９の平面図と図３３及び図３４の断面図では連通路１２ｂの数を異にして図示しているが、これは図示の便宜上のものであって実際には同じである。また、形成する連通路１２ｂもこれらの図に示す個数に限ったものではなく、例えば、液室長が１０００μｍの加圧液室４に連通路１２ｂを１０〜５０μｍのピッチで配置するとした場合、１ノズルあたりの個数は１００〜２０個形成することができる。
【００８０】
本実施形態は、第１実施形態と比較して犠牲層２４のパターンが異なるが、それ以外は第１実施形態と同様の構成であるので、その製造工程も第1実施形態で説明したのとほぼ同様である。具体的には、図２３を参照して説明した、第１実施形態の固定電極側絶縁膜２２及び犠牲層２４の形成工程において、連通路１２ｂとなる部分にも犠牲層２４が残るように、図３０（ｂ）に示す犠牲層(ギャップ及び連通路)パターンのマスク等を用いてフォトリソプロセスを行うことにより形成することができる。
【００８１】
次に、本発明にかかる液滴吐出ヘッドの第３実施形態について図３８ないし４３を参照して説明する。なお、図３８は同ヘッドをノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図、図３０は図２９の各部のパターンを抜き出した平面説明図、図４０は図３８のＸ５−Ｘ５線に沿う断面説明図、図４１は図３８のＸ６−Ｘ６線に沿う断面説明図、図４２は図３８のＹ７−Ｙ７線に沿う断面説明図、図４３は図３８のＹ８−Ｙ８線に沿う断面説明図である。
【００８２】
本実施形態においては、振動板１１をノズル３毎に個別的に分割して個別電極とし、振動板１１に対向する電極（固定電極）側を共通電極として、この共通電極は流路・アクチュエータ基板１が兼ねるようにしている。なお、その他の構成は前記第１実施形態とほぼ同様である。
【００８３】
この場合、流路・アクチュエータ基板１としては結晶面方位（１１０）のシリコン基板を用いているが、電極として機能させるため、低抵抗なシリコンウェハから作製するか、流路形成後に低抵抗化のための不純物のドープを行うことが好ましい。
【００８４】
次に、この第３実施形態のヘッド構成の詳細について図４４ないし図５０をも参照して説明する。なお、図４４は図３８のＸ５−Ｘ５線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図、図４５は図３８のＸ６−Ｘ６線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図、図４６は図３８のＹ９−Ｙ９線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図、図４７はノズルの並び方向に沿う加圧液室底部の拡大断面図、図４８は図３８のＹ７−Ｙ７線に沿う加圧液室底部の拡大断面図、図４９は図３８のＹ９−Ｙ９線に沿う振動板電極用電極取り出しパッド部の詳細断面説明図、図５０は固定電極用電極取り出しパッド部の詳細断面説明図である。
【００８５】
本実施形態においても、振動板１１は、第１実施形態と同様に、振動板側絶縁膜１８、振動板電極１９、応力調整膜２０及び振動板割れ防止膜２１の４つの層で構成されており、所望の剛性となるように、それぞれの膜厚を調整しているまた、流路・アクチュエータ基板１を振動板１１に対向する電極として用いるために、流路・アクチュエータ基板１とは別に固定電極を形成せず、電極側絶縁膜２２を流路・アクチュエータ基板１上に形成している。
【００８６】
このように、流路・アクチュエータ基板１を振動板１１に対向する電極（共通電極）とすることによって、第１実施形態に係るヘッドと比較して、少ない工程で作製することができる。具体的には、前述した図２２に示す第１実施形態の例で基板絶縁膜２３及び固定電極１３の形成工程を省略し、振動板電極１９を個別電極に分割するパターンニングを行う。
【００８７】
また、本実施形態においては、固定電極用電極取り出しパッド部１５Ａは、流路・アクチュエータ基板１まで貫通する電極接続孔１６Ａを形成して電極取り出しパッド１５Ａを形成する。
【００８８】
次に、本発明にかかる液滴吐出ヘッドの第４実施形態について図５１ないし５９を参照して説明する。なお、図５１は同ヘッドをノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図、図５２は図５１の各部のパターンを抜き出した平面説明図、図５３は図５１のＸ８−Ｘ８線に沿う断面説明図、図５４は図５１のＸ８−Ｘ８線に沿う断面説明図、図５５は図５１のＹ１−Ｙ１０線に沿う断面説明図、図５６は図５１のＹ１１−Ｙ１１線に沿う断面説明図、図５７は図５１のＸ７−Ｘ７線に沿う加圧液室底部の拡大断面図、図５８は図５１のＸ８−Ｘ８線に沿う加圧液室底部の拡大断面図、図５９は図５１のＹ１０−Ｙ１０線に沿う加圧液室底部の拡大断面図である。
【００８９】
本実施形態は、上述した第３実施形態に前述した第２実施形態の連通路１２ｂを設ける構成を適用したものである。これにより、第３実施形態の作用効果に加えて、第２実施形態と同様に、量産性の高いウェットプロセスによる犠牲層除去の適用がし易くなり、同時にコストダウンを図ることができる。
