(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する単一又は複数のノズル孔と、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室と、前記吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板とを備え、前記振動板を変形させることによって液に圧力を加え液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板は絶縁性薄膜であり、この振動板の両面、または、片方の面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極を設け、前記電極間に静電力を発生させることによって前記振動板を変形させることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
液滴を吐出する単一又は複数のノズル孔と、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室と、前記吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板とを備え、前記振動板を変形させることによって液に圧力を加え液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板は絶縁性薄膜であり、この振動板の両面、または、片方の面に導電性を有する構造体からなる少なくとも１つの電極を設けるとともに、前記振動板を固定する壁面部に前記電極に所定の間隔を置いて対向する電極を設け、前記電極間に静電力を発生させることによって前記振動板を変形させることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板を形成する絶縁性薄膜は絶縁膜の積層膜であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板を形成する絶縁性薄膜を構成する絶縁膜は引張り応力を有していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記引張り応力を有する絶縁膜は窒化シリコン膜であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記窒化シリコン膜の厚さが１０ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記窒化シリコン膜には不純物原子が含まれていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板を形成する絶縁性薄膜が有機樹脂膜であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記有機樹脂膜がポリイミド膜であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
液滴を吐出する単一又は複数のノズル孔と、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室と、前記吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板とを備え、前記振動板を変形させることによって液に圧力を加え液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板はシリコンとこのシリコンの吐出室と反対側の面に設けた絶縁性薄膜の積層膜であり、この振動板の前記絶縁性薄膜の面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極を設け、前記電極間に静電力を発生させることによって前記振動板を変形させることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
液滴を吐出する単一又は複数のノズル孔と、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室と、前記吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板とを備え、前記振動板を変形させることによって液に圧力を加え液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板はシリコンとこのシリコンの吐出室と反対側の面に設けた絶縁性薄膜の積層膜であり、この振動板の前記絶縁性薄膜の面に導電性を有する構造体からなる少なくとも１つの電極を設けるとともに、前記振動板を固定する壁面部に前記電極に所定の間隔を置いて対向する電極を設け、前記電極間に静電力を発生させることによって前記振動板を変形させることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板のシリコンには伝導型がｎ型又はｐ型の不純物原子が含まれている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又は複数のノズル孔と、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室と、前記吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板とを備え、前記振動板を変形させることによって液に圧力を加え液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板は主たる層とシリコンエッチングに対して選択性を有する膜とからなり、この振動板の両面、または、片方の面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極を設け、前記電極間に静電力を発生させることによって前記振動板を変形させることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１４】
液滴を吐出する単一又は複数のノズル孔と、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室と、前記吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板とを備え、前記振動板を変形させることによって液に圧力を加え液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板は主たる層とシリコンエッチングに対して選択性を有する膜とからなり、この振動板の両面、または、片方の面に導電性を有する構造体からなる少なくとも１つの電極を設けるとともに、前記振動板を固定する壁面部に前記電極に所定の間隔を置いて対向する電極を設け、前記電極間に静電力を発生させることによって前記振動板を変形させることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１５】
液滴を吐出する単一又は複数のノズル孔と、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室と、前記吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板とを備え、前記振動板を変形させることによって液に圧力を加え液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板はシリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する膜／主たる層／電極材料のエッチングに対して選択性を有する膜とからなり、この振動板の両面、または、片方の面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極を設け、前記電極間に静電力を発生させることによって前記振動板を変形させることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１６】
液滴を吐出する単一又は複数のノズル孔と、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室と、前記吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板とを備え、前記振動板を変形させることによって液に圧力を加え液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板はシリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する膜／主たる層／電極材料のエッチングに対して選択性を有する膜とからなり、この振動板の両面、または、片方の面に導電性を有する構造体からなる少なくとも１つの電極を設けるとともに、前記振動板を固定する壁面部に前記電極に所定の間隔を置いて対向する電極を設け、前記電極間に静電力を発生させることによって前記振動板を変形させることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１７】
請求項１３乃至１６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記シリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する膜がシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜とシリコン酸化膜の積層膜であること特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１８】
請求項１５又は１６に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極材料のエッチングに対してエッチング選択性を有する膜がシリコン酸化膜であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１９】
請求項１３乃至１８のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記主たる層が引張り応力を有していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２０】
請求項１３乃至１９のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記主たる層が窒化シリコン膜又はシリコンであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２１】
請求項１３乃至２０のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板の厚みが５μｍ以下であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２２】
インク滴を吐出する液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したインクカートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッドが請求項１乃至２１のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項２３】
インク滴を吐出するインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置において、前記インクジェットヘッドが請求項１乃至２１のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド又は請求項２２に記載のインクカートリッジであることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２４】
可動部分を変形させるマイクロアクチュエータであって、前記可動部分が絶縁性薄膜からなり、この前記可動部分の両面、または、片方の面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極を設け、前記電極間に静電力を発生させることによって前記可動部分を変形させることを特徴とするマイクロアクチュエータ。
【請求項２５】
可動部分を変形させるマイクロアクチュエータであって、前記可動部分が絶縁性薄膜からなり、前記可動部分の両面、または、片方の面に導電性を有する構造体からなる少なくとも１つの電極を設けるとともに、前記可動部分を固定する壁面部に前記可動部分の電極に所定の間隔を置いて対向する電極を設け、前記電極間に静電力を発生させることによって前記可動部分を変形させることを特徴とするマイクロアクチュエータ。
【請求項２６】
可動部分の変形によって液体を輸送するマイクロポンプであって、前記可動部分が絶縁性薄膜からなり、前記可動部分の両面、または、片方の面に電気的に互いに絶縁分離された２つの電極を設け、前記電極間に静電力を発生させることによって前記可動部分を変形させることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項２７】
可動部分に形成したミラーの変位によって光の反射方向を変化させる光学デバイスであって、前記可動部分が絶縁性薄膜からなり、前記可動部分の両面、または、片面に電気的に互いに絶縁分離された２つの電極を設け、前記電極間に静電力を発生させることによって前記可動部分を変形させることを特徴とする光学デバイス。
【請求項２８】
液滴吐出ヘッドを備えて画像を形成する画像形成装置において、前記液滴吐出ヘッドが請求項１ないし２１のいずれかに記載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２９】
