(57)【要約】【課題】静電アクチュエータを構成する振動板の大変位かつ安定的な変位を可能とする。【解決手段】電極基板４の個別電極１０は、振動板５１の横長形状の長手方向に沿って振動板５１の中央部分に対向配置された第一個別電極１０Ａと、振動板５１の横長形状の長手方向に沿って振動板５１の中央部分の両側部分に対向して配置された第二個別電極１０Ｂとを有し、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとが独立して制御可能とされており、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとの同時駆動時には、振動板５１と第二個別電極１０Ｂとの間で発生する静電力が、振動板５１と第一個別電極１０Ａとの間で発生する静電力より大きくなるようにしている。【選択図】図１
2009081944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電力によって変形する振動部が板面内に横長形状に形成されている振動基板と、
前記振動部との間に隙間を有して前記振動基板に対向配置され、前記振動部の対向部分に静電力を発生させる個別電極が形成されている電極基板とを備え、
前記個別電極は、前記振動部の横長形状の長手方向に沿って前記振動部の中央部分に対向配置された第一個別電極と、前記振動部の横長形状の長手方向に沿って前記振動部の中央部分の両側部分に対向配置された第二個別電極とを有し、
前記第一個別電極と前記第二個別電極とが独立して制御可能とされており、
前記第一個別電極と前記第二個別電極との同時駆動時には、前記振動部と前記第二個別電極との間で発生する静電力が、前記振動部と前記第一個別電極との間で発生する静電力より大きくなるようにしている、ことを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
前記隙間のうち、前記振動部と前記第二個別電極との間の隙間幅を、前記振動部と前記第一個別電極との間の隙間幅より狭くしている、ことを特徴とする請求項１記載の静電アクチュエータ。
【請求項３】
前記振動部表面に絶縁膜が形成されており、前記絶縁膜のうち、前記第二個別電極に対応する部分の誘電率を、前記第一個別電極に対応する部分の誘電率より高くしている、ことを特徴とする請求項１記載の静電アクチュエータ。
【請求項４】
前記第一個別電極と前記第二個別電極との表面に絶縁膜が形成されており、前記絶縁膜のうち、前記第二個別電極の誘電率を、前記第一個別電極の誘電率より高くしている、ことを特徴とする請求項１記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】
前記第一個別電極と前記第二個別電極とが選択的に駆動される、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項６】
前記第一個別電極と前記第二個別電極の駆動電圧を相違させている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項７】
前記第一個別電極の駆動電圧より、前記第二個別電極の駆動電圧を高くしている、ことを特徴とする請求項６記載の静電アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかの静電アクチュエータを備え、
前記振動部が、吐出液を取り込んでノズルから吐出させる圧力室の一部を構成している、ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
前記第二個別電極が前記ノズルの部分に貯えられている吐出液のメニスカスの振動制御に供されることを特徴とする請求項８記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
請求項８または９の液滴吐出ヘッドを備えている、ことを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電駆動式の静電アクチュエータ、そのアクチュエータを適用した液滴吐出ヘッド、及びその液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電アクチュエータを利用したインクジェットヘッドは、インク吐出用圧力室の一面を構成する振動板とそれに対向する対向電極との間で、電圧をＯＮ／ＯＦＦさせることにより、そこに発生した静電気力を利用して振動板を変形させて、その変形による圧力変化を利用してインクをノズルから吐出するようにしている。そして、振動板の変形を制御できるように、対向電極の構造にポイントをおいた発明が開示されている。