【００９０】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第５実施形態について図６０ないし図７５を参照して説明する。なお、図６０は同ヘッドの分解斜視説明図、図６１は同ヘッドをノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図、図６２は図６１の各部のパターンを抜き出した平面説明図、図６３は図６１のＸ９−Ｘ９線に沿う断面説明図、図６４は図６１のＸ１０−Ｘ１０線に沿う断面説明図、図６５は図６１のＹ１３−Ｙ１３線に沿う断面説明図、図６６は図６１のＹ１４−Ｙ１４線に沿う断面説明図、図６７は図６１のＸ９−Ｘ９線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図、図６８は図６１のＸ１０−Ｘ１０線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図、図６９は図６１のＹ３−Ｙ３線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図、図７０はノズルの並び方向に沿う加圧液室底部の拡大断面図、図７１は図６１のＹ１３−Ｙ１３線に沿う加圧液室底部の拡大断面図、図７２は振動板電極用電極取り出しパッド部の断面説明図、図７３は固定電極用電極取り出しパッド部の断面説明図である。
【００９１】
この液滴吐出ヘッドは、流路・アクチュエータ基板１の加圧液室４を液室並び方向の断面でＶ字状に形成し、加圧液室４を隔てる液室間隔壁８の壁面を傾斜面８ｂとしている。
【００９２】
このような傾斜面８ｂを有する液室間隔壁８は、結晶面方位（１００）シリコンウェハ（シリコン基板）を用いて異方性エッチングによって加圧液室４となる掘り込みを形成することによって、結晶面方位の関係で傾斜面が現出することから容易に形成することができる。なお、液室間隔壁８の形成方法としては、他の方法を用いることも可能だが、（１００）単結晶シリコン基板と異方性エッチングを組み合せることで、容易かつ高精度に傾斜面を形成することができる。
【００９３】
そして、前述した第３実施形態と同様に、流路・アクチュエータ基板１を共通電極とし、振動板１１を個別電極としている。ここで、液室間隔壁８の１つの壁面（傾斜面８ｂ）に対応する振動板１１は、傾斜面８ａの上部と下部を振動板固定部２５、２５として固定している。つまり、振動板１１の変形可能領域１１ａの面積は液室間隔壁８の傾斜面の面積より小さく、また、振動板１１の変形可能領域１１ａの短辺長は液室間隔壁８の傾斜面の長さよりも短く、あるいは、振動板１１の変形可能領域１１ａは液室間隔壁８の傾斜面８ｂ内で傾斜面８ｂに対向する構成としている。なお、その他の構成及び各部の詳細は前述した第３実施形態と同様である。
【００９４】
このように、このヘッドにおいては、振動板１１は液室間隔壁８の傾斜面８ａの上部（液室上部）と下部（液室底部）に振動板固定部２５、２５を形成して固定する構成であるので、振動板１１の長さ（短辺長）は、液室間隔壁８の傾斜面８ｂの角度と犠牲層フォトリソ・エッチングでのパターン精度で決定されることになり、高精度に振動板（変形可能領域）を形成することができるとともに、安定した動作を得ることができる。
【００９５】
つまり、異方性エッチングで形成した場合は、前述したように、傾斜面８ｂの角度は結晶面方位で決定されるため、バラツキを抑えて形成することが可能である。また、フォトリソ・エッチングによるパターン精度は、その用いる装置やレジスト種類、或いはプロセス条件等により異なるが、±１μｍ以内（振動板長。平面に投影した長さでは、±０．６μｍ以内）に収めることが十分可能になる。
【００９６】
これに対して、例えば、図７４に示すように、液室間隔壁８の傾斜面８ｂの下部、すなわち、加圧液室４の底部側にのみ振動板固定部２５を設け、液室間隔壁８の傾斜面８ｂの上部には振動板固定部２５を設けない構成とすることもできるが、この場合の振動板長（短辺長）のバラツキは、加圧液室４の上部側にも振動板固定部２５を設ける場合よりも大きくなる。
【００９７】
この点について図７６及び図７７をも参照して説明する。なお、図７６は液室間隔壁８の傾斜面８ｂの上部及び下部に振動板固定部２５、２５を設ける構成とした場合の振動板長バラツキの説明図、図７７は液室間隔壁８の傾斜面８ｂの下部のみに振動板固定部２５を設ける構成とした場合の振動板長バラツキの説明図である。
【００９８】
まず、図７６に示す液室上部及び液室下部に振動板固定部を設ける構成では、流路・アクチュエータ基板１にシリコン基板を用いて異方性エッチングによって掘り込みを形成して液室間隔壁８の傾斜面８ｂを形成するとき、（異方性エッチングのマスク寸法のバラツキ＋異方性エッチング時のサイドエッチのバラツキ）のバラツキＷ１が生じる。一方、ギャップ１２を形成するための犠牲層を残す犠牲層パターニングはマスクを用いて行うために、液室上部固定端及び液室下部固定端ではマスクアライメントによるバラツキＷ２、Ｗ２が生じる。
【００９９】
この場合、マスクアライメントのバラツキＷ２、Ｗ２は、液室上部固定端及び液室下部固定端を１つのマスクで同時に形成するので、アライメントズレは同方向に生じることになり、振動板長さ（短辺長）としては変化しないことになる。そして、図７６の上方から犠牲層パターニングのための露光を行うので、異方性エッチングによる傾斜面８ｂにバラツキＷ１が生じても、振動板長さ（短辺長）としては変化しないことになる。例えば、傾斜面８ｂが実線図示の位置にある場合の振動板長さｂ１と傾斜面８ｂが仮想線図示の位置にある場合の振動板長さｂ２とは同じになる。言い換えれば、振動板長さ（短辺長）ｂは液室上部固定端及び液室下部固定端で規定されるので精度が得られる。
