(57)【要約】      （修正有）【課題】大気開放孔を封止剤によって封止するとき、大気開放孔を空隙に連通させる連通路は極めて細く、毛細管現象によって、封止剤が連通路を通じて空隙内にまで達し、正常な動作ができなくなることを防止する。【解決手段】振動板と電極との間の空隙に個別連通路を介して連通する共通連通路１５を大気に開放するための大気開放孔４２との間の大気開放空隙４１には、大気開放孔４２を封止する封止剤の共通連通路１５内への流入に対して抵抗となる蛇行通路４５を形成し、封止剤が共通連通路１５を経由して空隙内に浸入することを防止する。【選択図】図８
2007077864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変形可能な振動板と、この振動板に犠牲層エッチングにより形成された空隙を介して対向する電極とを備え、前記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、前記空隙に連通する連通路と、この連通路を外部に連通させる大気開放孔とを備え、前記大気開放孔と前記連通路とを前記大気開放孔を封止する封止剤の前記連通路内への流入に対して抵抗となる抵抗通路を介して連通し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、前記連通路は複数の空隙に共通に連通する共通連通路であ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、前記大気開放孔は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、前記大気開放孔を封止する封止剤と前記犠牲層エッチングのための犠牲層除去孔を封止する封止剤とは異な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、前記空隙、前記連通路及び前記抵抗通路は同じ犠牲層を除去して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６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の静電型アクチュエータにおいて、前記抵抗通路は蛇行し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１ないし６のいずれかに記載の静電型アクチュエータにおいて、前記抵抗通路は内部に高低差があることを特徴とする静電型アクチュエータ。
【請求項８】
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において、前記抵抗通路は断面積が相対的に小さな部分を含むことをことを特徴とする静電型アクチュエータ。
【請求項９】
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８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１０】
液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに記録液を供給するインクタンクを一体化した液体カートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッドが請求項９に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液体カートリッジ。
【請求項１１】
液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、前記液滴吐出ヘッドが請求項９に記載の液滴吐出ヘッド又は請求項１２に記載の液体カートリッジの液滴吐出ヘッドであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
静電型アクチュエータによって液体を輸送するマイクロポンプにおいて、前記静電型アクチュエータが請求項１ないし８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マイクロポンプ。
【請求項１３】
静電型アクチュエータによって光の反射方向を変化させる光学デバイスにおいて、前記静電型アクチュエータが請求項１ないし８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光学デバイス。
【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、液体カートリッジ、画像形成装置、マイクロポンプ及び光学デバイスに関する。
【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液滴吐出ヘッドは、液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記録液に圧力を作用させ、ノズルから液滴を吐出させるものである。
【０００３】
液滴吐出ヘッドとしては、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液滴吐出ヘッドは、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液滴吐出ヘッドにおいては、振動板と電極との間の空隙（ギャップ）の寸法（ギャップ長）精度がその特性に大きく影響を及ぼし、特に、インクジェットヘッドの場合、各アクチュエータの特性のバラツキが大きければ、印字精度、画質の再現性が著しく低下することとなる。また、低電圧化を図るためには、空隙間隔を０．１〜０．５μｍ程度にしなければならず、より高い寸法精度が求められる。
【０００５】
ところで、従来のインクジェットヘッドとしては、特許文献１に記載されているように、加圧液室と振動板を形成した基板（キャビティプレート）と、空隙（振動室）となる凹部及びセグメント電極を形成した基板（ガラス基板）とを接合して形成している。
【特許文献１】特開平１１−２６３０１２号公報
【０００６】
しかしながら、このように２枚の基板を接合して振動板と電極との間の空隙を形成するヘッドにあっては、凹部形成、電極形成、接合等、多くの工程における加工時の寸法バラツキによって空隙の高さ（ギャップ長）の寸法バラツキが大きくなり、その結果、高精度で高い信頼性を有するアクチュエータを得ることが困難である。
【０００７】
そこで、特許文献２に記載されているように、第１の基板に犠牲層エッチングにより、個別電極と、犠牲層エッチングにより形成された空隙部を介して個別電極に対峙する振動板を形成し、第２の基板に圧力室用の溝部を形成して、第１の基板上に第２の基板を接合してインクジェットヘッドを構成することにより、空隙の高さ寸法のバラツキを抑制することが知られている。
【特許文献２】特開２００１−１８３８３号公報
【０００８】
ところで、静電型アクチュエータにおいては、空隙内圧と大気圧の差圧の解消、あるいはアクチュエータの信頼性向上を目的として、空隙内へのガス導入のために各空隙を連通する連通路を設けることが行われている。
【０００９】
例えば、上記特許文献１に開示されているように、振動板と電極との間の振動室（空隙）内部に疎水膜を形成するために、アクチュエータ外部と連通した連通路を各振動室に連通させて、この連通路を介して疎水膜となるガスを振動室に導入した後連通路を封止材にて封止したものが知られている。
【００１０】
この場合、疎水膜を形成するガスを効率的に振動室に導入するためには連通路の断面積を大きくすることが必要であることから、例えば特許文献３に開示されているように凹部及び電極を形成した電極基板を掘り込むことによって断面積の大きな連通路の形成することが知られている。
【特許文献３】特開２００３−７２０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特に、上述した特許文献２に記載されているように犠牲層エッチングプロセスによって振動板、空隙、電極を１つの基板で形成する場合、犠牲層エッチング後、犠牲層エッチホール（犠牲層除去孔）を封止する必要がある、例えば、特許文献２に記載のものでは、二酸化珪素からなる絶縁膜で封止しているが、一般的に、二酸化珪素は減圧下で成膜されるＣＶＤ法が用いられるため、二酸化珪素が成膜され、犠牲層エッチホールが気密封止された状態では、空隙内が大気圧に対し負圧となり、振動板が個別電極側に凹に撓んだ状態になるため、後に振動板の撓みを解消するために空隙を大気に開放することが必要である。また、上述したように空隙内に疎水膜を形成するためにはガスを空隙に導入する通路が必要である。
【００１２】