液滴吐出ヘッドから液滴を吐出する装置において、前記液滴吐出ヘッドが請求項１ないし２１のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液滴を吐出する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、インクジェット記録装置、マイクロアクチュエータ、マイクロポンプ、光学デバイス、画像形成装置、液滴を吐出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは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であるインクジェットヘッドは、インク滴を吐出する単一又は複数のノズル孔と、このノズル孔が連通する吐出室（インク室、液室、加圧液室、圧力室、インク流路等とも称される。）と、吐出室内のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えて、圧力発生手段で発生した圧力で吐出室内インクを加圧することによってノズル孔からインク滴を吐出させる。
【０００３】
なお、液滴吐出ヘッドとしては、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もあるが、以下ではインクジェットヘッドを中心に説明する。また、液滴吐出ヘッドのアクチュエータ部分を構成するマイクロアクチュエータ、例えばマイクロポンプ、マイクロ光変調デバイスなどの光学デバイス、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。
【０００４】
ところで、液滴吐出ヘッドとしては、圧力発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用いて吐出室の壁面を形成している振動板を変形変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型のもの、吐出内に配設した発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出させるバブル型（サーマル型）のもの、吐出室の壁面を形成する振動板を静電力で変形させることでインク滴を吐出させる静電型のものなどがある。
【０００５】
近年、環境問題から鉛フリーであるバブル型、静電型が注目を集め、鉛フリーに加え、低消費電力の観点からも環境に影響が少ない、静電型のものが複数提案されている。
【０００６】
この静電型ヘッドの中には、振動板をインク室側に押し込みインク室内の内容積を小さくすることでインク滴を吐出させる押し打ち法で駆動するものと、振動板をインク室の外側方向の力で変形させインク室内の内容積を広げた状態から元の内容積になるように振動板の変位を元に戻すことでインク滴を吐出させる引き打ち法で駆動するものとがある。
【０００７】
押し打ち法タイプの静電型ヘッドとしては、例えば特開平２−２６６９４３号公報に記載されているように、一対の電極対の間にインクが充填されており、片方あるいは両方の電極が振動板として働く形態で、電極間に電圧を印加することによって電極間に静電引力が働き、電極（振動板）が変形しそれによってインクが押し出され吐出するものがある。また、特開２０００−１５８０５号公報に記載されているように、シリコン基板からなる振動板表面に突起部を設け、この突起部に電極を形成し、電極に電圧を印加することによって突起部間に作用するという静電力によって振動板を変形させ、インクを吐出するものもある。
【０００８】
引き打ち法としては、例えば特開平６−７１８８２号公報に記載されているように、一対の電極対がエアギャップを介して設けられており、片方の電極が振動板として働き、振動板の対向する電極と反対側にインクが充填されるインク室が形成され、電極間（振動板−電極間）に電圧を印加することによって電極間に静電引力が働き、電極（振動板）が変形し、電圧を除去すると振動板が弾性力によってもとの状態に戻り、その力を用いてインクを吐出するものがある。また、特開２００１−４７６２４号公報に記載されているように、櫛歯状に形成され互いに入れ子になった電極対の片方に振動板を備え、電極対に電圧を印加することによって櫛歯間に静電力引力を発生させ、電極の変位により振動板を変形させ、電圧を切った時に振動板の弾性力でインクを吐出するものもある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平２−２６６９４３号公報記載の液滴吐出ヘッドにあっては、電極間にインクを充填しているので必然的に電極間距離が大きくなる。電極間に働く静電力は電極間距離の２乗に反比例するので電極間距離が大きくなると必要な電圧が非常に大きくなってしまうという問題がある。この場合、インクの誘電率によってある程度電圧を下げることはできるが、電極間距離の影響が大きいのであまり効果がない。また、インクの誘電率を大きくする必要がある、あるいはインクに電界がかかることよりインクの自由度は小さくなる。そのため、インクの色、ｐＨ、粘度などのインク物性に制限が加わり、高画質化が困難であるという課題がある。
【００１０】
また、前記特開平６−７１８８２号公報記載の液滴吐出ヘッドにあっては、電極間にインクを充填していないのでインクに対する制限が少なく高画質化には有利である。しかしながら、低電圧化のためには電極間のエアギャップを非常に小さくしなければならず、そのような微小なギャップを精度良く、バラツキ少なく形成するのは非常に困難であり、歩留まりが上がらないといった問題がある。また振動板の弾性力によってインクを吐出する、いわゆる引き打ちの方法であるので、振動板はインクを吐出するだけの剛性が必要であり、そのような剛性の振動板を静電力で引き付けるため電圧が高くなってしまうといった課題がある。
【００１１】
さらに、前記特開２００１−４７６２４号公報記載の液滴吐出ヘッドにあっては、櫛歯状電極を用いているので変位量は大きくすることができるが、発生力は非常に小さく、インクを吐出するだけの発生力を得ようとした場合、非常に電圧が高くなってしまう。しかも、構造が複雑であるので作製が困難であり、コスト高となってしまうという課題がある。
【００１２】
また、前記特開２０００−１５８０５号公報記載の液滴吐出ヘッドにあっては、導電性を有するシリコン基板で形成した振動板に突起部を設けて、この突起部に導電性部材の電極を形成しているので、シリコン振動板を介して各電極間が同電位になって静電力が発生せず、振動板を変形できないという課題がある。しかも、振動板に突起部を形成して、この突起部に電極を付けなければならず、そのような立体微細構造の表面に電極を付けるのは困難であり、電極がうまく形成されない部分ができたり、バラツキが生じたりで、安定して製造できなく歩留まりが悪いという課題がある。さらに、低電圧化のためには突起間の間隔は狭くしなければならないが、そのような狭い間隔の中に電極を形成するのは困難であり、また狭い突起間に電極を形成するとショートしてしまうという不良が生じたりする。また、突起部に電極を形成することは、立体構造でのフォトリソ工程はレジストコート、露光などが困難であることから、一般的な方法では不可能であり、そのため特別な装置を使用したり、製造工程が長くなったりしてコスト高となってしまうという課題がある。
【００１３】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、低コストで、滴吐出効率が高く、高画質印字が可能な液滴吐出ヘッド、このヘッドを一体化したインクカートリッジ、高画質記録が可能なインクジェット記録装置、低コストで、駆動効率が高いマイクロアクチュエータ、マイクロポンプ、光学デバイス、高画質記録が可能な画像形成装置、滴吐出効率が高い液滴を吐出する装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、絶縁性薄膜で形成した振動板の両面、または、片方の面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって振動板を変形させるものである。
【００１５】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、絶縁性薄膜で形成された振動板の両面、または、片方の面に導電性を有する構造体からなる少なくとも１つの電極を設けるとともに、振動板を固定する壁面部に電極に所定の間隔を置いて対向する電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって振動板を変形させるものである。
【００１６】
これらの本発明に係る液滴吐出ヘッドにおいては、振動板を形成する絶縁性薄膜は絶縁膜の積層膜であることが好ましい。また、振動板を形成する絶縁性薄膜は絶縁膜は引張り応力を有していることが好ましく、この場合、引張り応力を有する絶縁膜は窒化シリコン膜であること、この窒化シリコン膜の厚さは１０ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内であること、更に窒化シリコン膜には不純物原子が含まれていることが好ましい。
【００１７】
また、振動板を形成する絶縁性薄膜は有機樹脂膜であること、有機樹脂膜はポリイミド膜であることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、シリコンとこのシリコンの吐出室と反対側の面に設けた絶縁性薄膜の積層膜で形成した振動板の絶縁性薄膜の面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって振動板を変形させるものである。
【００１９】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、シリコンとこのシリコンの吐出室と反対側の面に設けた絶縁性薄膜の積層膜で形成した振動板の絶縁性薄膜の面に導電性を有する構造体からなる少なくとも１つの電極を設けるとともに、振動板を固定する壁面部に電極に所定の間隔を置いて対向する電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって振動板を変形させるものである。
【００２０】
これらの各本発明に係る液滴吐出ヘッドにおいては、振動板のシリコンには伝導型がｎ型又はｐ型の不純物原子が含まれていることが好ましい。
【００２１】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、主たる層とシリコンエッチングに対して選択性を有する膜で形成した振動板の両面、または、片方の面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって振動板を変形させるものである。
【００２２】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、主たる層とシリコンエッチングに対して選択性を有する膜とからなる振動板の両面、または、片方の面に導電性を有する構造体からなる少なくとも１つの電極を設けるとともに、振動板を固定する壁面部に電極に所定の間隔を置いて対向する電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって振動板を変形させるものである。
【００２３】
さらに、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、シリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する膜／主たる層／電極材料のエッチングに対して選択性を有する膜で形成した振動板の両面、または、片方の面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって振動板を変形させるものである。
【００２４】
さらにまた、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、シリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する膜／主たる層／電極材料のエッチングに対して選択性を有する膜とからなる振動板の両面、または、片方の面に導電性を有する構造体からなる少なくとも１つの電極を設けるとともに、振動板を固定する壁面部に電極に所定の間隔を置いて対向する電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって振動板を変形させるものである。
【００２５】
これらの各本発明に係る液滴吐出ヘッドにおいて、シリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する膜は、シリコン酸化膜、或いはシリコン窒化膜とシリコン酸化膜の積層膜であることが好ましい。また、電極材料のエッチングに対してエッチング選択性を有する膜はシリコン酸化膜であることが好ましい。さらに、主たる層が引張り応力を有していることが好ましい。
【００２６】
また、主たる層は窒化シリコン膜、或いはシリコンであることが好ましい。さらに、振動板の厚みが５μｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
本発明に係るインクカートリッジは、インク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したものである。
【００２８】
本発明に係るインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するインクジェットヘッドが本発明に係る液滴吐出ヘッド又はインクカートリッジであるものである。
本発明に係る画像形成装置、液滴を吐出する装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えたものである。
【００２９】
本発明に係るマイクロアクチュエータは、絶縁性薄膜で形成した可動部分の両面、または、片方の面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって可動部分を変形させるものである。
【００３０】
本発明に係るマイクロアクチュエータは、絶縁性薄膜からなる可動部分の両面、または、片方の面に導電性を有する構造体からなる少なくとも１つの電極を設けるとともに、可動部分を固定する壁面部に可動部分の電極に所定の間隔を置いて対向する電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって可動部分を変形させるものである。
【００３１】