【０１００】
これに対して、図７７に示す液室下部のみに振動板固定部を設ける構成では、犠牲層パターニングのマスクアライメントのバラツキＷ２が生じると、傾斜面８ｂの位置が一定であるとしてもバラツキＷ２に相当量だけ振動板長さは変化することになり、また、マスクアライメントのバラツキＷ２であるとしても傾斜面８ｂを形成するときの異方性エッチングのマスク寸法及びサイドエッチによるバラツキＷ１によっても変化する。例えば、傾斜面８ｂが実線図示の位置にある場合の振動板長さｂ１１と傾斜面８ｂが仮想線図示の位置にある場合の振動板長さｂ１２とでは、（ｂ１２−ｂ１１）の差が生じることになり、精度が得られない。
【０１０１】
なお、液室底部側のみに振動板固定部２５を設ける構成とした場合の振動板長バラツキの値は、（加圧液室４下部の振動板固定部２５寸法（固定部端位置）バラツキ＋アライメントバラツキ＋異方性エッチマスクバラツキ＋異方性エッチ時サイドエッチバラツキ）となる。
【０１０２】
一方、図７５に示すように、加圧液室４の下部に振動板固定部２５を形成しない場合には、振動板１１の加圧液室４を介して対向する２つの傾斜面８ｂ、８ｂに対向する領域が干渉し合い、安定した動作特性を得ることができない。
【０１０３】
なお、この実施形態では、振動板電極１９をノズル３ごとに個別的に設けて振動板１１を個別電極とし、流路・アクチュエータ基板１を共通電極としたが、振動板電極１９を共通電極とし、流路・アクチュエータ基板１側に個別電極を設ける構成とすることもできる。
【０１０４】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第６実施形態について図７８ないし図８６を参照して説明する。なお、図７８は同ヘッドをノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図、図７９は図７８の各部のパターンを抜き出した平面説明図、図８０は図７８のＸ１１−Ｘ１１線に沿う断面説明図、図８１は図７８のＸ１２−Ｘ１２線に沿う断面説明図、図８２は図７８のＹ１６−Ｙ１６線に沿う断面説明図、図８３は図７８のＹ１７−Ｙ１７線に沿う断面説明図、図８４は図７８のＸ１１−Ｘ１１線に沿う加圧液室底部の拡大断面図、図８５は図７８のＸ１２−Ｘ１２線に沿う加圧液室底部の拡大断面図、図８６は図７８のＹ１６−Ｙ１６線に沿う加圧液室底部の拡大断面図である。
【０１０５】
本実施形態では、前述した第２実施形態及び第４実施形態と同様に、加圧液室４を介して対向する２つの液室間隔壁８の傾斜面８ｂ、８ｂに形成したギャップ１２を、加圧液室４の底面に形成した複数の連通路１２ｂを介して連通させている。その他の構成は上記第５実施形態とほぼ同様の構成である。
【０１０６】
このような構成にすることにより、第５実施形態の作用効果に加えて、前記第２実施形態及び第４実施形態で説明したと同様に、量産性の高いウェットプロセスによる犠牲層除去の適用がし易くなり、同時にコストダウンを図ることができる。
【０１０７】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第７実施形態について図８７を参照して説明する。なお、図８７は同ヘッドを分解した状態の斜視説明図である。
この液滴吐出ヘッドは、流路・アクチュエータ基板１とノズル基板２を積層して構成している。流路・アクチュエータ基板１には、加圧液室４及び共通液室６等となる凹部が予め形成されており、ノズル基板２にはノズル孔３、流体抵抗部５及び共通液室６に液体を供給するための液供給口７が形成されている。
【０１０８】
流路・アクチュエータ基板１とノズル基板２を接合することで、ノズル基板２に形成された液滴を吐出するノズル孔３が連通する加圧液室４、加圧液室４に液体（インク）を供給するための流体抵抗部５及び共通液室６を形成している。各加圧液室４は液室間隔壁８で仕切られている。
【０１０９】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第８実施形態について図８８を参照して説明する。なお、図８８は同ヘッドを分解した状態の斜視説明図である。
この液滴吐出ヘッドは、流路・アクチュエータ基板１と天板４２を積層して構成している。流路・アクチュエータ基板１には、ノズル４３、加圧液室４、流体抵抗部５並びに共通液室６等となる凹部が予め形成されており、天板４２には共通液室６に液体を供給するための液供給口７が形成されている。
【０１１０】
流路・アクチュエータ基板１と天板２を接合することで、ノズル４３が連通する加圧液室４、加圧液室４に液体（インク）を供給するための流体抵抗部５及び共通液室６を形成している。各加圧液室４は液室間隔壁８で仕切られている。
【０１１１】
