(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、前記固定電極と前記可動電極との間に静電気力を発生させて該可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータにおいて、
前記固定電極の前記可動電極との対向面に水素を含まないアモルファスカーボン膜を設けるとともに、前記可動電極の前記固定電極との対向面に絶縁膜を設け、前記水素を含まないアモルファスカーボン膜の表面に水素化アモルファスカーボン膜を設けたことを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、前記固定電極と前記可動電極との間に静電気力を発生させて該可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータにおいて、
前記固定電極の前記可動電極との対向面上に水素を含まないアモルファスカーボン膜を設けるとともに、前記可動電極の前記固定電極との対向面に絶縁膜を設け、前記絶縁膜の表面に水素化アモルファスカーボン膜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】
基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、前記固定電極と前記可動電極との間に静電気力を発生させて該可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータにおいて、
前記固定電極の前記可動電極との対向面に水素を含まないアモルファスカーボン膜を設けるとともに、前記可動電極の前記固定電極との対向面に絶縁膜を設け、前記水素を含まないアモルファスカーボン膜及び前記絶縁膜のそれぞれの表面に水素化アモルファスカーボン膜を設けたことを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項４】
前記絶縁膜を、シリコン熱酸化膜としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】
前記絶縁膜を、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料で構成された膜としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項６】
前記絶縁膜を、酸化シリコン膜よりも比誘電率が高い誘電材料で構成された膜と、酸化シリコン膜との積層構成としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項７】
前記誘電材料として、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）の中から少なくとも一つが選ばれることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の静電アクチュエータ。
【請求項８】
基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、前記固定電極と前記可動電極との間に静電気力を発生させて該可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、
前記固定電極が形成されたガラス基板上に、水素を含まないアモルファスカーボン膜を形成する工程と、
前記水素を含まないアモルファスカーボン膜の表面に水素化アモルファスカーボン膜を形成する工程と、
前記可動電極が形成されるシリコン基板の前記ガラス基板との接合側表面全面に、絶縁膜としてシリコン熱酸化膜を形成する工程と、
前記ガラス基板と前記シリコン基板とを陽極接合する工程と、
前記シリコン基板の接合面と反対の表面からエッチング加工して前記可動電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項９】
基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、前記固定電極と前記可動電極との間に静電気力を発生させて該可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、
前記固定電極が形成されたガラス基板上に、水素を含まないアモルファスカーボン膜を形成する工程と、
前記可動電極が形成されるシリコン基板の前記ガラス基板との接合側表面全面に、絶縁膜としてシリコン熱酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン熱酸化膜の表面に水素化アモルファスカーボン膜を形成する工程と、
前記ガラス基板と前記シリコン基板とを陽極接合する工程と、
前記シリコン基板の接合面と反対の表面からエッチング加工して前記可動電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、前記固定電極と前記可動電極との間に静電気力を発生させて該可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、
前記固定電極が形成されたガラス基板上に、水素を含まないアモルファスカーボン膜を形成する工程と、
前記可動電極が形成されるシリコン基板の前記ガラス基板との接合側表面全面に、絶縁膜としてシリコン熱酸化膜を形成する工程と、
前記水素を含まないアモルファスカーボン膜及び前記シリコン熱酸化膜のそれぞれの表面に水素化アモルファスカーボン膜を形成する工程と、
前記ガラス基板と前記シリコン基板とを陽極接合する工程と、
前記シリコン基板の接合面と反対の表面からエッチング加工して前記可動電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１１】
前記陽極接合する工程の前に、前記ガラス基板または前記シリコン基板の接合部における前記水素化アモルファスカーボンまたは、前記水素化アモルファスカーボン及び水素を含まないアモルファスカーボンの部分を除去する工程を有することを特徴とする請求項８乃至請求項１０の何れかに記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１２】
液滴を吐出する単一または複数のノズル孔を有するノズル基板と、前記ノズル基板との間で、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、前記吐出室の底部にて構成される可動電極の振動板に所定のギャップを介して対向配置される固定電極の個別電極が形成された電極基板とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の静電アクチュエータを備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１３】
液滴を吐出する単一または複数のノズル孔を有するノズル基板と、前記ノズル基板との間で、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、前記吐出室の底部にて構成される可動電極の振動板に所定のギャップを介して対向配置される固定電極の個別電極が形成された電極基板とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、
請求項８乃至請求項１２の何れかに記載の静電アクチュエータの製造方法を適用することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