本発明に係るマイクロポンプは、可動部分の変形によって液体を輸送するマイクロポンプであって、絶縁性薄膜で形成した可動部分の両面、または、片方の面に電気的に互いに絶縁分離された２つの電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって前記可動部分を変形させるものである。
【００３２】
本発明に係る光学デバイスは、可動部分に形成したミラーの変位によって光の反射方向を変化させる光学デバイスであって、絶縁性薄膜で形成した可動部分の両面、または、片面に電気的に互いに絶縁分離された２つの電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって可動部分を変形させるものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の液滴吐出ヘッドの第１実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視図で、一部断面図で示している。図２は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図３は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図、図４は同ヘッドの電極配置パターンを示す平面説明図である。
【００３４】
このインクジェットヘッドは、インク液滴を基板の面部に設けたノズル孔から吐出させるサイドシュータタイプのものであり、下記に詳述する構造を持つ３枚の第１、第２、第３基板１、２、３を重ねて接合した積層構造となっており、インク滴を吐出する複数のノズル孔４、各ノズル孔４が連通する吐出室６、各吐出室６に流体抵抗部７を介してインクを供給する共通液室（共通インク室）８などを形成している。
【００３５】
中間の第１基板１は、シリコン基板からなり、吐出室６を形成するための貫通部と、各々の吐出室６にインクを供給するための共通液室８を形成するための貫通部を形成し、この第１基板１の底面に吐出室６及び共通液室８などの底壁ともなる絶縁性薄膜で形成した振動板１０を接合している。
【００３６】
この振動板１０を形成する絶縁性薄膜は、引張り応力を有する絶縁膜である窒化シリコン膜１０Ａで形成している。この窒化シリコン膜１０Ａの膜厚は１０ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内としている。この範囲内とすることで、振動板１０の十分な剛性を確保しつつ、かつ、低電圧で駆動する（振動板１０を変形させる）ことができる。
【００３７】
また、窒化シリコン膜１０Ａには不純物原子を導入している。ここで、不純物原子を導入するのは、窒化シリコン膜１０Ａの引張り応力を維持したまま応力を緩和するためである。この原子の導入法を熱拡散法やイオン注入法等の種々の原子導入法を用いて検討したところ、中でもイオン注入法により不純物原子を導入した場合に応力制御性が一番良好であることを確認できた。
【００３８】
そこで、本実施形態では、イオン注入法を用いて、ボロン原子を注入エネルギー５０ｋｅｖ、ドーズ量１Ｅ１５ｃｍ-2で導入し、引っ張り応力の窒化シリコン膜１０Ａを形成した。引っ張り応力の窒化膜１０Ａを用いることで挫屈による振動板１０の撓み変形が発生しないことを確認できた。なお、窒化シリコン膜１０Ａに導入する不純物原子としては、ボロン原子の他、リン原子、砒素原子、水素原子などを用いることもできる。
【００３９】
また、第１基板１に窒化シリコン膜１０Ａを設けた状態で、シリコンの異方性エッチングを用いて吐出室６などを形成した場合、窒化シリコン膜１０Ａはエッチング選択性を有するためダメージがないことを確認できた。さらに、振動板１０の厚さを１５０ｎｍに設定することで３００dpiや６００dpiに微細化した場合でも十分な剛性が得られ、液滴吐出速度、吐出量ともに十分マージンをもって吐出することが確認できた。
【００４０】
この単層の絶縁膜で構成した絶縁性薄膜からなる振動板１０の下面（表面）に導電性を有する複数の電極１４を所定の間隔を置いて形成して、振動板１０と各電極１４とを電気的に分離して設けるとともに、各電極１４のうちの相隣り合う２つの電極（これを相対的に電極１４ａ、１４ｂという。）は相互に電気的に分離している。なお、電極１４は、ここでは、例えばポリシリコン、或いは単結晶シリコンから形成している。この振動板１０と複数の電極１４によって可動部分である振動板１０を変形させる本発明に係るマイクロアクチュエータを構成している。
【００４１】
ここで、図４は第１基板１の電極１４側から見た場合の一つの振動板に対する電極配置パターンの一例を示すものである。同図に示すように、互いに電気的に分離した相隣り合う電極１４ａと電極１４ｂには、駆動回路（ここでは発信回路で図示）１５から互いに電位差を生じる駆動電圧（異なる電位の電圧）が印加されるようになっている。
【００４２】
この第１基板１の下面に接合される第２基板２は、電極１４を外部からの衝撃やホコリなどから保護したり、第１基板１の強度を補強したりするための保護基板である。この第２基板２には、ガラス、金属、シリコン、樹脂などからなる基板などを使用し、この基板２には各振動板１０に対応する位置に例えば１ｍｍの深さの凹部１６を形成している。ただし、必ずしも振動板１０ごとに凹部１６を形成する必要はなく、振動板配列を囲む凹部、あるいはチップの縁のみ接合される凹部を形成する構成でも良い。
【００４３】
また、第１基板１の上面に接合される第３基板３には、例えば厚さ５０μｍのニッケル基板を用い、第３基板３の面部に、吐出室６と連通するようにそれぞれノズル孔４、共通液室８と吐出室６を連通させる流体抵抗部７となる溝を設け、また共通液室８と連通するようにインク供給口９を設けている。
【００４４】
このように構成したインクジェットヘッドの動作を説明する。例えば図４の構成において、電極１４ａに発振回路１５により０Ｖから４０Ｖのパルス電位を印加すると、電極１４ａの表面がプラスに帯電し、パルス電位を印加していない隣り合う電極１４ｂとの間で、図５に示すように、静電力が発生して、静電気の吸引作用が働き、電極１４の自由端（振動板１０側が固定端）が引き合って電極１４が変位し、これらの電極１４の自由端側が変位することで、電極１４の固定端側である振動板１０が上方へたわむことになる。その結果、吐出室６内の圧力が急激に上昇し、図３に示すように、ノズル孔４よりインク液滴２２を記録紙２３に向けて吐出する。
【００４５】
そして、電極１４ａの電位が０Ｖに戻ると、電極１４ｂとの間に電位差はなくなり、振動板１０は元の状態に復元する。振動板１０が復元することにより、インクが共通液室８より流体抵抗部７を通じて吐出室６内に補給される。すなわち、この実施形態では押し打ち法でインク滴を吐出させる。
【００４６】
ここで、電極間に働く力Ｆは、次の（１）式に示すように電極間距離ｄの２乗に反比例して大きくなる。低電圧で駆動するためには、電極１４ａと電極１４ｂとの間隔、つまり電極１４間の溝を狭く形成することが重要となる。
【００４７】
【数１】
0003904438.tif 000002
【００４８】
なお、（１）式において、Ｆ：電極間に働く力、ε：誘電率、Ｓ：電極の対向する面の面積、ｄ：電極間距離、            Ｖ：印加電圧である。
【００４９】
このように、このインクジェットヘッドにおいては、絶縁性薄膜で形成した振動板１０の一方の面にそれぞれ電気的に分離独立した電極１４を設け、電極１４の対向する電極１４ａと電極１４ｂ間に電位差を生じる電圧を印加することによって、隣り合う電極１４ａと電極１４ｂとの間で静電引力が発生し、電極１４のわずかな変位により振動板１０の大きな変位を得ることができ、滴吐出効率が向上し、高画質記録が可能になる。
【００５０】
そして、このヘッドのマイクロアクチュエータにおいては、振動板１０に設けた構造体自体が電極１４として働くので、従前のようにシリコン構造体に電極を成膜などの方法により形成するという困難な工程の必要がなく、コストダウンを図ることが可能であり、また、構造体間の非常に狭い間隔に電極を形成することによって生じるショートなどの不良も低減できる。さらに、構造体に電極を形成した後に電極を櫛の歯状に分離するという工程も必要がなく、低コスト化、大量生産が容易である。
【００５１】
さらに、振動板１０が絶縁性薄膜からなり、振動板１０と電極１４と電気的に分離しているので、従来のように電極に電圧を印加してもシリコン振動板を介してすべての電極が同電位になって作動不良になることもなく、電極１４に印加した電圧が振動板１０側にリークすることもなく、効率良く電極１４に電圧を印加することができる。また、振動板１０が絶縁性を有し、電極１４と絶縁分離されていることで、駆動電圧が液（ここではインク）に印加されることがなく、駆動電厚印加時の電気分解による液の変質が発生することがなく、信頼性が向上し、高画質記録が可能になる。
【００５２】
次に、本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドについて図６及び図７を参照して説明する。図６は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図７は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図である。
この実施形態では、振動板１０を形成する絶縁性薄膜として、引っ張り応力を有し、絶縁性を有する有機樹脂膜であるポリイミド膜１０Ｂを用いている。このポリイミド膜１０Ｂの膜厚は３μｍとした。
【００５３】
このように、引っ張り応力のポリイミド膜１０Ｂで振動板１０を形成することによって挫屈による振動板１０の変形が発生せず、振動板１０を形成することができた。また、ヤング率が小さいので厚さ３μｍで形成することができたため、振動板１０のピンホールの発生がなくなる。さらに、振動板１０を形成するポリイミド（有機樹脂材料）は、液に対する耐腐食性に優れるので、アルカリ性や酸性の種々の化学的性質を有する液に対しても溶出することがなく、十分な信頼性をもって液滴を吐出することができる。
【００５４】
次に、本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘッドについて図８及び図９を参照して説明する。図８は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図９は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図である。
この実施形態では、絶縁性を有する振動板１０を絶縁性薄膜の積層膜で構成したものである。すなわち、振動板１０は、引っ張り応力を有する絶縁性を有する膜である窒化シリコン膜１０Ａと圧縮応力を有する膜である酸化シリコン膜１０Ｃとの積層膜で形成している。
【００５５】
ここでは、窒化シリコン膜１０Ａの膜厚は１５０ｎｍ、酸化シリコン膜１０Ｃの膜厚は１５０ｎｍとした。また、窒化シリコン膜１０Ａの引っ張り応力の維持したまま応力を緩和するために、第１実施形態の結果からイオン注入法により不純物原子であるリン原子を導入した。
【００５６】
このように、振動板１０を絶縁膜の積層膜である絶縁性薄膜で形成し、特に引っ張り応力の膜（ここでは窒化シリコン膜）と圧縮応力の膜（ここでは酸化シリコン膜）との積層膜とすることで、各膜の異なる内部応力を独立に制御することによって、振動板１０の挫屈による撓み変形を防止することができる。
【００５７】
また、シリコンの異方性エッチングを用いて吐出室６を形成する場合、窒化シリコン膜１０Ａがエッチングストッパーとして機能するので振動板１０にダメージを与えることがなくなる。さらに、酸化シリコン膜１０Ｃを厚さを１５０ｎｍ、窒化シリコン膜１０Ａの厚さを１５０ｎｍに設定することで３００dpiや６００dpiに微細化した場合でも十分な剛性が得られ、液滴吐出速度、吐出量ともに十分マージンをもって吐出することが確認できた。さらにまた、窒化シリコン膜１０Ａと酸化シリコン膜１０Ｂの積層振動板であることからピンホールの発生を防止することができる。
【００５８】
次に、本発明の第４実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図１１は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図である。
この実施形態では、振動板２０を主たる層であって導電性膜でもあるシリコン膜と絶縁膜との積層膜としたものである。すなわち、振動板２０は、主たる層であるシリコン膜２０Ａとこのシリコン膜２０Ａの吐出室６と反対の面（電極側面）に形成した絶縁性薄膜であるシリコン酸化膜２０Ｂとで形成し、シリコン酸化膜２０Ｂの表面に複数の電極１４を設けている。
【００５９】
シリコン膜２０Ａは、ここでは、第１基板１を形成するシリコン基板にボロン原子を０．５μｍの深さまで１Ｅ２０/ｃｍ3個含有させた高濃度ボロン拡散層である。ボロン原子の導入法として塗布拡散法や気相拡散法等の熱拡散法やイオン注入法を検討したが、中でもイオン注入法がシリコン膜厚を決定する拡散深さの制御が一番良好であることが確認された。そこで、ここでは、イオン注入法を用いてボロン原子をイオン注入法によって導入した。シリコン膜２０Ａの膜厚はボロン原子をイオン注入法によって導入した拡散深さによって制御したため設計値通りのシリコン厚に高精度で形成することができた。
【００６０】
ここで、振動板の主たる層をシリコンで形成する場合、その厚みを５μｍ以下にすることによって、振動板の剛性を確保しながら、かつ、低電圧駆動を行うことができるようになる。
【００６１】
また、このように振動板２０の主たる層が導電性を有するシリコン膜２０Ａであっても、絶縁性薄膜であるシリコン酸化膜２０Ｂを形成して、このシリコン酸化膜２０Ｂの表面に複数の電極１４を設けるため、シリコン膜２０Ａと電極１４とは電気的に絶縁分離され、電極１４に駆動電圧を印加した場合に、従前のようにシリコン振動板の凸部に電極膜を形成するために各電極間が略同電位になるという不都合もなく、電極１４に印加した電圧がシリコン膜２０Ａにリークすることなしに電圧を印加でき、効率的な駆動を行うことができる。
【００６２】
次に、本発明の第５実施形態に係るインクジェットヘッドについて説明する。なお、この実施形態は第４実施形態のシリコン膜２０Ａに注入する原子を変更したものであるので前述した図１０及び図１１を兼用して説明する。