本実施形態と第１実施形態を比較した場合、第１実施形態の液滴吐出ヘッドの液滴吐出は、ノズル基板２に形成されたノズル孔３からノズルプレート面にほぼ垂直な方向に吐出する、いわゆるサイドシュータ（フェースシュータ）の構成になっているのに対して、本実施形態にかかる液滴吐出ヘッドの液滴吐出は、流路・アクチュエータ基板１に形成されたノズル４３より、接合された基板面に対しほぼ水平な方向に吐出する、いわゆるエッジシュータ型の構成となっている。なお、図８８は本実施形態の概念図でありノズル３の詳細については図示していない。
【０１１２】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第９実施形態について図８９を参照して説明する。なお、図８９は同ヘッドを分解した状態の斜視説明図である。
本実施形態は、上記の第５実施形態と同様に、液室間隔壁８が傾斜面８ｂを有する構成としたものであり、その他の構成は上記第９実施形態とほぼ同様である
【０１１３】
このように、本発明に係る静電型アクチュエータによれば、振動板が液室間隔壁の壁面に設けられ、振動板と電極間のギャップが犠牲層エッチングプロセスによって形成されているため、高精度な振動板及びギャップを形成することができ、高精度の液滴吐出が可能となる。
【０１１４】
また、本発明に係る静電型アクチュエータによれば、犠牲層除去孔は液室間隔壁の液室壁面を形成しない面に対応する部分に形成されているため、犠牲層除去孔の封止が容易になる。また、犠牲層除去孔を高密度・高精度に形成できるので、高効率・低バラツキの犠牲層除去が可能となる。
【０１１５】
そして、本発明に係る静電型アクチュエータによれば、液室間隔壁の液室の壁面を形成する少なくとも１つ面が傾斜面である構成としているため、振動板の長さの精度が向上し、液滴吐出特性のバラツキを低減することができる。
【０１１６】
さらに、本発明に係る静電型アクチュエータによれば、液室の対向する壁面にそれぞれ振動板とそれに対応するギャップ（空隙）及び犠牲層除去孔、並びに振動板固定部が設けられ、振動板の変形可能領域が液室間隔壁の壁面領域よりも小さく形成され、かつ、振動板に対応するギャップを相互に連通する連通路が設けられていることから、複数の振動板の相互干渉は抑えられ、連通路の効果により犠牲層除去をウェットプロセスで行った場合に、エッチング後の水洗や乾燥工程が行い易くなるので、量産性の高いウェットプロセスによる犠牲層除去適用がし易くなりコストダウンを図ることができる。
【０１１７】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、本発明に係る静電型アクチュエータを備えているので、安定した滴吐出特性を得られるとともに、ヘッド部材の小型化、及び低コスト化を図ることができる。
【０１１８】
なお、上記の全ての実施形態において、振動板１１の構成として、酸化膜、ポリシリコン、窒化膜、酸化膜からなる４層構造を示しているが、層数及びその組合せはこれに限定されるものではなく、積層数や材料が異なる他の組合せとすることもできる。
【０１１９】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを搭載した本発明に係る画像形成装置であるインクジェット記録装置の機構の一例について図９１及び図９２を参照して説明する。なお、図９１は同記録装置の斜視説明図、図９２は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【０１２０】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体１１１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に係る液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド、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１１２等を収納し、装置本体１１１の下方部には前方側から多数枚の用紙１１３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）１１４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙１１３を手差しで給紙するための手差しトレイ１１５を開倒することができ、給紙カセット１１４或いは手差しトレイ１１５から給送される用紙１１３を取り込み、印字機構部１１２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１１６に排紙する。
【０１２１】
印字機構部１１２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１２１と従ガイドロッド１２２とでキャリッジ１２３を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ１２３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなるヘッド１２４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ１２３にはヘッド１２４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ１２５を交換可能に装着している。なお、本発明に係るインクカートリッジを搭載する構成とすることもできる。
