(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、
前記振動板の面上には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複数の電極が、前記振動板の面に沿って互いに間隔を置いて並べて設けられ、
前記複数の電極は、一端部が前記振動板の面に固定された固定端部となり、他端部が固定されていない自由端部となっており、
更に、前記電極は並び方向に沿う断面の形状で前記固定端部側が狭く、前記自由端部側が広い形状であって、
前記複数の電極の間隔は前記固定端部側が前記自由端部側より広くなっており、
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が変形する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極はポリシリコンを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ポリシリコンにはｎ型又はｐ型の不純物原子を含む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、前記電極には金属を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板の面上に前記電極の間隔の少なくとも一部を規定する犠牲層を形成して前記電極が形成された状態で、前記犠牲層がエッチング除去されることで前記電極の間が形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極に開口部が形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記電極表面に絶縁膜が形成さ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７に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記絶縁膜がシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板と前記電極とが電気的に分離されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
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９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１１】
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９のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド又は請求項１０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１２】
板状の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、
前記可動部分の面上には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複数の電極が、前記可動部分の面に沿って互いに間隔を置いて並べて設けられ、
前記複数の電極は、一端部が前記可動部分の面に固定された固定端部となり、他端部が固定されていない自由端部となっており、
更に、前記電極は並び方向に沿う断面の形状で前記固定端部側が狭く、前記自由端部側が広い形状であって、
前記複数の電極の間隔は前記固定端部側が前記自由端部側より広くなっており、
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が変形する
ことを特徴とするマイクロアクチュエータ。
【請求項１３】
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、前記請求項１２に記載のマイクロアクチュエータを備えていることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１４】
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、前記請求項１２に記載のマイクロアクチュエータを備えていることを特徴とする光学デバイス。
【請求項１５】
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９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１６】
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９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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
【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、振動板の面上には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複数の電極が、振動板の面に沿って互いに間隔を置いて並べて設けられ、複数の電極は、一端部が振動板の面に固定された固定端部となり、他端部が固定されていない自由端部となっており、更に、電極は並び方向に沿う断面の形状で固定端部側が狭く、自由端部側が広い形状であって、複数の電極の間隔は固定端部側が自由端部側より広くなっており、電極間に静電力を発生させることによって振動板が変形する構成とした。
【００１７】
ここで、電極はポリシリコンを含むことが好ましく、ポリシリコンにはｎ型又はｐ型の不純物原子を含むことがより好ましい。また、電極には金属を含むことが好ましい。さらに、振動板の面上に電極の間隔の少なくとも一部を規定する犠牲層を形成して電極が形成された状態で、犠牲層がエッチング除去されることで電極の間が形成されていることが好ましい。さらにまた、電極に開口部が形成されていることが好ましい。
【００１８】
また、電極表面に絶縁膜が形成されていることが好ましく、この絶縁膜がシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を含むことがより好ましい。さらに、振動板と電極とが電気的に分離されていることが好ましい。
【００１９】
