(57)【要約】【課題】応答性がよく、かつ低駆動電圧の静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び静電駆動デバイス並びにそれらの製造方法を得る。【解決手段】板状の可動電極である振動板２２と、振動板２２と対向し、長辺方向について、振動板２２に対して段又は傾斜を有するように形成された矩形状の固定電極となる個別電極１２とを備え、振動板２２は、個別電極１２Ａとの間に発生する静電引力により個別電極１２Ａに当接する順に合わせて板厚が薄くなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の可動電極と、該可動電極と対向し、長辺方向について、前記可動電極に対して段又は傾斜を有するように形成された矩形状の固定電極とを備え、
前記可動電極は、前記固定電極との間に発生する静電引力により前記固定電極に当接する順に合わせて板厚が薄くなっていることを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
板状の可動電極と、該可動電極と対向して静電力を発生させ、長辺方向について端部から中央部に行くにしたがって、前記可動電極との対向によりできる空隙が広がるように、段又は傾斜が形成された矩形状の固定電極とを備え、
前記可動電極は、前記長辺方向の端部から中央部に行くにしたがって板厚が薄くなっていることを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項３】
前記固定電極と同じ段数で前記可動電極が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の静電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の静電アクチュエータを備え、前記可動電極により液体を加圧し、前記液体をノズルから液滴として吐出することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項４記載の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の静電アクチュエータを搭載したことを特徴とする静電駆動デバイス。
【請求項７】
長辺方向が階段状又は傾斜面をなすように形成された矩形状の固定電極に対し、対向させた際にできる空隙の幅が大きくなるにしたがって薄くなるように、位置によって拡散深さを変えてシリコン基板に選択的にボロンを拡散し、前記固定電極との間の静電引力により変位する可動電極となるボロンドープ層を形成する工程と、
前記シリコン基板をウェットエッチングしてボロンドープ層だけを残し、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８】
前記ボロンを拡散する際、ボロンドープ層を厚く形成する位置から順に選択位置を広げていって異なる深さのボロンドープ層を形成することを特徴とする請求項７記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項９】
前記ボロンを拡散する際、選択した位置に対し、その位置におけるボロンドープ層の形成を一度で行うことを特徴とする請求項７記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
（１）電極基板となる基板にエッチングマスクを形成する工程と、
（２）該エッチングマスクをエッチングして短辺と長辺を有する矩形状の開口部を形成する工程と、
（３）エッチングを行い、前記基板の前記開口部に対応する部分に、短辺と長辺を有する矩形状の凹部を形成する工程と、
（４）前記エッチングマスクをエッチングして、前記開口部を前記長辺方向について両方向に広げることにより、前記開口部よりも長辺方向が長い開口部を形成する工程と、
（５）エッチングを行って、前記基板の前記長辺方向が長い開口部に対応する部分に、階段状の前記凹部を形成する工程と、
（６）前記（４）及び（５）の工程を１又は複数回繰り返して前記基板に所望の段数の凹部を形成する工程と、
（７）前記凹部に厚さが一様になるような前記固定電極を形成する工程と
を行って、前記電極基板を形成することを特徴とする請求項７〜９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１１】
請求項７〜１０のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造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１２】
請求項１１記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項７〜１０のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法を適用してデバイスを製造することを特徴とする静電駆動デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細加工素子において、加わった力により可動部が変位等し、動作（駆動）等を行う液滴吐出ヘッド等の静電アクチュエータ、そのアクチュエータを用いた液滴吐出装置等の静電デバイス、それらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばシリコン等を加工して微小な素子等を形成する微細加工技術（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）が急激な進歩を遂げている。微細加工技術により形成される微細加工素子の例としては、例えば液滴吐出方式のプリンタのような記録（印刷）装置で用いられている液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）、マイクロポンプ、波長可変光フィルタ、モータに利用される静電アクチュエータ、圧力センサ等がある。
【０００３】
ここで、微細加工素子の一例として静電アクチュエータを利用した液滴吐出ヘッドについて説明する。液滴吐出方式の記録（印刷）装置は、家庭用、工業用を問わず、あらゆる分野の印刷に利用されている。液滴吐出方式とは、例えば複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを対象物（紙等）との間で相対移動させ、液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を対象物の所定の位置に付着させて印刷等をするものである。この方式は、液晶（Liquid Crystal）を用いた表示装置を作製する際のカラーフィルタ、有機化合物等の電界発光（ElectroLuminescence ）素子を用いた表示パネル（ＯＬＥＤ）、ＤＮＡ、タンパク質等、生体分子のマイクロアレイ等の製造にも利用されている。
【０００４】
そして液滴吐出ヘッドには、液体をためておく吐出室を流路の一部に備え、吐出室の少なくとも一面の壁（ここでは、底部の壁とし、以下、この壁のことを振動板ということにする）を撓ませて（駆動させて）形状変化により吐出室内の圧力を高め、連通するノズルから液滴を吐出させる方法を利用したヘッドがある。振動板を変位させ、撓ませる力としては、例えば、振動板を可動電極とし、振動板と距離を空けて対向するもう一方の電極（固定電極）との間に電圧（以下、駆動電圧という）を印可し、それにより発生する静電気力（特に静電引力）を利用している。静電気力を利用して駆動して仕事を行うため、静電アクチュエータとなる。