【０１２２】
インクカートリッジ１２５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
【０１２３】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド１２４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【０１２４】
ここで、キャリッジ１２３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１２１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１２２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１２３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１２７で回転駆動される駆動プーリ１２８と従動プーリ１２９との間にタイミングベルト１３０を張装し、このタイミングベルト１３０をキャリッジ１２３に固定しており、主走査モータ１２７の正逆回転によりキャリッジ１２３が往復駆動される。
【０１２５】
一方、給紙カセット１１４にセットした用紙１１３をヘッド１２４の下方側に搬送するために、給紙カセット１１４から用紙１１３を分離給装する給紙ローラ１３１及びフリクションパッド１３２と、用紙１１３を案内するガイド部材１３３と、給紙された用紙１１３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１３５及び搬送ローラ１３４からの用紙１１３の送り出し角度を規定する先端コロ１３６とを設けている。搬送ローラ１３４は副走査モータ１３７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【０１２６】
そして、キャリッジ１２３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１３４から送り出された用紙１１３を記録ヘッド１２４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１３９を設けている。この印写受け部材１３９の用紙搬送方向下流側には、用紙１１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１４１、拍車１４２を設け、さらに用紙１１３を排紙トレイ１１６に送り出す排紙ローラ１４３及び拍車１４４と、排紙経路を形成するガイド部材１４５，１４６とを配設している。
【０１２７】
記録時には、キャリッジ１２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１２４を駆動することにより、停止している用紙１１３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙１１３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１１３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１１３を排紙する。
【０１２８】
また、キャリッジ１２３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド１２４の吐出不良を回復するための回復装置１４７を配置している。回復装置１４７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１２３は印字待機中にはこの回復装置１４７側に移動されてキャッピング手段でヘッド１２４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【０１２９】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド１２４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【０１３０】
このインクジェット記録装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを備えているので、低消費電力でバラツキが少ない、安定した液滴吐出特性を得ることができ、高品質の画像形成装置を実現できる。
【０１３１】
次に、本発明に静電型アクチュエータを含む本発明に係るマイクロポンプの一例について図９３を参照して説明する。
このマイクロポンプは、本発明に係る静電型アクチュエータを構成するアクチュエータ基板２０１と、このアクチュエータ基板２０１との間で流体を流すための流路２０３を形成する天板２０２とを有している。アクチュエータ基板２０１には液滴吐出ヘッドの第５実施形態で説明したと同様に、断面略Ｖ字状の傾斜面を有する液室２０４（液室間隔壁２０８）を形成し、このアクチュエータ基板２０１自体を共通電極として、各液室間隔壁２０８の傾斜面に振動板２１１を設けている。なお、振動板２１１が傾斜面の上部側及び下部側で基板２０１に固定されることは同第５実施形態の場合と同じである。
【０１３２】