例えば、対向電極を、第１の対向電極と第２の対向電極と２つに分割して、第１の対向電極によりインクを吐出させ、第２の対向電極によりノズル部分のインクを振動させるようにしたものがある（例えば、特許文献１）。これは、メニスカスにおけるインクの膜化を防止し、粘度増加を防止して印刷品位の向上を可能としている。
また、対向電極を、振動板の長手方向に沿って複数形成した分割電極から構成し、それぞれの分割電極を駆動することによって、振動板の電極との間に電位差を生ぜしめ、静電力で振動板を変形させてノズルからインクを吐出するようにしたものもある（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−１６８０７０号公報
【特許文献２】特開２０００−１５８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１の場合、振動板の長手方向を左右方向とした場合に、第１の対向電極と第２の対向電極は左右２つに分割されているため、第１の対向電極と第２の対向電極の振動中心が異なる。したがって、第１の対向電極と第２の対向電極を駆動したそれぞれにおいて、固有振動数が異なり、振動特性が変化するためその制御が難しかった。
一方、特許文献２では、分割電極が長方形の振動板の長手方向に沿って複数配置されているが、そこでは、振動板の長手方向に沿った中央部分の分割電極に印加する電圧より、振動板が支持されている振動板の長手方向に沿った端部の分割電極に印加する電圧が低くなっている。そのため、振動板の長手方向に沿った端部では、振動板がその中央部分に対して変位しにくく、振動板を変位させるための補助電極としての効果が十分に得られないこととなっている。
【０００４】
本発明は上記課題に対応したもので、静電アクチュエータを構成する振動板の大変位かつ安定的な変位を可能とすることを目的とする。また、静電アクチュエータを利用した液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置において、振動板の変位態様を制御可能として、液滴の吐出変調を図ることも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の静電アクチュエータは、静電力によって変形する振動部が板面内に横長形状に形成されている振動基板と、振動部との間に隙間を有して振動基板に対向配置され、振動部の対向部分に静電力を発生させる個別電極が形成されている電極基板とを備え、個別電極は、振動部の横長形状の長手方向に沿って振動部の中央部分に対向配置された第一個別電極と、振動部の横長形状の長手方向に沿って振動部の中央部分の両側部分に対向配置された第二個別電極とを有し、第一個別電極と第二個別電極とが独立して制御可能とされており、第一個別電極と第二個別電極との同時駆動時には、振動部と第二個別電極との間で発生する静電力が、振動部と第一個別電極との間で発生する静電力より大きくなるようにしているものである。
【０００６】
このように個別電極を第一個別電極と第二個別電極とに分割してそれらを独立して制御することにより、振動板の変位量及び変位態様を変化させることが可能となる。また、第一個別電極と第二個別電極との同時駆動時には、変形しにくい振動部の中央部分の両側部分（端部）と第二個別電極との間で発生する静電力が、振動部の中央部分と第一個別電極との間で発生する静電力より大きくなるようにしているため、振動部（振動板）の端部を含めて振動板の大きな変位量を得ることができる。しかも、それらの電極は振動板の長手方向に沿って分割されていることから、駆動時の振動中心は長手方向でいずれも同じとなり、固有振動数が異なるなどの振動特性が変化することはなく、制御性も向上している。このため、この静電アクチュエータをインクの吐出用に用いた場合には、吐出インク量を増大させることができるほか、振動板の変位量を第一個別電極と第二個別電極に応じて相違させるなどして、吐出インク量の調整やメニスカス振動によりインクの膜化を防止して、安定吐出を実現することができる。
【０００７】
上記静電アクチュエータにおいて、振動部と個別電極の隙間のうち、振動部と第二個別電極との間の隙間幅を、振動部と第一個別電極との間の隙間幅より狭くするのが好ましい。静電力は対向する電極間距離の２乗に反比例して増加するため、第一個別電極と第二個別電極に同じ電圧を印加しても、振動部と第二個別電極との間で発生する静電力が、振動部と第一個別電極との間で発生する静電力より大きくなり、振動板の全体を大きくたわませてその変位を大きくすることができるからである。