ところで、このように空隙を大気に開放し、あるいは疎水膜となるガスを空隙に導入するために連通路を介して外部に連通させた場合、大気解放後、あるいは、ガス封入後には、空隙内に水分や埃、塵などが侵入することを防止するために連通路を大気に開放している大気開放孔を封止剤によって封止しなければならない。
【００１３】
ところが、大気開放孔を封止剤によって封止するとき、大気開放孔を空隙に連通させる連通路は極めて細いために毛細管現象によって、封止剤が連通路を通じて空隙内にまで達してしまうという課題が生じている。このように、空隙内に封止剤が侵入すると正常な動作ができなくなる。
【００１４】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、封止剤が空隙内に侵入しない静電型アクチュエータ、この静電型アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッド、この液滴吐出ヘッドを一体化した液体カートリッジ、この液滴吐出ヘッド又は液体カートリッジを搭載した画像形成装置、及びこの静電型アクチュエータを用いたマイクロポンプ、光学デバイス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】
上記課題を解決するために、本発明に係る静電型アクチュエータは、空隙に連通する連通路と、この連通路を外部に連通させる大気開放孔とを備え、大気開放孔と連通路とを大気開放孔を封止する封止剤の連通路内への流入に対して抵抗となる抵抗通路を介して連通した構成とした。
【００１６】
ここで、連通路は複数の空隙に共通に連通する共通連通路であることが好ましい。また、大気開放孔は複数設けられていることが好ましい。さらに、大気開放孔を封止する封止剤と犠牲層エッチングのための犠牲層除去孔を封止する封止剤とは異なることが好ましい。さらにまた、空隙、連通路及び抵抗通路は同じ犠牲層を除去して形成されていることが好ましい。
【００１７】
また、抵抗通路は、蛇行している通路である構成、高低差を設けた通路である構成、断面積が相対的に小さな部分を含む通路である構成とすることができる。
【００１８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、本発明に係る静電型アクチュエータを備えたものである。
【００１９】
本発明に係る液体カートリッジは、本発明に係る液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに液体を供給する液体タンクを一体化したものである。
【００２０】
本発明に係る画像形成装置は、液滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッド、又は本発明に係る液体カートリッジ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、液体を輸送する本発明に係る静電型アクチュエータを備えたものである。
【００２２】
本発明に係る光学デバイスは、光の反射方向を変化させる本発明に係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】
【００２３】
本発明に係る静電型アクチュエータによれば、空隙に連通する連通路と、この連通路に連通する大気開放空隙及びこの大気開放空隙を外部に連通させる大気開放孔とを備え、大気開放孔と連通路との間に、大気開放孔を封止する封止剤の連通路内への流入に対して抵抗となる流体抵抗手段を設けた構成としたので、大気開放孔を封止剤で封止するときに毛管現象によって封止剤が空隙内に侵入することを防止できる。
【００２４】
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、滴吐出特性のバラツキが低減し、信頼性の向上を図ることができる。
【００２５】
本発明に係る液体カートリッジによれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに液体を供給する液体タンクを一体化したので、滴吐出特性のバラツキが少なく、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを一体化した液体カートリッジ（液体タンク一体型ヘッド）を低コストで得ることができる。
【００２６】
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又は液体カートリッジを備えているので、高画質画像を形成することができる。
【００２７】
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、小型で低消費電力のマイクロポンプが得られる。
【００２８】
本発明に係る光学デバイスによれば、本発明に係る静電型アクチュエータを備えているので、小型で低消費電力の光学デバイスが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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。図１は本発明を適用する静電型アクチュエータを含む液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドの斜視説明図、図２は同ヘッドの分解斜視説明図、図３は図１の面Ｓ１に沿う液室長辺方向の断面説明図、図４は図１の面Ｓ２に沿う液室長辺方向の断面説明図である。
【００３０】
このインクジェットヘッドは、基板の面部に設けたノズル孔から液滴を吐出させるサイドシュータタイプのものであり、第１の基板であるアクチュエータ基板１と第２の基板である流路基板２と第３の基板であるノズル基板３を順次積層して構成し、これら３枚の基板１、２、３を接合することで、液滴を吐出するノズル４がノズル連通路５を介して連通する液室（吐出室）６、液室６に液体（インク）を供給するための流体抵抗部７及び共通液室８を形成している。各液室６は液室間隔壁９で仕切られている。
【００３１】
アクチュエータ基板１は、液室６の一部の壁面を形成する振動板領域（変形可能領域）１２Ａを形成する振動板１２と、この振動板１２の振動板領域１２Ａに犠牲層エッチングによって形成した空隙（ギャップ）１３を介して対向する個別電極１４を備え、これらの振動板１２と個別電極１４によって各液室６に対応する本発明に係る静電型アクチュエータを構成する。
【００３２】
また、アクチュエータ基板１にはノズル４の並び方向に、各空隙１３を相互に連通させるとともにアクチュエータ基板１自体の外部又に連通させるための共通連通路（連通管）１５を形成し、この共通連通路１５に個別連通路１５Ａを介して空隙１３を連通させ、また、共通連通路１５の他端部は共通連通路１５を大気に開放するための大気開放部１６に連通されている。なお、この大気開放部１６はアクチュエータ基板１を形成した段階で封止剤によって封止される。
【００３３】
このアクチュエータ基板１の詳細は後述するが、シリコン基板２１上に絶縁膜２２を介して個別電極１４となるエッチング可能な電極形成層２４を形成し、この電極形成層２４上に絶縁膜２５を形成し、更に、絶縁膜２５上に空隙１３、共通連通路１５及び個別連通路１５Ａ、大気開放部１６の大気開放空隙を形成するための犠牲層２７を形成し、この犠牲層２７上に絶縁膜２８を形成して、この絶縁膜２８に犠牲層除去孔２９を形成し、この犠牲層除去孔２９から犠牲層２７を除去して空隙１３、共通連通路１５及び個別連通路１５Ａ、大気開放部１６の大気開放空隙を形成するとともに、絶縁膜２８上に振動板部材３０を積層形成している。
【００３４】
なお、個別電極１４の表面に形成した絶縁膜２２は、振動板１２との電気的短絡を防止するとともに、空隙１３を形成するための犠牲層エッチング時に個別電極１４を保護するためのものであり、また、振動板１２側の絶縁膜２８も個別電極１４との電気的短絡を防止するとともに、空隙１３を形成するための犠牲層エッチング時に絶縁膜２８上に形成される振動板部材３０の一部の層を保護するためのものである。
【００３５】
さらに、アクチュエータ基板１には流路基板２の共通液室８に外部からインクを供給するための供給口１８を形成している。
【００３６】
アクチュエータ基板１の上に接合する流路基板２は、例えば、結晶面方位（１１０）のシリコン基板に、液室（吐出室）６と、各々の液室６に流体抵抗部７を介して連通する共通液室８を設けている（実際に溝部又は凹部である。）。
【００３７】
流路基板２の上に接合するノズル基板３は、例えば、厚さ５０μｍのニッケルを用い、ノズル４はドライ又はウェットエッチングやレーザー加工など周知の方法で形成することができる。
【００３８】