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。
【００２０】
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本発明に係る液滴吐出ヘッド又は本発明に係るインクカートリッジを搭載したものである。
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。
【００２１】
本発明に係るマイクロアクチュエータは、板状の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、可動部分の面上には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複数の電極が、可動部分の面に沿って互いに間隔を置いて並べて設けられ、複数の電極は、一端部が可動部分の面に固定された固定端部となり、他端部が固定されていない自由端部となっており、更に、電極は並び方向に沿う断面の形状で固定端部側が狭く、自由端部側が広い形状であって、複数の電極の間隔は固定端部側が自由端部側より広くなっており、電極間に静電力を発生させることによって可動部分が変形する構成とした。
【００２２】
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、本発明に係るマイクロアクチュエータを備えているものである。
【００２３】
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、本発明に係るマイクロアクチュエータを備えているものである。
【００２４】
【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は図３の電極部分の拡大説明図、図５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。
【００２５】
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。
【００２６】
中間の第１基板１は、シリコン基板からなり、底壁を振動板１０とする吐出室６を形成するための凹部（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を形成するための凹部（貫通部）を有する。
【００２７】
振動板１０は、シリコン窒化膜、シリコン窒化膜、これらの積層膜などの絶縁膜からなる。そして、この振動板１０の吐出室６と反対側の表面に複数の電極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、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。
【００２８】
ここで、各電極１４は、図３及び図４に示すように、電極１４の並び方向に断面の形状で振動板１０側に固定される固定端部１４Ａの幅（ここでは振動板短手方向の幅）が中間部１４Ｂの幅よりも狭く、中間部１４Ｂの幅が自由端部１４Ｃの幅よりも狭くなるように形成している。すなわち、電極１４、１４間の間隔は、電極の固定端部側が自由端部側よりも広くなるように、つまり、図５に示すように、電極の固定端部側の間隔ｄ１、中央部の間隔ｄ２、自由端部側の間隔ｄ３が、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３になるように形成している。なお、同図中、Ｌは電極１４の高さである。
【００２９】
また、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。
【００３０】
さらに、電極１４と同一材料の層又は構造体であるスペーサ１２を振動板１０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１２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。
【００３１】
このようなスペーサ１２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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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６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。
【００３５】
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。
【００３６】
このように、このインクジェットヘッドにおいては、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。
【００３７】
また、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。
【００３８】
さらに、振動板１０と電極１４は絶縁膜１１などで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。この場合、ここでは、振動板１０自体を絶縁膜で形成しているが、シリコン基板に形成した高濃度ｐ型不純物層などで振動板１０を形成する場合（これをシリコン振動板という。）には、シリコン振動板と電極１４の間に絶縁膜を形成することによって、容易に絶縁することができ信頼性の高い液滴吐出ヘッドを得ることができる。
【００３９】
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り、振動板に働く曲げモーメントは構造体（電極）の高さＬに比例して大きくなる。したがって、振動板を効率良く変位させるには、振動板から離れた位置（高さＬが大きく）での電極４ａと電極４ｂとの間隔を狭く形成することが重要となる。
【００４０】
【数１】
0003957054.tif 000002
【００４１】
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。
【００４２】
また、電極(構造体)自体は曲がらないため、電極（構造体）の付け根部（振動板に固定された固定端）の電極間隔を広く形成することにより、振動板の変形可能領域を拡大することができて、振動板を効率良く変位させることができるようになる。
【００４３】
したがって、電極間距離（電極間隔）を振動板側（電極の固定端部側）で広く、振動板と離れた側（電極の自由端部側）で狭くなる構成とすることで、振動板を効率良く大きく変位させることができる。