請求項１２記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電駆動方式のインクジェットヘッド等に用いられる静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及びそれらの製造方法並びに液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、例えばインクジェット記録装置に搭載される静電駆動方式のインクジェットヘッドが知られている。静電駆動方式のインクジェットヘッドは、一般に、ガラス基板上に形成された個別電極（固定電極）と、この個別電極に所定のギャップを介して対向配置されたシリコン製の振動板（可動電極）とから構成される静電アクチュエータ部を備えている。そして、インク滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル基板との間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、上記静電アクチュエータ部に静電気力を発生させることにより吐出室に圧力を加えて、選択されたノズル孔よりインク滴を吐出するようになっている。
【０００３】
この種の静電アクチュエータにおいては、アクチュエータの駆動の安定性や駆動耐久性の向上が要求されている。このため、従来より、振動板や個別電極の対向面に絶縁膜を形成し、絶縁膜の絶縁破壊や短絡を防止して駆動の安定性と駆動耐久性を確保する静電アクチュエータが提案されている。また、アクチュエータの振動板や個別電極の対向面にダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣと称する）を形成し、振動板と個別電極との接触面の硬度を上げ、駆動耐久性及び信頼性の向上を可能とした静電アクチュエータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３６８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では、振動板や個別電極の対向面にＤＬＣを用いることで、信頼性及び駆動耐久性の向上を可能とするものである。ＤＬＣは、水素を含まないアモルファスカーボン膜と、水素を含んだ水素化アモルファスカーボン膜とに分けることができるが、特許文献１ではどちらの構成であるかは言及されていない。水素化アモルファスカーボン膜は、アモルファスカーボン膜に比べて膜表面の潤滑性が高いという特徴がある一方、トルエンを原料ガスとしたプラズマＣＶＤ法により水素化アモルファスカーボン膜を成膜した場合は、成膜時に、例えばＩＴＯからなる個別電極をアタックしてしまうという問題がある。逆に、アモルファスカーボン膜は、水素化アモルファスカーボン膜に比べて膜表面の潤滑性が低い一方、成膜時にＩＴＯからなる個別電極をアタックしてしまうという問題はない。よって、ＤＬＣを用いる場合、水素化アモルファスカーボン膜とアモルファスカーボン膜のそれぞれの特徴を生かしたアクチュエータ構成とすることが望ましいが、前述したように特許文献１では、どちらの構成であるかは言及されておらず、また、未だこの点に言及した他の文献は見当たらない。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ＤＬＣの特徴を生かして駆動耐久性及び信頼性の向上を図ることが可能な静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及びそれらの製造方法並びに液滴吐出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る静電アクチュエータは、基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、固定電極と可動電極との間に静電気力を発生させて可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータにおいて、固定電極の可動電極との対向面にアモルファスカーボン膜を設けるとともに、可動電極の固定電極との対向面に絶縁膜を設け、アモルファスカーボン膜の表面に水素化アモルファスカーボン膜を設けたものである。
このように、可動電極と固定電極とが当接する対向面部分に、硬質且つ潤滑性が高い特徴を有する水素化アモルファスカーボン膜を用いているため、駆動耐久性及び信頼性を向上させることができる。  
また、水素化アモルファスカーボン膜は、固定電極上に直接成膜されるのではなく、下地膜としてのアモルファスカーボン膜を形成した上に形成されるため、水素化アモルファスカーボン膜の成膜時にＩＴＯ等からなる固定電極をアタックするという不都合を防止することができ、また基板接合部のアモルファスカーボン膜及び水素化アモルファスカーボン膜をＯ2 アッシングにより同時に除去できるため、製造工程を確実かつ簡便にすることができる。
【０００８】
また、本発明に係る静電アクチュエータは、基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、固定電極と可動電極との間に静電気力を発生させて可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータにおいて、固定電極の可動電極との対向面にアモルファスカーボン膜を設けるとともに、可動電極の固定電極との対向面に絶縁膜を設け、絶縁膜の表面に水素化アモルファスカーボン膜を設けたものである。
このように、可動電極と固定電極とが当接する対向面が両方ともＤＬＣ膜（アモルファスカーボン膜及び水素化アモルファスカーボン膜）で形成されているため、駆動耐久性を更に向上することができる。
【０００９】
また、本発明に係る静電アクチュエータは、基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、固定電極と可動電極との間に静電気力を発生させて可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータにおいて、固定電極の可動電極との対向面にアモルファスカーボン膜を設けるとともに、可動電極の固定電極との対向面に絶縁膜を設け、アモルファスカーボン膜及び絶縁膜のそれぞれの表面に水素化アモルファスカーボン膜を設けたものである。
このように、可動電極と固定電極とが当接する対向面が両方ともＤＬＣのうち、特に硬質且つ潤滑性が高い特徴を有する水素化アモルファスカーボン膜で形成されているため、駆動耐久性を更に向上することができる。
また、固定電極側の水素化アモルファスカーボン膜は、固定電極上に直接成膜されるのではなく、下地膜としてのアモルファスカーボン膜を形成した上に形成されるため、水素化アモルファスカーボン膜の成膜時にＩＴＯ等からなる固定電極をアタックするという不都合を防止することができ、また基板接合部のアモルファスカーボン膜及び水素化アモルファスカーボン膜をＯ2 アッシングにより同時に除去できるため、製造工程を確実かつ簡便にすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る記載の静電アクチュエータは、絶縁膜を、シリコン熱酸化膜としたものである。
シリコン熱酸化膜は絶縁耐圧が高いため、絶縁膜としてシリコン熱酸化膜を用いることにより、信頼性の高い静電アクチュエータを得ることができる。
【００１１】
また、本発明に係る静電アクチュエータは、絶縁膜を、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料で構成された膜としたものである。
これにより、静電アクチュエータにおける発生圧力を高くすることができる。