このように構成した液滴吐出ヘッドにおいては、各液室６内に記録液（インク）が満たされた状態で、図示しない制御部からの画像データに基づいて、記録液の吐出を行いたいノズル４に対応する個別電極１４に対して、発振回路により４０Ｖのパルス電圧を印加する。この電圧を印加することにより個別電極１４の表面にプラス電荷が帯電し、個別電極１４と、振動板電極を含む振動板１２との間に静電力による吸引作用が働いて、振動板１２が下方へ撓む。これにより、液室６の容積が広げられることから、その容積分の記録液が共通液室１０より流体抵抗部７を介して液室６へ流入する。
【００３９】
その後、個別電極１４へのパルス電圧を０Ｖにする（印加を止める）ことにより、静電力により下方へ撓んだ振動板１２は自身の剛性により元の位置に戻る。これにより、液室６内の圧力が急激に上昇して、液室６に連通するノズル孔４より記録液の液滴が吐出される。そして、この動作を繰り返してノズル４から記録液を連続的に吐出することにより、液滴吐出ヘッドに対向して配置した被記録媒体（用紙）に画像を形成する。
【００４０】
ここで、静電型アクチュエータにおいて、個別電極１４と振動板１２との間に作用する静電力は、次に示す（１）式で与えられる。ここで、Ｆ：電極間に働く静電力、ε：誘電率、Ｓ：電極の対抗する面の面積、ｄ：電極間距離、Ｖ：印加電圧である。
【００４１】
【数１】
2007077864.tif 000003
つまり、静電力Ｆは、電極間距離ｄの２乗に反比例し、印加電圧Ｖの２乗に正比例していることが分かる。すなわち、静電型アクチュエータ、又はそれを搭載した液滴吐出ヘッドの駆動電圧の低電圧化を図るためには、個別電極１４と振動板１２との間隔（空隙の高さ：ギャップ長）を小さく形成することが重要となる。
【００４２】
そこで、上述したように、空隙１３を犠牲層エッチングで形成することにより、微小な空隙間隔を精度良くバラツキなく安定して形成することができるので、各アクチュエータ間での動作特性のバラツキが少ない静電型アクチュエータを得ることができ、また、この静電型アクチュエータを液滴吐出ヘッドに適用することで、ノズル間での液滴吐出特性にバラツキが少なくなって、高品質画像を形成することができるようになる。
【００４３】
次に、アクチュエータ基板１の詳細について図５ないし１０をも参照して説明する。なお、図５は同基板を透過状態で示す平面説明図、図６は図５のＹ１−Ｙ１線に沿う断面説明図、図７の図５のＹ２−Ｙ２線に沿う断面説明図、図８は同アクチュエータ基板の大気開放部の平面説明図、図９は図８のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図、図１０は図８のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図である。
【００４４】
このアクチュエータ基板１の振動板１２は、前述したように絶縁膜２８及び振動板部材３０で構成され、この振動板部材３０は、絶縁膜２８上に振動板電極（上部電極）３２、撓み防止膜（窒化膜）３３、膜剛性調整膜３４及び樹脂膜３５を順次積層形成して構成している。
【００４５】
この振動板１２は、図５に示すように、各液室６間の隔壁部９に対応して形成される隔壁部３１で分離される変形可能な各振動板領域１２Ａを有している。ここで、１つの振動板領域１２Ａの短辺長ａ及び長辺長ｂは、例えば、短辺長ａが６０μｍ、長辺長ｂが１０００μｍとしている。
【００４６】
一方、前述したように、シリコン基板２１表面に形成した絶縁膜２２上には、各振動板領域１２Ａに対向して個別的に分離された個別電極１４（電極１４を形成する層を電極形成層１４ａとする。）が形成され、この個別電極１４の表面には絶縁膜２５が形成されている。
【００４７】
これらの振動板領域１２Ａと個別電極１４との間の空隙１３は、犠牲層エッチングで形成する。犠牲層エッチングは、絶縁膜２５上に空隙１３の高さの厚みを有する犠牲層２７を形成した後、絶縁膜２８、振動板電極３２、撓み防止膜（窒化膜）３３を順次積層形成して、これらを貫通する犠牲層除去孔２９を形成し、この犠牲層除去孔２９を介して空隙１３部分の犠牲層２７を除去する。
【００４８】
また、この犠牲層２７を除去する犠牲層エッチングでは、空隙１３の形成とともに、共通連通路１５及び個別連通路１５Ａと、大気開放部１６の大気開放空隙４１を形成する。このように、振動板−電極間の空隙１３、共通連通路１５及び個別連通路１５Ａと、大気開放部１６の大気開放空隙４１を同じ犠牲層を除去して同時に形成することによって、それぞれの空隙又は通路を相互に連通させることができ、構成が簡単で、製造工数が少なく、量産性、歩留まりが向上する。
【００４９】
ここで、犠牲層除去孔２９は、図５にも示すように、振動板領域１２Ａの長辺方向で、等間隔に振動板領域１２Ａの短辺長ａ以下の間隔で、かつ、対向する辺の同位置に形成している。犠牲層エッチングは、等方性のため、振動板領域１２Ａの中央に犠牲層除去孔２９が並んでいる方が犠牲層の除去効率は高いが、振動板領域１２Ａに犠牲層除去孔２９があると、アクチュエータの振動特性に影響を及ぼす可能性があるため、犠牲層除去孔２９は振動板領域１２Ａの外側に配置することが好ましい。また、犠牲層除去孔２９を複数配置することにより、効率的に犠牲層２７を除去することができて空隙１３を効率良く形成することができる。
【００５０】
また、大気開放部１６の大気開放空隙４１を形成するための犠牲層除去孔２９については、図８に示すように、振動板領域との面積比を考慮して、効率よく犠牲層２７がエッチングされるように犠牲層除去孔２９は大気開放部１６内に配置してもよい。
【００５１】
そして、犠牲層エッチング後は、犠牲層除去孔２９は膜剛性調整膜３４で完全封止する。その後、図示しないが、外部電極への取出しのため配線層と、共通液室８に記録液を供給する供給口１８を形成し、更に大気開放部１６に内部の大気開放空隙４１に通じる大気開放孔４２を開口し、大気開放孔４２、大気開放空隙４１、共通連通路１５及び個別連通路１５Ａを通じた空隙１３の大気開放、あるいは、空隙１３へのヘキサメチルジシラザン(ＨＭＤＳ)などの疎水膜形成材料のガス導入を行なう。
【００５２】
このとき、大気開放部１６の大気開放孔４２の形成は、例えば微加工が可能なリソエッチ法で形成することにより、レーザー法や物理的開口に比べて大気開放部面積を小さくでき、またパーティクルの発生が抑えられるだけでなく、表面状態が平坦なため、次工程への影響がほとんど無い。
【００５３】
そして、スプレーコート法、蒸着重合法などで液滴の接液膜として樹脂膜３５を形成する。このとき、リソエッチ法で形成された大気開放孔４２は、樹脂膜３５で封止される。
【００５４】
ここで、後述するように、共通連通路１５を大気に開放するための大気開放孔４２との間の大気開放空隙４１には、大気開放孔４２を封止する封止剤（樹脂膜３５を形成する樹脂剤など）の共通連通路１５内への流入に対して抵抗となる抵抗通路である蛇行通路４５を形成し、樹脂膜３５を形成する樹脂が共通連通路（通気管）１５内に侵入することを防止している。
【００５５】
つまり、大気開放部１６の大気開放空隙４１の一部には、共通連通路１５に至るまでの経路に仕切り壁４４を設ける（絶縁膜２８で形成している。）ことによって矢印で示すように蛇行した抵抗通路である蛇行通路４５を設けている。この蛇行通路４５が存在することにより、大気開放孔４２から大気開放空隙４１内に流入した樹脂膜３５を形成するための封止剤３５ａは、毛細管現象によって蛇行通路４５内に侵入するが、蛇行通路４５が蛇行していることで、直線的な通路に比べて相対的に抵抗が大きくなっているため、蛇行通路４５内でトラップされて共通連通路１５内まで侵入しない。これにより、封止剤が空隙１３内まで侵入して振動板１２の変位を阻害することがなく、動作不良を生じることがなくなる。
【００５６】
ここで、実験によると、共通連通路１５内に樹脂が侵入すると、毛細管現象によって個別連通路１５Ａを通じて空隙１３内まで容易に侵入することができることが確認された。したがって、蛇行通路４５の通路断面積や折曲がり回数などは、大気開放孔４２から侵入する封止剤３５ａが共通連通路１５に到達するまでに阻止する抵抗を持つ長さ、開口断面積を有する通路形状とすることが好ましい。
【００５７】
このように、空隙に連通する連通路と、この連通路を外部に連通させる大気開放孔とを備え、大気開放孔と連通路とは、大気開放孔を封止する封止剤の連通路内への流入に対して抵抗となる流体通路を介して連通させることによって、大気開放孔を封止剤で封止するときに毛管現象によって封止剤が連通路からアクチュエータの空隙内に侵入することを防止できる。これにより、動作不良のない静電型アクチュエータが得られ、また静電型アクチュエータの製造歩留まりが向上する
【００５８】
次に、この第１実施形態のアクチュエータ基板の製造工程について図１１ないし図１７を参照して説明する。なお、図１１及び図１２は図５のＹ１−Ｙ１線に沿う断面に相当する断面説明図、図１３及び図１４は図５のＹ２−Ｙ２線に沿う断面に相当する断面説明図、図１５及び図１６は図８のＸ１−Ｘ１線に沿う断面に相当する断面説明図、図１７及び図１８は図８のＸ２−Ｘ２線に沿う断面に相当する断面説明図である。