【００４４】
そして、振動板を更に効率良く大きく変位させるためは、前述のように構造体（電極）の高さＬを大きくすることが好ましい。この場合、構造体を形成するために、非常に厚い膜の堆積を要することなると、プロセスコストの増加を招いてしまったり、狭い電極間隔をエッチングなどで形成することが困難になったりする。また、堆積膜が薄いと、構造体の機械的強度が弱くなってしまい振動板を効率良く変位させることができなかったり、構造体自体の破壊などにより歩留まりが低下することがある。
【００４５】
そこで、本実施形態のヘッドでは、電極間隔を複数段階、特に３段階以上に異ならせて、電極間隔が、固定端部側で広く、自由端部側で狭くなっている構成として、電極の機械的強度を保ちつつ、膜の堆積の厚さを非常に厚くすることなく、電極を形成できるようにして、プロセスコストの増加を抑制しつつ構造体の高さＬを大きくし、振動板を更に効率良く大きく変位させることができるようにしている。
【００４６】
次に、上記第１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について図７を参照して説明する。
同図（ａ）に示すように、面方位（１１０）、厚さ４００μｍのシリコン基板３１にＬＰ−ＣＶＤにより振動板１０となるシリコン窒化膜３２を０．３μｍ厚みに形成し、プラズマＣＶＤによりシリコン酸化膜３３ａを２μｍ厚みに形成し、既知のリソグラフィー、ドライエッチング技術によりシリコン酸化膜３３ａをパターニングすることにより、線幅１０μｍ、間隔は２μｍのシリコン酸化膜３３ａを形成する。ここで、シリコン窒化膜３２はシリコン酸化膜３３ａのエッチングの際のエッチングストッパーとして機能する。なお、シリコン酸化膜は低温熱ＣＶＤや高温ＣＶＤによって形成しても良い。
【００４７】
次に、同図（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜３３ａ上にシリコン酸化膜３３ｂを２μｍ厚みに形成し、同様に、既知のリソグラフィー、ドライエッチング技術によりシリコン酸化膜３３ｂをパターニングすることにより、線幅８μｍ、間隔は４μｍのシリコン酸化膜３３ｂを形成した。
【００４８】
その後、同図（ｃ）に示すように、表面に電極１４を形成するためのポリシリコン膜３４をＣＶＤ法により３μｍ厚みに堆積する。シリコン酸化膜３３ｂの間隔を埋め込み基板の平坦化が得られるのに要するポリシリコン膜の厚さは２μｍ以上である。つまり、ここでは、埋め込み必要条件を満たし、基板もほぼ平坦化される。ここで、電極となるポリシリコン膜３４の高さＬは振動板１０となるシリコン窒化膜３２表面から約７μｍになるが、二段階のシリコン酸化膜３３ａ、３３ｂを形成しているので、ポリシリコン膜３４を堆積する厚さはシリコン酸化膜３３ａ一層の場合よりも薄くなるため、プロセスコストが低減される。
【００４９】
そして、図示しないが、上記の工程でシリコン基板３１の裏面側にも形成されるシリコン窒化膜３２、シリコン酸化膜３３ａ、３３ｂ、ポリシリコン膜３４は、研磨（ラッピングやグラインダーを用いた研磨工程を含むのが好適である。）により全て除去する。この際、表面のポリシリコン膜３４表面を保護膜（保護テープ）などで保護することが好ましい。また、研磨に限らずエッチング液などにより除去しても構わない。
【００５０】
次いで、同図（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜３３ｂ上のポリシリコン膜３４にリソグラフィー、ドライエッチング技術により幅０．５μｍの溝３５を形成する。この場合、シリコン酸化膜３３ｂがエッチングストッパーとして機能する。
【００５１】
その後、同図（ｅ）に示すように、シリコン酸化膜３３ａ及び３３ｂをフッ酸水溶液などでエッチング除去することにより、電極間距離が３段階（ｄ１、ｄ２、ｄ３）に異なり、振動板側（固定端部側）で広い電極間距離ｄ１、振動板と離れた側（自由端部側）で狭い電極間距離ｄ３となる構造体からなる、ポリシリコン膜３４からなる電極１４が形成される。
【００５２】
この電極１４は段階的（３段階）に幅（ここでは振動板短手方向の幅）が広くなっていくので、２段階に幅が異なる電極よりも機械的強度が大きくなり、振動板を効率良く変位させることができ、歩留まりの向上が図れる。なお、ここでは、電極間距離を３段階に異なる構造としたが、４段階以上に異なる構造とすることもできる。
【００５３】
その後、同図（ｆ）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を形成し、水酸化カリウム水溶液によりシリコン基板３１をエッチングし、吐出室６と同時にシリコン窒化膜３４からなる振動板１０を形成する。
【００５４】
なお、ここで、シリコン窒化膜３４からなる振動板１０はエッチングストッパーとして機能し、また、絶縁膜でもあるため電極１４と電気的に分離されていることとなる。シリコン窒化膜は引っ張り応力であるため振動板が座屈することはないが、引っ張り応力によって振動板１０を変形させることができないことがある。そのような場合には、シリコン窒化膜にボロン、リン、水素などの不純物をドープして応力緩和することができる。
【００５５】
また、電極をポリシリコンから形成することで、電極間隔をドライエッチングにより比較的高精度に形成できる。ただし、ノンドープのポリシリコンは高周波数駆動、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により電気抵抗値を低減することが好ましい。
【００５６】
次に、第２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。なお、図８は同ヘッドの製造工程における図７（ｄ）の平面図に相当する説明図、図９は同ヘッドの製造工程における図８のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【００５７】
この実施形態は、電極１４に開口部３６を形成するようにしたものである。すなわち、図７（ａ）〜（ｃ）と同様の製造工程を経た後、図８及び図９（ａ）に示すように、シリコン酸化膜３３ｂ上のポリシリコン膜３４にリソグラフィー、ドライエッチング技術により幅０．５μｍの溝を形成するとともに幅１．５μｍ、長さ数μｍの開口部３６を複数形成する。なお、開口部３６は電極間溝３５と連続的に形成しても、独立して形成しても良い。
【００５８】
その後、図９（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜３３ａ、３３ｂを除去することにより、開口部３６有する電極１４が形成される。