また、振動部表面に絶縁膜が形成されている場合には、第二個別電極に対応する部分の誘電率を、第一個別電極に対応する部分の誘電率より高くするのが好ましい。電極に貯えられる電荷は電極間の誘電率に比例して増加するため、第一個別電極と第二個別電極に同じ電圧を印加しても、振動部と第二個別電極との間で発生する静電力が、振動部と第一個別電極との間で発生する静電力より大きくなり、振動板の全体を大きくたわませてその変位を大きくすることができるからである。同様の理由から、第一個別電極と第二個別電極との表面に絶縁膜が形成されている場合には、第二個別電極の誘電率を、第一個別電極の誘電率より高くするのが好ましい。
【０００８】
さらに、上記静電アクチュエータにおいて、第一個別電極と第二個別電極とを選択的に駆動するようにしてもよい。第一個別電極と第二個別電極とを選択的に制御することにより、振動板の変位量及び変位態様を部分的に相違させることができるため、この静電アクチュエータをインクの吐出用に用いた場合には、吐出インク量の調整やメニスカス振動によりインクの膜化を防止して、安定吐出を実現することができる。
また、第一個別電極と第二個別電極の駆動電圧を相違させて、振動板の変形を所望の態様に変化させてもよい。例えば、他の条件が同じ場合、第一個別電極の駆動電圧より第二個別電極の駆動電圧を高くすれば、第一個別電極と第二個別電極との同時駆動時、振動部の中央部分の両側部分と第二個別電極との間で発生する静電力が、振動部の中央部分と第一個別電極との間で発生する静電力より大きくなり、振動板の変位量を大きくできる。
【０００９】
本発明の液滴吐出ヘッドは、上記いずれかの静電アクチュエータを備え、その振動部が、吐出液を取り込んでノズルから吐出させる圧力室の一部を構成しているものである。さらに、第二個別電極がノズルの部分に貯えられている吐出液のメニスカスの振動制御に供されているものである。そして、本発明の液滴吐出装置はそれらの液滴吐出ヘッドを備えたものである。これらの液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、先に説明した静電アクチュエータが備える特性により、吐出液量を増大させることができ、さらに、吐出液量の調整やメニスカス振動によって、安定した吐出を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る静電駆動式の液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの分解斜視図、図２は図１に示すインクジェットヘッドを構成する電極基板に形成されている個別電極の説明図（平面図）、図３はそのインクジェットヘッドのＸ−Ｘ方向組み立て断面図である。なお、この以下に示す各図において、同じ符号は、同一物または相当物をあらわしている。
図１〜図３に示すように、インクジェッドヘッド１は、シリコン基板２を挟み、上側にノズル１１を有したシリコン等からなるノズル基板３、下側にシリコンと熱膨張率が近いホウ珪酸ガラス基板等からなる電極基板４がそれぞれ積層された３層構造となっている。中央のシリコン基板２には、その表面からエッチングを施すことにより、ノズル基板３のノズル１１に連通する独立した複数の圧力室５と、各圧力室５に送られるインクを貯えるリザーバ６と、このリザーバ６を各圧力室５に連通させるインク供給路７とが溝として形成され流路を構成している。そして、これらの溝がノズル基板３によって塞がれて、各部分５、６、７が区画形成されている。シリコン基板２はこのような流路の各部分が形成されているため、キャビティ基板とも呼ばれる。
【００１１】
ノズル基板３には、各圧力室５の先端側の部分に対応する位置に、インクを吐出するノズル１１が形成されており、それらが各圧力室５に連通している。また、リザーバ６が位置している電極基板４の対応部分には、これに連通するインク供給口１２が形成されており、インクは、外部のインクタンクからインク供給口１２を通ってリザーバ６に供給される。そして、リザーバ６に供給されたインクは、各インク供給路７を通って各圧力室５に供給される。
【００１２】
独立した各圧力室５は、横長溝形状を有し、その底壁５１が薄肉とされて、その面外方向に、図１においては上下方向に、弾性変形可能な振動部として機能するように形成されている。したがって、底壁５１は、シリコン基板２の板面内に横長形状（一般的な長方形状を含む）に形成された振動板として作用する。この明細書では、底壁５１を必要に応じて振動板５１とも称する。また、このような振動部が形成されたシリコン基板２を振動基板とも称する。各圧力室５の底壁５１は、後述する個別電極１０と対になって静電アクチュエータを構成する。
【００１３】
シリコン基板２の下側に位置している電極基板４においては、その上面であるシリコン基板２との接合面であって、シリコン基板２の各圧力室５に対応した位置に、浅くエッチングされた凹部９がそれぞれ形成されていて、その凹部９内には個別電極１０が形成されている。各圧力室５の底壁５１は、非常に僅かの隙間（ギャップ）８を隔てて、その個別電極１０に対峙している。なお、隙間８は封止材１５Ａ，１５Ｂにより密閉されている。