【００５９】
まず、図１１（ａ）、図１３（ａ）、図１５（ａ）、図１７（ａ）に示すように、例えば厚さ４００μｍのシリコン（Ｓｉ）基板２１の表面（ここでは両面）に厚さ１．６μｍの絶縁膜（熱酸化膜）２２を形成し、この絶縁膜２２上に個別電極１４を形成する電極形成層としてＰドープポリシリコン（大気開放部１６の部分での符号「１４ａ」を付している。）を厚さ０．３μｍに成膜する。そして、ポリシリコン（電極形成層）をリソエッチ法によって分離溝４０を形成して、個別電極１４と隔壁を構成する部分５１とに分離及びパターニングするとともに、後にシリコン基板２１を貫通し供給口１８を形成する部分４５に対応する部分を除去する。その後、ＣＶＤ酸化膜を厚さ０．１μｍで堆積させて、ポリシリコンで形成された個別電極１４及び隔壁を構成する部分５１上並びに分離溝４０内に絶縁膜２５を形成する。
【００６０】
次に、図１１（ｂ）及び図１３（ｂ）に示すように、絶縁層（膜）２５上に犠牲層２７としてノンドープポリシリコンを空隙間隔である０．２μｍ厚さにＣＶＤ法により成膜する。そして、ポリシリコンをリソエッチ法により空隙１３となる部分５５と、隔壁を構成する部分５６と、個別連通路１５Ａとなる部分５７、共通連通路１５となる部分５８とに分離及びパターニングするとともに、供給口１８となる部分５３に対応する部分を除去する。
【００６１】
このとき、大気開放部１６となる部分では、図１５（ｂ）及び図１７（ｂ）に示すように、ポリシリコン１４ａをリソエッチ法により大気開放空隙４１となる部分７５と、蛇行通路４５となる部分７５ｂと、隔壁を構成する部分７６とに分離及びパターニングし、仕切り壁４４となる溝７７を形成する。
【００６２】
このように、犠牲層を形成する材料をポリシリコンとすることにより、犠牲層の除去工程として一般的に知られた汎用技術を用いることができ、他材料との選択性があり、プロセスの自由度が高く、低コストで、量産性に優れ、安定したアクチュエータを得ることができる。
【００６３】
その後、犠牲層２７で形成して、空隙となる部分５５、隔壁を構成する部分５６、個別連通路１５Ａ及び共通連通路１５となる部分５７，５８上に、また、大気開放空隙４１となる部分７５ａ、蛇行通路４５となる部分７５ｂと、隔壁を構成する部分７６上に、ＣＶＤ酸化膜を堆積させて絶縁膜２８を厚さ０．１μｍで形成する。このとき、図１７（ｂ）に示すように、絶縁膜２８は溝７７内も形成され、これにより仕切り壁４４が形成される。
【００６４】
次に、図１１（ｃ）及び図１３（ｃ）に示すように、絶縁膜２８上に振動板電極層３２となるＰドープポリシリコン層を厚さ０．１μｍで形成し、このポリシリコン層を、リソエッチ法により、振動板電極層３２と、隔壁を構成する部分５９とに分離するとともに、供給口１８となる部分５３は除去して開口を形成する。
【００６５】
このとき、同時に、犠牲層２７と同じ材料からなる振動板電極層３２が犠牲層エッチング時にエッチングされないようにするため、後に形成する犠牲層除去孔２９よりも大きな開口径を有する開口６０を形成する。そして、振動板電極層３２上に振動板１２の撓み防止層３３として、ＬＰ−ＣＶＤ法により０．１５μｍの厚さの窒化膜を堆積させる。この窒化膜からなる撓み防止層３３は、開口６０内にも形成されることで振動板電極層３２の開口６０の端面側を被覆する。
【００６６】
また、大気開放部１６となる部分では、図１５（ｃ）及び図１７（ｃ）に示すように、振動板電極層３２となるポリシリコン層を、リソエッチ法により、分離及びパターニングし、後に形成する犠牲層除去孔２９よりも大きな開口７８、及び後に形成する大気開放孔４２よりも大きな開口７９を形成した後、撓み防止層３３となる窒化膜を開口７８及び７９内を含めて形成する。
【００６７】
その後、図１１（ｄ）及び図１３（ｄ）に示すように、リソエッチ法により撓み防止層３３である窒化膜及び絶縁膜２８を通じて開口径２μｍの犠牲層除去孔２９を形成し、また、供給口１８となる部分の窒化膜３３ａ、絶縁膜２８及び絶縁膜２５を除去して供給口１８の加工孔６１を形成する。
【００６８】
そして、例えば、ＳＦ６プラズマ処理やＸｅＦ２ガスによるドライエッチなどの犠牲層エッチングを行なって空隙１３となる部分５５の犠牲層２７、個別連通路１５Ａとなる部分５７の犠牲層２７、共通連通路１５となる部分５８の犠牲層２７を完全に除去することにより、空隙１３と個別連通路１５Ａ及び共通連通路１５を形成する。なお、ここでは、犠牲層エッチングをドライエッチで行なっているが、ＴＭＡＨ溶液、ＫＯＨ溶液のウェットエッチを用いても構わない。
【００６９】
このとき、大気開放部１６でも、図１５（ｄ）及び図１７（ｄ）に示すように、リソエッチ法により撓み防止層３３である窒化膜３３ａ及び絶縁膜２８を通じて開口径２μｍの犠牲層除去孔２９を形成する。犠牲層エッチングによって、大気開放空隙４１となる部分７５ａ及び蛇行通路４５となる部分７５ｂの犠牲層２７も完全に除去されて、大気開放空隙４１及び蛇行通路４５が形成される。
【００７０】
次に、図１２（ａ）、図１４（ａ）、図１６（ａ）、図１８（ａ）に示すように、犠牲層除去孔２９の封止、及び振動板１２の剛性調整を目的として、常圧ＣＶＤ法により剛性調整膜３４を形成する。このときの膜厚は、犠牲層除去孔２９を封止可能な膜厚、例えば、厚さ０．６μｍとする。なお、この工程を実施することにより空隙１３は封止され、外気と完全に遮断される。このとき、空隙１３が大気圧に比べて負圧になっているために、振動板１２は空隙１３側に凹んだ状態になる。
【００７１】
その後、各図（ｂ）に示すように、リソエッチ法により供給口１８となる部分の剛性調整膜３４と絶縁膜２２、２８を除去した後、異方性エッチ、例えば、ＩＣＰエッチャーにより、シリコン基板２１を表面から背面まで貫通するようにエッチングして、供給口１８を形成する。ここで、異方性エッチで供給口１８を形成することにより、加工形状制御性、微細加工性及び加工精度、並びに高密度化の面等において高い効果を得ることができる。
【００７２】
また、大気開放部１６では、図１６（ｂ）及び図１８（ｂ）に示すように、剛性調整膜３４にリソエッチで大気開放孔４２をリソエッチ法により開口する。これにより、空隙１３は個別連通路１５Ａ、共通連通路１５、蛇行通路４５を含む大気開放空隙４１及び大気開放孔４２を介して大気に連通するので、負圧になった空隙１３が大気に戻される。また、必要であれば、空隙１３にガス導入を行なう。このとき、振動板の信頼性を向上させるため、例えば、疎水性を示すＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を、空隙１３内へ大気開放孔４２、大気開放空隙４１、蛇行通路４５、共通連通路１５及び個別連通路１５Ａを介して空隙１３内へ導入する。
【００７３】
次に、図１２（ｃ）、図１４（ｃ）、図１６（ｃ）及び図１８（ｃ）に示すように、このアクチュエータ基板１の表面全体に、被覆性の優れた蒸着重合法により接液膜としての樹脂膜３５を厚さ１μｍで成膜する。その後、図示しない電極配線取り出しパッド部のみリソエッチ法により開口する。ここで、樹脂膜３５として用いる材料としては、例えば、ＰＢＯ膜（ポリベンゾオキサゾール）、ポリイミド膜、ポリパラキシリレンなどが挙げられるが、液滴に対する耐腐食性があり、蒸着重合法で形成できる材料であれば他のものでも良い。
【００７４】
このとき、大気開放部１６では、図１６（ｃ）及び図１８（ｃ）に示すように、樹脂膜３５を形成する樹脂が大気開放孔４２から大気開放空隙４１内に侵入する。この大気開放空隙４１は極めて狭い空間であるために毛細管現象によって樹脂は共通連通路１５に向かって移動するが、途中に、樹脂の流入に対して抵抗となる蛇行通路４５が形成されているため、樹脂はこの蛇行通路４５内で停まり、共通連通路１５内に侵入することがない。
【００７５】
また、大気開放孔４２が封止されることで、外部からの異物や水分の混入を防ぐことができ、空隙１３内へ導入したガスが外部へ拡散することが防止される。なお、大気開放孔４２の封止を接液膜形成と同時に行なったが、例えば、接液膜形成前に封止剤、例えばエポキシ系接着剤等で封止するようにすることもできる。
【００７６】
以上の工程により、本発明に係る静電型アクチュエータを形成したアクチュエータ基板１が完成する。
そして、このアクチュエータ基板１と、前述の流路基板２と、ノズル基板３を順次積層することにより、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を製造することができる。
【００７７】