このマイクロポンプの動作原理を説明すると、前述した液滴吐出ヘッドの場合と同様に、振動板２１１に対して選択的にパルス電位を与えることによって振動板２１１と固定電極であるアクチュエータ基板２０１との間で静電吸引力が生じるので、振動板２１１が変形する。ここで、１つの液室２０４に対応する振動板２１１を図中右側から順次駆動することによって流路２０１内の流体は、矢印方向へ流れが生じ、流体の輸送が可能となる。
【０１３３】
この場合、本発明に係る静電型アクチュエータを備えることで、特性バラツキが少なく、安定した液体輸送を可能な小型で低消費電力のマイクロポンプを得られる。なお、ここでは振動板（変形可能領域）が複数ある例を示したが、変形可能領域は１つでも良い。また、輸送効率を上げるために、液室間に１又は複数の弁、例えば逆止弁などを設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明に係る液滴吐出ヘッドの第１実施形態の分解斜視説明図である。
【図２】同ヘッドをノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図である。
【図３】図２の各部のパターンを抜き出した平面説明図である。
【図４】図２のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図である。
【図５】図２のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図である。
【図６】図２のＹ１−Ｙ１線に沿う断面説明図である。
【図７】図２のＹ２−Ｙ２線に沿う断面説明図である。
【図８】図２のＹ３−Ｙ３線に沿う断面説明図である。
【図９】図２のＸ１−Ｘ１線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図である。
【図１０】図２のＸ２−Ｘ２線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図である。
【図１１】図２のＹ３−Ｙ３線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図である。
【図１２】ノズルの並び方向に沿う加圧液室底部の拡大断面図である。
【図１３】図２のＹ１−Ｙ１線に沿う加圧液室底部の拡大断面図である。
【図１４】固定電極用電極取り出しパッド部の断面説明図である。
【図１５】振動板電極用電極取り出しパッド部の断面説明図である。
【図１６】同実施形態の他の例を示す図２のＸ１−Ｘ１線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図である。
【図１７】同じく図２のＸ２−Ｘ２線に沿う断面に相当する液室間隔壁上部の拡大断面図である。
【図１８】同じく図２のＹ３−Ｙ３線に沿う断面に相当する液室間隔壁上部の拡大断面図である。
【図１９】同実施形態の更に他の例を示すノズルの並び方向に沿う加圧液室底部の断面説明図である。
【図２０】同じく図２のＹ１−Ｙ１線に沿う断面に相当する加圧液室底部の拡大断面図である。
【図２１】第1実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図２２】同じく図２１に続く工程を説明する断面説明図である。
【図２３】同じく図２２に続く工程を説明する断面説明図である。
【図２４】同じく図２３に続く工程を説明する断面説明図である。
【図２５】同じく図２４に続く工程を説明する断面説明図である。
【図２６】同じく図２５に続く工程を説明する断面説明図である。
【図２７】同じく図２６に続く工程を説明する断面説明図である。
【図２８】同じく図２７に続く工程を説明する断面説明図である。
【図２９】本発明にかかる液滴吐出ヘッドの第２実施形態をノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図である。
【図３０】図２９の各部のパターンを抜き出した平面説明図である。
【図３１】図２９のＸ３−Ｘ３線に沿う断面説明図である。
【図３２】図２９のＸ４−Ｘ４線に沿う断面説明図である。
【図３３】図２９のＹ４−Ｙ４線に沿う断面説明図である。
【図３４】図２９のＹ５−Ｙ５線に沿う断面説明図である。
【図３５】図２９のＸ３−Ｘ３線に沿う加圧液室底部の断面説明図である。
【図３６】図２９のＸ４−Ｘ４線に沿う加圧液室底部の断面説明図である。
【図３７】図２９のＹ４−Ｙ４線に沿う加圧液室底部の断面説明図である。
【図３８】本発明にかかる液滴吐出ヘッドの第３実施形態のノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図である。
【図３９】図３８の各部のパターンを抜き出した平面説明図である。
【図４０】図３８のＸ５−Ｘ５線に沿う断面説明図である。
【図４１】図３８のＸ６−Ｘ６線に沿う断面説明図である。
【図４２】図３８のＹ７−Ｙ７線に沿う断面説明図である。
【図４３】図３８のＹ８−Ｙ８線に沿う断面説明図である。
【図４４】図３８のＸ５−Ｘ５線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図である。
【図４５】図３８のＸ６−Ｘ６線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図である。