【００５９】
このように電極１４に開口部３６を設けることにより、シリコン酸化膜が露出する面積を大きくすることができ、犠牲層であるシリコン酸化膜３３ａ、３３ｂを容易にエッチング除去することが可能となる。
【００６０】
次に、第３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共に図１０及び図１１を参照して説明する。
先ず、図１０（ａ）に示すように、面方位（１１０）、厚さ４００μｍのシリコン基板４１に熱酸化膜４２を０．２μｍ厚みに形成し、続いて、ＬＰ−ＣＶＤによりシリコン窒化膜４３を０．３μｍ厚みで形成する。そして、プラズマＣＶＤによりシリコン酸化膜４４ａを２μｍ厚みに形成し、既知のリソグラフィー、ドライエッチング技術によりシリコン酸化膜４４ａをパターニングすることにより線幅１０μｍ、間隔が２μｍのシリコン酸化膜シリコン酸化膜４４ａを形成した。ここで、シリコン窒化膜４３はシリコン酸化膜４４ａのエッチングの際のエッチングストッパーとして機能する。
【００６１】
更に、シリコン酸化膜４４ａ上にシリコン酸化膜４４ｂを２μｍ厚みに形成し、既知のリソグラフィー、ドライエッチング技術によりシリコン酸化膜４４ｂをパターニングすることにより線幅８μｍ、間隔は４μｍのシリコン酸化膜４４ｂを形成した。なお、シリコン酸化膜は低温熱ＣＶＤや高温ＣＶＤにより形成しても良い。続いて、シリコン酸化膜４４ｂの表面にポリシリコン膜４５ａをＣＶＤ法により３μｍ厚みに堆積する。
【００６２】
その後、同図（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜４４ｂ上のポリシリコン膜４５ａにリソグラフィー、ドライエッチング技術により幅１．５μｍの溝４６を形成する。ここで、溝４６の溝幅が比較的広くアスペクトが高くないため、容易に制御性良く溝を形成することができる。
【００６３】
そして、同図（ｃ）に示すように、全面にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を０．２μｍの厚さに形成する。なお、シリコン酸化膜は低温熱ＣＶＤや高温ＣＶＤ、プラズマＣＶＤにより形成しても良いが、非常にコンフォーマルに形成可能な低温熱ＣＶＤによるＯ３−ＴＥＯＳ膜が好ましい。このシリコン酸化膜のエッチバックによりポリシリコン膜４５の側壁にシリコン酸化膜４７ａ及び４７ｂを形成する。
【００６４】
次いで、同図（ｄ）に示すように、表面にポリシリコン膜４５ｂを堆積した後、ポリシリコン膜４５ｂの表面にレジストを形成し、シリコン酸化膜４７ａ上のレジストを残し、シリコン酸化膜４７ｂ上のレジストを開口するようにレジスト４８をパターニングする。
【００６５】
その後、図１１（ａ）に示すように、ポリシリコン膜４５ｂをシリコン酸化膜４７ｂが露出するまでエッチングし、ポリシリコン膜４５ｂをパターニングする。その後レジスト４８を除去する。
【００６６】
次いで、同図（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜４７ｂ及びシリコン酸化膜４４ａ、４４ｂをフッ酸水溶液などでエッチング除去することにより電極１４が形成される。
【００６７】
ここで、シリコン酸化膜４７ｂは犠牲層であり、電極間隔は犠牲層のエッチングにより形成されたこととなる。つまり、電極間隔が犠牲層の厚さにより規定された構成であるため、エッチング加工が困難な高アスペクトの溝形成でも高精度に形成することができる。なお、シリコン酸化膜４７ａはここで残っても、また、除去されてしまってもかまわない。
【００６８】
その後、同図（ｃ）に示すように、パターニングされたレジストをマスクとし、シリコン基板４１を高密度プラズマを用いたドライエッチング法によりエッチングすることにより、吐出室６と同時にシリコン酸化膜４２及びシリコン窒化膜４３からなる振動板１０を形成する。なお、ここで、シリコン酸化膜４２はエッチングストッパーとして機能する。また、シリコン酸化膜４２は、エッチング後除去しても良い。
【００６９】
なお、ポリシリコン膜４５ｂのパターニングについては一例にすぎず、別の例を図１２に示しているが、これらに限られるものではない。
【００７０】
次に、第４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共に図１３を参照して説明する。
同図（ａ）に示すように、面方位（１１０）、厚さ４００μｍのシリコン基板５１にＬＰ−ＣＶＤにより振動板１０となるシリコン窒化膜５２を０．３μｍ厚みに形成し、プラズマＣＶＤによりシリコン酸化膜５３ａを２μｍ厚みに形成し、既知のリソグラフィー、ドライエッチング技術によりシリコン酸化膜５３ａをパターニングすることにより線幅１４μｍ、間隔は２μｍのシリコン酸化膜５３ａを形成する。ここで、シリコン窒化膜５２はシリコン酸化膜５３ａのエッチングの際のエッチングストッパーとして機能する。なお、シリコン酸化膜は低温熱ＣＶＤや高温ＣＶＤにより形成しても良い。更に、シリコン酸化膜５３ｂを厚さ３μｍで形成し、既知のリソグラフィー、ドライエッチング技術によりシリコン酸化膜５３ｂをパターニングすることにより線幅６μｍ、間隔は８μｍのシリコン酸化膜５３ｂを形成する。
【００７１】
その後、同図（ｂ）に示すように、表面にポリシリコン膜５４をＣＶＤ法により３μｍ厚みに堆積する。シリコン酸化膜５３ｂの間隔を埋め込み基板の平坦化が得られるのに要するポリシリコン膜５４の厚さは４μｍ以上である。したがって、ここでは、ポリシリコン膜５４に凹部５５ができる。
【００７２】
そして、シリコン酸化膜５３ｂ上のポリシリコン膜５４にリソグラフィー、ドライエッチング技術により幅０．５μｍの溝５６を形成する。ここで、シリコン酸化膜５３ｂがエッチングストッパーとして機能する。
【００７３】
その後、同図（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜５３ａ及び５３ｂをフッ酸水溶液などでエッチング除去することにより、電極間距離ｄが３段階（ｄ１、ｄ２、ｄ３）に異なり、振動板側での電極間距離ｄ１が広く、振動板と離れた側での電極間距離ｄ３が狭くなっている構造体からなる電極１４が形成される。なお、ここでは、電極間距離が３段階に異なる構造としたが、４段階以上であっても良い。
【００７４】