次に、本発明に係る静電型アクチュエータの第２の実施形態について図１９ないし図２１をも参照して説明する。なお、図１９は同静電型アクチュエータのアクチュエータ基板の平面説明図、図２０は図１９のＸ３−Ｘ３線に沿う断面説明図、図２１は図１９のＸ４−Ｘ４線に沿う断面説明図である。
【００７８】
この実施形態は、大気開放孔４２と共通連通路１５とを連通している大気開放空隙４１の蛇行通路４５の形状を高低差を有する通路形状としている。つまり、蛇行通路４５は、大気開放空隙４１と同じく通路高さが相対的に低い通路部分４５ａと大気開放空隙４１よりも相対的に高さの高い通路部分４５ｂが形成されている。このような蛇行通路４５のうち、通路部分４５ａは犠牲層２７を犠牲層エッチングで除去して形成し、通路部分４５ｂは電極形成層１４ａ上の絶縁膜２５を除去して、電極形成層１４ａ及び犠牲層２７を一括して犠牲層エッチングで除去することによって形成している。
【００７９】
このように、大気開放空隙４１の共通連通路１５に至る経路の一部に通路高さが低い通路部分４５ａと空隙高さの高い通路部分４５ｂを有する（高低差を有する）蛇行通路４５を設けることにより、大気開放孔４２を樹脂膜３５で封止する場合、大気開放部１６の大気開放空隙４１の高さが０．１〜０．５μｍ程度のため、大気開放孔４２から大気開放空隙４１へ毛細管現象で染込んできた樹脂膜３５が、蛇行通路４５に達した場合、大気開放空隙８４１より高さの高い通路部分４５ｂでトラップされて、共通連通路１５への染込みが阻止される。
【００８０】
このような構成にすることで、第１実施形態に比べると、樹脂膜３５の染込みを確実に防止できるため、より、高精度、高密度、且つ高い信頼性を持った液滴吐出ヘッドが実現できる。また、良好な生産性、及び生産効率を有する寸法制御に優れた高精度、高密度、且つ高い信頼性を持った液滴吐出ヘッドを得ることができる。
【００８１】
次に、この第２実施形態のアクチュエータ基板１の製造方法について図２２ないし図２５を参照して説明する。なお、図２２及び図２３は図１９のＸ３−Ｘ３線に沿う断面に相当する断面説明図、図２４及び図２５は図１９のＸ４−Ｘ４線に沿う断面に相当する断面説明図である。また、アクチュエータ部分の工程は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８２】
まず、図２２（ａ）及び図２４（ａ）に示すように、例えば厚さ４００μｍのシリコン（Ｓｉ）基板２１の表面（ここでは両面）に厚さ１．６μｍの絶縁膜（熱酸化膜）２２を形成し、この絶縁膜２２上に個別電極１４を形成する電極形成層としてＰドープポリシリコン１４ａを厚さ０．３μｍに成膜する。その後、大気開放部１６では、このポリシリコン１４ａに蛇行通路４５の高さの高い通路部分４５ｂに相当する部分８１を分離するための分離溝を形成した後、ＣＶＤ酸化膜を厚さ０．１μｍで堆積させて絶縁膜２５を形成する。そして、蛇行通路４５の高さの高い通路部分４５ｂに相当する部分８１上の絶縁膜２５は除去する。
【００８３】
その後、図２２（ｂ）及び図２４（ｂ）に示すように、絶縁膜２５上に犠牲層２７となるノンドープポリシリコン２７ａを形成し、このポリシリコン２７ａをリソエッチ法により大気開放空隙４１となる部分７５と、蛇行通路４５の高さの低い通路部分４５ａとなる部分８２ａ及び高さの高い通路部分４５ｂとなる部分８２ｂと、隔壁を構成する部分７６とに分離及びパターニングし、絶縁膜２８を形成する。
【００８４】
次に、図２２（ｃ）及び図２４（ｃ）に示すように、絶縁膜２８上に振動板電極層３２となるＰドープポリシリコン層３２ａを厚さ０．１μｍで形成し、このポリシリコン層３２ａを、リソエッチ法により、分離及びパターニングし、後に形成する犠牲層除去孔２９よりも大きな開口７８、及び後に形成する大気開放孔４２よりも大きな開口７９を形成した後、撓み防止層３３となる窒化膜を開口７８及び７９内を含めて形成する。
【００８５】
その後、図２２（ｄ）及び図２４（ｄ）に示すように、リソエッチ法により撓み防止層３３である窒化膜及び絶縁膜２８を通じて開口径２μｍの犠牲層除去孔２９を形成し、犠牲層エッチングを行なって、大気開放空隙４１となる部分７５ａ及び蛇行通路４５となる部分８２ａ、８２ｂの犠牲層２７も完全に除去されて、大気開放空隙４１及び蛇行通路４５の高さの低い部分４５ａと高さの高い部分４５ｂが形成される。
【００８６】
その後の図２３（ａ）〜（ｃ）及び図２５（ａ）〜（ｃ）で示す工程は前記第１実施形態の工程と同じである。このとき、図２３（ｃ）及び図２５（ｃ）に示すように、樹脂膜３５を形成する樹脂が大気開放孔４２から大気開放空隙４１内に侵入する。この大気開放空隙４１は極めて狭い空間であるために毛細管現象によって樹脂は共通連通路１５に向かって移動するが、途中に、樹脂の流入に対して抵抗となる蛇行通路４５が形成され、この蛇行通路４５は高低差があることで、樹脂はこの蛇行通路４５内で停まり、共通連通路１５内に侵入することがない。
【００８７】
次に、本発明の第３実施形態について図２６及び図２７を参照して説明する。なお、図２６は同実施形態のアクチュエータ基板の大気開放部の平面説明図、図２７は図２６のＸ５−Ｘ５線に沿う断面説明図である。
この実施形態では、１つの大気開放部４２を形成し、この大気開放部４２と共通連通路１５との間を、平面で幅が相対的に狭く、開口断面積が相対的に狭い通路部分（くびれ部分）９１ａと、平面で幅が相対的に広く、開口断面積が相対的に広い通路部分９１ｂとからなる抵抗通路９１で連通している。この抵抗通路９１のくびれ部９１ａが主として流入する封止剤３５ａに対する抵抗部分として機能することにより、接液膜３５を形成する樹脂剤の共通連通路１５への染み込みが防止される。
【００８８】
前述した第１、第２実施形態では、大気開放孔４２を複数配置しているが、歩留まり、液滴吐出ヘッドを形成するためのウェハ１枚当たりのチップ取れ数を多くするという観点から、液滴吐出ヘッドサイズを極力小さくするためには、大気開放部１６の占有面積は小さい方が好ましく、そのためには、空隙１３に対する大気開放、ガス導入が可能である限り、大気開放孔４２の数も少ない方が好ましい。
ダイアフラムｂあ
そこで、ここでは、大気開放孔４２を１個にし、抵抗通路９１の開口断面積が相対的に広い通路部分９１ｂに犠牲層除去孔２９を配置することによって、確実に犠牲層除去を行うことができ、共通連通路１５への封止剤の流入を阻止できるようにするとともに、大気開放部１６の占有面積をより小さくしている。
【００８９】
次に、本発明の第４実施形態について図２８及び図２９を参照して説明する。なお、図２８は同実施形態のアクチュエータ基板の大気開放部の平面説明図、図２９は図２７は図２６のＸ６−Ｘ６線に沿う断面説明図である。
この実施形態では、１つの大気開放部４２を形成し、この大気開放部４２と共通連通路１５との間を略直角に折り曲がりながら蛇行する抵抗通路としての蛇行通路９２で連通させるとともに、蛇行通路９２の外側（通路外）に犠牲層除去孔２９を配置し、上記第３実施形態と同様に、確実に犠牲層除去を行うことができ、共通連通路１５への封止剤の流入を阻止できるようにするとともに、大気開放部１６の占有面積をより小さくしている。
【００９０】
なお、これらの第３、第４実施形態において、更に大気開放部１６の占有面積を小さくするために、犠牲層除去孔２９を抵抗通路９１或いは蛇行通路９２の通路部分の外側に配置することに代えて、犠牲層除去孔２９を抵抗通路９１、蛇行通路９２の通路部分に配置することもできる。
【００９１】
次に、本発明の第５実施形態について図３０及び図３１を参照して説明する。なお、図３０は同実施形態のアクチュエータ基板の大気開放部の平面説明図、図３１は図３０のＸ７−Ｘ７線に沿う断面説明図である。
この実施形態では、１つの大気開放部４２を形成し、この大気開放部４２と共通連通路１５との間を、高低差を有する抵抗通路９３で連通させている。この抵抗通路９３は、相対的に高さの低い（開口断面積の小さい）部分９３ａと相対的に高さの高い（開口断面積の大きい）部分９３ｂとを交互に配置したもの、言い換えれば、抵抗通路９３の底面に通路の幅方向の全体に凹み（高さの高い部分９３ｂ）を形成したものである。
【００９２】
次に、本発明の第６実施形態について図３２を参照して説明する。なお、図３２は同実施形態のアクチュエータ基板の大気開放部の平面説明図、図３３は図３２のＸ８−Ｘ８線に沿う断面図である。
この実施形態でも、１つの大気開放部４２を形成し、この大気開放部４２と共通連通路１５との間を、高低差を有する抵抗通路９４で連通させている。この抵抗通路９４は、上記第５実施形態と同様に、相対的に高さの低い（開口断面積の小さい）部分９３ａと相対的に高さの高い（開口断面積の大きい）部分９３ｂとを交互に配置したものであるが、ここでは、抵抗通路９３の幅方向の一部に高さの高い部分９３ｂ）を形成したものである。
【００９３】
次に、本発明の第７実施形態について図３４及び図３５参照して説明する。なお、図３４は同実施形態のアクチュエータ基板の大気開放部の平面説明図、図３５は図３４のＸ９−Ｘ９線に沿う断面説明図である。