すなわち、この実施形態においては、振動板２０の主たる層であるシリコン膜２０Ａは、シリコン基板にイオン注入法によってリン原子を０．５μｍの深さまで１Ｅ２０/ｃｍ3個含有させ電気化学エッチング法を用いて吐出室６を形成すると同時に形成したものである。シリコン膜２０Ａの膜厚はイオン注入法によって導入したリン原子の拡散深さによって制御しているため設計値通りの高精度のシリコン厚を形成することができる。
【００６３】
また、第４実施形態と同様に、振動板２０の主たる層が導電性を有するシリコン膜２０Ａであっても、絶縁性薄膜であるシリコン酸化膜２０Ｂを形成して、このシリコン酸化膜２０Ｂの表面に電極１４を設けるため、シリコン膜２０Ａと電極１４とは電気的に絶縁分離され、電極１４に駆動電圧を印加した場合に、従前のようにシリコン基板からなる振動板の凸部に電極膜を形成するために各電極間が略同電位になるという不都合もなく、電極１４に印加した電圧がシリコン膜２０Ａにリークすることなしに電圧を印加でき、効率的な駆動を行うことができる。
【００６４】
次に、これらの第４、第５実施形態の他の例に係るインクジェットヘッドについて図１２を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図である。
この例においては、電極１４と同一材料の層又は構造体であるスペーサ２５を振動板２０以外の領域で電極１４を形成する面と略同一平面に形成している。このスペーサ２５は電極１４と同時に形成することができ、振動板領域以外の電極材料を除去しないことで形成することができる。
【００６５】
このようなスペーサ２５を設けることにより第１基板１を第２基板２に接合する前の工程において、微小な構造体である電極１４を保護することができ、製造工程においてウェハ搬送や、プロセス中における電極１４の破損による不良を低減することができる。
【００６６】
次に、これらの第４、第５実施形態の更に他の例に係るインクジェットヘッドについて図１３を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図である。
この例においては、電極１４と同一材料の層又は構造体であるスペーサ２５を振動板２０以外の領域で電極１４を形成する面と略同一平面に形成するとともに、このスペーサ２５の厚さを電極１４の厚さよりも厚く形成している。この場合、第２基板２は平板板基板をそのまま用いることができ凹部を形成する必要がなくなる。
【００６７】
このような構造とすることによって第２実施形態よりもさらに電極１４はスペーサ２５のために接触して破損することが少なくなり、電極破損による不良を低減することができる。また、第１基板１の下に保護基板（第２基板２）を接合する場合、保護基板に凹部を形成しなくても良いという利点もある。
【００６８】
ここで、上記第４及び第５実施形態の他の例に係るインクジェットヘッドの製造工程について図１４乃至図１６を参照して説明する。
ここでは、電極１４を単結晶シリコンで形成している。また、振動板２０を形成する主たる膜であるシリコン膜２０Ａは、高濃度ｐ型不純物層であって、高濃度ｐ型不純物層は所望の振動板厚と同じだけの厚さ、ここでは１．０μｍを有している。
【００６９】
すなわち、図１４（ａ）に示すように第１基板１となる（１１０）を面方位とする厚さ４００μmのシリコン基板４１に、イオン注入法によりボロン又はリンを拡散し、シリコン膜２０Ａである高濃度ボロン拡散層又は高濃度リン拡散層（これらを「高濃度不純物拡散層」という。）４２を形成する。ここでは、深さ１．０μｍの高濃度不純物拡散層４２を形成した。
【００７０】
なお、高濃度不純物拡散層４２が高濃度ボロン拡散層の場合、拡散層の表面にはシリコンとボロンの化合物層が形成されるが、この層を除去するためには、化合物層を熱酸化し、フッ酸系エッチング液によりエッチングすることによって除去できる。また、ボロン又はリンがシリコン中に拡散した面は面荒れが生じ、後の直接接合で強固な接合が得られないことがある。そのために拡散面をポリッシュして平滑な面を形成しておく。さらに、第１基板１となる基板としては、（１１０）面方位のシリコン基板に代えて、（１００）面方位のシリコン基板を用いても良い。
【００７１】
次いで、同図（ｂ）に示すように化合物層を除去しポリッシュした後に９００℃／５分のウェット酸化によりシリコン酸化膜２０Ｂとなる熱酸化膜４３を５０ｎｍ厚みで形成する。ここで、酸化膜の成膜方法としては、プラズマＣＶＤ、スパッタ、ＨＴＯ、ＴＥＯＳなどがあるが、絶縁耐圧、欠陥、残留電荷、耐久性などの点で熱酸化膜が好ましい。
【００７２】
そして、同図（ｃ）に示すように、電極１４を形成するための別のシリコン基板４４を用意し、このシリコン基板４４をシリコン基板４１の高濃度不純物拡散層４２側に直接接合する。ここでは、シリコン基板４４として（１００）面方位のシリコンウェハを用いた。表面性の良いシリコンウェハを貼り合わせ高温加熱することによって２枚のウェハは強固に接合される。ここでは１０００℃／２時間の加熱処理をした。
【００７３】
その後、同図（ｄ）に示すように、シリコン基板４４を所望の電極１４の長さ（高さ）となる厚さ２０μｍまで研磨する。
【００７４】
次いで、図１５（ａ）に示すように、フォトリソにより研磨したシリコン基板４４上にレジストパターンを形成し、ドライエッチングによりシリコン基板４４を間隔０．５μｍ、幅０．５μｍの線幅でエッチングし電極１４を形成するとともに、スペーサ２５を形成する。電極１４の形状は、例えば図４のように櫛の歯形状となっている。エッチングは酸化膜４３がストップ層となる。非常に深い溝を細くエッチングする必要があるのでドライエッチングはＩＣＰが有効である。
【００７５】
そして、同図（ｂ）に示すようにＬＰ−ＣＶＤで水酸化カリウムエッチングのマスクとなるシリコン窒化膜４６を形成する。その後、同図（ｃ）に示すように、シリコン窒化膜４６上に吐出室６や共通液室８などの形状のレジストパターンを得て、レジストの開口部のシリコン窒化膜４６と酸化膜４３をドライエッチによりエッチング除去し、レジストを除去する。
【００７６】
その後、図１６（ａ）に示すように、高濃度不純物拡散層４２が高濃度ボロン拡散層の場合には、例えば８０℃の２５ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液でシリコン窒化膜４６および酸化膜４３の開口部からシリコン基板４１を高濃度ボロン拡散層に達する直前（残り１０μｍ程度）まで、エッチングを行う。次に、エッチング液をＩＰＡを過飽和状態にした８０℃の３０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液に変え、エッチングを継続して、高濃度ボロン拡散層に達するとエッチングは自発的に停止する。
【００７７】
ここで、２５ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液ではエッチレートが大きく、また安定したエッチングが得られる。また、ＩＰＡ添加３０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液ではシリコン基板と高濃度ボロン層のエッチング選択比が大きく、精度よくエッチングストップができる。ＩＰＡは沸点が低く熱を加えると蒸発が激しいので、蒸気を冷却して液化しエッチング槽に戻してやる環流装置を付けるのが好ましい。高濃度ボロン拡散層のエッチング選択比を大きくできるエッチング液としてはＩＰＡ添加の水酸化カリウム以外では、３wt％〜１０wt％程度の低濃度の水酸化カリウム水溶液やＥＤＰなどでも良い。
【００７８】
また、高濃度不純物拡散層４２が高濃度リン拡散層の場合には、８０℃の２５ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液中に基準電極を設置し、ベース基板と高濃度リン拡散層との間に逆バイアスを印加しながら、シリコン窒化膜４６及び酸化膜４３の開口部をマスクとして高濃度リン拡散層に達するまで、電気化学エッチングを行う。電気化学エッチングを行うことにより高濃度リン拡散層の深さでエッチングは自発的にストップする
【００７９】
その後、同図（ｂ）に示すように、シリコン窒化膜４６は熱リン酸、フッ酸などによって、熱酸化膜４３をフッ酸などで除去（振動板部分は残る）して、吐出室６及び吐出室６の底壁をなす１μｍの厚さのシリコン膜２０Ａである高濃度不純物拡散層４２とシリコン酸化膜２０Ｂである熱酸化膜４３からなるシリコンの振動板２０を形成する。
【００８０】
ここでは、電極１４を単結晶シリコンで形成しているので、ウェハ貼り合わせ後の研磨により電極１４の厚さ（長さ）を決めることができ、成膜では不可能な厚さの厚い電極を形成することができる。電極が厚い（高さが高い）と小さな力で振動板を変形させることができ、低電圧で駆動することが可能となる。また、貼り合わせたシリコンウェハ４４の電極として用いていない領域を利用して、液滴吐出ヘッドの駆動回路を集積化することも可能である。シリコンウェハ４４は半導体素子形成に用いるものそのものなので駆動回路を形成するのに好適である。
【００８１】
また、高濃度ボロン拡散層或いは高濃度リン拡散層の形成にはイオン注入のほかに固体拡散、塗布拡散やボロン又はリンをドープしたエピタキシャル層によっても形成することもできる。イオン注入では浅い拡散層を精度良く形成することができるので、薄い振動板を形成するのに好適である。また、エピタキシャル層では、シリコン基板の上にボロン又はリンをドープした層を成長させるので、固体拡散、イオン注入、塗布拡散に比べ、高濃度ボロン領域又は高濃度リン領域の境界が明確になり、急峻なエッチングストップを実現できより精度の良い振動板を形成することができる。
【００８２】
なお、上述したように電極１４に単結晶シリコン（或いはポリシリコンの場合も同様）などの半導体を用いた場合には、高周波数駆動、多チャンネル駆動を行うと電極の電気抵抗値が問題となることがある。この場合には、ｎ型又はｐ型の伝導型を有する不純物原子、例えばｎ型であればリン、砒素、ｐ型であればボロンやアンチモン等を導入することが好ましい。
【００８３】
次に、本発明の第６実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１７及び図１８を参照して説明する。なお、図１７は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図１８は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図である。
この実施形態では、振動板５０は、液室形成時のシリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する膜である酸化シリコン膜５０Ａと、主たる層である引っ張り応力を有する窒化シリコン膜５０Ｂと、電極１４形成時に電極材であるシリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する酸化シリコン膜５０Ｃとの積層膜で構成し、酸化シリコン膜５０Ｃの面に複数の電極１４を設けている。
【００８４】
なお、酸化シリコン膜５０Ａの厚さは５０ｎｍ、窒化シリコン膜５０Ｂの厚さは１５０ｎｍ、酸化シリコン膜５０Ｃの厚さは５０ｎｍとしている。また、窒化シリコン膜５０Ｂの引っ張り応力の維持したまま応力を緩和するために、ここでもイオン注入法により不純物原子としてリンを導入している。
【００８５】
このように、第１基板１にシリコン基板を用いて、液室形成時のシリコンエッチング時や電極材のシリコンエッチングに選択性を有する酸化シリコン膜５０Ａ、５０Ｃを設けたので、各エッチング工程時に振動板５０の主たる層となる窒化シリコン膜５０Ｂへのエッチングダメージを防止することができて、より高精度の振動板５０を形成することができる。また、酸化シリコン膜５０Ａは、液に対する耐腐食性膜として作用するため、新たに耐腐食性膜を形成する必要がなく工程を短縮できる。
【００８６】
また、振動板５０の主たる層である窒化シリコン膜５０Ｂは引張り応力を有しているので、挫屈による撓み変形が発生せず電極１４、１４間に発生する静電引力の振動板面内でのバラツキを低減することができる。さらに、窒化シリコン膜５０Ｂを基体となる振動板５０の一部に用いているため、実効的な剛性を向上させることができ、より薄い振動板で３００dpi、６００dpiの微細化した場合においても液滴の吐出を確実に効率的に行うことができる。
【００８７】
次に、本発明の第７実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１９及び図２０を参照して説明する。なお、図１９は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図２０は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図である。
この実施形態では、振動板６０は、液室形成時のシリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する膜６０Ａとしての窒化シリコン膜６０Ａａと酸化シリコン膜６０Ａｂとの積層膜と、主たる層である引っ張り応力を有する窒化シリコン膜６０Ｂと、電極１４形成時に電極材であるシリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する酸化シリコン膜６０Ｃとの積層膜で構成している。
【００８８】
なお、膜６０Ａのうちの窒化シリコン膜６０Ａａは厚さ５０ｎｍ、同じく酸化シリコン膜６０Ａｂは厚さ５０ｎｍとし、主たる層である引っ張り応力を有する窒化シリコン膜６０Ｂは厚さ１５０ｎｍとし、エッチング選択性を有する酸化シリコン膜６０Ｃの厚さは５０ｎｍとした。また、ここで主たる層である窒化シリコン膜６０Ｂの引っ張り応力を維持したまま応力を緩和するためにイオン注入法により不純物原子として砒素を導入している。
【００８９】
このように液室形成時のシリコンエッチング時にシリコンエッチングに選択性を有する窒化シリコン膜６０Ａａと酸化シリコン膜６０Ａｂの積層膜と、電極材のシリコンエッチングに選択性を有する酸化シリコン膜６０Ｃを設けたので、各エッチング時に振動板６０の主たる層である窒化シリコン膜６０Ｂへのエッチングダメージに対するマージンは第６実施形態の場合より向上する。その結果、振動板の主たる層である窒化シリコン膜６０Ｂへのダメージはまったく発生せず、高精度の振動板を形成することができる。
【００９０】