【０００５】
液滴吐出ヘッドの場合、固定電極に対して可動電極となる振動板を対向させ、変位させるため、一方の基板に凹部を形成し、固定電極をその底部（底壁）に設けて振動板が形成された基板と積層して接合する。ここで振動板が撓むための空間（隙間）をギャップといい、その幅のことをギャップ長という。
【０００６】
例えば、液滴吐出ヘッドに関しては、近年、高精細な印刷等が要求されており、ノズルの高密度化が進んでいる。それに伴い、静電アクチュエータを構成する、各ノズルに対応する振動板及び固定電極の幅も狭くなっていっている。ここで、振動板の幅が狭くなると、排除体積（振動板面積×電極間の対向距離（ギャップ長））が小さくなり、ノズルからの液滴の吐出量も少なくなる。高密度化を保ちつつ排除体積を大きくするためにはギャップ長を長くすればよいが、必要な静電気力を得るために駆動電圧を大きくしなければならなくなる。
【０００７】
そのため、細長い長方形の形状の電極が形成される溝を幅（短辺）方向に階段状にして、固定電極と振動板の間のギャップ長を２以上とすることにより、駆動電圧を低下させるようにしていた（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
また従来のインクジェットヘッドでは、個別電極が形成される溝を幅方向に階段状に形成し、個別電極及び振動板の中央部においてギャップ長が長くなるようにして、振動板の中央部における急激なたわみを緩和し、振動板中央部における応力が大きくなることを防止して、インクジェットヘッドの耐久性を向上させていた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−３１８１５５号公報（図２、図４、図５）
【特許文献２】特開平１１−２９１４８２号公報（図４〜図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の凹部（固定電極）を幅（短辺）方向に階段状に形成しているため、ギャップ長の短い部分において低電圧で当接させることができても、その効果はギャップ長の長い部分には及ばない。そのため、結局はギャップ長の長い部分を当接させるために必要な電圧で駆動電圧を電極間に印可せざるを得ず、駆動電圧が低下したとしても、その効果は非常に小さくなってしまう。特に振動板及び固定電極の幅が狭まるとその傾向がますます高くなる。
【００１０】
ここで、駆動電圧を低下させるためには、例えば振動板を薄くして振動板を固定電極側に引かれやすくするといったことが考えられる。ただ、単純に薄くすると振動板の固有振動数が低くなり、安定するまで時間を要するため、応答性が悪くなり、吐出回数、吐出量、印刷時間等に影響する。
【００１１】
そこで、本発明はこのような問題を解決するため、応答性がよく、かつ低駆動電圧の静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び静電駆動デバイス並びにそれらの製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る静電アクチュエータは、板状の可動電極と、可動電極と対向し、長辺方向について、可動電極に対して段又は傾斜を有するように形成された矩形状の固定電極とを備え、可動電極は、固定電極との間に発生する静電引力により固定電極に当接する順に合わせて板厚が薄くなっている。
本発明によれば、当接がなされる順に合わせ、対向によりできる空隙が広がるにつれて可動電極の厚さを薄くすることにより、空隙の広がりに合わせてコンプライアンスを大きくし、復元力を小さくすることができる。そのため、空隙が広がることによる静電力の低下をカバーして、空隙が狭い部分と同じ静電力で当接を行い、また、一律に薄くするよりも固有振動数を小さくせずにすみ、低駆動電圧での駆動を行うことができる。特に長辺において、固定電極において段又は傾斜を有するようにし、板厚の調整を行うようにしたので、可動電極に対して大きいモーメントを与えることができ、駆動電圧を効果的に低下させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る静電アクチュエータは、板状の可動電極と、可動電極と対向して静電力を発生させ、長辺方向について端部から中央部に行くにしたがって、可動電極との対向によりできる空隙が広がるように、段又は傾斜が形成された矩形状の固定電極とを備え、可動電極は、長辺方向の端部から中央部に行くにしたがって板厚が薄くなっている。
本発明によれば、当接がなされる順となる長辺方向の端部から中央部に行くにしたがって板厚を薄くすることにより、中央部のコンプライアンスを大きくし、復元力を低くすることができる。そのため、空隙が広がることによる静電力の低下をカバーし、中央部においても空隙が狭い部分と同じ静電力で当接を行うことができる。
【００１４】
また、本発明に係る静電アクチュエータは、固定電極と同じ段数で可動電極が形成されている。
本発明によれば、固定電極と可動電極とを同じ段数で形成しているので、固定電極の段に合わせて可動電極を有効に当接させることが期待できる。
【００１５】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記の静電アクチュエータを備え、可動電極により液体を加圧し、液体をノズルから液滴として吐出する。
本発明によれば、上記の静電アクチュエータを備えるようにしたので、固有振動数を小さくせずに、排除体積を大きくして所望の吐出量を確保することができ、吐出性能が高く、低駆動電圧のヘッドを得ることができる。特にノズルの密度が高くなるほど有効となる。
【００１６】
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搭載したものである。
本発明によれば、上記の液滴吐出ヘッドを搭載したので、高精細等、高品質の印刷等が行え、低消費電力の液滴吐出装置を得ることができる。
【００１７】
また、本発明に係る静電駆動デバイスは、上記の静電アクチュエータを搭載したものである。
本発明によれば、上記の静電アクチュエータを搭載したので、低駆動電圧で動作性能が高い静電駆動デバイスを得ることができる。
【００１８】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、長辺方向が階段状又は傾斜面をなすように形成された矩形状の固定電極に対し、対向させた際にできる空隙の幅が大きくなるにしたがって薄くなるように、位置によって拡散深さを変えてシリコン基板に選択的にボロンを拡散し、固定電極との間の静電引力により変位する可動電極となるボロンドープ層を形成する工程と、シリコン基板をウェットエッチングしてボロンドープ層だけを残し、可動電極を形成する工程とを有するものである。
本発明によれば、可動電極となるボロンドープ層の拡散の深さを位置により異ならせることにより、長辺方向が階段状又は傾斜面をなすように形成された固定電極との対向によりできる空隙が広がるにつれて可動電極の厚さを薄く形成するようにしたので、空隙の広がりに合わせてコンプライアンスを大きくし、復元力を小さくした静電アクチュエータを製造することができる。そのため、空隙が広がることによる静電力の低下をカバーして、空隙が狭い部分と同じ静電力で当接を行うことができ、低駆動電圧で可動電極の固有振動数を小さくせずに静電アクチュエータを製造することができる。