この実施形態でも、１つの大気開放部４２を形成し、この大気開放部４２と共通連通路１５との間を、高低差を有し、かつ蛇行する略直角に折り曲がりながら蛇行する蛇行通路９５で連通させている。この蛇行通路９５は、図３４に示すように蛇行するとともに、相対的に高さの低い（開口断面積の小さい）部分９５ａと相対的に高さの高い（開口断面積の大きい）部分９５ｂとを順次配置したものである。
【００９４】
次に、本発明の第８実施形態について図３６及び図３７参照して説明する。なお、図３６同実施形態のアクチュエータ基板の大気開放部の平面説明図、図３７は図３６のＸ１０−Ｘ１０線に沿う断面説明図大気開放部の断面説明図である。
この実施形態は、前記第３実施形態の開口断面積が相対的に狭い通路部分９１ａと相対的に広い通路部分（くびれ部）９１ｂとで高さを異ならせたものであり、開口断面積が相対的に広く、かつ、高さの低い通路部分９６ａと、開口断面積が相対的に狭く、かつ、高さの高い通路部分９６ｂからなる抵抗通路９６で連通している。
【００９５】
これらの第５ないし第８実施形態においても、大気開放孔４２から侵入する封止剤３５ａを抵抗通路（又は蛇行通路）９３〜９６内で確実に阻止して、共通連通路１５に侵入することを防止できる。
【００９６】
次に、上記各実施形態における大気開放部１６と共通連通路１５の配置の異なる例について図３８ないし図４１を参照して説明する。
図３８は各空隙１３の一端部側を個別連通路１５Ａを介して１つの共通連通路１５に連通させ、共通連通路１５の一端部を大気開放部１６に連通させる例である。図３９は各空隙１３の一端部側を個別連通路１５Ａを介して１つの共通連通路１５に連通させ、共通連通路１５の両側端部をそれぞれ大気開放部１６、１６に連通させる例である。
【００９７】
図４０は各空隙１３の両端部をそれぞれ個別連通路１５Ａ、１５Ａを介して共通連通路１５、１５に連通させ、各共通連通路１５、１５の両端部をそれぞれ大気開放部１６、１６に連通させる例である。図４１は各空隙１３の両端部をそれぞれ個別連通路１５Ａ、１５Ａを介して共通連通路１５、１５に連通させ、各共通連通路１５、１５の一端部をそれぞれ大気開放部１６に連通させる例である。
【００９８】
次に、上記各実施形態における大気開放部と共通連通路の配置の更に他の例について図図４２を参照して説明する。
この例では、各空隙１３をそれぞれ所要数毎にグループ化して空隙群１３Ｇ１〜１３Ｇｎとし、各空隙群１３Ｇ１〜１３Ｇｎ毎にサブ共通連通路１５Ｓ１〜１５Ｓｎを形成し、更にサブ共通連通路１５Ｓ１〜１５Ｓｎを１つのメイン共通連通路１５Ｍ２に連通し、このメイン共通連通路１５Ｍ２をメイン共通連通路１５Ｍ１を介して大気開放部１６に連通させている。
【００９９】
つまり、大気開放部に共通連通路を枝分かれさせながら、所要数毎にグループ化した空隙群の空隙に連通させるようにしている。これによって、各空隙１３へのガス導入をより均一に行なうことができる。
【０１００】
次に、本発明に係る液体カートリッジについて図４３を参照して説明する。
この液体カートリッジ一体型ヘッド４００は、ノズル孔４０１等を有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４０２と、このインクジェットヘッド４０２に対して記録液（インク）を供給するインクタンク（液体タンク）４０３とを一体化したものである。
【０１０１】
このように本発明に係る液滴吐出ヘッドに記録液（インク）を供給するインクタンク（液体タンク）を一体化することにより、滴吐出特性のバラツキが少なく、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを一体化した液体カートリッジ（インクタンク一体型ヘッド）を低コストで得ることができる。
【０１０２】
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の一例について図４４及び図４５を参照して説明する。なお、図４４は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図４５は同装置の要部平面説明図である。
【０１０３】
この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とガイドレール１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ１０４で駆動プーリ１０６Ａと従動プーリ１０６Ｂ間に架け渡したタイミングベルト１０５を介して図４４で矢示方向（主走査方向）に移動走査する。
【０１０４】
このキャリッジ１０３には、例えば、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の記録液の液滴（インク滴）を吐出する独立した４個の本発明に係る液体吐出ヘッド１０７ｋ、１０７ｃ、１０７ｍ、１０７ｙで構成した記録ヘッド１０７を主走査方向に沿う方向に配置し、液滴吐出方向を下方に向けて装着している。なお、ここでは独立した液体吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する１又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。
【０１０５】
キャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１０８を搭載している。このサブタンク１０８にはインク供給チューブ１０９を介して図示しないメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。
【０１０６】
一方、給紙カセット１１０などの用紙積載部（圧板）１１１上に積載した被記録媒体（用紙）１１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１１から用紙１１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１１３及び給紙ローラ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１４を備え、この分離パッド１１４は給紙ローラ１１３側に付勢されている。
【０１０７】
そして、この給紙部から給紙された用紙１１２を記録ヘッド１０７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２１と、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２と、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３と、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された先端加圧コロ１２５とを備えている。また、搬送ベルト１２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２６を備えている。
【０１０８】
ここで、搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されて、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、図４５のベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト１２１の裏面側には記録ヘッド１０７による画像形成領域に対応してガイド部材１２９を配置している。
【０１０９】
また、図４５に示すように、搬送ローラ１２７の軸には、スリット円板１３４を取り付け、このスリット円板１３４のスリットを検知するセンサ１３５を設けて、これらのスリット円板１３４及びセンサ１３５によってエンコーダ１３６を構成している。
【０１１０】
帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触し、搬送ベルト１２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。
【０１１１】
また、キャリッジ１０３の前方側には、図４４に示すように、スリットを形成したエンコーダスケール１４２を設け、キャリッジ１０３の前面側にはエンコーダスケール１４２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１４３を設け、これらによって、キャリッジ１０３の主走査方向位置を検知するためのエンコーダ１４４を構成している。
【０１１２】