【００１４】
各圧力室５の底壁５１は電気的につながっており共通電極として機能する。そして、その底壁５１に対向する個別電極１０は、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとから構成されている。
図２の電極基板の説明図に示すように、第一個別電極１０Ａは、振動板５１の横長形状の長手方向に沿って振動板５１の中央部分に対向配置されており、第二個別電極１０Ｂは、振動板５１の横長形状の長手方向に沿って振動板５１の中央部分の両側部分に対向配置されている。またここでは、第一個別電極１０Ａは振動板５１の長手方向の一端側から延びており、第二個別電極１０Ｂはその他端側から延びていて、振動板５１と対向する部分では、第一個別電極１０Ａを中心にして、その両側に第二個別電極１０Ｂが対称に配置された状態とされている。
なお、底壁５１と個別電極１０との貼り付きを防止するため、それらの少なくとも一方には絶縁膜を備える必要があり、ここでは底壁５１に絶縁膜５２が形成されている。
【００１５】
次に、第一個別電極１０Ａ及び第二個別電極１０Ｂと振動板５１との関係を明確にするため、図３のＹ−Ｙ方向断面図であって１つの圧力室５に対応した部分断面図を図４に示す。図４に示すように、この例では、圧力室５の底壁５１に絶縁膜５２が形成されており、底壁５１と第一個別電極１０Ａ及び第二個別電極１０Ｂとの間の隙間８の幅は基本的に同じとなっている。
このように構成した個別電極１０において、第一個別電極１０Ａは主電極として使用し、第二個別電極１０Ｂは補助電極として使用する。そして、これらの第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂは、それぞれ別々の駆動源である電圧印加手段２１Ａ，２１Ｂに接続されて、それぞれ独立して制御可能とされている。
なお、第一個別電極１０Ａを主電極として作用させるため、第一個別電極１０Ａの電極幅は、第一個別電極１０Ａの両側に配置された各第二個別電極１０Ｂの各電極幅以上とするのが好ましい。
【００１６】
図３に示すように、これらの対向する電極の間に駆動電圧を印加するための電圧印加手段２１Ａ，２１Ｂは、図示していない外部からの印字信号に応じて、これらの対向電極間の充放電を行う。すなわち、電圧印加手段２１Ａの一方の出力は第一個別電極１０Ａに接続され、その他方の出力はシリコン基板２に形成された共通電極端子２２に接続されている。同様に、電圧印加手段２１Ｂの一方の出力は第二個別電極１０Ｂに接続され、その他方の出力は共通電極端子２２に接続されている。
シリコン基板２自体は導電性をもつため、共通電極端子２２から底壁５１の共通電極に電圧を供給することができる。より低い電気抵抗で共通電極に電圧を供給する必要がある場合には、例えば、シリコン基板２の一方の面に金等の導電性材料の薄膜を蒸着やスパッタリングで形成すればよい。
【００１７】
上記のインクジェットヘッド１は、以下のように作用する。例えば、振動板５１と第一個別電極１０Ａとの間に電圧印加手段２１Ａから駆動電圧が印加されると、第一個別電極１０Ａに対向した部分の振動板５１が、そこに発生した電荷による静電力（クーロン力）により第一個別電極１０Ａ側へ撓み、圧力室５の容積が拡大する。次に、その駆動電圧を解除して対向電極間の電荷を放電すると、振動板５１はその弾性復帰力によって復帰し、圧力室５の容積が急激に収縮する。この時発生するインク圧力を利用して、圧力室５を満たすインクの一部を、圧力室５に連通しているノズル１１からインク滴として吐出する。
【００１８】
同様に、振動板５１と第二個別電極１０Ｂとの間に電圧印加手段２１Ｂから駆動電圧が印加されると、第二個別電極１０Ｂに対向した部分の振動板５１が、そこに発生した電荷による静電力（クーロン力）により第二個別電極１０Ｂ側へ撓み、圧力室５の容積が拡大する。次に、その駆動電圧を解除して対向電極間の電荷を放電すると、振動板５１はその弾性復帰力によって復帰し、圧力室５の容積が収縮し、圧力室５やノズル１１に貯えられているインクに振動を生じさせる。第二個別電極１０Ｂは既に説明したように、補助電極として作用するように設計されており、第二個別電極１０Ｂの駆動だけではノズル１１からインクを吐出させることはできない。しかし、第一個別電極１０Ａと同時に使用すれば、それと一体となって、振動板５１の変位量を増大させて、ノズル１１から吐出するインク量を増大させる作用を果たす。
【００１９】