【図４６】図３８のＹ９−Ｙ９線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図である。
【図４７】ノズルの並び方向に沿う加圧液室底部の拡大断面図である。
【図４８】図３８のＹ７−Ｙ７線に沿う加圧液室底部の拡大断面図である。
【図４９】振動板電極用電極取り出しパッド部の断面説明図である。
【図５０】固定電極用電極取り出しパッド部の断面説明図である。
【図５１】本発明にかかる液滴吐出ヘッドの第４実施形態のノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図である。
【図５２】図５１の各部のパターンを抜き出した平面説明図である。
【図５３】図５１のＸ７−Ｘ７線に沿う断面説明図である。
【図５４】図５１のＸ８−Ｘ８線に沿う断面説明図である。
【図５５】図５１のＹ１０−Ｙ１０線に沿う断面説明図である。
【図５６】図５１のＹ１１−Ｙ１１線に沿う断面説明図である。
【図５７】図５１のＸ７−Ｘ７線に沿う加圧液室底部の拡大断面図である。
【図５８】図５１のＸ８−Ｘ８線に沿う加圧液室底部の拡大断面図である。
【図５９】図５１のＹ１０−Ｙ１０線に沿う加圧液室底部の拡大断面図である。
【図６０】本発明にかかる液滴吐出ヘッドの第５実施形態の斜視説明図である。
【図６１】同ヘッドのノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図である。
【図６２】図６１の各部のパターンを抜き出した平面説明図である。
【図６３】図６１のＸ９−Ｘ９線に沿う断面説明図である。
【図６４】図６１のＸ１０−Ｘ１０線に沿う断面説明図である。
【図６５】図６１のＹ１３−Ｙ１３線に沿う断面説明図である。
【図６６】図６１のＹ１４−Ｙ１４線に沿う断面説明図である。
【図６７】図６１のＸ９−Ｘ９線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図である。
【図６８】図６１のＸ１０−Ｘ１０線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図である。
【図６９】図６１のＹ１５−Ｙ１５線に沿う液室間隔壁上部の拡大断面図である。
【図７０】図７０はノズルの並び方向に沿う加圧液室底部の拡大断面図である。
【図７１】図６１のＹ１３−Ｙ１３線に沿う加圧液室底部の拡大断面図である。
【図７２】振動板電極用電極取り出しパッド部の詳細説明図である。
【図７３】固定電極用電極取り出しパッド部の詳細説明図である。
【図７４】同実施形態の作用説明に供する図６１のＸ９−Ｘ９線に沿う断面に相当する他の形態の断面説明図である。
【図７５】同実施形態の作用説明に供する図６１のＸ９−Ｘ９線に沿う断面に相当する更に他の形態の断面説明図である。
【図７６】同実施形態の作用説明に供する説明図である。
【図７７】図７４の形態の作用説明に供する説明図である。
【図７８】本発明にかかる液滴吐出ヘッドの第６実施形態のノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図である。
【図７９】図７８の各部のパターンを抜き出した平面説明図である。
【図８０】図７８のＸ１１−Ｘ１１線に沿う断面説明図である。
【図８１】図７８のＸ１２−Ｘ１２線に沿う断面説明図である。
【図８２】図７８のＹ１６−Ｙ１６線に沿う断面説明図である。
【図８３】図７８のＹ１７−Ｙ１７線に沿う断面説明図である。
【図８４】図７８のＸ１１−Ｘ１１線に沿う加圧液室底部の拡大断面図である。
【図８５】図７８のＸ１２−Ｘ１２線に沿う加圧液室底部の拡大断面図である。
【図８６】図７８のＹ１６−Ｙ１６線に沿う加圧液室底部の拡大断面図である。
【図８７】本発明に係る液滴吐出ヘッドの第７実施形態の分解斜視説明図である。
【図８８】本発明に係る液滴吐出ヘッドの第８実施形態の分解斜視説明図である。
【図８９】本発明に係る液滴吐出ヘッドの第９実施形態の分解斜視説明図である。
【図９０】本発明に係る画像形成装置の一例を説明する斜視説明図である。
【図９１】同画像形成装置の機構部の側面説明図である。
【図９２】本発明に係るマイクロポンプの一例を説明する模式的断面明図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１…流路・アクチュエータ基板
２…ノズル基板
３…ノズル孔
４…加圧液室
５…流体抵抗部
６…共通液室
７…液供給口
８…液室間隔壁部
１０…アクチュエータ素子
１１…振動板
２４…犠牲層
１２…ギャップ（空隙）
１２ｂ…連通路
１３…固定電極
１４…犠牲層除去孔
１５…電極取り出しパッド
１６…電極接続孔
１７…接着剤層
１８…振動板側絶縁層
１９…振動板電極
２０…応力調整層
２１…振動板割れ防止膜
２２…固定電極側絶縁層
２３…絶縁膜
２４…犠牲層
２５…振動板固定部
【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】
2005233029.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005233029.tif 000009
【図８】
2005233029.tif 000010