また、振動板６０の主たる層である窒化シリコン膜６０Ｂは引張り応力を有しているので、挫屈による撓み変形が発生せず電極１４、１４間に発生する静電引力の振動板面内でのバラツキを低減することができる。さらに、窒化シリコン膜６０Ｂを基体となる振動板５０の一部に用いているため、実効的な剛性を向上させることができ、シリコンの場合よりも薄い振動板で３００dpi、６００dpiの微細化した場合においても液滴の吐出を確実に効率的に行うことができる。
【００９１】
次に、本発明の第８実施形態に係るインクジェットヘッドについて図２１及び図２２を参照して説明する。なお、図２１は同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図、図２２は同ヘッドの振動板短手方向の断面説明図である。
この実施形態では、振動板７０は、液室形成時のシリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する酸化シリコン膜７０Ａと、主たる層である単結晶シリコン薄膜７Ｂと、電極１４形成時に電極材であるシリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する酸化シリコン膜７Ｃとの積層膜で構成している。
【００９２】
なお、窒化シリコン膜７０は厚さ５０ｎｍ、主たる層である単結晶シリコン薄膜７０Ｂは厚さ０．５μｍ、エッチング選択性を有する酸化シリコン膜７０Ｃの厚さは５０ｎｍとした。
【００９３】
このように、液室形成時のシリコンエッチング時や電極材のシリコンエッチングに選択性を有する酸化シリコン膜７０Ａ、７０Ｃを設けたので各エッチング工程時に主たる層である単結晶シリコン薄膜７０Ｂへのエッチングダメージは観察されず高精度の振動板が形成できる。また、酸化シリコン膜７０Ａは液に対する耐腐食性膜として作用するため新たに耐腐食性膜を形成する必要がなく工程が短縮できる。さらに、振動板７０の主たる層である単結晶シリコン膜７０Ｂは結晶粒界や結晶欠陥がないので振動板の長期信頼性を十分確保することができる。
【００９４】
次に、本発明の第９実施形態に係るインクジェットヘッドについてその製造工程とともに図２３乃至図２５を参照して説明する。
この実施形態では主たる層をなすシリコン膜を多結晶シリコン膜で、電極１４をポリシリコン（多結晶シリコン）で形成したものである。主たる層をなすシリコン膜を多結晶シリコン膜で形成することにより、ＣＶＤ法により形成することができて膜厚制御性が向上する。
【００９５】
すなわち、図２３（ａ）に示すように、（１１０）を面方位とする厚さ４００μｍのシリコン基板８１をベース基板とし、このシリコン基板８１に酸化シリコン膜８２を厚さ５０ｎｍで形成し、この酸化シリコン膜８２の表面に膜厚１．０μｍの多結晶シリコン膜８３を形成した第１基板１となる基板８０を用意する。
【００９６】
ここで、多結晶シリコン膜８３には、内部応力を緩和するために伝導型がｎ型、又はｐ型を示す原子であるボロンやリン原子を導入するのが好ましく、この実施形態ではボロン原子を導入した。一方、酸化シリコン膜８２は、熱酸化法、ＣＶＤ法、スパッタ法などによって形成する。この酸化シリコン膜８２は、後工程のシリコン液室形成時のエッチング選択性を有する膜である。
【００９７】
次いで、同図（ｂ）に示すように、基板８０の全面にＣＶＤ法により酸化シリコン膜８４を形成する。ここで、酸化シリコン膜８４の成膜方法としては、プラズマＣＶＤ、スパッタ、ＨＴＯなどがあるが、絶縁耐圧、耐久性などの点でＨＴＯが好ましい。
【００９８】
そして、同図（ｃ）に示すように、酸化シリコン膜８４の表面に電極１４を形成するためのポリシリコン８５を５μｍの厚みに成膜し、上面のポリシリコン層をエッチング除去する。
【００９９】
その後、同図（ｄ）に示すように、フォトリソによりポリシリコン８５上にレジストパターンを形成し、ドライエッチングによりポリシリコンを間隔１μｍ、０．５μｍの線幅でエッチングして、電極１４及び前述したスペーサ２５を形成する。このとき、酸化シリコン膜８４がエッチングストップ層をなすため、振動板の主たる層となる多結晶シリコン８３に対するダメージが防止できた。なお、電極１４の形状は図４に示したような櫛歯形状とした。
【０１００】
次いで、図２４（ａ）に示すように、全面にＬＰ−ＣＶＤで水酸化カリウムエッチングのマスクとなるシリコン窒化膜８６を形成し、同図（ｂ）に示すようにシリコン窒化膜８６上に吐出室６や共通液室８などの液室形状のレジストパターンを形成し、次に、レジストの開口部のシリコン窒化膜８６と酸化シリコン膜８３をドライエッチによりエッチング除去し、レジストを除去して、マスクパターンを形成する。
【０１０１】
その後、同図（ｃ）に示すように、８０℃の２５ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液でシリコン窒化膜８６及び酸化シリコン膜８３の開口部をエッチングする。エッチングが酸化シリコン膜８２に達すると、酸化シリコン膜８２はほとんどエッチングされないので、振動板の主たる層となる多結晶シリコン８３へのエッチングダメージは発生しなかった。
【０１０２】
ここでは、ベース基板８１には（１１０）面のシリコンウェハを用いているので、水酸化カリウムによる異方性エッチングによって（１１１）面の垂直壁が形成される。（１１０）面のウェハを用いることによって垂直壁が得られるので吐出室６を高密度に並べることができる。また、ここでは、エッチング液として、水酸化カリウム水溶液を用いたが、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド溶液）、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）、水酸化リチウムなどのアルカリ液でも良い。
【０１０３】
その後、同図（ｄ）に示すように、シリコン窒化膜８６を熱リン酸によって除去する。
【０１０４】
このようにして、厚さ５０ｎｍの酸化シリコン膜８２、５００ｎｍの厚さの多結晶シリコン膜８３、５０ｎｍの酸化シリコン膜８３の積層膜からなる振動板９０及び吐出室６が完成する。
【０１０５】
次に、本発明の第１０実施形態に係るインクジェットヘッドについて図２５を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの振動板短手方向に沿う要部断面説明図である。
この実施形態では、振動板１００は、液室形成時のシリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する膜１００Ａとしての窒化シリコン膜１００Ａａと酸化シリコン膜１００Ａｂとの積層膜と、主たる層であるＣＶＤ法によって形成した後にボロン原子を導入した多結晶シリコン膜１００Ｂと、電極形成時に電極材であるシリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する酸化シリコン膜１００Ｃとからなる積層膜である。
【０１０６】
なお、液室形成時のシリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する膜１００Ａとしての窒化シリコン膜１００Ａａの膜厚は５０ｎｍ、同じく酸化シリコン膜１００Ａｂの膜厚は５０ｎｍとし、主たる層であるボロン原子を導入した多結晶シリコン膜１００Ｂの膜厚は１．０μｍとし、酸化シリコン膜１００Ｃの膜厚は５０ｎｍとした。
【０１０７】
このように、液室形成時のシリコンエッチング時にシリコンエッチングに選択性を有する窒化シリコン膜１００Ａａと酸化シリコン膜１００Ａｂの積層膜と、電極材のシリコンエッチングに選択性を有する酸化シリコン膜１００Ｃを設けたので、各エッチング工程時に多結晶シリコン膜１００Ｂへのエッチングダメージは全く発生せず高精度の振動板を形成できる。
【０１０８】
また、ＣＶＤ法によって多結晶シリコン膜１００Ｂを形成したので、膜厚の制御性が良く高精度の振動板を形成できる。さらに、多結晶シリコン膜１００Ｂにボロンを含有させることにより多結晶シリコン１００Ｂの内部応力を制御することができるため、撓みのない平坦な振動板が実現でき、電極対（１４、１４）に発生する静電引力の振動板面内バラツキを低減できる。
【０１０９】
次に、本発明の第１１実施形態に係るインクジェットヘッドについて図２６を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの振動板短手方向に沿う要部断面説明図である。
この実施形態では、振動板１１０は、液室形成時のシリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する膜１１０Ａとしての窒化シリコン膜１１０Ａａと酸化シリコン膜１１０Ａｂとの積層膜と、主たる層であるＣＶＤ法によって形成した後にボロン原子を導入した窒化シリコン膜１１０Ｂと、電極形成時に電極材であるシリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する酸化シリコン膜１１０Ｃとからなる積層膜である。
【０１１０】
なお、液室形成時のシリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する膜１１０Ａとしての窒化シリコン膜１１０Ａａの膜厚は５０ｎｍ、同じく酸化シリコン膜１１０Ａｂの膜厚は５０ｎｍとし、主たる層であるボロン原子を導入した窒化シリコン膜１１０Ｂの膜厚は１５０ｎｍとし、酸化シリコン膜１１０Ｃの膜厚は５０ｎｍとした。
【０１１１】
このように、液室形成時のシリコンエッチング時にシリコンエッチングに選択性を有する窒化シリコン膜１１０Ａａと酸化シリコン膜１１０Ａｂの積層膜と、電極材のシリコンエッチングに選択性を有する酸化シリコン膜１１０Ｃを設けたので、各エッチング工程時に窒化シリコン膜１１０Ｂへのエッチングダメージは全く発生せず高精度の振動板を形成できる。
【０１１２】
また、ＣＶＤ法によって窒化シリコン膜１１０Ｂを形成したので、膜厚の制御性が良く高精度の振動板を形成できる。さらに、窒化シリコン膜１１０Ｂにボロンを含有させることにより窒化シリコン１１０Ｂの内部応力を引張り応力に制御することができるため、撓みのない平坦な振動板が実現でき、電極対（１４、１４）に発生する静電引力の振動板面内バラツキを低減できる。
【０１１３】
次に、第１２実施形態に係るインクジェットヘッドについてその製造工程とともの図２７及び図２８を参照して説明する。
先ず、図２７（ａ）に示すように、（１１０）を面方位とする厚さ４００μｍのシリコン基板１２１をベース基板とし、液室形成時のシリコンエッチングに対して選択性を有する厚さ５０ｎｍの窒化シリコン膜１２２ａと厚さ５０ｎｍの酸化シリコン膜１２２ｂの積層膜１２２を成膜し、この積層膜１２２に膜厚１５０ｎｍで窒化シリコン膜１２３を形成した基板１２０を用意する。
【０１１４】
ここで、窒化シリコン膜１２３は引っ張り応力を維持したまま内部応力を緩和するするためにボロンやリン原子を導入するのが好ましいので、ボロン原子をイオン注入法によって導入した。また、窒化シリコン膜１２２ａと酸化シリコン膜１２２ｂの積層膜１２２は後工程のシリコン液室形成時のエッチング選択性を有する膜である。さらに、窒化シリコン膜１２３、１２２ａと酸化シリコン膜１２２ｂはＣＶＤ法によって形成する。
【０１１５】
次いで、同図（ｂ）に示すように、全面にＣＶＤ法により酸化シリコン膜１２４を膜厚５０ｎｍに形成する。ここで、酸化シリコン膜１２４の成膜方法としては、プラズマＣＶＤ、スパッタ、ＨＴＯなどがあるが、絶縁耐圧、耐久性などの点でＨＴＯが好ましい。
【０１１６】
その後、同図（ｃ）に示すように、窒化シリコン膜１２４の表面にポリシリコン層１２５を５μｍの膜厚で成膜し、上面のポリシリコン層１２５をエッチング除去する。
【０１１７】
そして、同図（ｄ）に示すように、フォトリソによりポリシリコン層１２５上にレジストパターンを形成し、ドライエッチングによりポリシリコン層１２５を間隔１μｍ、０．５5μｍの線幅でエッチングし電極１４及びスペーサ２５を形成する。このとき酸化シリコン膜１２４がエッチングストップ層をなすため窒化シリコン膜１２３に対するダメージを防止できる。電極１４の形状は図４に示すように櫛の形状とした。
【０１１８】
次いで、図２８（ａ）に示すように、全面にＬＰ−ＣＶＤで水酸化カリウムエッチングのマスクとなるシリコン窒化膜１２６を形成する。そして、同図（ｂ）に示すように、シリコン窒化膜１２６上に吐出室６や共通液室８などの形状のレジストパターンを形成し、レジストの開口部のシリコン窒化膜１２６と酸化シリコン膜１２４をドライエッチによりエッチング除去し、レジストを除去して、マスクパターンを形成する。
【０１１９】
その後、同図（ｃ）に示すように、８０℃の２５ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液でシリコン窒化膜１２６及び酸化シリコン膜１２４の開口部をエッチングする。このとき、窒化シリコン膜１２２ａ上でエッチングはストップし、更に酸化シリコン膜１２２ｂが積層されていることからエッチング選択性が向上しマージンが向上した。この結果、更に下に形成されている窒化シリコン膜１２３に対しては全くダメージを与えることがなくなる。
【０１２０】
ここでは、ベース基板１２１には（１１０）面のシリコンウェハを用いているので、水酸化カリウムによる異方性エッチングによって（１１１）面の垂直壁が形成される。（１１０）面のウェハを用いることによって垂直壁が得られるので吐出室を高密度に並べることができる。ここでは水酸化カリウム水溶液を用いたが、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド溶液）、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）、水酸化リチウムなどのアルカリ液を用いることもできる。
【０１２１】
その後、同図（ｄ）に示すように、シリコン窒化膜１２６を熱リン酸によって除去する。このようにして、厚さ５０ｎｍの窒化シリコン膜１２２ａと５０ｎｍの酸化シリコン膜１２２ｂ、１５０ｎｍの厚さの引っ張り応力を有する窒化シリコン膜１２３、５０ｎｍの酸化シリコン膜１２４の積層振動板１３０および吐出室６が完成する。
【０１２２】
次に、第１３実施形態に係るインクジェットヘッドについて図２９を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図である。