次いで、同図（ｄ）に示すように、電極１４の表面に絶縁膜５７を成膜する。すなわち、駆動電圧を低くする（大きな静電気力を得る）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を作製した場合、小さなダストであってもが電極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になる。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。そこで、電極１４の表面に絶縁膜５７を設けることにより、電極間のショートによる動作不良を低減することができる。
【００７５】
また、電圧を印加した時の電極間の放電により動作不良を起こすことがある。絶縁膜５７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。
【００７６】
この場合、絶縁膜５７を絶縁性に優れたシリコン酸化膜にすることにより、高耐圧で信頼性の高い電極を形成することができ、また、一般に半導体プロセスで使用されるように技術的に確立された形成方法が多種に渡り在るため制御性良く形成が可能である。
【００７７】
ここでは絶縁膜５７であるシリコン酸化膜をＣＶＤ法により形成している。ＣＶＤ法で形成することにより比較的均一に形成することができる。ただし、振動板１０上にも形成されてしまうため、振動板１０の剛性を上げてしまい振動板自体が変位しにくくなるというデメリットがあるが、誘電率が比較的大きく、実効ギャップを効率良く減少できる。
【００７８】
すなわち、図１４に示すように、高温ＣＶＤによるシリコン酸化膜を成膜した場合、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、シリコン酸化膜を厚さ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。
【００７９】
ここで、堆積絶縁膜（酸化膜）５７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の酸化膜５７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（２）式で表される。
【００８０】
【数２】
0003957054.tif 000003
【００８１】
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。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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
また、図１５に示すように、シリコン酸化膜を熱酸化膜５８とすることもできる。この熱酸化膜５８は、耐酸化膜であるシリコン窒化膜５２からなる振動板１０上には形成されず、また、狭い間隔を有する構造体でも膜形成における均一性に優れる。ただし、熱酸化膜５８は約４４％のシリコンを消費しながら成長するため、実効ギャップ減少の効率は上述した堆積膜による場合よりも低下する。
【００８５】
すなわち、図１６に示すように、熱酸化膜５８を成膜する前（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５８を形成すると、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。
【００８６】
熱酸化膜５８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５８を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（３）式で表される。
【００８７】
【数３】
0003957054.tif 000004
【００８８】
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が、シリコンを消費するため、実効ギャップを小さく効率は低下することになる。
【００８９】
具体的に、熱酸化膜５８の誘電率を３．８として、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。
【００９０】
すなわち、Ｇ１＝０．５μｍ（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。
【００９１】
なお、電極表面に絶縁膜を形成して実効ギャップをより効率良く減少させるには、誘電率が大きな膜を用いることが効果的である。シリコン窒化膜はシリコン酸化膜に若干絶縁耐圧は劣るが、誘電率εが4〜７とシリコン酸化膜より大きいため実効ギャップをより効率良く減少させるのに適している。また、シリコン酸化膜でも熱窒化させたり、窒素プラズマなどを用いて誘電率の大きいＳｉＯＮ（オキシナイトライド）を形成することにより実効ギャップを減少させることができる。
【００９２】
次に、第５実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１７を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの電極部分の要部拡大説明図である。
このヘッドでは、電極１４の表面に導電性の膜５９を形成している。導電性の膜５９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。
【００９３】
このように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るので、静電力の向上、駆動電圧の低電圧化が可能となる。また、上述し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、更なる低電圧化を図ることもできる。
【００９４】
なお、成膜する金属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、タングステンなどの金属膜を用いることができる。均一性などを考慮した場合、ＣＶＤ法や選択ＣＶＤ法によりタングステン膜を形成するのが好ましい。また、金属膜は電極１４において電極間部に必ずしも形成されるものに限ったものではない。電極がポリシリコンからなる場合、電極が金属膜を含む構成とすることにより電気抵抗値を低減でき、高周波数駆動、多チャンネル駆動が容易になる。
【００９５】
次に、本発明に係るインクカートリッジについて図１８を参照して説明する。このインクカートリッジ１００は、ノズル孔１０１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１０１と、このインクジェットヘッド１０１に対してインクを供給するインクタンク１０２とを一体化したものである。
