(57)【要約】【課題】犠牲層エッチングで空隙を形成する構造では、固定電極層上の犠牲層溝が形成された部分における振動板電極層と固定電極層間の耐圧が低下して滴吐出特性のばらつきが生じる。【解決手段】固定電極１２ａを形成する固定電極層１２と、空隙を形成する犠牲層１４と、可変電極２３ａを形成する可変電極層２３が順次積層され、固定電極１２ａと可変電極２３ａとの間の犠牲層１４がエッチングで除去されて空隙１４ａが形成され、犠牲層１４を各空隙１４ａに対応して分離する犠牲層分離溝の部分７１では固定電極層１２上に可変電極２３ａ及び可変電極層２３が存在していない。【選択図】図９
2009066888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルが連通する各液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板に設けられた可変電極と、この可変電極に対して空隙を介して対向する固定電極とを備え、前記可変電極と固定電極との間の静電力と前記振動板の反発力により液滴を吐出させる液体吐出ヘッドにおいて、
前記固定電極を形成する固定電極層と、前記空隙を形成する犠牲層と、前記可変電極を形成する可変電極層が順次積層され、
前記固定電極と前記可変電極との間の前記犠牲層がエッチングで除去されて前記空隙が形成され、
前記犠牲層を各空隙に対応して分離する犠牲層分離溝の部分では前記固定電極層上に前記可変電極及び前記可変電極層が存在していない
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
液滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルが連通する各液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板に設けられた可変電極と、この可変電極に対して空隙を介して対向する固定電極とを備え、前記可変電極と固定電極との間の静電力と前記振動板の反発力により液滴を吐出させる液体吐出ヘッドにおいて、
前記固定電極を形成する固定電極層と、前記空隙を形成する犠牲層と、前記可変電極を形成する可変電極層が順次積層され、
前記固定電極と前記可変電極との間の前記犠牲層がエッチングで除去されて前記空隙が形成され、
前記犠牲層を各空隙に対応して分離する犠牲層分離溝の部分では前記固定電極層上に前記可変電極と電気的に分離された前記可変電極層で形成されるスペーサ部が存在している
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記犠牲層分離溝の部分よりも前記空隙側に、前記固定電極と電気的に分離された前記固定電極層で形成されるスペーサ部が存在し、このスペーサ部上に前記犠牲層で前記可変電極との間のスペーサ部が形成され、更に前記可変電極層には前記固定電極層で形成されるスペーサ部に対応する部分に溝が形成されていない
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項４】
液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを備える画像形成装置において、前記記録ヘッドが請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドで構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関し、特に静電型液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関するする。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プリンタ／ファックス／コピア或いはこれらの機能を複合した画像形成装置としては、例えば、記録液（液体）の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いて、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、インクを用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうものがある。
【０００３】
なお、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することをも意味する。また、「インク」とは狭義のインクに限るものではなく、ヘッドから吐出される液体を総称するものとする。
【０００４】
液体吐出ヘッドのうちの静電型液体吐出ヘッドは、液滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルが連通する各液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板に設けられた可変電極（振動板電極ともいう。）と、この可変電極に対して空隙を介して対抗する固定電極とを備え、可変電極と固定電極との間の静電力と振動板の反発力により液滴を吐出させる方式のものである。