この実施形態では、第３実施形態のインクジェットヘッドにおける電極１４の表面に絶縁膜２６を形成している。すなわち、前述したように、駆動電圧を低くするためには、電極１４の間隔を小さくしなければならないが、そのような微小な間隔で電極１４を形成した場合、小さなダストであってもが電極１４上に載るとショートの原因となり、動作不良を起こすことがあり、また、非常に微小な間隔なので、空気の湿度によって電極１４表面に微小な水滴が発生した場合にも、ショートの原因となる。
【０１２３】
そこで、電極１４の表面に絶縁膜２６を設けることによって、電極１４間のショートによる動作不良を低減することができる。また、電圧を印加した時の電極間１４の放電により動作不良を起こすことがあるが、これに対して絶縁膜２６を設けることによって、耐圧も向上することができ、信頼性の高い液滴吐出ヘッドが得られる。
【０１２４】
ここで、絶縁膜２６としては熱酸化膜を用いることができる。すなわち、電極１４に単結晶シリコンやポリシリコンを用いた場合、熱酸化膜は電極表面に均一に精度良く形成することができる。また、熱酸化膜は機械的、電気的な信頼性が高く、信頼性の高い液滴吐出ヘッドが実現できる。
【０１２５】
この場合、熱酸化膜は約４４％のシリコンを消費しながら成長する。図３０を参照して説明すると、酸化前の電極１４は点線Ａで示す状態にあり、ギャップＧ１の間隔を隔てて設けられている。これに厚さｔの熱酸化膜（絶縁膜２６）を性膜すると、約０．４４ｔの厚さのシリコンが消費され、電極１４の間隔はＧ３、空間間隔はＧ２となる。
【０１２６】
熱酸化膜を形成する前の電気的な電極間間隔である実効ギャップＧは、Ｇ＝Ｇ１であり、厚さｔの熱酸化膜形成した場合の実効ギャップＧ’は、熱酸化膜の誘電率をεとすると、次の（２）式で表される。
【０１２７】
【数２】
0003904438.tif 000003
【０１２８】
ここで、熱酸化膜の誘電率εは３．７〜３．９であるので、Ｇ’＜Ｇ、となり、熱酸化膜を形成することによって、実効ギャップを小さくすることができる。前述したように、電極１４、１４間に働く力は実効ギャップが小さいほど大きくでき、電極１４、１４間に働く静電力は実効ギャップの２乗に反比例する。したがって、熱酸化膜を形成して実行ギャップを小さくすることによって力を大きくする、あるいは駆動電圧を低くすることができる。電極を加工して狭い間隔を形成するのには限界があり、ドライエッチングで溝を形成した場合には０．５μｍ程度が限界である。電極表面に絶縁膜を形成することによって、この限界値よりもさらに小さい実効ギャップを形成し、駆動電圧を下げることができる。
【０１２９】
具体的に、ここで用いた熱酸化膜の誘電率は３．８であった。Ｇ１を０．５μｍ、絶縁膜厚さｔを０．４μｍとすると、実行ギャップＧ’は０．２６μｍとなり、実効ギャップを約１／２に小さくできる。前述した（１）式より、電極間に働く静電力に換算すると３．７倍となり、同じ静電力を得ようとした場合、電圧は約１／２に低電圧化することができる。
【０１３０】
すなわち、Ｇ１＝０．５5μｍ（ε＝３．８）のとき
ｔ＝０．２μｍの場合：Ｇ２＝０．２８μｍ、Ｇ’＝０．３８μｍ
ｔ＝０．４μｍの場合：Ｇ２＝０．０６μｍ、Ｇ’＝０．２６μｍ
となる。
【０１３１】
なお、シリコンを消費して成長する膜としては、熱酸化膜以外に熱窒化膜もあり、この熱窒化膜も機械的、電気的に信頼性が高く絶縁膜として用いることができる。
【０１３２】
また、絶縁膜２６としては堆積絶縁膜を用いることもできる。堆積絶縁膜は、シリコンを消費せずに膜を堆積させるものである。例えば、高温熱ＣＶＤ、低温熱ＣＶＤによるシリコン酸化膜、ＰＥ−ＣＶＤによるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜、ＬＰ−ＣＶＤによるシリコン窒化膜、スパッタによるシリコン酸化膜、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化タングステンなどの金属酸化膜、あるいは真空蒸着による金属膜を酸化した膜などがあげられる。構造体表面にも均一に成膜できるという点でＣＶＤによる成膜が好ましい。
【０１３３】
堆積絶縁膜の例として高温ＣＶＤによるシリコン酸化膜を成膜している。高温ＣＶＤによるシリコン酸化膜は被成膜表面に堆積して成膜されるので、成膜する前の電極面と成膜後の電極面は変化しない。したがって、厚さｔだけ成膜した場合、成膜前後の電極間隔Ｇ１は変化せず、空間間隔は膜厚分だけ狭くなったＧ２となる。
【０１３４】
ここで、堆積絶縁膜（絶縁膜２６）を形成する前の電気的な電極間間隔である実効ギャップＧは、Ｇ＝Ｇ１である。厚さｔの堆積絶縁膜を形成した場合の実効ギャップＧ’は、酸化膜の誘電率をε1とすると、次の（３）式で表される。
【０１３５】
【数３】
0003904438.tif 000004
【０１３６】
高温ＣＶＤによるシリコン酸化膜の誘電率ε1は４．０〜４．５であるので、Ｇ’＜Ｇ、となり、酸化膜（堆積絶縁膜）を形成することによって、実効ギャップを小さくすることができる。しかも、熱酸化膜のように電極の材料を消費せずに成膜することができるので、さらに実効ギャップを小さくすることが可能であり、さらなる低電圧化が可能となる。ここで用いた酸化膜の誘電率は４．０であった。Ｇ１を０．５μｍ、ｔを０．２μｍとすると、Ｇ’は０．２μｍとなり実効ギャップを２／５に小さくできる。前述した（１）式より電極間に働く静電力に換算すると６倍となり、同じ静電力を得ようとした場合、電圧は２／５に低電圧化できる。
【０１３７】
すなわち、Ｇ１＝０．５μｍ（ε=４．０）のとき
ｔ＝０．２μｍの場合：Ｇ２＝０．１μｍ、Ｇ’＝０．２μｍ
となる。
【０１３８】
誘電率が高いほど実効ギャップを小さくする効果は大きく、その他、ＰＥ−ＣＶＤのシリコン酸化膜などさらに大きな誘電率の膜を使うことによって実効ギャップを小さくする効果が大きくなる。
【０１３９】
さらに、電極１４の表面に導電性の膜を形成することもできる。導電性の膜を電極表面に成膜することによって、成膜前に電極間隔がＧ１であったのに対し、厚さｔの成膜後電極間隔は成膜厚さの２倍だけ小さいＧ２となる。これにより、電極間隔を導電性膜の成膜により小さくすることができ、静電力の向上、駆動電圧の低電圧化が可能となる。また、電極表面に絶縁膜を形成する方法と併用して、信頼性の向上、更なる低電圧化も実現することができる。
【０１４０】
成膜する導電性膜としてはポリシリコン、あるいはスパッタや真空蒸着によるアルミニウム、ニッケル、タングステン金などの金属膜を用いることができるが、構造体である電極表面に均一に成膜できるポリシリコンがもっとも好ましい。この場合、ポリシリコン中にはｎ型又はｐ型の伝導型を有する不純物原子、例えばｎ型であればリン、砒素、ｐ型であればボロンやアンチモン等を導入することが好ましい。
【０１４１】
次に、第１４実施形態に係るインクジェットヘッドについて図３１を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図である。
この実施形態においては、第２基板２の凹部１６の壁面部分に電極（これを、固定電極という。）１５４を設けるとともに、振動板１０の短手方向端部側に固定電極１５４から複数の電極（これを、可動電極という。）１５５をそれぞれ所定の間隔を置いて設けている。なお、その他の構成は第３実施形態と同様である。
【０１４２】
このように構成したインクジェットヘッドの動作を説明する。固定電極１５４及び１つおきの可動電極１５５に駆動回路により０Ｖから４０Ｖのパルス電位を印加すると、固定電極１５４及び１つおきの可動電極１５５の表面がプラスに帯電し、パルス電位を印加していない隣り合う可動電極１５５との間で、図３２に示すように、静電気の吸引作用が働き、振動板１０が下方へたわむ。その結果、吐出室６の内容積が増加するので、インクが共通液室８より流体抵抗部７を通じて吐出室６内に補給される。
【０１４３】
そして、電極１５４、１５５の電位が０Ｖに戻ると、電極１５４、１５５間、１５５、１５５間に電位差はなくなり、振動板１０は元の状態に復元する。振動板１０が復元することにより、吐出室６内の圧力が急激に上昇し、ノズル孔４よりインク液滴が吐出される。すなわち、この実施形態では引き打ち法でインク滴を吐出させることができる。
【０１４４】
次に、第１５実施形態に係るインクジェットヘッドについて図３３を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図である。
この実施形態においては、前記第３実施形態と前記第１４実施形態とを組合せ、第２基板２の凹部１６の壁面部分に固定電極１５４を設けるとともに、振動板１０に固定電極１５４から複数の可動電極１５５をそれぞれ所定の間隔を置いて設けている。
【０１４５】
このように構成したインクジェットヘッドの動作を説明すると、固定電極１５４及び振動板短手方向端部側の可動電極１５５の群（端部側可動電極群）の１つおきの可動電極１５５に駆動回路により０Ｖから４０Ｖのパルス電位を印加すると、固定電極１５４、及び端部側可動電極群の１つおきの可動電極１５５の表面がプラスに帯電し、パルス電位を印加していない隣り合う可動電極１５５との間で、前記図３２と同様に、静電気の吸引作用が働き振動板１０が下方へたわむ。その結果、吐出室６の内容積が増加するので、インクが共通液室８より流体抵抗部７を通じて吐出室６内に補給される。
【０１４６】
そこで、固定電極１５５への電圧印加を解除するとともに、中央部の可動電極１５５を含めて、すべての可動電極１５５に対して、１つおきに０Ｖから４０Ｖのパルス電位を印加すると、電圧印加した可動電極１５５の表面がプラスに帯電し、パルス電位を印加していない隣り合う電極１５５との間で、前述した図５に示すと同様に、静電気の吸引作用が働き、振動板１０が上方へたわむ。その結果、吐出室６内の圧力が急激に上昇し、ノズル孔４よりインク液滴が吐出される。すなわち、この実施形態では、引き−押し打ち法でインク滴を吐出させることができる。
【０１４７】
次に、第１６実施形態に係るインクジェットヘッドについて図３４を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図である。
この実施形態においては、前記第３実施形態の振動板１０を用いて、前記複数の電極１４を吐出室６側に設けたものである。この場合、電極１４がインクによって腐食等されるのを防止するため、電極１４の表面には耐液性膜（ここでは耐インク性膜）として窒化膜等の絶縁膜１５７を形成している。
【０１４８】
このように構成した場合、複数の電極１４に１つおきにパルス電位を印加することで、振動板１０が吐出室６と反対側に変形して、吐出室６内にインクが補給され、この状態から複数の電極１４に対するパルス電位の印加を停止することで振動板１０が復元してインク滴が吐出される。すなわち、この場合は、引き打ち法と同様にしてインク滴を吐出させることができる。
【０１４９】
次に、第１７実施形態に係るインクジェットヘッドについて図３５を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図である。
この実施形態においては、第６実施形態の振動板５０を用いて、振動板５０の短手方向中央部では吐出室６と反対側の面に前記複数の電極１５５を設け、振動板５０の短手方向両端部では吐出室６側に前記複数の電極１５５を設けるとともに、吐出室６側の最端部の電極１５５に対向して固定電極１５４を配置したものである。なお、電極１５４、１５５がインクによって腐食等されるのを防止するため、電極１５４、１５５の表面には耐液性膜（ここでは耐インク性膜）として窒化膜等の絶縁膜１５７を形成している。
【０１５０】
このように構成したので、固定電極１５４と振動板５０の両端部側の電極１５５に対して１つおきにパルス状電位を印加して静電力を発生させるとともに、振動板５０の中央部側の電極１５５に対しても１つおきにパルス状電位を印加して静電力を発生させると、振動板５０は上下の電極１５５の変位によって吐出室６側に変形する。この場合、振動板５０の両端部と中央部で異なる変形を受けることになり、振動板５０の変形形状を理想的なガウシャン形状に近くすることができ、より滴吐出特性が向上する。
【０１５１】
次に、本発明に係るインクカートリッジについて図３６を参照して説明する。このインクカートリッジ２００は、ノズル孔２０１等を有する上記各実施形態のいずれかのインクジェットヘッド２０１と、このインクジェットヘッド２０１に対してインクを供給するインクタンク２０２とを一体化したものである。
【０１５２】
このようにインクタンク一体型のヘッドの場合、ヘッドの低コスト化、信頼性は、ただちにインクカートリッジ全体の低コスト化、信頼性につながるので、上述したように低コスト化、高信頼性化、製造不良低減することで、インクカートリッジの歩留まり、信頼性が向上し、ヘッド一体型インクカートリッジの低コスト化を図れる。
【０１５３】
本発明に係るインクジェットヘッド又はインクカートリッジを搭載した、本発明に係る液滴を吐出する装置を含む画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一例について図３７及び図３８を参照して説明する。なお、図３７は同記録装置の斜視説明図、図３８は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【０１５４】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体２１１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インクジェット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２１２等を収納し、装置本体２１１の下方部には前方側から多数枚の用紙２１３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）２１４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙２１３を手差しで給紙するための手差しトレイ２１５を開倒することができ、給紙カセット２１４或いは手差しトレイ２１５から給送される用紙２１３を取り込み、印字機構部２１２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２１６に排紙する。