ところで、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとの同時駆動時には、第一個別電極１０Ａに印加する電圧より第二個別電極１０Ｂへ印加する電圧を大きくして、振動板５１と第二個別電極１０Ｂとの間で発生する静電力が、振動板５１と第一個別電極１０Ａとの間で発生する静電力より大きくなるようにする。これは、振動板５１の長手方向に沿った端部はシリコン基板２に保持されているため、第一個別電極１０Ａが対応している中央部に比べて変形がしづらいためである。このようにすることによって、振動板５１の大変位が可能となり、インクの吐出量を多くすることができる。
一方、第二個別電極１０Ｂを単独で動作させる場合には、振動板５１の変位が振動板５１の長手方向端部に限定されるため、ノズル１１からインクが吐出するには到らずに、圧力室５からノズル１１に至る流路に貯えられているインクを振動させるとともに、ノズル１１部分のインクメニスカスを振動させる作用を果たす。
【００２０】
実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２に係る液滴吐出ヘッドを説明する図４に対応した図である。実施の形態２においては、底壁５１と第二個別電極１０Ｂとの間の隙間８の幅が、底壁５１と第一個別電極１０Ａとの間の隙間８の幅より狭く構成されている点で、実施の形態１と相違する。対向する電極間に発生する静電力は、その電極間の間隔の２乗に反比例して大きくなる。そのため、この構成によれば、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとに同じ大きさの電圧を印加した場合でも、振動板５１の長手方向に沿った端部と第二個別電極１０Ｂとの間で発生する静電力が、振動板５１の長手方向に沿った中央部と第一個別電極１０Ａとの間で発生する静電力より大きくなる。そのため、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとを同時に駆動させた場合には、振動板５１の長手方向端部も含めて振動板５１のより大きな変位量を得ることが可能となり、インクの吐出量を多くすることができる。
【００２１】
実施の形態３．
図６は本発明の実施の形態３に係る液滴吐出ヘッドを説明する図４に対応した図である。実施の形態３においては、底壁５１の表面に形成された絶縁膜のうち、第二個別電極１０Ｂに対向する絶縁膜５２Ｂの誘電率が、第一個別電極１０Ａに対向する絶縁膜５２Ａの誘電率より高く構成されている点で、実施の形態１と相違する。電極に発生する電荷量は、電極間の誘電率に比例して増大する。そのため、この構成によれば、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとに同じ大きさの電圧を印加した場合でも、振動板５１の長手方向に沿った端部と第二個別電極１０Ｂとの間で発生する静電力が、振動板５１の長手方向に沿った中央部と第一個別電極１０Ａとの間で発生する静電力より大きくなる。そのため、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとを同時に駆動させた場合には、振動板５１の長手方向端部も含めて振動板５１のより大きな変位量を得ることが可能となる。
【００２２】
実施の形態４．
図７は本発明の実施の形態４に係る液滴吐出ヘッドを説明する図４に対応した図である。実施の形態４においては、シリコン基板２の底壁５１の表面ではなく、第一個別電極１０Ａ及び第二個別電極１０Ｂの表面に絶縁膜が形成されており、第二個別電極１０Ｂに対応する絶縁膜５３Ｂの誘電率が、第一個別電極１０Ａに対応する絶縁膜５３Ａの誘電率より高く構成されている点で、実施の形態１と相違する。この構成によれば、実施の形態３と同様の作用により、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとに同じ大きさの電圧を印加した場合でも、振動板５１の長手方向に沿った端部と第二個別電極１０Ｂとの間で発生する静電力が、振動板５１の長手方向に沿った中央部と第一個別電極１０Ａとの間で発生する静電力より大きくなる。そのため、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとを同時に駆動させた場合には、振動板５１の長手方向端部も含めて振動板５１のより大きな変位量を得ることが可能となる。
【００２３】
実施の形態５．
ここでは、上記で説明したインクジェットヘッド１の駆動態様について説明する。なお、以下において説明するものは一例であり、分割された各個別電極１０Ａ，１０Ｂを利用し行う制御が、以下の態様に限定されるものではない。