【００９６】
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。
【００９７】
次に、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１９及び図２０を参照して説明する。なお、図１９は同記録装置の斜視説明図、図２０は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【００９８】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体１１１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明に係る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１１２等を収納し、装置本体１１１の下方部には前方側から多数枚の用紙１１３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）１１４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙１１３を手差しで給紙するための手差しトレイ１１５を開倒することができ、給紙カセット１１４或いは手差しトレイ１１５から給送される用紙１１３を取り込み、印字機構部１１２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１１６に排紙する。
【００９９】
印字機構部１１２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１２１と従ガイドロッド１２２とでキャリッジ１２３を主走査方向（図２０で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１２３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなるヘッド１２４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ１２３にはヘッド１２４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ１２５を交換可能に装着している。なお、本発明に係る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。
【０１００】
インクカートリッジ１２５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
【０１０１】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド１２４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【０１０２】
ここで、キャリッジ１２３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１２１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１２２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１２３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１２７で回転駆動される駆動プーリ１２８と従動プーリ１２９との間にタイミングベルト１３０を張装し、このタイミングベルト１３０をキャリッジ１２３に固定しており、主走査モーター１２７の正逆回転によりキャリッジ１２３が往復駆動される。
【０１０３】
一方、給紙カセット１１４にセットした用紙１１３をヘッド１２４の下方側に搬送するために、給紙カセット１１４から用紙１１３を分離給装する給紙ローラ１３１及びフリクションパッド１３２と、用紙１１３を案内するガイド部材１３３と、給紙された用紙１１３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１３５及び搬送ローラ１３４からの用紙１１３の送り出し角度を規定する先端コロ１３６とを設けている。搬送ローラ１３４は副走査モータ１３７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【０１０４】
そして、キャリッジ１２３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１３４から送り出された用紙１１３を記録ヘッド１２４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１３９を設けている。この印写受け部材１３９の用紙搬送方向下流側には、用紙１１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１４１、拍車１４２を設け、さらに用紙１１３を排紙トレイ１１６に送り出す排紙ローラ１４３及び拍車１４４と、排紙経路を形成するガイド部材１４５，１４６とを配設している。
【０１０５】
記録時には、キャリッジ１２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１２４を駆動することにより、停止している用紙１１３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙１１３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙１１３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙１１３を排紙する。この場合、ヘッド１２４を構成する本発明に係るインクジェットヘッドはインク滴噴射の制御性が向上し、特性変動が抑制されているので、安定して高い画像品質の画像を記録することができる。
【０１０６】
また、キャリッジ１２３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド１２４の吐出不良を回復するための回復装置１４７を配置している。回復装置１４７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１２３は印字待機中にはこの回復装置１４７側に移動されてキャッピング手段でヘッド１２４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【０１０７】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド１２４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【０１０８】