【０１５５】
印字機構部２１２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２２１と従ガイドロッド２２２とでキャリッジ２２３を主走査方向（図３８で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ２２３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２２４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２２３にはヘッド２２４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２２５を交換可能に装着している。なお、本発明に係るヘッド一体型のインクカートリッジを搭載するようにすることもできる。
【０１５６】
インクカートリッジ２２５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。
【０１５７】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド２２４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。
【０１５８】
ここで、キャリッジ２２３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド２２１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２２２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ２２３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ２２７で回転駆動される駆動プーリ２２８と従動プーリ２２９との間にタイミングベルト２３０を張装し、このタイミングベルト２３０をキャリッジ２２３に固定しており、主走査モーター２２７の正逆回転によりキャリッジ２２３が往復駆動される。
【０１５９】
一方、給紙カセット２１４にセットした用紙２１３をヘッド２２４の下方側に搬送するために、給紙カセット２１４から用紙２１３を分離給装する給紙ローラ２３１及びフリクションパッド２３２と、用紙２１３を案内するガイド部材２３３と、給紙された用紙２１３を反転させて搬送する搬送ローラ２３４と、この搬送ローラ２３４の周面に押し付けられる搬送コロ２３５及び搬送ローラ２３４からの用紙２１３の送り出し角度を規定する先端コロ２３６とを設けている。搬送ローラ２３４は副走査モータ２３７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【０１６０】
そして、キャリッジ２２３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ２３４から送り出された用紙２１３を記録ヘッド２２４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２３９を設けている。この印写受け部材２３９の用紙搬送方向下流側には、用紙２１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ２４１、拍車２４２を設け、さらに用紙２１３を排紙トレイ２１６に送り出す排紙ローラ２４３及び拍車２４４と、排紙経路を形成するガイド部材２４５，２４６とを配設している。
【０１６１】
記録時には、キャリッジ２２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２２４を駆動することにより、停止している用紙２１３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙２１３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２１３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２１３を排紙する。この場合、ヘッド２２４を構成する本発明に係るインクジェットヘッドは滴吐出効率が高いので、安定して高い画像品質の画像を記録することができる。
【０１６２】
また、キャリッジ２２３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド２２４の吐出不良を回復するための回復装置２４７を配置している。回復装置２４７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２２３は印字待機中にはこの回復装置２４７側に移動されてキャッピング手段でヘッド２２４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。
【０１６３】
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２２４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。
【０１６４】
このように、このインクジェット記録装置においては本発明を実施したインクジェットヘッド又はインクカートリッジを搭載しているので、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。また、低電圧で駆動できるヘッドを搭載するので、インクジェット記録装置全体の消費電力も低減できる。
【０１６５】
次に、本発明に係るマイクロポンプについて図３９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、流路基板３０１と保護基板３０２とを重ねて接合した積層構造となっており、流路基板３０１には流体が流れる流路３０３を形成するとともに、流路３０３の一壁面を形成する前記液滴吐出ヘッドの実施形態で説明したような変形可能な単層又は積層の絶縁性薄膜、主たる層（シリコン膜或いは窒化シリコン膜）と絶縁性薄膜の積層膜などの可動板３０４（ここでは窒化シリコン膜３０４Ａと酸化シリコン膜３０４Ｂの積層膜で図示している。）を設け、可動板３０４の保護基板３０２と接合固定しない部分は可動部分３０５となっている。
【０１６６】
そして、可動部分３０５の流路３０３側の反対の面に、前記インクジェットヘッドと同様に、複数の電極３０７を所定の間隔を置いて設けている。保護基板３０２は前記ヘッドの第２基板２と同様な機能を有するものであり、電極３０７を配置するための凹部３０８を形成している。ここでは、保護基板３０２は平板板基板にスペーサ部３０９を設けることで凹部３０８を形成している。
【０１６７】
このマイクロポンプの動作原理を説明すると、前述したように複数の電極３０７に対して１つおきにパルス電位を与えることによって電極３０７間で静電吸引力が生じるので、可動部分３０５が流路３０３側に変形する。ここで、可動部分３０５を図中右側から順次駆動することによって流路３０３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。
【０１６８】
なお、この実施形態では可動部分を複数設けた例を示したが、可動部分は１つでも良い。また、輸送効率を上げるために、可動部分間に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。
【０１６９】
次に、本発明に係る光学デバイスの実施形態について図４０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、変形可能なミラー４０１と保護基板４０２とを重ねて接合している。ミラー４０１は、前記液滴吐出ヘッドの実施形態で説明したような変形可能な単層又は積層の絶縁性薄膜、主たる層（シリコン膜或いは窒化シリコン膜）と絶縁性薄膜の積層膜などで構成でき、ここでは主たる層４０１Ａと絶縁性薄膜４０１Ｂの積層膜としている。
【０１７０】
このミラー４０１の保護基板４０２と接合固定しない部分は可動部分４０５となっている。そして、可動部分４０５には複数の電極４０７を所定の間隔を置いて設けている。保護基板４０２は前記ヘッドの第２基板２と同様な機能を有するものであり、電極４０７を配置するための凹部４０８を形成している。ここでは、保護基板４０２は平板板基板にスペーサ部４０９を設けることで凹部４０８を形成している。なお、ミラー３０１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と良い。
【０１７１】
この光学デバイスの原理を説明すると、ミラー４０１の可動部分４０５に設けた複数の電極４０７に対して１つおきにパルス電位を与えることによって、電極４０７間で静電吸引力が生じるので、可動部分４０５が凸状に変形して凸面ミラーとなる。したがって、光源４１０からの光がレンズ４１１を介してミラー４０１に照射した場合、ミラー４０１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４０１を可動部分４０５を駆動した場合はその可動部分４０５が凸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。
【０１７２】
そこで、この光学デバイスを応用した例を図４１及び図４２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、各ミラーの可動部分４０５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。また、電極４０７は可動部分４０５の面において格子状に分離している（前記液滴吐出ヘッドの実施形態においても、この電極４０５と同様に、電極１４を格子状に分離することもできる。）。
【０１７３】
したがって、前述した図４０と同様に、光源４１０からの光はレンズ４１１を介してミラー４０１に照射され、ミラー４０１を駆動していないところに入射した光は、投影用レンズ４１２へ入射する。一方、電極４０７に電圧を印加してミラー４０１の可動部分４０５を変形させているところは凸面ミラーとなるので光は発散し投影用レンズ４１２にほとんど入射しない。この投影用レンズ４１２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。
【０１７４】
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、マイクロアクチュエータは、マイクロポンプ、光学デバイス（光変調デバイス）以外にも、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。また、前述したようにプリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像形成装置及び液滴を吐出する装置にも本発明を適用することができる。
【０１７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、絶縁性薄膜で形成した振動板の両面、または、片方の面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極を設け、電極間に静電力を発生させて振動板を変形させる構成としたので、低コストで、滴吐出効率が高く、高画質印字が可能なヘッドが得られる。
【０１７６】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、絶縁性薄膜で形成した振動板の両面、または、片方の面に導電性を有する構造体からなる少なくとも１つの電極を設けるとともに、振動板を固定する壁面部に前記電極に所定の間隔を置いて対向する電極を設け、前記電極間に静電力を発生させることによって振動板を変形させる構成としたので、低コストで、滴吐出効率が高く、高画質印字が可能なヘッドが得られる。
【０１７７】
これらの本発明に係る液滴吐出ヘッドにおいては、振動板を形成する絶縁性薄膜は絶縁膜の積層膜とすることで各膜の応力を個別に制御できて、内部応力による振動板の挫屈撓み変形が防止でき、また、積層膜のためピンホールの発生を防止できる。
【０１７８】
また、振動板を形成する絶縁性薄膜は絶縁膜は引張り応力を有していることで、振動板の挫屈による撓み変形を回避でき、電極対に発生する静電引力の振動板面内バラツキを低減でき、更に振動板の実効的な剛性をを向上させることができてより薄い振動板で液滴を吐出できるようになる。
【０１７９】
この場合、引張り応力を有する絶縁膜として窒化シリコン膜を用いることで、液室をシリコン基板で形成するときのエッチングストッパとして機能して高精度の振動板を形成できる。この窒化シリコン膜の厚さは１０ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内とすることで、剛性の確保と、低電圧駆動化を図れる。更に窒化シリコン膜には不純物原子が含まれていることで、容易に引っ張り応力を維持したまま応力緩和を実現できる。
【０１８０】
また、振動板を形成する絶縁性薄膜を有機樹脂膜とすることで、ヤング率が小さい材料が多いことからより厚い振動板を形成することができ、振動板のピンホール欠陥を防止できる。この有機樹脂膜としてポリイミド膜を用いることで、液の耐腐食性が向上し、化学的性質の液体も吐出することができる。
【０１８１】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、シリコンとこのシリコンの吐出室と反対側の面に設けた絶縁性薄膜の積層膜で形成した振動板の絶縁性薄膜の面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって振動板を変形させるので、低コストで、滴吐出効率が高く、高画質印字が可能なヘッドが得られ、また振動板の厚み制御が容易になる。
【０１８２】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、シリコンとこのシリコンの吐出室と反対側の面に設けた絶縁性薄膜の積層膜で形成した振動板の絶縁性薄膜の面に導電性を有する構造体からなる少なくとも１つの電極を設けるとともに、固定部に前記電極に所定の間隔を置いて対向する電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって振動板を変形させるので、低コストで、滴吐出効率が高く、高画質印字が可能なヘッドが得られ、また振動板の厚み制御が容易になる。