【００１９】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法において、ボロンを拡散する際、ボロンドープ層を厚く形成する位置から順に選択位置を広げていって異なる深さのボロンドープ層を形成することを特徴とする０００７記載の静電アクチュエータの製造方法。
本発明によれば、ボロンドープ層形成工程において、ボロン拡散に係る時間は、ボロンを最も深く拡散させる部分の拡散時間に依存することができるので、拡散に必要な時間の短縮を図り、効率よく静電アクチュエータを製造することができる。
【００２０】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法において、ボロンを拡散する際、選択した位置に対し、その位置におけるボロンドープ層の形成を一度で行う。
本発明によれば、同一部分に複数回のボロン拡散を行わないので、ボロンを拡散した面内における荒れ等の条件を均一にし、動作性能が高い静電アクチュエータを製造することができる。
【００２１】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法では、（１）電極基板となる基板にエッチングマスクを形成する工程と、（２）エッチングマスクをエッチングして短辺と長辺を有する矩形状の開口部を形成する工程と、（３）エッチングを行い、基板の開口部に対応する部分に、短辺と長辺を有する矩形状の凹部を形成する工程と、（４）エッチングマスクをエッチングして、開口部を長辺方向について両方向に広げることにより、開口部よりも長辺方向が長い開口部を形成する工程と、（５）エッチングを行って、基板の長辺方向が長い開口部に対応する部分に、階段状の凹部を形成する工程と、（６）（４）及び（５）の工程を１又は複数回繰り返して基板に所望の段数の凹部を形成する工程と、（７）凹部に厚さが一様になるような固定電極を形成する工程とを行って、電極基板を形成する。
本発明によれば、エッチングマスクへの開口部形成及びエッチングという、微細加工技術を繰り返すことで、階段状の凹部を容易に形成し、動作性能が高い静電アクチュエータを製造することができる。
【００２２】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記の静電アクチュエータの製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するものである。
本発明によれば、上記の静電アクチュエータの製造方法を適用するようにしたので、低駆動電圧で吐出性能が高い液滴吐出ヘッドを製造することができる。特にノズルの密度が高いヘッドを製造する際に効果的である。
【００２３】
また、本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造するものである。
本発明によれば、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用するようにしたので、高精細等、高品質の印刷等が行え、低消費電力の液滴吐出装置を製造することができる。
【００２４】
また、本発明に係る静電駆動デバイスの製造方法は、上記の静電アクチュエータの製造方法を適用してデバイスを製造するものである。
本発明によれば、上記の静電アクチュエータの製造方法を適用するようにしたので、低駆動電圧で動作性能が高い静電駆動デバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図１では液滴吐出ヘッドの一部を示している。本実施の形態では、例えば静電方式で駆動する静電アクチュエータを用いたデバイスの代表として、フェイスイジェクト型の液滴吐出ヘッドについて説明する。（なお、構成部材を図示し、見やすくするため、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものと異なる場合がある。また、図の上側を上とし、下側を下として説明する）。
【００２６】
図１に示すように本実施の形態に係る液滴吐出ヘッドは、電極基板１０、キャビティ基板２０及びノズル基板３０の３つの基板が下から順に積層されて構成される。ここで本実施の形態では、電極基板１０とキャビティ基板２０とは陽極接合により接合する。また、キャビティ基板２０とノズル基板３０とはエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合する。
【００２７】
電極基板１０は、厚さ約１ｍｍの例えばホウ珪酸系の耐熱硬質ガラス等の基板を主要な材料としている。本実施の形態ではガラス基板とするが、例えば単結晶シリコンを基板とすることもできる。電極基板１０の表面には、後述するキャビティ基板２０の吐出室２１となる凹部に合わせて複数の凹部１１が形成されている。ここで本実施の形態では、凹部１１の吐出室２１（振動板２２）に対応する部分は、特に長辺方向について、中央部分が最も深くなるような階段（ステップ）状に形成し、段差を有するようにしている。短辺方向でもよいが、長辺方向の方が加工しやすく、効率のよい効果が期待できる。また、凹部１１の内側（特に底部）には、キャビティ基板２０の各吐出室２１（振動板２２）と対向するように、固定電極となる個別電極１２Ａが設けられ、さらにリード部１２Ｂ及び端子部１２Ｃが個別電極１２Ａと一体となって設けられている（以下、特に区別する必要がなければこれらを合わせて電極部１２とする）。電極部１２は、例えばスパッタ法により、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）を約０．１μｍ（１００ｎｍ）の厚さで凹部１１の内側に成膜することで形成される。ここで、本実施の形態では、凹部１１に対し、電極部１２の厚さが均一になるようにしているため、個別電極１２Ａについては凹部１１と同様の段差を有している。振動板２２と個別電極１２Ａとの間には、振動板２２が撓む（変位する）ことができるギャップが凹部１１により形成される。個別電極１２Ａが階段状で段を有しているため、位置によってギャップ長も異なる。ここで、階段状の凹部１１に個別電極１２Ａを均一に形成することで、個別電極１２Ａが階段状になっているが、個別電極１２Ａ自体を階段状に形成してもよい。電極基板１０には、他にも外部のタンク（図示せず）から供給された液体を取り入れる流路となる液体供給口１３となる貫通穴が設けられている。
【００２８】
キャビティ基板２０は、例えば表面が（１００）面方位、（１１０）面方位等のシリコン単結晶基板（以下、シリコン基板という）を主要な材料としている。キャビティ基板２０には、吐出させる液体を一時的にためる吐出室２１となる凹部（底壁が可動電極となる振動板２２となっている）が形成されている。本実施の形態においては、振動板２２についても、特に長辺方向について、中央部分が最も深くなるような階段状に形成される。そして、キャビティ基板２０の下面（電極基板１０と対向する面）には、振動板２２と個別電極１２Ａとの間を電気的に絶縁するためのＴＥＯＳ膜（ここでは、Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン（珪酸エチル）を用いてできるＳｉＯ２  膜をいう）である絶縁膜２３をプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ：ＴＥＯＳ−ｐＣＶＤともいう）法を用いて、０．１μｍ（１００ｎｍ）成膜している。ここでは絶縁膜２３をＴＥＯＳ膜としているが例えばＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム（アルミナ））を用いてもよい。また、各吐出室２１に液体を供給するリザーバ（共通液室）２４となる凹部が形成されている。さらに、外部の発振回路から基板（振動板２２）に個別電極１２Ａと反対の極性の電荷を供給するための端子となる共通電極端子２７を備えている。