さらに、記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１５２及び排紙コロ１５３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１５４とを備えている。
【０１１３】
また、背部には両面給紙ユニット１５５が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１５５は搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。
【０１１４】
さらに、図４５に示すように、キャリッジ１０３の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド１０７のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構１５６を配置している。
【０１１５】
この維持回復機１５６は、記録ヘッド１０７の各ノズル面をキャピングするための各キャップ１５７と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード１５８と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行なうときの液滴を受ける空吐出受け１５９などを備えている。
【０１１６】
このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【０１１７】
このとき、図示しない制御回路によってＡＣバイアス供給部（高圧電源）から帯電ローラ１２６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト１２１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト１２１上に用紙１１２が給送されると、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電力で吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。
【０１１８】
そこで、キャリッジ１０３を往路及び復路方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０７を駆動することにより、停止している用紙１１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１１２を排紙トレイ１５４に排紙する。
【０１１９】
また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト１２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１１２を両面給紙ユニット１５５内に送り込み、用紙１１２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル１２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ１５４に排紙する
【０１２０】
また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１０３は維持回復機構１５５側に移動されて、キャップ１５７で記録ヘッド１０７のノズル面がキャッピングされて、ノズル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、キャップ１５７で記録ヘッド１０７をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド１０７のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード１５８でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド１０７の安定した吐出性能を維持する。
【０１２１】
このように、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又は液体カートリッジを備えているので、高画質記録を行うことができる。
【０１２２】
次に、本発明に係る静電型アクチュエータを備えたマイクロデバイスとしてのマイクロポンプについて図４６を参照して説明する。なお、同図は同マイクロポンプの要部断面説明図である。
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で構成したアクチュエータ基板２０１と、流路基板２０２とを有し、流路基板２０２には流体が流れる流路２０３を形成している。アクチュエータ基板２０１は、流路２０３の壁面を形成する振動板２１２と、この振動板２１２の変形可能領域２１２Ａに犠牲層エッチングで形成した空隙２１３を介して対向する個別電極２１４とを備えている。
【０１２３】
このアクチュエータ基板１の構成も前記各実施形態と同様であり、シリコン基板２２１上に絶縁膜２２２を形成し、この絶縁膜２２２上に個別電極２１４を形成して絶縁膜２２５で被覆し、この絶縁膜２２５上に犠牲層２２７を形成し、更に振動板２１２のうちの一部の膜を形成した後犠牲層エッチングを行なって空隙２１３を形成したものである。図示しないが、各空隙２１３を連通する共通連通路を形成している。
【０１２４】
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、個別電極２１４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２１２との間で静電力による吸引作用が生じるので、振動板２１２の変形可能領域２１２Ａが電極２１４側に変形する。ここで、振動板２１２の変形可能領域２１２Ａを図中右側から順次駆動することによって流路２０３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。
【０１２５】
このように、本発明に係る静電型アクチュエータを備えることで、安定した液体輸送が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、輸送効率を上げるために、変形可能領域間に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。
【０１２６】
次に、本発明に係る静電型アクチュエータを備えた光学デバイスの一例について図４７を参照して説明する。なお、同図は同デバイスの概略構成図である。
この光学デバイスは、表面が光を反射可能でかつ変形可能な振動板に相当するミラー３００を含むアクチュエータ基板３０１を有している。ミラー３００の表面は反射率を増加させるため誘電体多層膜や金属膜を形成する（これらは樹脂膜表面に形成する）と良い。
【０１２７】
アクチュエータ基板３０１は、絶縁膜３２２を形成したベース基板３２１上に、変形可能なミラー３００（ヘッドの振動板に相当する。）と、このミラー３００の変形可能領域３００Ａに所定の空隙３１３を介して対向する電極３１４とを備えている。また、電極３１４上には絶縁膜３２５を形成し、空隙３１３は犠牲層３２７をエッチングして形成している。その他の構成についても、振動板がミラー面を有する構成となっている点が、前述の静電型アクチュエータの実施形態で説明したものと異なるだけであるので、詳細な図示及び説明は省略する。
【０１２８】
この光学デバイスの原理を説明すると、前述した静電型アクチュエータの場合と同様に、電極３１４に対して選択的にパルス電位を与えることによって、電極３１４と対向するミラー３００の変形可能領域３００Ａ間で静電力による吸引作用が生じるので、ミラー３００の変形可能領域３００Ａが凹状に変形して凹面ミラーとなる。したがって、光源３３０からの光がレンズ３３１を介してミラー３００に照射された場合、ミラー３００を駆動しないときには、光は入射角と同じ角度で反射するが、ミラー３００を駆動した場合は駆動された変形可能領域３００Ａが凹面ミラーとなるので反射光は発散光となる。これにより光変調デバイスが実現できる。
【０１２９】
このように、本発明に係る静電型アクチュエータを備えることで、小型で低消費電力の光学デバイスを得ることができる。
【０１３０】
そこで、この光学デバイスを応用した例を図４８をも参照して説明する。この例は、上述した光学デバイスを２次元に配列し、各ミラー３００の変形可能領域３００Ａを独立して駆動するようにしたものである。なお、ここでは、４×４の配列を示しているが、これ以上配列することも可能である。
【０１３１】