【００１２】
また、本発明に係る静電アクチュエータは、絶縁膜を、酸化シリコン膜よりも比誘電率が高い誘電材料で構成された膜と、酸化シリコン膜との積層構成としたものである。
これにより、静電アクチュエータの発生圧力向上と信頼性向上との両方の効果を得ることができる。
【００１３】
また、本発明に係る静電アクチュエータは、誘電材料として、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）の中から少なくとも一つが選ばれるものである。
これらの材料はシリコン熱酸化膜よりも比誘電率が高い誘電材料であるうえに、膜の低温成膜性、膜の均質性、プロセス適応性等が良好である。
【００１４】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、固定電極と可動電極との間に静電気力を発生させて可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、固定電極が形成されたガラス基板上に、アモルファスカーボン膜を形成する工程と、アモルファスカーボン膜の表面に水素化アモルファスカーボン膜を形成する工程と、可動電極が形成されるシリコン基板のガラス基板との接合側表面全面に、絶縁膜としてシリコン熱酸化膜を形成する工程と、ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合する工程と、シリコン基板の接合面と反対の表面からエッチング加工して可動電極を形成する工程と、を有するものである。
この製造方法によれば、固定電極の可動電極との対向面部分に、硬質且つ潤滑性が高い特徴を有する水素化アモルファスカーボン膜を形成するため、静電アクチュエータの駆動耐久性及び信頼性を向上させることができる。
また、絶縁膜としてシリコン熱酸化膜を用いているため、信頼性の高い静電アクチュエータを製造することができる。
また、水素化アモルファスカーボン膜は、固定電極上に直接成膜されるのではなく、下地膜としてのアモルファスカーボン膜を形成した上に形成されるため、水素化アモルファスカーボン膜の成膜時にＩＴＯ等からなる固定電極をアタックするという不都合を防止することができ、また基板接合部のアモルファスカーボン膜及び水素化アモルファスカーボン膜をＯ2 アッシングにより同時に除去できるため、製造工程を確実かつ簡便にすることができる。
【００１５】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、固定電極と可動電極との間に静電気力を発生させて可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、固定電極が形成されたガラス基板上に、アモルファスカーボン膜を形成する工程と、可動電極が形成されるシリコン基板のガラス基板との接合側表面全面に、絶縁膜としてシリコン熱酸化膜を形成する工程と、シリコン熱酸化膜の表面に水素化アモルファスカーボン膜を形成する工程と、ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合する工程と、シリコン基板の接合面と反対の表面からエッチング加工して可動電極を形成する工程と、を有するものである。
この製造方法によれば、可動電極と固定電極とが当接する対向面の両方ともに、ＤＬＣ膜（アモルファスカーボン膜及び水素化アモルファスカーボン膜）を形成するため、静電アクチュエータの駆動耐久性及び信頼性を更に向上させることができる。
また、絶縁膜としてシリコン熱酸化膜を用いているため、信頼性の高い静電アクチュエータを製造することができる。
【００１６】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、基板上に形成された固定電極と、この固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、固定電極と可動電極との間に静電気力を発生させて可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、固定電極が形成されたガラス基板上に、アモルファスカーボン膜を形成する工程と、可動電極が形成されるシリコン基板のガラス基板との接合側表面全面に、絶縁膜としてシリコン熱酸化膜を形成する工程と、アモルファスカーボン膜及びシリコン熱酸化膜のそれぞれの表面に水素化アモルファスカーボン膜を形成する工程と、ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合する工程と、シリコン基板の接合面と反対の表面からエッチング加工して可動電極を形成する工程と、を有するものである。
この製造方法によれば、固定電極の可動電極との対向面部分に、硬質且つ潤滑性が高い特徴を有する水素化アモルファスカーボン膜を形成するため、静電アクチュエータの駆動耐久性及び信頼性を向上させることができる。
また、絶縁膜としてシリコン熱酸化膜を用いているため、信頼性の高い静電アクチュエータを製造することができる。
また、水素化アモルファスカーボン膜は、固定電極上に直接成膜されるのではなく、下地膜としてのアモルファスカーボン膜を形成した上に形成されるため、水素化アモルファスカーボン膜の成膜時にＩＴＯ等からなる固定電極をアタックするという不都合を防止することができ、また基板接合部のアモルファスカーボン膜及び水素化アモルファスカーボン膜をＯ2 アッシングにより同時に除去できるため、製造工程を確実かつ簡便にすることができる。
【００１７】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、陽極接合する工程の前に、ガラス基板またはシリコン基板の接合部における水素化アモルファスカーボンまたは、水素化アモルファスカーボン及びアモルファスカーボンの部分を除去する工程を有するものである。
水素化アモルファスカーボン及びアモルファスカーボンの部分は陽極接合が困難であるため、これを除去することにより、陽極接合が可能である。
【００１８】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する単一又は複数のノズル孔を有するノズル基板と、ノズル基板との間で、ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、吐出室の底部にて構成される可動電極の振動板に所定のギャップを介して対向配置される固定電極の個別電極が形成された電極基板とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、上記の何れかの静電アクチュエータを備えたものである。
本発明の液滴吐出ヘッドは、上記の静電アクチュエータを備えているため、駆動耐久性及び信頼性の高い液滴吐出ヘッドとすることができる。
【００１９】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出する単一又は複数のノズル孔を有するノズル基板と、ノズル基板との間で、ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、吐出室の底部にて構成される可動電極の振動板に所定のギャップを介して対向配置される固定電極の個別電極が形成された電極基板とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、上記の何れかの静電アクチュエータの製造方法を適用するものである。