図８は第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂの駆動制御の一例を示す実施の形態５に係る駆動波形説明図である。実施の形態１のインクジェットヘッド１により、大容量のインクを吐出させたい場合には、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂの両方に同時にパルス電圧を印加する。この場合、振動板５１と第二個別電極１０Ｂとの間で発生する静電力が、振動板５１と第一個別電極１０Ａとの間で発生する静電力より大きくなるようにする。そのため、実施の形態１に示したインクジェットヘッドの場合には、図８のなかの「大インク吐出」の欄に示したように、第二個別電極１０Ｂに印加する電圧を第一個別電極１０Ａに印加する電圧より高くする。このような電圧を第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとの両方に印加し、それらを同時に駆動することにより、振動板５１はその長手方向端部を含めて全体に吸引力が作用して、振動板５１が大きく変形し、振動板５１の大部分が個別電極１０に当接するようになる。このため、ノズル１１からのインク吐出量を多くできる。
振動板５１の長手方向端部は振動板５１の固定部位に近いことからたわみにくい構造であるが、第二個別電極１０Ｂの駆動電圧を高くして駆動することにより、その部位の変位量を増大させることができ、第一個別電極１０Ａによる振動板５１の中央部の変位と相まって、振動板５１を大きくたわませて吐出量を大きくすることが可能である。
一方、インクジェットヘッド１により、小容量のインクを吐出させたい場合には、図８のなかの「小インク吐出」の欄に示したように、第一個別電極１０Ａのみにパルス電圧を印加し、第二個別電極１０Ｂには電圧を印加しない。これによれば、振動板５１の第二個別電極１０Ｂに対応する部分には吸引力が作用せず、振動板５１の第一個別電極１０Ａに対向する中央部分のみが第一個別電極１０Ａに吸引されて、その一部が第一個別電極１０Ａに当接する。このため、ノズル１１からのインク吐出量は、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとを同時に駆動する場合に比べて少なくすることができる。
また、図８のなかの「メニスカスインク振動」の欄に示したように、第一個別電極１０Ａには電圧を印加せず、第二個別電極１０Ｂにのみ電圧を印加した場合には、振動板５１は、第二個別電極１０Ｂに対向する端部部分のみに吸引力が作用する。第二個別電極１０Ｂに対向する振動板の部分はそれを固定している部位に近いことから、その部分に吸引力が作用しても、振動板５１が第二個別電極１０Ｂに当接するようなことはない。このため、第二個別電極１０Ｂに対して電圧印加を繰り返すことで、微小なインク振動が可能となり、インクを吐出することなく、ノズル１１部分に留まっているインクのメニスカスの微振動制御が可能となる。すなわち、第二個別電極１０Ｂと振動板５１との間の充放電を繰り返すことにより、メニスカスを継続的に振動させ、ノズル１１近傍のインクと圧力室５を満たすインクを攪拌することができる。
【００２４】
実施の形態６．
図９は第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂの駆動制御の他の例を示す実施の形態６に係る駆動波形説明図である。実施の形態２〜４のインクジェットヘッド１により、大容量のインクを吐出させたい場合には、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂの両方に同時にパルス電圧を印加し、振動板５１と第二個別電極１０Ｂとの間で発生する静電力が、振動板５１と第一個別電極１０Ａとの間で発生する静電力より大きくなるようにする。実施の形態２〜４に示したインクジェットヘッドの場合には、図９のなかの「大インク吐出」の欄に示したように、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂに同じ高さの電圧を印加しても、それらの構造上、振動板５１と第二個別電極１０Ｂとの間で発生する静電力が、振動板５１と第一個別電極１０Ａとの間で発生する静電力より大きくなる。従って、例えば同じ高さの電圧を第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとに印加し、それらを同時に駆動することにより、振動板５１はその長手方向端部を含めて全体に吸引力が作用して、振動板５１が大きく変形し、振動板５１の大部分が個別電極１０に当接するようになる。このため、ノズル１１からのインク吐出量を多くできる。
一方、インクジェットヘッド１により、小容量のインクを吐出させたい場合には、図９のなかの「小インク吐出」の欄に示したように、第一個別電極１０Ａのみにパルス電圧を印加し、第二個別電極１０Ｂには電圧を印加しない。これによれば、振動板５１の第二個別電極１０Ｂに対応する部分には吸引力が作用せず、振動板５１の第一個別電極１０Ａに対向する中央部分のみが第一個別電極１０Ａに吸引されて、その一部が第一個別電極１０Ａに当接する。このため、ノズル１１からのインク吐出量は、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとを同時に駆動する場合に比べて少なくすることができる。