【０００５】
このような、静電型液体吐出ヘッドにおいては、振動板と電極との間の空隙（ギャップ）の寸法（ギャップ長）精度がその特性に大きく影響を及ぼし、特に、画像形成装置に使用する液体吐出ヘッドの場合、各アクチュエータの特性のバラツキが大きければ、印字精度、画質の再現性が著しく低下することとなる。そこで、従来から犠牲層エッチングでギャップを形成することが行われる。
【０００６】
例えば、特許文献１には犠牲層エッチングでギャップを形成し、形成したギャップの気密性を確保するため、犠牲層を除去するための犠牲層ホール（犠牲層除去孔）を、振動板の一部を構成するシリコン酸化膜を封止膜に用いて封止し、シリコン酸化膜上に耐腐食性膜を形成した構成が記載されている。
【特許文献１】特開２００６−１９２７６５号公報
【０００７】
特許文献２には振動板電極を第１共通電極と第２共通電極とに電気的に分割して独立して駆動電圧を印加できるようにすることが記載されている。
【特許文献２】特開２００６−１３７０４３号公報
【０００８】
特許文献３には犠牲層エッチングで振動板と電極との間の空隙及び各空隙を連通する連通路を形成し、このとき連通路が犠牲層の高さによる制約を受けずに、断面積の大きな連通路を形成することが記載されている。
【特許文献３】特開２００６−１１５６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように犠牲層エッチングプロセスを用いて静電型液体吐出ヘッドのアクチュエータ部を構成する場合、一般的には絶縁膜上に固定電極を形成する固定電極層を形成して、各固定電極及び固定電極引出し部を溝で分離し、その上に絶縁膜上に空隙（ギャップ）を形成するための空隙形成層である犠牲層を形成し、この犠牲層を分離溝でギャップに対応して分離し、更に犠牲層上に絶縁膜を介して可変電極を形成する可変電極層、応力調整膜を順次形成して、これらの応力調整膜、可変電極層、絶縁膜を貫通して犠牲層除去孔を形成し、この犠牲層除去孔から犠牲層を除去して空隙を形成し、その後犠牲層封止膜を積層して犠牲層除去孔を封止し、耐インク性を有する接液膜を積層して構成される（特許文献３など）。
【００１０】
ところで、静電型液体吐出ヘッドにあっては、固定電極や可変電極の対向面側の絶縁膜の厚みは、耐圧を確保できる範囲で極力薄くすることが好ましい。一方、空隙の境界を決める犠牲層の分離溝（空隙とスペーサである残存犠牲層を分離する溝）が固定電極の引き出し部上に形成される部分では、固定電極と可変電極が固定電極側絶縁膜と振動板側絶縁膜を挟んで対峙する構成となる場合がある。なお、犠牲層分離溝が振動板側絶縁膜で埋め込まれていればそうならないので、犠牲層分離溝幅と振動板側絶縁膜の膜厚の関係によるが、上記理由で絶縁膜を薄くしていった場合にはそうなることが多い。
【００１１】
上述した従来の製造方法では、犠牲層の分離溝形成時に固定電極側絶縁膜が分離溝のオーバーエッチングにより膜厚が減少するとともに、ダメージにより膜質も低下する。そのため、固定電極層上の犠牲層溝が形成された部分で、振動板電極層と固定電極層間の耐圧が低下してしまうという課題がある。
【００１２】
ここで、耐圧低下を回避するためには、その部分を埋めるように絶縁膜を成膜した後、エッチバックすることで分離溝部分のみ絶縁膜で埋め込んだ後、改めて振動板側絶縁膜を成膜することが考えられるが、その分工程が増加しコストが増加するという新たな課題が生じる。
【００１３】
そこで、特許文献１に示されているように犠牲層分離溝の部分には振動板電極を配置しないようにして、振動板電極への電圧印加については、特許文献２に示されているように、アクチュエータチップのノズル並び方向端部において外部との接続部につながった共通電極配線に接続し、そこから各ノズルの振動板電極部分まで振動板電極層そのものを通して電圧印加する構成がある。
【００１４】
しかしながら、振動板電極にポリシリコンを用いた場合には、抵抗率が金属材料に比べ高いため、金属材料の配線との接続部に近いノズルと遠いノズルで特性に違いが出てくるという課題が生じる。特に、ノズル数が増加しチップのノズル並び方向の長さが長くなってきたため、その影響が顕著になってきている。
【００１５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、工程を増加することなく、固定電極層上の犠牲層溝が形成された部分における振動板電極層と固定電極層間の耐圧低下を回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルが連通する各液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板に設けられた可変電極と、この可変電極に対して空隙を介して対向する固定電極とを備え、可変電極と固定電極との間の静電力と振動板の反発力により液滴を吐出させる液体吐出ヘッドにおいて、固定電極を形成する固定電極層と、空隙を形成する犠牲層と、可変電極を形成する可変電極層が順次積層され、固定電極と可変電極との間の犠牲層がエッチングで除去されて空隙が形成され、犠牲層を各空隙に対応して分離する犠牲層分離溝の部分では固定電極層上に可変電極及び可変電極層が存在していない構成とした。