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の何れかの静電アクチュエータの製造方法を適用するものであるので、駆動耐久性及び信頼性の高い液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【００２０】
また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを備えたものである。
本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを備えたものであるので、駆動耐久性及び信頼性の高い液滴吐出装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を適用した静電アクチュエータを備える液滴吐出ヘッドの実施の形態を図面に基づいて説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、ノズル基板の表面に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するフェイス吐出型の静電駆動方式のインクジェットヘッドについて図１から図５を参照して説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、吐出室とリザーバ部が別々の基板に設けられた４枚の基板を積層した４層構造のものや、基板の端部に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも同様に適用することができるものである。
【００２２】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係るインクジェットヘッドの概略構成を分解して示す分解斜視図であり、一部を断面で表してある。図２は組立状態における図１の略右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの断面図、図３は図２のＡ部の拡大断面図、図４は図２のａ−ａ拡大断面図、図５は図２のインクジェットヘッドの上面図である。なお、図１および図２では、通常使用される状態とは上下逆に示されている。
【００２３】
本実施の形態のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッドの一例）１０は、図１および図２に示すように、複数のノズル孔１１が所定のピッチで設けられたノズル基板１と、各ノズル孔１１に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティ基板２と、キャビティ基板２に設けられた振動板６に対峙して個別電極５が配設された電極基板３とを貼り合わせることにより構成されている。
【００２４】
インクジェットヘッド１０のノズル孔１１ごとに設けられる静電アクチュエータ部４は、図２から図４に示すように、固定電極として、ガラス製の電極基板３の凹部３２内に形成された個別電極５と、可動電極として、シリコン製のキャビティ基板２の吐出室２１の底壁で構成され、個別電極５に所定のギャップＧを介して対向配置される振動板６とを備えている。
【００２５】
ここで、本例では、個別電極５と振動板６のそれぞれの対向面の少なくとも一方の表面に、ＤＬＣのうち、アモルファスカーボン膜に比べて膜表面の潤滑性が高い性質を有する水素化アモルファスカーボン膜９を用いることに一つの特徴がある。そして、本例では、水素化アモルファスカーボン膜９の成膜面やその数に応じて、３つの構成例を提案する。以下、図２〜図４の構成例を第１構成例、後記の図６〜図８を第２構成例、図９〜図１１を第３構成例とする。
【００２６】
（第１構成例）
ここではまず、第１構成例における静電アクチュエータ部４について説明する。
第１構成例は、水素化アモルファスカーボン膜９を個別電極５側に形成した構成である。すなわち、個別電極５の振動板６との対向面（振動板側対向面）に水素化アモルファスカーボン膜９が形成されており、その下地膜としてアモルファスカーボン膜７が形成されている。また、振動板６の個別電極５との対向面（個別電極側対向面）、すなわち電極基板３に接合されるキャビティ基板２の接合面全面には、シリコン熱酸化膜（熱酸化ＳｉＯ2）からなる絶縁膜８が形成されている。
【００２７】
なお、膜厚については、シリコン熱酸化膜８を１１０ｎｍ、アモルファスカーボン膜７を５ｎｍ、水素化アモルファスカーボン膜を５ｎｍとしている。ギャップＧの距離は２００ｎｍで、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる個別電極５の厚さは１００ｎｍとしている。
第１構成例における静電アクチュエータ部４は以上のように構成されている。
【００２８】
また、シリコン製のキャビティ基板２とガラス製の電極基板３とは、シリコン熱酸化膜８を介して陽極接合されている。そして、電極基板３に形成された個別電極５の端子部５ａと、キャビティ基板２の接合面と反対の上面に形成された共通電極２６とに、駆動手段として、ドライバＩＣなどの駆動制御回路４０が図２、図３、図５に示すように配線接続される。
【００２９】
以下、各基板の構成についてさらに詳細に説明する。
ノズル基板１は、例えばシリコン基板から作製されている。インク滴を吐出するためのノズル孔１１は、例えば径の異なる２段の円筒状に形成されたノズル孔部分、すなわち径の小さい噴射口部分１１ａとこれよりも径の大きい導入口部分１１ｂとから構成されている。噴射口部分１１ａおよび導入口部分１１ｂは基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられており、噴射口部分１１ａは先端がノズル基板１の表面に開口し、導入口部分１１ｂはノズル基板１の裏面（キャビティ基板２と接合される接合側の面）に開口している。
また、ノズル基板１には、キャビティ基板２の吐出室２１とリザーバ２３とを連通するオリフィス１２とリザーバ２３部の圧力変動を補償するためのダイヤフラム部１３が形成されている。
【００３０】
ノズル孔１１を噴射口部分１１ａとこれよりも径の大きい導入口部分１１ｂとから２段に構成することにより、インク滴の吐出方向をノズル孔１１の中心軸方向に揃えることができ、安定したインク吐出特性を発揮させることができる。すなわち、インク滴の飛翔方向のばらつきがなくなり、またインク滴の飛び散りがなく、インク滴の吐出量のばらつきを抑制することができる。また、ノズル密度を高密度化することが可能である。
【００３１】
キャビティ基板２は、例えば面方位が（１１０）のシリコン基板から作製されている。キャビティ基板２には、インク流路に設けられる吐出室２１となる凹部２４、およびリザーバ２３となる凹部２５がエッチングにより形成されている。凹部２４は前記ノズル孔１１に対応する位置に独立に複数形成される。したがって、図２に示すようにノズル基板１とキャビティ基板２を接合した際、各凹部２４は吐出室２１を構成し、それぞれノズル孔１１に連通しており、またインク供給口である前記オリフィス１２ともそれぞれ連通している。そして、吐出室２１（凹部２４）の底部が上記振動板６となっている。また、この振動板６は、シリコン基板の表面からボロン（Ｂ）を拡散させてボロン拡散層を形成し、ウェットエッチングによりエッチングストップしてそのボロン拡散層の厚さで薄く仕上げられている。また、振動板６の個別電極５との対向面には前述のようにシリコン熱酸化膜８が形成されている。
【００３２】
凹部２５は、インク等の液状材料を貯留するためのものであり、各吐出室２１に共通のリザーバ（共通インク室）２３を構成する。そして、リザーバ２３（凹部２５）はそれぞれオリフィス１２を介して全ての吐出室２１に連通している。また、リザーバ２３の底部には後述する電極基板３を貫通する孔が設けられ、この孔のインク供給孔３３を通じて図示しないインクカートリッジからインクが供給されるようになっている。