【０１８３】
これらの各本発明に係る液滴吐出ヘッドにおいて、振動板のシリコンには伝導型がｎ型又はｐ型の不純物原子が含まれていることで、異方性エッチングを行うときのエッチングストッパとして機能させて、高精度の振動板を形成することができる。
【０１８４】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、主たる層とシリコンエッチングに対して選択性を有する膜で形成した振動板の両面、または、片方の面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって振動板を変形させるので、低コストで、滴吐出効率が高く、高画質印字が可能なヘッドが得られ、またエッチングで液室を形成するときの振動板の主たる層に対するエッチングダメージを防止でき、より高精度の振動板を形成できる。
【０１８５】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、主たる層とシリコンエッチングに対して選択性を有する膜で形成した振動板の両面、または、片方の面に導電性を有する構造体からなる少なくとも１つの電極を設けるとともに、振動板を固定する壁面部に前記電極に所定の間隔を置いて対向する電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって振動板を変形させるので、低コストで、滴吐出効率が高く、高画質印字が可能なヘッドが得られ、またエッチングで液室を形成するときの振動板の主たる層に対するエッチングダメージを防止でき、より高精度の振動板を形成できる。
【０１８６】
さらに、本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、シリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する膜／主たる層／電極材料のエッチングに対して選択性を有する膜で形成した振動板の両面、または、片方の面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって振動板を変形させるので、低コストで、滴吐出効率が高く、高画質印字が可能なヘッドが得られ、またエッチングで液室及び電極を形成するときの振動板の主たる層に対するエッチングダメージを防止でき、より高精度の振動板を形成できる。
【０１８７】
さらにまた、本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、シリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する膜／主たる層／電極材料のエッチングに対して選択性を有する膜で形成した振動板の両面、または、片方の面に導電性を有する構造体からなる少なくとも１つの電極を設けるとともに、振動板を固定する壁面部に前記電極に所定の間隔を置いて対向する電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって振動板を変形させるので、低コストで、滴吐出効率が高く、高画質印字が可能なヘッドが得られ、またエッチングで液室及び電極を形成するときの振動板の主たる層に対するエッチングダメージを防止でき、より高精度の振動板を形成できる。
【０１８８】
これらの各本発明に係る液滴吐出ヘッドにおいては、シリコンエッチングに対してエッチング選択性を有する膜は、シリコン酸化膜、或いはシリコン窒化膜とシリコン酸化膜の積層膜であることで、振動板に対するエッチングダメージをより確実に防止できる。また、電極材料のエッチングに対してエッチング選択性を有する膜はシリコン酸化膜であることで、振動板に対するエッチングダメージをより確実に防止できる。さらに、主たる層が引張り応力を有していることで、振動板の挫屈による撓み変形を回避でき、電極対に発生する静電引力の振動板面内バラツキを低減でき、更に振動板の実効的な剛性をを向上させることができてより薄い振動板で液滴を吐出できるようになる。
【０１８９】
また、主たる層は窒化シリコン膜とすることで容易に引張り応力を維持したまま応力制御することができるようになり、或いはシリコンとすることで堆積法や研磨法を用い主たる層を形成できて厚み制御性が向上する。さらに、振動板の厚みが５μｍ以下とすることで、剛性を確保しつつ低電圧駆動化を図れる。
【０１９０】
本発明に係るインクカートリッジによれば、インク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したので、製造不良が減少し、低コスト化を図れる。
【０１９１】
本発明に係るインクジェット記録装置によれば、インク滴を吐出するインクジェットヘッドとして本発明に係る液滴吐出ヘッド又はインクカートリッジを搭載するので、装置の低コスト化を図れる。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たので、低コスト化を図ることができる。本発明に係る液滴を吐出する装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えたので、低コスト化を図れる。
【０１９２】
本発明に係るマイクロアクチュエータによれば、絶縁性薄膜で形成した可動部分の両面、または、片方の面に電気的に互いに絶縁分離された導電性を有する構造体からなる少なくとも２つの電極を設け、前記電極間に静電力を発生させることによって可動部分を変形させるので、低コストで、動作効率が高いアクチュエータが得られる。
【０１９３】
本発明に係るマイクロアクチュエータによれば、絶縁性薄膜で形成した可動部分の両面、または、片方の面に導電性を有する構造体からなる少なくとも１つの電極を設けるとともに、可動部分を固定する壁面部に可動部分の電極に所定の間隔を置いて対向する電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって可動部分を変形させるので、低コストで、動作効率が高いアクチュエータが得られる。
【０１９４】
本発明に係るマイクロポンプによれば、可動部分の変形によって液体を輸送するマイクロポンプであって、絶縁性薄膜で形成した可動部分の両面、または、片方の面に電気的に互いに絶縁分離された２つの電極を設け、電極間に静電力を発生させることによって前記可動部分を変形させるので、小型で、低消費電力化を図れるとともに、低コスト化を図れる。
【０１９５】
本発明に係る光変調デバイスによれば、可動部分に形成したミラーの変位によって光の反射方向を変化させる光変調デバイスであって、絶縁性薄膜で形成した可動部分の両面、または、片面に電気的に互いに絶縁分離された２つの電極を設け、電極間に静電力を作用させることによって可動部分を変形させてミラーを変位させるので、小型で、低消費電力化を図れるとともに、低コスト化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液滴吐出ヘッドの第１実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視説明図
【図２】同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図３】同ヘッドの振動板短手方向の要部拡大断面説明図
【図４】同ヘッドの電極配置パターンを説明する平面説明図
【図５】同ヘッドの作用説明に供する要部拡大断面説明図
【図６】同第２実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図
【図７】同ヘッドの振動板短手方向に沿う要部断面説明図
【図８】同第３実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図
【図９】同ヘッドの振動板短手方向に沿う要部断面説明図
【図１０】同第４、第５実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図
【図１１】同ヘッドの振動板短手方向に沿う要部断面説明図
【図１２】同実施形態に係るインクジェットヘッドの他の例を示す振動板短手方向に沿う要部断面説明図
【図１３】同実施形態に係るインクジェットヘッドの更に他の例を示す振動板短手方向に沿う要部断面説明図
【図１４】同実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程の一例を説明する説明図
【図１５】図１４に続く工程を説明する説明図
【図１６】図１５に続く工程を説明する説明図
【図１７】同第６実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図
【図１８】同ヘッドの振動板短手方向に沿う要部断面説明図
【図１９】同第７実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図
【図２０】同ヘッドの振動板短手方向に沿う要部断面説明図
【図２１】同第８実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図
【図２２】同ヘッドの振動板短手方向に沿う要部断面説明図
【図２３】同第９実施形態に係るインクジェットヘッドをその製造工程とともに説明する振動板短手方向に沿う断面説明図
【図２４】図２３に続く工程を説明する説明図
【図２５】同第１０実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図
【図２６】同第１１実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図
【図２７】同第１２実施形態に係るインクジェットヘッドをその製造工程とともに説明する振動板短手方向に沿う断面説明図
【図２８】図２７に続く工程を説明する説明図
【図２９】同第１３実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図
【図３０】同ヘッドの電極部分の拡大説明図
【図３１】同第１４実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板短手方向に沿う断面説明図
【図３２】同ヘッドの作用説明に供する説明図
【図３３】同第１５実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板短手方向に沿う要部拡大断面説明図
【図３４】同第１６実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板短手方向に沿う要部拡大断面説明図
【図３５】同第１７実施形態に係るインクジェットヘッドの振動板短手方向に沿う要部拡大断面説明図
【図３６】本発明に係るインクカートリッジの説明に供する斜視説明図
【図３７】本発明に係るインクジェット記録装置の一例を説明する斜視説明図
【図３８】同記録装置の機構部の説明図
【図３９】本発明に係るマイクロポンプの実施形態を説明する断面説明図
【図４０】本発明に係る光学デバイスの実施形態を説明する断面説明図
【図４１】同光学デバイスを用いた光変調デバイスの一例を説明する斜視説明図
【図４２】同光変調デバイスの要部斜視説明図
【符号の説明】
１…第１基板、２…第２基板、３…ノズル板、４…ノズル孔、６…吐出室、７…流体抵抗部、８…共通液室、１０、２０、５０、６０、７０、９０、１００、１１０…振動板、１４…電極、１５４…固定電極、１５５…可動電極、２００…インクカートリッジ、３０１…流路基板、３０３…流路、３０５…可動部分、３０７…電極、４０１…ミラー、４０５…可動部分、４０７…電極。
【図１】
0003904438.tif 000005
【図２】
0003904438.tif 000006
【図３】
0003904438.tif 000007
【図４】
0003904438.tif 000008
【図５】
0003904438.tif 000009
【図６】
0003904438.tif 000010
【図７】
0003904438.tif 000011
【図８】
0003904438.tif 000012
【図９】
0003904438.tif 000013
【図１０】
0003904438.tif 000014
【図１１】
0003904438.tif 000015
【図１２】
0003904438.tif 000016
【図１３】
0003904438.tif 000017
【図１４】
0003904438.tif 000018
【図１５】
0003904438.tif 000019
【図１６】
0003904438.tif 000020
【図１７】
0003904438.tif 000021
【図１８】
0003904438.tif 000022
【図１９】
0003904438.tif 000023
【図２０】
0003904438.tif 000024
【図２１】
0003904438.tif 000025
【図２２】
0003904438.tif 000026
【図２３】
0003904438.tif 000027
【図２４】
0003904438.tif 000028
【図２５】
0003904438.tif 000029
【図２６】
0003904438.tif 000030
【図２７】
0003904438.tif 000031
【図２８】
0003904438.tif 000032
【図２９】
0003904438.tif 000033
【図３０】
0003904438.tif 000034
【図３１】
0003904438.tif 000035
【図３２】
0003904438.tif 000036
【図３３】
0003904438.tif 000037
【図３４】
0003904438.tif 000038
【図３５】
0003904438.tif 000039
【図３６】
0003904438.tif 000040
【図３７】
0003904438.tif 000041
【図３８】
0003904438.tif 000042
【図３９】
0003904438.tif 000043
【図４０】
0003904438.tif 000044
【図４１】
0003904438.tif 000045
【図４２】
0003904438.tif 000046