【図９】
2005233029.tif 000011
【図１０】
2005233029.tif 000012
【図１１】
2005233029.tif 000013
【図１２】
2005233029.tif 000014
【図１３】
2005233029.tif 000015
【図１４】
2005233029.tif 000016
【図１５】
2005233029.tif 000017
【図１６】
2005233029.tif 000018
【図１７】
2005233029.tif 000019
【図１８】
2005233029.tif 000020
【図１９】
2005233029.tif 000021
【図２０】
2005233029.tif 000022
【図２１】
2005233029.tif 000023
【図２２】
2005233029.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2005233029.tif 000028
【図２７】
2005233029.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
2005233029.tif 000033
【図３２】
2005233029.tif 000034
【図３３】
2005233029.tif 000035
【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
2005233029.tif 000038
【図３７】
2005233029.tif 000039
【図３８】
2005233029.tif 000040
【図３９】
2005233029.tif 000041
【図４０】
2005233029.tif 000042
【図４１】
2005233029.tif 000043
【図４２】
2005233029.tif 000044
【図４３】
2005233029.tif 000045
【図４４】
2005233029.tif 000046
【図４５】
2005233029.tif 000047
【図４６】
2005233029.tif 000048
【図４７】
2005233029.tif 000049
【図４８】
2005233029.tif 000050
【図４９】
2005233029.tif 000051
【図５０】
2005233029.tif 000052
【図５１】
2005233029.tif 000053
【図５２】
2005233029.tif 000054
【図５３】
2005233029.tif 000055
【図５４】
2005233029.tif 000056
【図５５】
2005233029.tif 000057
【図５６】
2005233029.tif 000058
【図５７】
2005233029.tif 000059
【図５８】
2005233029.tif 000060
【図５９】
2005233029.tif 000061
【図６０】
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【図６１】
2005233029.tif 000063
【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
2005233029.tif 000067
【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
2005233029.tif 000070
【図６９】
2005233029.tif 000071
【図７０】
2005233029.tif 000072
【図７１】
2005233029.tif 000073
【図７２】
2005233029.tif 000074
【図７３】
2005233029.tif 000075
【図７４】
2005233029.tif 000076
【図７５】
2005233029.tif 000077
【図７６】
2005233029.tif 000078
【図７７】
2005233029.tif 000079
【図７８】
2005233029.tif 000080
【図７９】
2005233029.tif 000081
【図８０】
2005233029.tif 000082
【図８１】
2005233029.tif 000083
【図８２】
2005233029.tif 000084
【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
2005233029.tif 000087
【図８６】
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【図８７】
2005233029.tif 000089
【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
2005233029.tif 000092
【図９１】
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【図９２】
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