【００３３】
電極基板３は、例えばガラス基板から作製される。中でも、キャビティ基板２のシリコン基板と熱膨張係数の近い硼珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いるのが適している。これは、電極基板３とキャビティ基板２を陽極接合する際、両基板の熱膨張係数が近いため、電極基板３とキャビティ基板２との間に生じる応力を低減することができ、その結果剥離等の問題を生じることなく電極基板３とキャビティ基板２を強固に接合することができるからである。
【００３４】
電極基板３には、キャビティ基板２の各振動板６に対向する表面位置にそれぞれ凹部３２が設けられている。凹部３２は、エッチングにより所要の深さで形成されている。そして、各凹部３２内には、一般に、ＩＴＯからなる個別電極５が、例えば１００ｎｍの厚さで形成される。さらに、個別電極５の表面にはアモルファスカーボン膜７がグラファイトをターゲットとしたＥＣＲスパッタ法により形成され、さらにその上には水素化アモルファスカーボン膜９がトルエンを原料ガスとしたプラズマＣＶＤ法によりそれぞれ所要の厚さで形成されている。したがって、振動板６と個別電極５との間に形成されるギャップ（空隙）Ｇは、この凹部３２の深さ、個別電極５、アモルファスカーボン膜７、水素化アモルファスカーボン膜９およびシリコン熱酸化膜８の各厚さにより決まることになる。このギャップＧはインクジェットヘッドの吐出特性に大きく影響するので、凹部３２の深さ、個別電極５の厚さ、アモルファスカーボン膜７の厚さ、水素化アモルファスカーボン膜９の厚さ、シリコン熱酸化膜８の厚さを高精度に加工する必要がある。
【００３５】
個別電極５は、フレキシブル配線基板（図示せず）に接続される端子部５ａを有する。端子部５ａは、図２、図５に示すように、配線のためにこの部分の水素化アモルファスカーボン膜９およびアモルファスカーボン膜７が除去され、かつ、キャビティ基板２の末端部が開口された電極取り出し部３４内に露出している。
また、振動板６と個別電極５との間に形成されるギャップＧの開放端部はエポキシ等の樹脂による封止材３５で封止される。これにより、湿気や塵埃等が電極間ギャップへ侵入するのを防止することができ、インクジェットヘッド１０の信頼性を高く保持することができる。
【００３６】
上述したように、ノズル基板１、キャビティ基板２、および電極基板３は、図２に示すように貼り合わせることによりインクジェットヘッド１０の本体部が作製される。すなわち、キャビティ基板２と電極基板３は陽極接合により接合され、そのキャビティ基板２の上面（図２において上面）にノズル基板１が接着等により接合される。
【００３７】
そして最後に、図２、図５に簡略化して示すように、ドライバＩＣ等の駆動制御回路４０が各個別電極５の端子部５ａとキャビティ基板２上面の共通電極２６とに上記フレキシブル配線基板（図示せず）を介して接続される。
以上により、インクジェットヘッド１０が完成する。
【００３８】
なお、図２及び図４に示すように、電極基板３において、キャビティ基板２との接合面となる部分のＤＬＣ膜（アモルファスカーボン膜７及び水素化アモルファスカーボン膜９）は除去され、電極基板３を構成するガラス面を露出するようにしている。これは、シリコン製のキャビティ基板２とガラス製の電極基板３とを陽極接合するに際し、後述の表１に示すように接合強度が低いＤＬＣ膜を除去しておくことで、接合強度低下防止を図ろうとするものである。
【００３９】
次に、以上のように構成されるインクジェットヘッド１０の動作を説明する。
駆動制御回路４０により個別電極５とキャビティ基板２の共通電極２６の間にパルス電圧を印加すると、振動板６は個別電極５側に引き寄せられて吸着し、吐出室２１内に負圧を発生させて、リザーバ２３内のインクを吸引し、インクの振動（メニスカス振動）を発生させる。このインクの振動が略最大となった時点で、電圧を解除すると、振動板６は離脱して、インクをノズル１１から押出し、インク液滴を吐出する。
【００４０】
その際、振動板６はその対向面に形成されたシリコン熱酸化膜８と、個別電極５の対向面に形成されたアモルファスカーボン膜７及びその上に形成された水素化アモルファスカーボン膜９を介して個別電極５側に吸着する。すなわち、振動板６はこれらの各膜を介して個別電極５側の水素化アモルファスカーボン膜９と当接および離脱を繰り返すことになる。このとき、水素化アモルファスカーボン膜９には繰り返し接触によるストレス等が作用するが、水素化アモルファスカーボン膜９は硬質膜であり、また、水素化アモルファスカーボン膜９と同じくＤＬＣに分類されるアモルファスカーボン膜７に比べて膜表面の潤滑性が非常に高いため、ＤＬＣのうち、特に水素化アモルファスカーボン膜９を用いることで、膜の破壊がなく、駆動耐久性を向上することが可能となる。
また、このインクジェットヘッド１０は、上記のように構成された静電アクチュエータ部４を備えているので、駆動耐久性および駆動の安定性に優れたものとすることができる。
【００４１】
本実施の形態１の静電アクチュエータ部４は、前述のように、振動板６と個別電極５とが当接する当接面部分に、アモルファスカーボン膜７に比べて硬質且つ潤滑性が高い特徴を有する水素化アモルファスカーボン膜９を用いているため、水素化アモルファスカーボン膜９を省略し個別電極５上にアモルファスカーボン膜７を一層だけ形成する場合に比べて、静電アクチュエータ部４の駆動耐久性及び信頼性を大幅に向上させることができる。
【００４２】
駆動耐久性に関し、本発明者らが試験を行った結果、個別電極５上にアモルファスカーボン膜７を一層だけ形成した場合では、１億回以下の振動板６の繰り返し駆動で膜の破壊があったのに対し、図３に示したように水素化アモルファスカーボン膜９を形成した構成とした場合では、１００億回以上、振動板６を繰り返し駆動させても膜の破壊が見られないことが確認された。
【００４３】
また、本例の静電アクチュエータ部４において、水素化アモルファスカーボン膜９は、個別電極５上に直接成膜されるのではなく、下地膜としてのアモルファスカーボン膜７を形成した上に形成されるため、水素化アモルファスカーボン膜９の成膜時にＩＴＯからなる個別電極５をアタックするという不都合を防止することができる。また、下地膜にアモルファスカーボン膜７を形成した場合、電極基板３の接合部のアモルファスカーボン膜７及び水素化アモルファスカーボン膜９を同時にＯ2 アッシングにより除去できるため、製造工程を確実かつ簡便にすることができる。
【００４４】
なお、個別電極５上に直接形成されるアモルファスカーボン膜７は、グラファイトをターゲットとするＥＣＲスパッタ法を用いて形成するため、原料ガスによってＩＴＯからなる個別電極５がアタックされることがない。さらに、５ｎｍ程度の非常に薄い膜を均一に形成することができる。
【００４５】
また、アモルファスカーボン膜７と水素化アモルファスカーボン膜９とを共にスパッタ法で成膜してもよく、この場合、ガスを切り替えることによって、チャンバーから取り出さずに連続的に成膜できるため、効率的に成膜を行うことができる。
【００４６】
また、振動板６に、絶縁耐圧や接合強度に優れた材料であるシリコン熱酸化膜８を形成しているので、信頼性の高い静電アクチュエータ部４を構成することができる。
【００４７】
なお、水素化アモルファスカーボン膜９は、振動板６と個別電極５とが当接する当接面部分に形成されていれば良いため、次の構成例２でも示すように振動板６側に形成してもよいが、製造工程の単純化の面からは、第１構成例のように、個別電極５側に形成するのが好ましい。これは、前述したように、キャビティ基板２と電極基板３(ガラス基板)との接合部分のＤＬＣ膜を除去する必要があり、ＤＬＣ膜の除去の際はパターニングが必要である。この際、ガラス基板側にＤＬＣ膜を形成したほうがパターニングが容易で、より確実、簡便に除去できるからである。