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。
【０１０９】
次に、本発明に係るマイクロポンプについて図２１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２０１と保護基板２０２とを重ねて接合した積層構造となっており、流路基板２０１には流体が流れる流路２０３を形成するとともに、流路２０３の一壁面を形成する変形可能な可動板２０４（ヘッドの振動板に相当する。）を設け、可動板２０４の保護基板２０２と接合固定しない部分は可動部分２０５となっている。
【０１１０】
そして、可動部分２０５には絶縁膜２０６を介して外面側に、前記インクジェットヘッドと同様に、複数の電極２０７（第２実施形態に係るヘッドの電極１４と同じ構成としている。）を所定の間隔を置いて設けている。保護基板２０２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２０７を配置するための凹部２０８を形成している。ここでは、保護基板２０２は平板板基板にスペーサ部２０９を設けることで凹部２０８を形成している。
【０１１１】
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２０７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２０７間で静電吸引力が生じるので、可動部分２０５が流路２０３側に変形する。ここで、可動部分２０５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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
次に、本発明に係る光学デバイスの実施形態について図２２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３０１と保護基板３０２とを重ねて接合しており、ミラー３０１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。そして、可動部分３０５には絶縁膜３０６を介して外面側に複数の電極３０７（第２実施形態のヘッドの電極１４と同じ構成としている。）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。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。
【０１１４】
この光学デバイスの原理を説明すると、ミラー３０１の可動部分３０５に設けた複数の電極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が凸状に変形して凸面ミラーとなる。したがって、光源３１０からの光がレンズ３１１を介してミラー３０１に照射した場合、ミラー３０１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３０１を可動部分３０５を駆動した場合はその可動部分３０５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。
【０１１５】
そこで、この光学デバイスを応用した例を図２３及び図２４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３０５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３０７は可動部分３０５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３０５と同様に、電極１４を格子状に分離することもできる。）。
【０１１６】
したがって、前述した図２２と同様に、光源３１０からの光はレンズ３１１を介してミラー３０１に照射され、ミラー３０１を駆動していないところに入射した光は、投影用レンズ３１２へ入射する。一方、電極３０７に電圧を印加してミラー３０１の可動部分３０５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３１２にほとんど入射しない。この投影用レンズ３１２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。
【０１１７】
これらのマイクロポンプや光学デバイスの実施形態においては、第１実施形態に係るインクジェットヘッドと同様な構成のアクチュエータとしたが、第２実施形態以降の実施形態に係るインクジェットヘッドと同様な構成のアクチュエータとすることもできる。
【０１１８】
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、電極を振動板の片面に設けた例で説明しているが、両面に設けることもできる。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。
【０１１９】
【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、振動板の面上には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複数の電極が、振動板の面に沿って互いに間隔を置いて並べて設けられ、複数の電極は、一端部が振動板の面に固定された固定端部となり、他端部が固定されていない自由端部となっており、更に、電極は並び方向に沿う断面の形状で固定端部側が狭く、自由端部側が広い形状であって、複数の電極の間隔は固定端部側が自由端部側より広くなっており、電極間に静電力を発生させることによって振動板が変形する構成としたので、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、しかも振動板の変位効率を高くすることができて、低電圧駆動化を図れ、更に電極の機械的強度を保ちつつ電極を堆積膜で形成する場合に堆積の厚さを非常に厚くすることなく形成でき、プロセスコストの増加を抑制しつつ電極の高さを高くできて一層振動板を効率良く大きく変位させることができる。
【０１２０】