また、図９のなかの「メニスカスインク振動」の欄に示したように、第一個別電極１０Ａには電圧を印加せず、第二個別電極１０Ｂにのみパルス電圧を印加した場合には、振動板５１は、第二個別電極１０Ｂに対向する部分のみに吸引力が作用する。第二個別電極１０Ｂに対向する振動板の部分はそれを固定している部位に近いことから、その部分に吸引力が作用しても、振動板５１が第二個別電極１０Ｂに当接するようなことはない。このため、第二個別電極１０Ｂに対して電圧印加を繰り返すことで、微小なインク振動が可能となり、インクを吐出することなく、ノズル１１部分に留まっているインクのメニスカスの微振動制御が可能となる。すなわち、第二個別電極１０Ｂと振動板５１との間の充放電を繰り返すことにより、メニスカスを継続的に振動させ、ノズル１１近傍のインクと圧力室５を満たすインクを攪拌することができる。
【００２５】
なお、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとは、振動板５１の長手方向に沿って平行に分割されているため、実施の形態５及び６におけるそれぞれの駆動態様の場合に、振動板５１の振動中心はその長手方向で同じ部位となり、したがって、固有振動数が異なる等の振動特性が変化することはなく、制御性も向上する。
【００２６】
ここで、実施の形態１に示したインクジェットヘッド１の製造方法を図１０〜図１２に基づいて簡単に説明しておく。
図１０は電極基板４の製造工程の一例を示すフローチャートである。まず、ホウ珪酸ガラス等のガラス基板に、クロムをスパッタで成膜し（Ｓ１）、クロムをエッチングし個別電極形成部となる部分をパターニングする（Ｓ２）。その後、ガラス基板をエッチングして、個別電極形成部となるガラス溝（凹部９）を形成する（Ｓ３）。続いて、クロムを剥離して除去した後（Ｓ４）、凹部９が形成された側のガラス基板の表面全体に、後に個別電極となるＩＴＯをスパッタで成膜する（Ｓ５）。さらに、ガラス基板のＩＴＯ側表面をパターニングして、第一個別電極１０Ａ、第二個別電極１０Ｂ、及びそれらのリード部及び端子部となる部分だけを残して、残りのＩＴＯを除去する（Ｓ６）。最後に、インク供給口１３となる貫通孔を形成して（Ｓ７）、電極基板が完成する（Ｓ８）。
なお、実施の形態２のインクジェットヘッドの場合には、凹部９のエッチングをエッチング保護膜を利用してエッチングを複数回行って、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂに対応する面の深さを相違させる。
また、実施の形態４のインクジェットヘッドの場合には、マスクなどを利用して、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂの表面に、それぞれ異なった絶縁膜を形成する。
【００２７】
図１１はシリコン基板２の製造工程の一例を示すフローチャートである。まず、シリコンウェハの片側面に、ボロンをドープするボロン拡散処理を行う（Ｓ１１）。続いて、シリコン基板を熱処理してその両面にＳｉＯ２  の熱酸化膜を形成する（Ｓ１２）。この熱酸化膜はシリコン基板をエッチングする際のハードマスクとなるものである。続いて、熱酸化膜をパターニングして、圧力室５、リザーバ６及び電極取出部となる部分を形成する（Ｓ１３）。その後、シリコン基板をＫＯＨ液などでエッチングして、圧力室５、リザーバ６、電極取出部となる流路部分を形成する（Ｓ１４）。この場合、ボロンがドープされた部分では、ボロンドープ層がエッチングストップ層として作用しＫＯＨ液によるエッチングが停止する。したがってそのボロンドープ層が圧力室５の底壁、すなわち振動板５１となる。最後に、シリコン基板２上に残っている熱酸化膜を一旦除去した後、再度、熱酸化膜（又はＴＥＯＳ酸化膜）をシリコン基板の両面に形成する（Ｓ１５）。その酸化膜は、圧力室５及びリザーバ６側ではインク保護膜として作用し、その反対側面では絶縁膜として作用する。以上で、インクの流路を構成するキャビティが形成されたシリコン基板２が完成する（Ｓ１６）。
なお、実施の形態３のインクジェットヘッドの場合には、マスクなどを利用して、第一個別電極１０Ａと対向する部分と、第二個別電極１０Ｂと対向する部分とに、それぞれ異なった絶縁膜を形成する。
【００２８】