【００４８】
（第２構成例）
次に、第２構成例の静電アクチュエータ部４Ａついて説明する。
図６は、第２構成例の静電アクチュエータ部４Ａを有するインクジェットヘッド１０の概略断面図、図７は図６のＢ部の拡大断面図、図８は図６のｂ−ｂ拡大断面図である。なお、第２構成例以下において、特に断らない限り上記の第１構成例と対応する部分には同じ符号を付して説明は省略する。
第２構成例は、第１構成例において個別電極５側に設けていた水素化アモルファスカーボン膜９を振動板６側に設けたものである。すなわち、個別電極５上にはアモルファスカーボン膜７のみが形成され、振動板６上にシリコン熱酸化膜８と水素化アモルファスカーボン膜９とが順に積層された構成となっている。
【００４９】
第２構成例では、振動板６と個別電極５とが当接する対向面が両方ともＤＬＣ膜で形成されているため、第１構成例に比べて駆動耐久性を更に向上することができる。
（第３構成例）
【００５０】
次に、第３構成例の静電アクチュエータ部４Ｂについて説明する。
図９は、第３構成例の静電アクチュエータ部４Ｂを有するインクジェットヘッドの断面図、図１０は図９のＣ部の拡大断面図、図１１は図９のｃ−ｃ拡大断面図である。
第３構成例は、振動板６と個別電極５との対向面の両方を、水素化アモルファスカーボン膜９としたものである。すなわち、個別電極５上には、アモルファスカーボン膜７と水素化アモルファスカーボン膜９とが順に積層され、振動板６上には、シリコン熱酸化膜８と水素化アモルファスカーボン膜９とが順に積層された構成となっている。
【００５１】
第３構成例では、振動板６と個別電極５とが当接する対向面の両方とも、ＤＬＣ膜のうち、特に水素化アモルファスカーボン膜９で形成されているため、第１及び第２構成例に比べて更に駆動耐久性を向上することができる。
【００５２】
実施の形態２．
実施の形態２は、上記実施の形態１の第１構成例〜第３構成例において、シリコン熱酸化膜で形成していた絶縁膜８部分を、シリコン熱酸化膜に代えて、シリコン熱酸化膜よりも比誘電率の高い絶縁膜で形成するようにしたものである。
【００５３】
実施の形態２のインクジェットヘッド１０は、実施の形態１と静電アクチュエータ部の構成が異なるのみであり、以下では、実施の形態１と異なる静電アクチュエータ部について図を用いて説明し、インクジェットヘッド１０全体の構成やその説明は省略する。以下ではまず、第１構成例において、絶縁膜８部分を、シリコン熱酸化膜よりも比誘電率の高い絶縁膜で形成した場合について図示して説明する。
【００５４】
図１２は本発明の実施の形態２に係る静電アクチュエータ部４Ｃの要部拡大断面図である。
本実施の形態２における静電アクチュエータ部４Ｃは、絶縁膜８が、シリコン熱酸化膜よりも比誘電率の高い絶縁膜で形成されている。
シリコン熱酸化膜よりも比誘電率の高い誘電材料、すなわちいわゆるＨｉｇｈ−ｋ材と呼ばれる高誘電材料としては、例えば酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3、アルミナ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ3）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、窒化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、ジルコニウムシリケート（ＺｒＳｉＯ）、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯ）、ジルコニウムアルミネート（ＺｒＡｌＯ）、窒素添加ハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌＯＮ）、及びこれらの複合膜等を挙げることができる。その中でも膜の低温成膜性、膜の均質性、プロセス適応性等を考慮した場合、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3、アルミナ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）を使用することが望ましく、これらの中から少なくとも一つが選ばれる。
【００５５】
図１２には、アルミナの例を図示している。また、図１２に示す例では、アルミナ膜（Ａｌ2Ｏ3 ）８を１１０ｎｍ、アモルファスカーボン膜７を５ｎｍ、水素化アモルファスカーボン膜９を５ｎｍとし、ギャップＧの距離は２００ｎｍとしている。
【００５６】
次に、絶縁膜を有する静電アクチュエータの発生圧力について説明する。
駆動時における振動板６を吸引する静電圧力（発生圧力）Ｐは、静電エネルギーをＥ、振動板６の個別電極５に対する任意の位置をｘ、振動板６の面積をＳ、印加電圧をＶ、絶縁膜の厚さをｔ、真空中の誘電率をε0、絶縁膜の比誘電率をεrとすると、以下の式で表される。
【００５７】
【数１】
0005338115.tif 000002
【００５８】
また、振動板６の駆動時における平均圧力Ｐeは、振動板６が駆動していない時の振動板６から個別電極５までの距離（ギャップの距離）をｄとして、以下の式で表される。
【００５９】
【数２】
0005338115.tif 000003
【００６０】
上記の式（２）から、絶縁膜の比誘電率が大きいほど、あるいは絶縁膜の厚さに対する比誘電率の比（ｔ／ε）が小さいほど、平均圧力Ｐeが高くなることが分かる。従って、シリコン熱酸化膜より比誘電率の高いＨｉｇｈ−ｋ材を絶縁膜として適用すれば、静電アクチュエータにおける発生圧力を高くすることができる。
また、絶縁膜としてＨｉｇｈ−ｋ材を適用したインクジェットヘッド１０の場合、振動板６の面積を小さくしてもインク滴の吐出に必要なパワーを得ることが可能となる。このため、インクジェットヘッド１０において振動板６の幅を小さくして、吐出室２１のピッチ、すなわちノズル１１のピッチを小さくすることにより解像度を上げることができ、より高精細な印刷を高速で行うことのできるインクジェットヘッド１０を得ることができる。さらに振動板６の長さを短くすることにより、インク流路における応答性を向上して駆動周波数を上げることができ、より高速の印刷を行うことが可能となる。
また例えば、絶縁膜８の比誘電率を全体として２倍にすれば、絶縁膜８の厚さを２倍にしてもほぼ同じ発生圧力が得られるため、静電アクチュエータにおけるＴＤＤＢ（Time Depend Dielectric Breakdown、長時間の絶縁破壊強度）、ＴＺＤＢ（Time Zero Dielectric Breakdown、瞬間における絶縁破壊強度）等の耐絶縁破壊強度をほぼ２倍にできることが分かる。
【００６１】
表１に、本発明の実施の形態１及び２において適用する各種絶縁膜、ＤＬＣ膜の特性を示す。表１から、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）は比誘電率がシリコン熱酸化膜（ＳｉＯ2）に比べて非常に大きい。従って、絶縁膜として、アルミナ等の高誘電材料を使用すれば、静電アクチュエータの発生圧力を向上させることが可能となる。
【００６２】
【表１】
0005338115.tif 000004
【００６３】
なお、ここでは、第１構成例の静電アクチュエータ部４において、絶縁膜８部分を高誘電材料のアルミナを用いた場合を例に説明したが、図１３及び図１４に示すように、第２構成例及び第３構成例においても同様に、絶縁膜８部分を高誘電材料のアルミナを用いた構成としてもよい。