【００２９】
ノズル基板３０についても、例えばシリコン基板を主要な材料とする。ノズル基板３０には、複数のノズル孔３１が形成されている。各ノズル孔３１は、振動板２２の駆動（変位）により加圧された液体を液滴として外部に吐出する。ノズル孔３１を複数段で形成すると、液滴を吐出する際の直進性向上が期待できるため、本実施の形態ではノズル孔３１を２段で形成する。本実施の形態では、振動板２２が変位することでリザーバ２４方向に加わる圧力を緩衝するダイヤフラム３２がさらに設けられている。また、吐出室２１とリザーバ２４とを連通させるためのオリフィス３３を下面に有している。
【００３０】
図２は液滴吐出ヘッドの断面図である。封止材２５は、異物、水分（水蒸気）等がギャップに浸入しないように、ギャップと外の空間とを遮断し、密閉するために電極取出し口２６に設ける。電極取出し口２６は端子部１２Ｃを外部に露出させるために設けられている。発振回路４１は、ワイヤ、ＦＰＣ（Flexible Print Circuit）等の配線４２を介して、電気的に共通電極端子２７及び電極取出し口２５から露出した端子部１２Ｃと接続され、個別電極１２Ａ、キャビティ基板２０（振動板２２）に電荷（電力）の供給及び停止を制御する。発振回路４１は例えば２４ｋＨｚで発振し、個別電極１２Ａに電荷供給を行い、例えば０Ｖと３０Ｖのパルス電圧を印加する。発振回路４１が発振駆動して、個別電極１２Ａに電荷を供給して正に帯電させ、振動板２２を相対的に負に帯電させると、振動板２２は静電気力により個別電極１２Ａに引き寄せられて撓む。これにより吐出室２１の容積は排除体積分広がる。そして電荷供給を止めると振動板２２は元の形に戻る（復元する）が、そのときの吐出室２１の容積も元に戻り、その圧力により差分の液滴が吐出する。この液滴が例えば記録対象となる記録紙に着弾することによって印刷等の記録が行われる。
【００３１】
図３は図１の凹部１１、個別電極１２Ａ及び振動板２２の関係を表す縦断面図である。図３に示すように、本実施の形態の液滴吐出ヘッドは、凹部１１は３段で形成されており、凹部１１の内側（特に底壁）に個別電極１２Ａが形成されている。この個別電極１２Ａは前述のように凹部１１の底壁に同じ厚さで形成されており、振動板２２と個別電極１２Ａの間のギャップ長をそれぞれ中央部分から外側部分（両端部とする）に向かってＧ３、Ｇ２、Ｇ１とする。ここで中央部が最も深いのでＧ３＞Ｇ２＞Ｇ１の関係が成り立つ。段差が発生する部分での段切れ（電気的な断線）を防止するため、個別電極１２Ａの厚さを凹部１１が有する段差よりも厚く形成している。ギャップ長等、振動板２２と個別電極１２Ａの間の関係に関し、以下、振動板２２には絶縁膜２３も含んだ形で振動板２２ということとする。
【００３２】
図４及び図５は振動板２２を当接させるために印加する駆動電圧及びギャップ長との関係を説明するための図である。ここで、本実施の形態では、振動板２２は多段形成されているが、説明を簡単にするため、階段状でない振動板で説明を行う。また、振動板２２が静電力の最も強い凹部１１の両端部側から順次変形しているモデルによって説明するが、実際には中央部分にも同時に静電引力が加わっているため、撓みが生じている場合がある。
【００３３】
図４（ａ）は、凹部１１の端部（左側）を示した縦断面図である。振動板２２の初期位置を点線で示している。Ｇ１を凹部１１の両端部におけるギャップ長、ｘを振動板２２の個別電極１２Ａ方向への変位量、Ｖを振動板２２と個別電極１２Ａの間の電位差とすると、凹部１１の両端部における振動板２２と個別電極１２Ａの間に働く静電力Ｆinは次式（１）で表される（αは定数である）。また、振動板２２が撓んだときに振動板２２に働く復元力（元に戻ろうとする力）Ｆp は次式（２）で表される。（２）式におけるコンプライアンスＣは、振動板２２の材料定数、寸法、厚さ等から定められるものであり、一般的には次式（３）で表される。ここで、Ｗは振動板２２の幅（短辺方向）、Ｌは振動板２２の長さ（長辺方向）、Ｅはヤング率、ｔは振動板２２の厚さを表す。固有周期は、コンプライアンスＣの平方根に比例する。
Ｆin＝Ｆin（ｘ，Ｖ）＝α｛Ｖ／（Ｇ１−ｘ）｝2                       …（１）
Ｆp ＝Ｆp（ｘ）＝ｘ／Ｃ                                             …（２）
Ｃ＝Ｗ5・Ｌ／６０Ｅｔ3                                              …（３）
【００３４】
ここで図４（ｂ）に示すように、凹部１１の両端部（ギャップ長Ｇ１）に振動板２２を当接させるには、振動板２２の変位量ｘが変化する間、次式（４）の関係が成立するように、常に静電力Ｆinが復元力Ｆp を上回るような電位差Ｖhit を振動板２２と個別電極１２Ａの間に駆動電圧として印加すればよい。
Ｆin（ｘ，Ｖhit ）＞Ｆp（ｘ）                                       …（４）
【００３５】
凹部１１の両端部において振動板２２の変位に対する静電引力Ｆin及び復元力Ｆp の関係例は図４（ｃ）に示すものとなる。ここでギャップＧ１＝０．２μｍ＝２００ｎｍとしている。また、電位差（駆動電圧）の単位をＶ、振動板２２の変位量の単位をｎｍで表している。
【００３６】
図４（ｃ）に示すように、振動板２２と個別電極１２Ａの間の電位差（駆動電圧）を１４Ｖ（線Ｂ）及び１６Ｖ（線Ｃ）とした場合には、静電引力Ｆinが復元力Ｆp （線Ａ）以下になる部分がある。これは振動板２２が個別電極１２Ａに当接できないことを表している。一方、振動板２２と個別電極１２Ａの間の電位差（駆動電圧）が２０Ｖ（線Ｄ）の場合には、静電力Ｆinが常に復元力Ｆp を上回るため、ギャップ長Ｇ１の部分については、振動板２２を個別電極１２Ａに当接させることができ、Ｖhit とすることができる。
【００３７】
さらに図４（ｂ）のようにギャップ長Ｇ１の部分において、振動板２２が個別電極１２Ａに当接した状態において、ギャップ長Ｇ２の部分における振動板２２と個別電極１２Ａの間に働く静電引力Ｆin1 及び振動板２２に働く復元力Ｆp1は、それぞれ次式（５）、（６）で表される。ここでΔＧ１＝Ｇ２−Ｇ１とする。
Ｆin1 ＝Ｆin（ΔＧ１，Ｖhit ）＝α（Ｖhit ／ΔＧ１）2               …（５）
Ｆp1＝Ｆp（Ｇ１）＝Ｇ１／Ｃ                                         …（６）
【００３８】
ここで、駆動電圧Ｖhit の場合に、Ｆp1＜Ｆin1 を常に満足するような段差ΔＧ１を有していれば、振動板２２と個別電極１２Ａの間の電位差がＶhit のままでも、ギャップ長Ｇ２の部分について、振動板２２を撓ませて個別電極１２Ａに当接させることができる。このとき、ギャップ長Ｇ２の部分における振動板２２と個別電極１２Ａの間に働く静電力Ｆin及び振動板２２に働く復元力Ｆp は次式（７）、（８）で表される。ここで、ｙはギャップ長Ｇ２の部分で撓んだ変位量（ｎｍ）であり、ｘ＝Ｇ１＋ｙである。（７）、（８）式ではこの関係を利用して式を整理している。