ここで、電極はポリシリコンを含むことで、容易に導電性を有する電極として作用する構造体を形成でき、更にエッチング加工で電極を形成する場合の制御性や異方性（垂直性）が向上して、高精度に電極を狭い間隔で形成できて、大きな静電気力を発生させることできるようになる。そして、ポリシリコンにはｎ型又はｐ型の不純物原子を含むことで、低抵抗化を図れ、より安定した高周波駆動、多チャンネル駆動を行うことが可能になる。また、電極には金属を含むことでも、低抵抗化を図れ、より安定した高周波駆動、多チャンネル駆動を行うことが可能になる。
【０１２１】
さらに、振動板の面上に電極の間隔の少なくとも一部を規定する犠牲層を形成して電極が形成された状態で、犠牲層がエッチング除去されることで電極の間が形成されている構成とでき、エッチング加工が困難な高アスペクトの（狭くて深い）溝形成でも可能となり、電極厚さが厚く（高さが高く）、電極間隔が狭い構造を形成できて、大きな静電気力を発生させることができる。この場合、電極に犠牲層エッチングのための開口部が設けることで、狭い電極間隔を有する電極を容易に高い歩留まりで形成することができるようになる。
【０１２２】
また、電極表面に絶縁膜を形成することで、電極間のショートによる動作不良を低減することができると共に、絶縁膜により実効的な電極間隔を減少させることができて大きな静電気力を発生させることができる。この絶縁膜をシリコン酸化膜とすることで、高耐圧の電極を容易に制御性良く形成することでき、絶縁膜をシリコン窒化膜とすることで、実効的な電極間隔を減少させることができて大きな静電気力を発生させることがきる。さらに、振動板と電極は電気的に分離することで、電極に印加した電圧が振動板側にリークして作動不能になることもなく、効率良く電極に電圧を印加できる。
【０１２３】
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、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を一体化でき、また製造不良が減少し、低コスト化を図ることができる。
【０１２４】
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が本発明に係る液滴吐出ヘッド又は本発明に係るインクカートリッジであるので、高画質記録を行うことができ、また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、高画質記録を行うことができる。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、滴吐出効率が向上する。
【０１２５】
本発明に係るマイクロアクチュエータによれば、可動部分の面上には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複数の電極が、可動部分の面に沿って互いに間隔を置いて並べて設けられ、複数の電極は、一端部が可動部分の面に固定された固定端部となり、他端部が固定されていない自由端部となっており、更に、電極は並び方向に沿う断面の形状で固定端部側が狭く、自由端部側が広い形状であって、複数の電極の間隔は固定端部側が自由端部側より広くなっており、電極間に静電力を発生させることによって可動部分が変形する構成としたので、低コストで、動作効率を向上し、低電圧駆動化を図れ、更に電極の機械的強度を保ちつつ電極を堆積膜で形成する場合に堆積の厚さを非常に厚くすることなく形成でき、プロセスコストの増加を抑制しつつ電極の高さを高くできて一層可動部分を効率良く大きく変位させることができる。
【０１２６】
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、本発明に係るマイクロアクチュエータを備えているので、動作効率が高く、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。
【０１２７】
本発明に係る光学デバイスによれば、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学デバイスであって、本発明に係るマイクロアクチュエータを備えているので、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】同ヘッドの電極部分の拡大説明図
【図５】同ヘッドの電極配置パターンを説明する平面説明図
【図６】同ヘッドの作用説明に供する要部拡大断面説明図
【図７】同ヘッドの製造工程の一例を説明する説明図
【図８】同第２実施形態に係るインクジェットヘッドの説明に供する図７（ｄ）に相当する工程の平面説明図
【図９】同ヘッドの製造工程の説明に供する図７（ｄ）、（ｅ）に相当する図８のＡ−Ａ線に沿う断面説明図
【図１０】同第３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断面説明図
【図１１】図１０に続く工程を説明する説明図
【図１２】図１１（ｂ）の工程の他の例を説明する断面説明図
【図１３】同第３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共に説明する断面説明図
【図１４】同ヘッドのシリコン酸化膜の作用説明に供する電極部分の拡大説明図
【図１５】同実施形態の他の例を説明する断面説明図
【図１６】同他の例のシリコン酸化膜の作用説明に供する電極部分の拡大説明図
【図１７】同第４実施形態に係るインクジェットヘッドの説明に供する電極部分の拡大説明図
【図１８】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１９】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２０】同記録装置の機構部の説明図
【図２１】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２２】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２３】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２４】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…振動板、１４…電極、１００…インクカートリッジ、２０１…流路基板、２０３…流路、２０５…可動部分、２０７…電極、３０１…ミラー、３０５…可動部分、３０７…電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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