【００６４】
本実施の形態２の静電アクチュエータ部４Ｃ〜４Ｅは、実施の形態１の対応の静電アクチュエータ４〜４Ｂと同様の作用効果がそれぞれ得られるとともに、前述のように、振動板６側の絶縁膜８を、シリコン熱酸化膜よりも比誘電率の高いＨｉｇｈ−ｋ材としたため、シリコン熱酸化膜とした実施の形態１の構成と比べてアクチュエータの発生圧力を向上することが可能となる。
【００６５】
実施の形態３．
実施の形態３は、上記実施の形態１の第１構成例〜第３構成例において、シリコン熱酸化膜で形成していた絶縁膜８部分を、シリコン熱酸化膜に代えて、シリコン熱酸化膜よりも比誘電率の高い誘電材料と、酸化シリコン膜とを順次積層した積層構成としたものである。
【００６６】
実施の形態３のインクジェットヘッド１０は、実施の形態１と静電アクチュエータ部の構成が異なるのみであり、以下では、実施の形態１と異なる静電アクチュエータ部について図を用いて説明し、インクジェットヘッド１０全体の構成やその説明は省略する。以下ではまず、第１構成例において、絶縁膜８部分を、シリコン熱酸化膜よりも比誘電率の高い絶縁膜と、酸化シリコン膜とを順次積層した積層構成とした場合について説明する。
【００６７】
図１５は本発明の実施の形態３に係る静電アクチュエータ部４Ｆの要部拡大断面図である。
本実施の形態３における静電アクチュエータ部４Ｆは、絶縁膜８が、シリコン熱酸化膜よりも比誘電率の高い絶縁膜としてのアルミナ膜（Ａｌ2Ｏ3 ）８ａと、酸化シリコン膜（ＳｉＯ2 ）８ｂとを順次積層した積層構成となっている。なお、シリコン熱酸化膜よりも比誘電率の高い誘電材料は、アルミナに限られず、上記の中から選択できる。
【００６８】
また、図１５に示す例では、アルミナ膜８ａを６０ｎｍ、酸化シリコン膜８ｂを６０ｎｍ、アモルファスカーボン膜７を５ｎｍ、水素化アモルファスカーボン膜９を５ｎｍとし、ギャップＧの距離は２００ｎｍとしている。
【００６９】
なお、ここでは、第１構成例の静電アクチュエータ部４において、絶縁膜８部分を上記の積層構成とした場合を例に説明したが、図１６及び図１７に示すように、第２構成例及び第３構成例においても同様に、これらの絶縁膜８部分を、Ｈｉｇｈ−ｋ材と、絶縁耐圧の高いＳｉＯ2 膜とを積層した構成としてもよい。
【００７０】
本実施の形態３の静電アクチュエータ部４Ｆ〜４Ｈは、実施の形態１の対応の静電アクチュエータ４〜４Ｂと同様の作用効果がそれぞれ得られるとともに、前述のように、振動板の絶縁膜８部分を、シリコン熱酸化膜よりも比誘電率の高いＨｉｇｈ−ｋ材と、絶縁耐圧の高いＳｉＯ2 膜とを積層した構成としたことにより、静電アクチュエータの発生圧力向上と信頼性向上との両方の効果を得ることができる。
【００７１】
実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態１〜３に係るインクジェットヘッド１０の製造方法の一例について図１８から図２０を参照して概要を説明する。図１８はインクジェットヘッド１０の製造工程の概略の流れを示すフローチャート、図１９は電極基板３の製造工程の概要を示す断面図、図２０はインクジェットヘッド１０の製造工程の概要を示す断面図である。
【００７２】
図１８において、ステップＳ１〜Ｓ４は電極基板３の製造工程を示すものであり、ステップＳ５とＳ６はキャビティ基板２の元になるシリコン基板の製造工程を示すものである。
ここでは、主に実施の形態１の第１構成例の静電アクチュエータ部４を備えたインクジェットヘッド１０の製造方法について説明するが、必要に応じて他の構成例及び他の実施の形態についても言及する。
【００７３】
電極基板３は以下のようにして製造される。
まず、硼珪酸ガラス等からなる板厚約１ｍｍのガラス基板３００に、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してフッ酸によってエッチングすることにより所望の深さの凹部３２を形成する。なお、この凹部３２は個別電極５の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極５ごとに複数形成される。
そして、例えば、スパッタ法によりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を例えば１００ｎｍの厚さで形成し、このＩＴＯ膜をフォトリソグラフィーによりパターニングして個別電極５となる部分以外をエッチング除去して、凹部３２の内部に個別電極５を形成する（図１８のＳ１、図１９（ａ））。
【００７４】
次に、ガラス基板３００の接合面側の表面全体に、アモルファスカーボン膜７をグラファイトをターゲットとしたＥＣＲスパッタ法を用いて５ｎｍの厚さで形成する（図１８のＳ２）。この方法でアモルファスカーボン膜７を形成することにより、５ｎｍ程度の非常に薄い膜を均一に成膜することができる。ついで、このアモルファスカーボン膜７の上に、トルエンを原料ガスに用いたプラズマＣＶＤ法により、水素化アモルファスカーボン膜９を、例えば５ｎｍの厚みで全面成膜する（図１８のＳ３、図１９（ｂ））。
【００７５】
次に、ガラス基板３００の接合部３６及び個別電極５の端子部５ａに対応する部分のみをパターニングして、その部分のＤＬＣ膜（アモルファスカーボン膜７及び水素化アモルファスカーボン膜９）をＯ2アッシングにより除去する。下地膜としてのアモルファスカーボン膜７を形成した場合、アモルファスカーボン膜７と水素化アモルファスカーボン膜９を同時にＯ2 アッシングにより除去できるため、製造工程を確実かつ簡便にすることができる。その後、ブラスト加工等によってインク供給孔３３となる孔部３３ａを形成する。
以上により、実施の形態１の電極基板３を作製することができる。
【００７６】
なお、上記の第１構成例では、水素化アモルファスカーボン膜９をプラズマＣＶＤ法で形成したが、ＣＨ４ガスを添加したＥＣＲスパッタ法を用いてもよい。水素化アモルファスカーボン膜９をスパッタ法で形成することとした場合、アモルファスカーボン膜７と水素化アモルファスカーボン膜９の両方ともスパッタ法で成膜されることになり、ガスを切り替えることによって、チャンバーから取り出さずに連続的に成膜することが可能となり、効率的に成膜を行うことが可能となる。
【００７７】
ここで、第２構成例及び第３構成例について言及すると、第２構成例の場合は、図１８のＳ３の工程が省略されるとともに、Ｓ４の工程でＯ2アッシングにより除去されるのがアモルファスカーボン膜７のみとなる。また、第３構成例の場合は、上記第１構成例の場合と同じである。
以上により、第１構成例〜第３構成例の電極基板３を作製することができる。
【００７８】
キャビティ基板２は上記により作製された電極基板３にシリコン基板２００を陽極接合してから作製される。
【００７９】
まず、例えば厚さが２８０μｍのシリコン基板２００の片面全面に、例えば厚さが０．８μｍのボロン拡散層２０１を形成したシリコン基板２００を作製する（図１８のＳ５）。
次に、そのシリコン基板２００のボロン拡散層２０１の表面（下面）上に、絶縁膜８を全面形成する。第１構成例では、絶縁膜８として、シリコン熱酸化膜を例えば１１０ｎｍの厚みで全面形成する（図１８のＳ６、図２０（ａ））。
【００８０】
なお、第２構成例では、シリコン熱酸化膜の表面に更に水素化アモルファスカーボン膜９を５ｎｍの厚みで全面形成する。その後、シリコン基板２００のガラス基板３００との接合面に対応する部分のみをパターニングしてその部分の水素化アモルファスカーボン膜９をＯ2 アッシングにより除去する。
また、第３構成例では、第２構成例の場合と同じである。
【００８１】