【００３９】
【数１】
2007202337.tif 000003
【００４０】
ギャップ長Ｇ２の部分を加えた振動板２２の変位に対する静電引力Ｆin及び復元力Ｆp の関係例は図５（ｅ）に示すものとなる。図５（ｅ）に示すようにΔＧ１を適当に設定すれば、ギャップ長Ｇ２の部分においても常に静電力Ｆinが復元力Ｆp を上回り、振動板２２と個別電極１２Ａの間の電位差をＶhit のままで振動板２２を個別電極１２Ａのギャップ長Ｇ２の部分に当接させることができる。
【００４１】
同様に、中央部のギャップ長がＧ３の部分について考える。図５（ｆ）のように振動板２２が個別電極１２Ａのギャップ長Ｇ２の部分に当接した状態において、ギャップ長Ｇ２の部分における振動板２２と個別電極１２Ａの間に働く静電引力Ｆin2 及び振動板２２に働く復元力Ｆp2は、それぞれ次式（９）、（１０）で表される。ここでΔＧ２＝Ｇ３−Ｇ２とする。
【００４２】
Ｆin2 ＝Ｆin（ΔＧ２，Ｖhit ）＝α（Ｖhit ／ΔＧ２）2               …（９）
Ｆp2＝Ｆp（Ｇ２）＝Ｇ２／Ｃ                                       …（１０）
【００４３】
ここで、駆動電圧Ｖhit の場合に、Ｆp2＜Ｆin2 を常に満足するような段差ΔＧ２を有していれば、振動板２２と個別電極１２Ａの間の電位差がＶhit のままでも、ギャップ長Ｇ３の部分について、振動板２２を撓ませて個別電極１２Ａに当接させることができる。このとき、ギャップ長Ｇ３の部分における振動板２２と個別電極１２Ａの間に働く静電力Ｆin及び振動板２２に働く復元力Ｆp は次式（１１）、（１２）で表される。ここで、ｚはギャップ長Ｇ３の部分で撓んだ変位量（ｎｍ）であり、ｘ＝Ｇ２＋ｚ＝Ｇ１＋ΔＧ１＋ｚである。（１１）、（１２）式ではこの関係を利用して式を整理している。
【００４４】
【数２】
2007202337.tif 000004
【００４５】
ギャップ長Ｇ３の部分を加えた振動板２２の変位に対する静電引力Ｆin及び復元力Ｆp の関係例は図５（ｇ）に示すものとなる。図５（ｇ）に示すようにΔＧ２を適当に設定すれば、ギャップ長Ｇ３の部分においても常に静電力Ｆinが復元力Ｆp を上回り、振動板２２と個別電極１２Ａの間の電位差をＶhit のままで振動板２２を個別電極１２Ａのギャップ長Ｇ３の部分に当接させることができる。
【００４６】
図６は本実施の形態の振動板２２の変位に対する静電引力Ｆin及び復元力Ｆp の関係例のグラフを表す図である。基本的には復元力Ｆp は変位量ｘに比例して線形的に増加する直線であるため、Ｆp（０） ＜Ｆp1＜Ｆp2となる。したがって、Ｆin（０、Ｖhit ）＜Ｆin1 ＜Ｆin2 であり、ギャップ長に関してＧ１＞ΔＧ１＞ΔＧ２の制限が課せられることになる。以上の関係は、４段以上で個別電極１２Ａを形成した場合も同様である。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、キャビティ基板２０において、電極基板と接合して支持する部分との境界となり、振動板２２としての撓み発生の開始部分である両端の部分（両端部）については、（４）式を満たしつつ、固有振動数を小さくしないで応答性を損なわないような厚さで振動板２２を形成し、中央部に向かうほど（支持部分よりも遠くなるほど）コンプライアンスＣが大きくなるように振動板２２の厚さを薄く形成することで、振動板２２も多段形成とする。したがって、図６に示すように、復元力Ｆp に関して、線Ａ’に示すように、少なくとも一律に同じ厚さで形成した振動板２２のコンプライアンスＣにおける直線よりは、常に傾きが小さな曲線（近似的に直線となる場合もある）となることは確実である（図６における振動板２２の復元力がなす線Ａ’は予測に基づくものであるがこれに近いものと推測することができる）。これにより、Ｇ１＞ΔＧ１＞ΔＧ２の制限にとらわれることなく、応答性を維持しつつ、変位を大きくして排除体積を増やし、吐出性能を高めることができる。ここで、本実施の形態では、振動板２２を個別電極１２Ａのラインに沿った当接を期待して振動板２２と個別電極１２Ａ（凹部１１）の段数を３段で合わせているが、これに限定するものではない。振動板２２によるコンプライアンスＣの調整は任意に行うことができ、それに合わせて段数を調整してもよい。
【００４８】
図７は電極基板１０の作製工程例を表す図である。図７に基づいて、本実施の形態に係る電極基板１０の作製について説明する。ここで、液滴吐出ヘッドの製造では、電極基板１０等、各基板は、実際にはウェハ単位で複数個分が同時に作製され、他の基板と接合等をした後に個々に切り離して、液滴吐出ヘッドを製造するが、以下の各工程を示す図では、１つの液滴吐出ヘッドに係る一部分を長辺方向で切ったときの断面を示している。
【００４９】
まず、例えば厚さが２〜３ｍｍのガラス基板７０を、機械研削、エッチング等によって例えば基板３ａの厚さが約１ｍｍになるまで研削（グラインド）する。そして、例えば、ガラス基板７０を１０〜２０μｍエッチングして加工変質層を除去する（図７（ａ））。この加工変質層の除去には、例えばＳＦ6 等によるドライエッチング、フッ酸水溶液によるスピンエッチング等で行ってよい。ドライエッチングを行う場合は、基板７０の片面にできた加工変質層を効率よく除去することができ、反対面の保護を必要としない。またスピンエッチング（ウェットエッチング）を行う場合は、必要とするエッチング液が少量で済み、また常に新しいエッチング液が供給されるため安定したエッチングを行うことができる。
【００５０】
ガラス基板７０の片面全体に、例えばスパッタ法によってクロム（Ｃｒ）からなるエッチングマスク７１となる膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ法によりエッチングマスク７１の表面に、レジスト（図示せず）を中央部分（ギャップ長Ｇ３の部分）の形状（長方形）に対応させてパターニングしてウェットエッチング等を行い、ガラス基板７０を露出させる（図７（ｂ））。その後、例えばフッ酸水溶液でガラス基板７０をウェットエッチングし、凹部７２を形成する（図７（ｃ））。このときのエッチング量（エッチングの深さ）は、ギャップ長Ｇ３の部分とギャップ長Ｇ２の部分との段差と同じになるようにする。
【００５１】
そして、フォトリソグラフィ法により、ギャップ長Ｇ２の部分の形状に対応させてパターニングしてウェットエッチング等を行い、ギャップ長Ｇ２の部分のガラス基板７０も露出させる（図７（ｄ））。そして、例えばフッ酸水溶液でガラス基板７０をウェットエッチングし、凹部７３を形成する（図７（ｅ））。このときのエッチング量（エッチングの深さ）は、ギャップ長Ｇ２の部分とギャップ長Ｇ１の部分との段差と同じになるようにする。これにより、凹部７３は２段となる。
【００５２】
さらにフォトリソグラフィ法により、ギャップ長Ｇ１の部分（リード部１２Ｂ、端子部１２Ｃが形成される部分も含む）の形状に対応させてパターニングしてウェットエッチング等を行い、ギャップ長Ｇ１の部分のガラス基板７０も露出させる（図７（ｆ））。そして、例えばフッ酸水溶液でガラス基板７０をウェットエッチングし、最終的に凹部１１を形成する（図７（ｇ））。また、後の工程で、ギャップ内の圧力と外部の圧力とを同じにするための大気開放穴（図示せず）を形成する。このときのエッチング量（エッチングの深さ）は、ギャップ長Ｇ１と同じになるようにする。ここで、例えば４段以上の凹部１１を形成する場合は、上記の工程を繰り返すことになる。