したがって、前述した図４７と同様に、光源３３０からの光はレンズ３３１を介してミラー３００に照射され、ミラー３００を駆動していないところに入射した光は、投影用レンズ３３２へ入射する。一方、電極３１４に電圧を印加してミラー３００の変形可能領域Ａを変形させている部分は凹面ミラーとなるので光は発散し投影用レンズ７３２にほとんど入射しない。この投影用レンズ３３２に入射した光はスクリーン（図示しない）などに投影され、スクリーンに画像を表示することができる。
【０１３２】
なお、上記実施形態においては、液滴吐出ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドとして、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。また、静電型アクチュエータ及びその製造方法は、マイクロポンプ、光学デバイス（光変調デバイス）のみならず、マイクロスイッチ（マイクロリレー）、マルチ光学レンズのアクチュエータ（光スイッチ）、マイクロ流量計、圧力センサなどにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る静電型アクチュエータを備えた本発明に係る液滴吐出ヘッドの斜視説明図である。
【図２】同ヘッドの分解斜視説明図である。
【図３】図１の面Ｓ１に沿う断面説明図である。
【図４】図１の面Ｓ２に沿う断面説明図である。
【図５】同静電型アクチュエータを構成するアクチュエータ基板の要部平面説明図である。
【図６】図５のＹ１−Ｙ１線に沿う断面説明図である。
【図７】図５のＹ２−Ｙ２線に沿う断面説明図である。
【図８】同アクチュエータ基板の大気開放部の平面説明図である。
【図９】図８のＸ１−Ｘ１線に沿う断面図である。
【図１０】図８のＸ２−Ｘ２線に沿う断面図である。
【図１１】同アクチュエータ基板の製造工程の説明に供する図５のＹ１−Ｙ１線に沿う断面に相当する断面図である。
【図１２】同じく図１１に続く工程の説明に供する断面図である。
【図１３】同アクチュエータ基板の製造工程の説明に供する図５のＹ２−Ｙ２線に沿う断面に相当する断面図である。
【図１４】同じく図１３に続く工程の説明に供する断面図である。
【図１５】同アクチュエータ基板の製造工程の説明に供する図８のＸ１−Ｘ１線に沿う断面に相当する断面図である。
【図１６】同じく図１５に続く工程の説明に供する断面図である。
【図１７】同アクチュエータ基板の製造工程の説明に供する図８のＸ２−Ｘ２線に沿う断面に相当する断面図である。
【図１８】同じく図１７に続く工程の説明に供する断面図である。
【図１９】本発明の第２実施形態におけるアクチュエータ基板の大気開放部の平面説明図である。
【図２０】図１９のＸ３−Ｘ３線に沿う断面図である。
【図２１】図１９のＸ４−Ｘ４線に沿う断面図である。
【図２２】同アクチュエータ基板の製造工程の説明に供する図１９のＸ３−Ｘ３線に沿う断面に相当する断面図である。
【図２３】同じく図２２に続く工程の説明に供する断面図である。
【図２４】同アクチュエータ基板の製造工程の説明に供する図１９のＸ３−Ｘ３線に沿う断面に相当する断面図である。
【図２５】同じく図２４に続く工程の説明に供する断面図である。
【図２６】本発明の第３実施形態におけるアクチュエータ基板の大気開放部の平面説明図である。
【図２７】図２６のＸ５−Ｘ５線に沿う断面図である。
【図２８】本発明の第４実施形態におけるアクチュエータ基板の大気開放部の平面説明図である。
【図２９】図２８のＸ６−Ｘ６線に沿う断面図である。
【図３０】本発明の第５実施形態におけるアクチュエータ基板の大気開放部の平面説明図である。
【図３１】図３０のＸ７−Ｘ７線に沿う断面図である。
【図３２】本発明の第６実施形態におけるアクチュエータ基板の大気開放部の平面説明図である。
【図３３】図３２のＸ８−Ｘ８線に沿う断面図である。
【図３４】本発明の第７実施形態におけるアクチュエータ基板の大気開放部の平面説明図である。
【図３５】図３４のＸ９−Ｘ９線に沿う断面図である。
【図３６】本発明の第８実施形態におけるアクチュエータ基板の大気開放部の平面説明図である。
【図３７】図３６のＸ１０−Ｘ１０線に沿う断面図である。
【図３８】各実施形態における共通連通路と大気開放部の配置の第１例の説明に供する模式的説明図である。
【図３９】同じく第２例の説明に供する模式的説明図である。
【図４０】同じく第３例の説明に供する模式的説明図である。
【図４１】同じく第４例の説明に供する模式的説明図である。
【図４２】各実施形態における共通連通路と大気開放部の配置の他の例の説明に供する模式的説明図である。
【図４３】本発明に係る液体カートリッジの説明に供する斜視説明図である。
【図４４】本発明に係る画像形成装置の一例を説明する側面説明図である。
【図４５】同画像形成装置の要部平面説明図である。
【図４６】本発明に係るマイクロポンプの一例を説明する説明図である。
【図４７】本発明に係る光学デバイスの一例を説明する説明図である。
【図４８】同光学デバイスの応用例の説明に供する斜視説明図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１…アクチュエータ基板
２…流路基板
３…ノズル基板
４…ノズル孔
５…ノズル連通路
６…液室（吐出室）
７…流体抵抗部
９…液室間隔壁
１０…共通液室
１１…アクチュエータ素子
１２…振動板
１３…空隙
１４…個別電極
１５…共通連通路
１５Ａ…個別連通路
１６…大気開放部
２４…電極形成層（下層膜）
２５…絶縁膜（中間膜）
２６…開口
２７…犠牲層
２８…絶縁膜
２９…犠牲層除去孔
３２…振動板電極（上部電極）
３３…膜撓み防止膜（窒化膜）
３４…膜剛性調整膜
３５…樹脂膜
３５ａ…封止剤
４１…大気開放空隙
４２…大気開放孔
４４…仕切り壁
４５…蛇行通路（抵抗通路）
９１…抵抗通路
９２、９５…蛇行通路
９３、９４…抵抗通路
４００…液体カートリッジ
１０３…キャリッジ
１０７…記録ヘッド
【図１】
2007077864.tif 000004
【図２】
2007077864.tif 000005
【図３】
2007077864.tif 000006
【図４】
2007077864.tif 000007
【図５】
2007077864.tif 000008
【図６】
2007077864.tif 000009
【図７】
2007077864.tif 000010
【図８】
2007077864.tif 000011
【図９】
2007077864.tif 000012
【図１０】
2007077864.tif 000013
【図１１】
2007077864.tif 000014
【図１２】
2007077864.tif 000015
【図１３】
2007077864.tif 000016
【図１４】
2007077864.tif 000017
【図１５】
2007077864.tif 000018
【図１６】
2007077864.tif 000019
【図１７】
2007077864.tif 000020
【図１８】
2007077864.tif 000021
【図１９】
2007077864.tif 000022
【図２０】
2007077864.tif 000023
【図２１】
2007077864.tif 000024
【図２２】
2007077864.tif 000025
【図２３】
2007077864.tif 000026
【図２４】
2007077864.tif 000027
【図２５】
2007077864.tif 000028
【図２６】
2007077864.tif 000029
【図２７】
2007077864.tif 000030
【図２８】
2007077864.tif 000031
【図２９】
2007077864.tif 000032
【図３０】
2007077864.tif 000033
【図３１】
2007077864.tif 000034
【図３２】
2007077864.tif 000035
【図３３】
2007077864.tif 000036
【図３４】
2007077864.tif 000037
【図３５】
2007077864.tif 000038
【図３６】
2007077864.tif 000039
【図３７】
2007077864.tif 000040
【図３８】
2007077864.tif 000041
【図３９】
2007077864.tif 000042
【図４０】
2007077864.tif 000043
【図４１】
2007077864.tif 000044
【図４２】
2007077864.tif 000045
【図４３】
2007077864.tif 000046
【図４４】
2007077864.tif 000047
【図４５】
2007077864.tif 000048
【図４６】
2007077864.tif 000049
【図４７】
2007077864.tif 000050
【図４８】
2007077864.tif 000051