なお、実施の形態２の場合は、上記第１構成例〜第３構成例のそれぞれにおいて、上記シリコン熱酸化膜に代えて、アルミナ膜をボロン拡散層２０１の表面上に全面成膜すればよい。
また、実施の形態３の場合は、上記第１構成例〜第３構成例のそれぞれにおいて、上記シリコン熱酸化膜に代えて、アルミナ膜をボロン拡散層２０１の表面上に全面成膜し、更にその表面に酸化シリコン膜を全面成膜する。
以上により、実施の形態１〜３のシリコン基板２００を作製することができる。
【００８２】
次に、以上により作製されたシリコン基板２００を上記電極基板３上にアライメントして陽極接合する（図１８のＳ７、図２０（ｂ））。
ついで、この接合済みシリコン基板２００の表面全面を研磨加工して、厚さを例えば５０μｍ程度に薄くし（図１８のＳ８、図２０（ｃ））、さらにこのシリコン基板２００の表面全面をウェットエッチングによりライトエッチングして加工痕を除去する（図１８のＳ９）。
【００８３】
次に、薄板に加工された接合済みシリコン基板２００の表面にフォトリソグラフィーによってレジストパターニングを行い（図１８のＳ１０）、ウェットエッチング又はドライエッチングによってインク流路溝を形成する（図１８のＳ１１）。これによって、吐出室２１となる凹部２４、リザーバ２３となる凹部２４および電極取り出し部３４となる凹部２７が形成される（図２０（ｄ））。その際、ボロン拡散層２０１の表面でエッチングストップがかかるので、振動板６の厚さを高精度に形成することができるとともに、表面荒れを防ぐことができる。
【００８４】
次に、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチングにより、凹部２７の底部を除去して電極取り出し部３４を開口した後（図２０（ｅ））、静電アクチュエータの内部に付着している水分を除去する（図１８のＳ１２）。水分除去はこのシリコン基板を例えば真空チャンバ内に入れ、窒素雰囲気にして行う。そして、所要時間経過後、窒素雰囲気下でギャップ開放端部にエポキシ樹脂等の封止材３５を塗布して気密に封止する（図１８のＳ１３、図２０（ｆ））。このように静電アクチュエータ内部（ギャップ内）の付着水分を除去した後、気密封止することによって、静電アクチュエータの駆動耐久性を向上させることができる。
また、マイクロブラスト加工等により凹部２４の底部を貫通させてインク供給孔３３を形成する。さらに、インク流路溝の腐食を防止するため、このシリコン基板の表面にプラズマＣＶＤ法によりＴＥＯＳ−ＳｉＯ2膜からなるインク保護膜（図示せず）を形成する。また、シリコン基板上に金属からなる共通電極２６を形成する。
【００８５】
以上の工程を経て電極基板３に接合されたシリコン基板２００からキャビティ基板２が作製される。
その後、このキャビティ基板２の表面上に、予めノズル孔１１等が形成されたノズル基板１を接着により接合する（図１８のＳ１４、図２０（ｇ））。そして最後に、ダイシングにより個々のヘッドチップに切断すれば、上述したインクジェットヘッド１０の本体部が完成する（図１８のＳ１５）。
【００８６】
このインクジェットヘッド１０の製造方法によれば、前述したように、アクチュエータの発生圧力が向上し、絶縁耐圧、駆動耐久性および吐出性能に優れた静電アクチュエータを備えるインクジェットヘッドを安価に製造することができる。
また、キャビティ基板２を、予め作製された電極基板３に接合した状態のシリコン基板２００から作製するものであるので、その電極基板３によりキャビティ基板２を支持した状態となるため、キャビティ基板２を薄板化しても、割れたり欠けたりすることがなく、ハンドリングが容易となる。したがって、キャビティ基板２を単独で製造する場合よりも歩留まりが向上する。
【００８７】
以上の実施の形態では、静電アクチュエータおよびインクジェットヘッド、ならびにこれらの製造方法について述べたが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の思想の範囲内で種々変更することができる。例えば、本発明の静電アクチュエータは、光スイッチやミラーデバイス、マイクロポンプ、レーザプリンタのレーザ操作ミラーの駆動部などにも利用することができる。また、ノズル孔より吐出される液状材料を変更することにより、インクジェットプリンタのほか、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、遺伝子検査等に用いられる生体分子溶液のマイクロアレイの製造など様々な用途の液滴吐出装置として利用することができる。
【００８８】
例えば、図２１は、本発明のインクジェットヘッドを備えるインクジェットプリンタの概要を示すものである。
このインクジェットプリンタ５００は、記録紙５０１を副走査方向Ｙに向けて搬送するプラテン５０２と、このプラテン５０２にインクノズル面が対峙しているインクジェットヘッド１０（又は１０Ａ）と、このインクジェットヘッド１０（又は１０Ａ）を主走査方向Ｘに向けて往復移動させるためのキャリッジ５０３と、インクジェットヘッド１０の各インクノズルにインクを供給するインクタンク５０４とを有している。
したがって、高解像度、高速駆動のインクジェットプリンタを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】実施の形態１に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図。
【図２】実施の形態１に係る第１構成例の静電アクチュエータ部４を有するインクジェットヘッドの断面図。
【図３】図２のＡ部の拡大断面図。
【図４】図２のａ−ａ拡大断面図。
【図５】図２のインクジェットヘッドの上面図。
【図６】実施の形態１に係る第２構成例の静電アクチュエータ部４Ａを有するインクジェットヘッドの断面図。
【図７】図６のＢ部の拡大断面図。
【図８】図６のｂ−ｂ拡大断面図。
【図９】実施の形態１に係る第３構成例の静電アクチュエータ部４Ｂを有するインクジェットヘッドの断面図。
【図１０】図９のＣ部の拡大断面図。
【図１１】図９のｃ−ｃ拡大断面図。
【図１２】実施の形態２に係る第１構成例の静電アクチュエータ部４Ｃの拡大断面図。
【図１３】実施の形態２に係る第２構成例の静電アクチュエータ部４Ｄの拡大断面図。
【図１４】実施の形態２に係る第３構成例の静電アクチュエータ部４Ｅの拡大断面図。
【図１５】実施の形態３に係る第１構成例の静電アクチュエータ部４Ｆの拡大断面図。
【図１６】実施の形態３に係る第２構成例の静電アクチュエータ部４Ｇの拡大断面図。
【図１７】実施の形態３に係る第３構成例の静電アクチュエータ部４Ｈの拡大断面図。
【図１８】インクジェットヘッドの製造工程の概略の流れを示すフローチャート。
【図１９】電極基板の製造工程の概要を示す断面図。
【図２０】インクジェットヘッドの製造工程の概要を示す断面図。
【図２１】本発明のインクジェットヘッドを適用したインクジェットプリンタの一例を示す概略斜視図。
【符号の説明】
【００９０】
１  ノズル基板、２  キャビティ基板、３  電極基板、４，４Ａ〜４Ｈ  静電アクチュエータ部、５  個別電極、６  振動板、７  アモルファスカーボン膜、８  絶縁膜（シリコン熱酸化膜、アルミナ膜）、８ａ  アルミナ膜、８ｂ  酸化シリコン膜、９  水素化アモルファスカーボン膜、１０  インクジェットヘッド、１１  ノズル孔、２１  吐出室、２２  凹部、２００  シリコン基板、３００  ガラス基板、５００  インクジェットプリンタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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