図１２はインクジェットヘッドの組立工程の一例を示すフローチャートである。図１０のようにして製作した電極基板４と、図１１のようにして製作したシリコン基板２とを陽極接合により積層する（Ｓ２１）。そして、その積層により形成された個別電極（第一個別電極１０Ａ及び第二個別電極１０Ｂ）と振動板５１との間の隙間８を封止材で封止する（Ｓ２２）。その後、シリコン基板２側にノズル基板３を接着接合する（Ｓ２３）。さらに、シリコンのウェハ単位で製造されてきたシリコン基板２、電極基板４及びノズル基板３からなる積層基板を所定の単位毎に切断する（Ｓ２４）。その後、各電極に信号及び電力供給用のケーブル付き端子（ＦＰＣ）を装着することで（Ｓ２５）、インクジェットヘッド１の基本形が完成する（Ｓ２６）。
【００２９】
以上説明したように、本発明の液滴吐出ヘッドの一態様であるインクジェットヘッド１は、静電アクチュエータを構成している振動板５１と第一個別電極１０Ａ、及び静電アクチュエータを構成している振動板５１と第二個別電極１０Ｂとの間でそれらの電極間の充放電の態様を制御することにより、ノズル１１から吐出するインク量の制御や、ノズル１１部分のインクのメニスカスの振動制御が可能となる。すなわち、インク吐出量を多くできる効果や、ノズルの不使用により一定時間以上ノズルからインク滴を吐出しない状態が続いた後でも、インク不吐出や異常吐出による印刷の不具合を生じさせない効果を有する。静電アクチュエータを構成している電極の充放電の態様としては、既に説明したように、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂとを同時にまたは選択的に駆動したり、第一個別電極１０Ａと第二個別電極１０Ｂの駆動電圧を相違させるなど、各種の態様が適用できる。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、振動板５１と第一個別電極１０Ａ、及び振動板５１と第二個別電極１０Ｂとが、液滴吐出ヘッドに適用される例を示したが、このような構成の静電アクチュエータは、液滴吐出ヘッドへの適用に限られるものではなく、振動板の変形を利用して操作を行わしめる他の機器にも適用できる。
【００３１】
実施の形態７．
図１３は本発明の実施の形態７に係る液滴吐出装置の一例を示すインクジェットヘッド１を備えたプリンタ１００の斜視図である。このプリンタ１００は、前述したインクジェットヘッド１の効果を奏するため、耐久性および印刷特性に優れている。
なお、上記実施の形態で説明してきた液滴吐出ヘッドは、図１３に示したようなプリンタへの適用の他に、吐出する液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造装置、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成装置、生体液体の吐出装置等、様々な液滴の吐出に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図。
【図２】図１に示す液滴吐出ヘッドを構成する電極基板に形成されている個別電極の説明図（平面図）。
【図３】図１に示す液滴吐出ヘッドが組み立てられた状態のＸ−Ｘ方向縦断面図。
【図４】図３のＹ−Ｙ方向断面図であって１つの圧力室５に対応した部分断面図。
【図５】実施の形態２に係る液滴吐出ヘッドを説明する図４に対応した図。
【図６】実施の形態３に係る液滴吐出ヘッドを説明する図４に対応した図。
【図７】実施の形態４に係る液滴吐出ヘッドを説明する図４に対応した図。
【図８】第一個別電極と第二個別電極の駆動制御の一例を示す実施の形態５に係る駆動波形説明図。
【図９】第一個別電極と第二個別電極の駆動制御の他の例を示す実施の形態６に係る駆動波形説明図。
【図１０】電極基板の製造工程の一例を示すフローチャート。
【図１１】シリコン基板の製造工程の一例を示すフローチャート。
【図１２】インクジェットヘッドの組立工程の一例を示すフローチャート。
【図１３】実施の形態７に係る液滴吐出装置の一例を示すプリンタの斜視図。
【符号の説明】
【００３３】
１  インクジェットヘッド、２  シリコン基板（キャビティ基板）、３  ノズル基板、４  電極基板、５  圧力室、６  リザーバ、７  インク供給路、８  振動板と個別電極との間の隙間、９  電極基板の凹部、１０  個別電極、１０Ａ  第一個別電極、１０Ｂ  第二個別電極、１１  ノズル、１２  シリコン基板のインク供給口、１３  電極基板のインク供給口、２１Ａ，２１Ｂ  電圧印加手段、２２  共通電極端子、５１  圧力室の底壁（振動板）、５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ  絶縁膜、１００  プリンタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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