【００５３】
その後、例えばスパッタによってＩＴＯ膜７４をガラス基板７０の凹部１１が形成された側の面の全体に形成する（図７（ｈ））。このとき、ＩＴＯ膜７４を、階段状に形成された凹部１１が有するいずれの段差よりも厚く形成して断線を防ぐようにする。そしてフォトリソグラフィーによってレジスト（図示せず）をパターニングし、電極部１２として残す部分だけを保護した上でＩＴＯ膜７４をエッチングする。また、液体供給口１３となる貫通穴をサンドブラスト法または切削加工により形成する（図７（ｉ））。以上の工程により電極基板１０が作製される。
【００５４】
図８は実施の形態１に係る振動板２２となるボロンドープ層形成の工程を表す図である。まず、シリコン基板８０の片面（電極基板１０との接合面側となる）を鏡面研磨等し、例えば２２０μｍの厚みの基板（キャビティ基板２０となる）を作製する。そして、振動板２２の厚さを複数段（ここでは３段）にするため、ボロンを拡散する際のマスクとなる、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜８１を表面に形成する（図８（ａ））。
【００５５】
次に、フォトリソグラフィ法により、酸化シリコン膜８１にパターニングしてシリコン基板８０を露出させるため、レジストを塗布した上で、露光を行ってレジストをパターニングする。そして、例えば、ウェットエッチング法により、レジストの開口部分の酸化シリコン膜８１をフッ酸水溶液等でエッチングして、シリコン基板８０のボロンを拡散する部分を露出させる（図８（ｂ））。シリコン基板８０が露出した部分は、ボロンドープ層が最も厚くなる部分である。
【００５６】
そして、シリコン基板８０のボロンドープ層を形成する面を、Ｂ2Ｏ3を主成分とする固体のボロン拡散源に対向させて縦型炉に入れ、シリコン基板８０が露出した部分についてボロンを拡散させる。これがボロン拡散部分８２となる（図８（ｃ））。ボロン拡散を終了すると、酸化シリコン膜８１を剥離する（図８（ｄ））。
【００５７】
さらに酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜８３を表面に形成する（図８（ｅ））。そして、フォトリソグラフィ法により、前述と同じ方法で酸化シリコン膜８３にパターニングし、所定の部分のシリコン基板８０を露出させる（図８（ｆ））。ここで、シリコン基板８０が露出した部分は、ボロンドープ層が最も厚くなる部分及び２番目に厚い部分である。その後、前述した方法と同様の方法で、シリコン基板８０が露出した部分について、さらにボロンを拡散させる（図８（ｇ））。この拡散により、最初のボロン拡散部分８２については、さらに深い部分までボロンが拡散する。ボロン拡散が終了すると、酸化シリコン膜８３を剥離し、シリコン基板８０を全面露出させる（図８（ｈ））。
【００５８】
そして、シリコン基板８０が全面露出した面に対し、さらにボロンを拡散させる。これにより、３段で構成されたボロンドープ層が形成される。これが振動板２２となる。ボロンドープ層を形成した面に、プラズマＣＶＤ法により、成膜時の処理温度は３６０℃、高周波出力は２５０Ｗ、圧力は６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で絶縁膜２５を０．１μｍ成膜する（図８（ｉ））。
【００５９】
図９は液滴吐出ヘッドの製造工程を示す図である。前述したシリコン基板８０と電極基板１０とを３６０℃に加熱した後、電極基板１０に負極、シリコン基板８０に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加し、陽極接合を行う。このとき、シリコン基板８０と電極基板１０の界面において、ガラスが電気化学的に分解され酸素が気体となって発生する場合がある。また加熱によって表面に吸着していたガス（気体）が発生する場合もある。しかしながら、これらの気体が大気開放穴から逃げる為、ギャップ内が正圧になることは無い。そして、陽極接合した後の基板（以下、接合済み基板という）において、シリコン基板８０の厚みが約６０μｍになるまでシリコン基板８０表面の研削加工を行う。その後、加工変質層を除去する為に、３２ｗ％の濃度の水酸化カリウム溶液でシリコン基板８０を約１０μｍウェットエッチングする。これによりシリコン基板８０の厚みを約５０μｍにする（図９（ａ））。
【００６０】
この研削工程及び加工変質層除去工程において、大気開放穴から液体がギャップに入り込まないように、片面保護治具、テープ等を用いて大気開放穴を塞ぎ、保護する。ここで、次の工程において、再度基板を加熱するため、ギャップに気体が発生する可能性がある。そこで、この工程では大気開放穴を完全に塞がないようにし、再度、ギャップ（凹部１１）と外部とが連通できるようにしておく。
【００６１】
次に、ウェットエッチングを行った面に対し、ＴＥＯＳによるエッチングマスク（以下、ＴＥＯＳエッチングマスクという）９０をプラズマＣＶＤ法により成膜する。成膜条件としては、例えば、成膜時の処理温度は３６０℃、高周波出力は７００Ｗ、圧力は３３．３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で約１．０μｍ成膜する（図９（ｂ））。ＴＥＯＳを用いた成膜は比較的低温で行うことができるので、基板の加熱をできる限り抑えられる点で都合がよい。ＴＥＯＳエッチングマスク９０を成膜した後、例えばエポキシ系接着剤等を大気開放穴に流し込み、大気開放穴を封止する。これによりギャップは密閉状態となるため、以後の工程で大気開放穴から液体等が入り込むことがなくなる。ＴＥＯＳエッチングマスク９０を成膜した後に大気開放穴を封止することで、成膜時の加熱によるギャップ内の気体膨張を防ぐことができる。
【００６２】
そして、吐出室２２及び電極取出し口２５となる部分のＴＥＯＳエッチングマスク９０をエッチングするため、レジストパターニングを施す。そして、フッ酸水溶液を用いてＴＥＯＳエッチングマスク９０がなくなるまで、その部分をエッチングしてＴＥＯＳエッチングマスク９０をパターニングし、シリコン基板を露出させる。そして、エッチングした後にレジストを剥離する。ここで電極取出し口２５となる部分については、全てについてシリコンを露出させなくても、例えば電極取出し口２５とキャビティ基板２０との境界となる部分を露出させ、残りの部分を島状に残して、シリコンの割れを防ぐようにしてもよい。
【００６３】
さらに、リザーバ２４となる部分のＴＥＯＳエッチングマスク９０をエッチングするため、レジストパターニングを施す。そして、フッ酸水溶液でそれらの部分のＴＥＯＳエッチングマスク９０を約０．７μｍエッチングし、パターニングする。これによりリザーバ２４となる部分に残っているＴＥＯＳエッチングマスク９０の厚みは約０．３μｍとなるがシリコン基板は露出しない。ここでは、残すＴＥＯＳエッチングマスク４３の厚みを約０．３μｍとするが、所望するリザーバ２４の深さによって、この厚みを調整する必要がある。そして、エッチングした後にレジストを剥離する（図９（ｃ））。
【００６４】
次に、接合済み基板を３５ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、吐出室２２となる部分及び電極取出し口２６となる部分のシリコンを露出させた部分の厚みが約１０μｍになるまでウェットエッチングを行う。その後、リザーバ２４となる部分のＴＥＯＳエッチングマスク９０を除去する為、フッ酸水溶液に接合済み基板を浸してエッチングを行い、除去する。そして、さらに、接合済み基板を３ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、ボロンドープ層において、エッチングストップが十分効いたものと判断するまでエッチングを続ける。このように、前記２種類の濃度の異なる水酸化カリウム水溶液を用いたエッチングを行うことによって、形成される振動板２２の面荒れを抑制し、厚み精度を０．８０±０．０５μｍ以下にすることができる。その結果、液滴吐出ヘッドの吐出性能を安定化することができる。そして、この工程で階段状（３段）に形成された振動板２２が現れる（図９（ｄ））。
【００６５】
ウェットエッチングを終了すると、接合済み基板をフッ酸水溶液に浸し、シリコン基板８０表面のＴＥＯＳエッチングマスク９０を剥離する。そして、シリコン基板８０の電極取出し口２５となる部分のシリコンを除去する為に、電極取出し口２５となる部分が開口したシリコンマスクを接合済み基板のシリコン基板８０側の表面に取り付ける。そして、例えば、ＲＦパワー２００Ｗ、圧力４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）、ＣＦ4 流量３０ｃｍ3 ／ｍｉｎ（３０ｓｃｃｍ）の条件で、ＲＩＥドライエッチング（異方性ドライエッチング）を２時間行い、電極取出し口２５となる部分のみにプラズマを当てて、開口する。開口することでギャップについても大気開放される。ここで、ピン等で突いて電極取出し口２５となる部分のシリコンを除去するようにしてもよい。
【００６６】
そして、例えばエポキシ樹脂からなる封止材２５を、電極取出し口２６の端部（キャビティ基板２０と電極基板１０の凹部との間で形成されるギャップの開口部分）に沿って流し込み、ギャップを封止する。また、共通電極端子２７となる部分を開口したマスクを、接合基板のシリコン基板８０側の表面に取り付ける。そして、例えばプラチナ（Ｐｔ）をターゲットとしてスパッタ等を行い、共通電極端子２７を形成する。また、液体供給口１３とリザーバ２４とを連通させる貫通穴をシリコン基板８０に形成する。ここで、流路を流れる液体からキャビティ基板２０を保護するため、例えば酸化シリコン等の液体保護膜（図示せず）をさらに成膜してもよい。これにより、接合済み基板に行う加工処理は完了する（図９（ｅ））。
【００６７】
あらかじめノズル孔３１、ダイヤフラム３２及びオリフィス３３を形成することにより、作製していたノズル基板３０を例えば、エポキシ系接着剤により、接合済み基板のキャビティ基板２０側から接着する。そして、ダイシングを行い、個々の液滴吐出ヘッドに切断し、液滴吐出ヘッドが完成する（図９（ｆ））。
【００６８】
以上のように、実施の形態１の静電アクチュエータ（液滴吐出ヘッド）では、固定電極である個別電極１２Ａが長辺（長さ）方向に対して階段状になるように形成されており、また、可動電極である振動板２２と個別電極１２Ａの間のギャップ長が撓みの開始部分、当接が始まる部分となる両端部において最も短く、中央部になるほど長くなっている。そのため、静電引力の発生による振動板の変位において、短辺（幅）方向に階段状に形成した場合よりも振動板２２に対して大きいモーメントを与えることができ、駆動電圧を効果的に低下させることができる。そして、個別電極１２Ａだけでなく、それに合わせて振動板２２も階段状で形成し、中央部に向けて薄くなるようにし、コンプライアンスを大きくするようにしたので、振動板２２の厚さを単純に均一に薄くした場合に比べて固有振動数を小さくせずにすみ、応答性への影響を少なくすることができる。振動板２２の中央部を薄くすることで、復元力とギャップ長との比例関係によって満たさなければならない関係（中央部に行くほど個別電極１２Ａの段差が小さくなる関係）に拘束されることなく、ギャップ長が最も長い中央部においても、振動板２２の両端部を当接させるための駆動電圧で振動板２２の中央部も当接させることができる。そのため、中央部のギャップ長を長くして振動板２２の変位を大きくし、排除体積を大きくして所望の吐出量を確保し、液滴吐出ヘッドの吐出性能を高めることができる。特に個別電極１２Ａと振動板２２との段数を同じにして、振動板２２を個別電極１２Ａにうまく当接させることで、固有振動を大きくすることなく、固定電極１２Ａの段のラインに沿った当接が期待でき、排除体積をさらに広げることが期待できる。ここでは、製造の都合上、個別電極１２Ａ、振動板２２は階段状で、段を有する構造としているが、例えば、斜面等を有するように形成してもよい。
【００６９】
また、その製造方法において、振動板２２となるボロンドープ層形成の際のボロン拡散を、深く拡散させる位置から順に段差分について、行っていくようにしたので、基本的にはボロンを最も深く拡散させる部分の拡散時間に依存することとなり、拡散に必要な時間の短縮を図ることができる。
【００７０】
実施の形態２．
図１０は実施の形態２に係る振動板２２となるボロンドープ層形成の工程を表す図である。上述の実施の形態では、例えば、最も厚い部分等では段数に応じて、数回に分けてボロンを拡散させるようにしたが、本実施の形態は、所望の位置に対し、１度で所望の厚さ（深さ）にボロンを拡散させる点で実施の形態１の方法とは異なる。図１０において、（ａ）、（ｂ）に関しては、第１の実施の形態と同様の工程であるため、説明を省略する。
【００７１】
ボロンドープ層を最も厚く形成する部分について、シリコン基板８０のシリコンを露出させる。そしてシリコン基板８０のボロンドープ層を形成する面を、Ｂ2Ｏ3を主成分とする固体のボロン拡散源に対向させて縦型炉に入れ、シリコン基板８０が露出した部分についてボロンを拡散させる。これにより、ボロン拡散部分８２を形成する。ボロンを拡散させると、酸化シリコン膜８１を剥離する（図１０（ｃ））。
【００７２】
さらに酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜８３を表面に形成する。そして、フォトリソグラフィ法により、前述と同じ方法で酸化シリコン膜８３にパターニングし、所定の部分のシリコン基板８０を露出させる（図１０（ｄ））。ここで、露出させる部分は、２番目に厚い部分のボロン拡散部分８２が形成される部分である。その後、前述した方法と同様の方法で、シリコン基板８０が露出した部分について所望の厚さ分のボロンを拡散させる。ボロンを拡散させると、酸化シリコン膜８３を剥離する（図１０（ｅ））。
【００７３】
さらに酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜８４を表面に形成する。そして、フォトリソグラフィ法により、前述と同じ方法で酸化シリコン膜８４にパターニングし、所定の部分のシリコン基板８０を露出させる（図１０（ｆ））。ここで、露出させる部分は、最も薄い部分のボロン拡散部分８２が形成される部分である。その後、前述した方法と同様の方法で、シリコン基板８０が露出した部分について所望の厚さ分のボロンを拡散させる。ボロンを拡散させると、酸化シリコン膜８４を剥離する。これにより、振動板２２となる、３段で構成されたボロンドープ層が形成される。ボロンドープ層を形成した面に、実施の形態１と同様の方法で絶縁膜２３を０．１μｍ成膜する（図１０（ｇ））。
【００７４】
以上のように、実施の形態２では、振動板２２となるボロンドープ層形成の際のボロン拡散について、所定の位置における振動板２２の板厚と同じ深さのボロンを一度に拡散させるようにし、これを繰り返すことで、階段状の振動板２２となるボロンドープ層を形成するようにしたので、同一部分に複数回のボロン拡散を行わず、ボロンを拡散した面内における荒れ等の条件を均一にすることができる。
【００７５】
実施の形態３．
図１１は上述の実施の形態で製造した液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。また、図１２は液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。図１１及び図１２の液滴吐出装置は液滴吐出方式（インクジェット方式）による印刷を目的とする。また、いわゆるシリアル型の装置である。図１２において、被印刷物であるプリント紙１００が支持されるドラム１０１と、プリント紙１００にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド１０２とで主に構成される。また、図示していないが、液滴吐出ヘッド１０２にインクを供給するためのインク供給手段がある。プリント紙１１０は、ドラム１０１の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ１０３により、ドラム１０１に圧着して保持される。そして、送りネジ１０４がドラム１０１の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド１０２が保持されている。送りネジ１０４が回転することによって液滴吐出ヘッド１０２がドラム１０１の軸方向に移動するようになっている。
【００７６】
一方、ドラム１０１は、ベルト１０５等を介してモータ１０６により回転駆動される。また、プリント制御手段１０７は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ１０４、モータ１０６を駆動させ、また、ここでは図示していないが、発振回路を駆動させて振動板４を振動させ、制御をしながらプリント紙１１０に印刷を行わせる。
【００７７】
ここでは液体をインクとしてプリント紙１１０に吐出するようにしているが、液滴吐出ヘッドから吐出する液体はインクに限定されない。例えば、カラーフィルタとなる基板に吐出させる用途においては、カラーフィルタ用の顔料を含む液体、ＯＬＥＤ等の表示基板に吐出させる用途においては、発光素子となる化合物を含む液体、基板上に配線する用途においては、例えば導電性金属を含む液体を、それぞれの装置において設けられた液滴吐出ヘッドから吐出させるようにしてもよい。また、液滴吐出ヘッドをディスペンサとし、生体分子のマイクロアレイとなる基板に吐出する用途に用いる場合では、ＤＮＡ（Deoxyribo Nucleic Acids ：デオキシリボ核酸）、他の核酸（例えば、Ribo Nucleic Acid：リボ核酸、Peptide Nucleic Acids：ペプチド核酸等）タンパク質等のプローブを含む液体を吐出させるようにしてもよい。その他、布等の染料の吐出等にも利用することができる。
【００７８】
実施の形態４．
図１３は本発明を利用した静電アクチュエータを用いた光スイッチを表す図である。上述の実施の形態は、液滴吐出ヘッド、その液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置を例として説明したが、本発明はそれだけに限定されず、他の微細加工の素子（デバイス）、装置にも適用することができる。
【００７９】
例えば、光通信、光演算、光記憶装置、光プリンタ、映像表示装置等に用いられている図１３の光スイッチは、マイクロミラー２００の傾斜角度を変化させ、選択した方向に光を反射させ、光によるスイッチング素子を利用したとしての役割を果たすものである。マイクロミラー２００の傾斜角度を制御するため、マイクロミラー２００を支える支軸２１０を中心として例えば線対称の位置に被駆動部である可動電極２２０を設け、電極基板２４０に形成した、駆動部である固定電極２３０と所定の間隔（ギャップ）で対向配置させている。そして、静電力を利用して、支軸２１０を回転させることで、マイクロミラー２００の傾斜角度を制御する。その際、実施の形態１等のように、可動電極２２０、固定電極２３０を階段状に形成しておくことで、従来に比して、駆動電圧に対して可動電極２２０の変位を大きくすることができ、マイクロミラー２００の傾斜角度を所望の角度に変化させることができる。また、同様にモータ、センサ、ＳＡＷフィルタのような振動素子（レゾネータ）、波長可変光フィルタ、他のミラーデバイス等、他の種類の微細加工の静電アクチュエータにも上述の可動電極、固定電極の組み合わせを適用することができる。特に、液滴吐出ヘッドでは、可動電極となる振動板については、長辺においてその両端が支持されているが、片端を支持する構造のアクチュエータ等にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。
【図２】液滴吐出ヘッドの断面図である。
【図３】凹部１１、個別電極１２Ａ及び振動板２２の関係を表す縦断面図である。
【図４】駆動電圧及びギャップ長との関係を説明するための図（その１）である。
【図５】駆動電圧及びギャップ長との関係を説明するための図（その１）である。
【図６】変位に対する静電引力及び復元力の関係例のグラフを表す図である。
【図７】電極基板１０の作製工程例を表す図である。
【図８】実施の形態１に係るボロンドープ層形成の工程を表す図である。
【図９】液滴吐出ヘッドの製造工程を示す図である。
【図１０】実施の形態２に係るボロンドープ層形成の工程を表す図である。
【図１１】液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。
【図１２】液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。
【図１３】本発明の静電アクチュエータを用いた光スイッチを表す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  電極基板、１１  凹部、１２  電極部、１２Ａ  個別電極、１２Ｂ  リード部、１２Ｃ  端子部、１３  液体供給口、２０  キャビティ基板、２１  吐出室、２２  振動板、２３  絶縁膜、２４  リザーバ、２５  封止材、２６  電極取出し口、２７  共通電極端子、３０  ノズル基板、３１  ノズル孔、３２  ダイヤフラム、３３  オリフィス、４１  発振回路、４２  配線、７０  ガラス基板、７１  エッチングマスク、７２，７３  凹部、７４  ＩＴＯ膜、８０  シリコン基板、８１  酸化シリコン膜、８２  ボロン拡散部分、８３  酸化シリコン膜、９０  ＴＥＯＳエッチングマスク、１００  プリンタ、１０１  ドラム、１０２  液滴吐出ヘッド、１０３  紙圧着ローラ、１０４  送りネジ、１０５  ベルト、１０６  モータ、１０７  プリント制御手段、１１０  プリント紙、２００  マイクロミラー、２１０  支軸、２２０  可動電極、２３０  固定電極、２４０  電極基板。
【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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