【００１７】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、液滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルが連通する各液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板に設けられた可変電極と、この可変電極に対して空隙を介して対向する固定電極とを備え、可変電極と固定電極との間の静電力と振動板の反発力により液滴を吐出させる液体吐出ヘッドにおいて、固定電極を形成する固定電極層と、空隙を形成する犠牲層と、可変電極を形成する可変電極層が順次積層され、固定電極と可変電極との間の犠牲層がエッチングで除去されて空隙が形成され、犠牲層を各空隙に対応して分離する犠牲層分離溝の部分では固定電極層上に可変電極と電気的に分離された可変電極層で形成されるスペーサ部が存在している構成とした。
【００１８】
これらの液体吐出ヘッドにおいては、犠牲層分離溝の部分よりも空隙側に、固定電極と電気的に分離された固定電極層で形成されるスペーサ部が存在し、このスペーサ部上に犠牲層で可変電極との間のスペーサ部が形成され、更に可変電極層には固定電極層で形成されるスペーサ部に対応する部分に溝が形成されていない構成とできる。
【００１９】
本発明に係る画像形成装置は、記録ヘッドが本発明に係る液体吐出ヘッドで構成されているものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、犠牲層を各空隙に対応して分離する犠牲層分離溝の部分では固定電極層上に可変電極及び可変電極層が存在していない構成としたので、工程を増加することなく、固定電極層上の犠牲層溝が形成された部分における振動板電極層と固定電極層間の耐圧低下を回避することができる。
【００２１】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、犠牲層を各空隙に対応して分離する犠牲層分離溝の部分では固定電極層上に可変電極と電気的に分離された可変電極層で形成されるスペーサ部が存在している構成としたので、工程を増加することなく、固定電極層上の犠牲層溝が形成された部分における振動板電極層と固定電極層間の耐圧低下を回避することができる。
【００２２】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、安定した画像形成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの一例について図１ないし図７を参照して説明する。なお、図１は同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図、図２は同じく透過状態で示す平面説明図、図３は図２のＹ１−Ｙ１線に沿う断面説明図、図４は図２のＹ２−Ｙ２線に沿う断面説明図、図５は図２のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図、図６は図２のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図、図７は図２のＸ３−Ｘ３線に沿う断面説明図、図８は図２のＡ部拡大平面図、図９は図３のＢ部拡大断面説明図、図１０は図３のＣ部拡大断面説明図である。
【００２４】
この液体吐出ヘッドは、基板の面部に設けたノズルから液滴を吐出させるサイドシュータタイプのものであり、第１の基板であるアクチュエータ基板１０と第２の基板である流路基板３０と第３の基板であるノズル基板４０を順次積層して構成し、これら３枚の基板１０、３０、４０を接合することで、液滴を吐出するノズル４１がノズル連通路３４を介して連通する液室（圧力発生室）３３、液室３３にインクを供給するための流体抵抗部３２及び共通液室３１を形成している。そして、アクチュエータ基板１０には外部から共通液室３１にインクを供給する液供給路である液供給路５７をアクチュエータ基板１０を貫通させて形成している。
【００２５】
アクチュエータ基板１０は、液室３３の一部の壁面を形成する可変電極（振動板電極）を含む可変領域を形成する振動板２０と、この振動板２０に犠牲層エッチングによって形成した空隙（ギャップ）１４ａを介して対向する固定電極（対向電極）１２ａを備え、これらの振動板２０と固定電極１２ａによって各液室３３に対応する静電型アクチュエータを構成する。
【００２６】
アクチュエータ基板１０上に接合する流路基板３０は、例えば、結晶面方位（１１０）のシリコン基板に、液室（吐出室）３３と、各々の液室３３に流体抵抗部３２を介して連通する共通液室３１などを溝部（凹部）として形成している。また、流路基板３０の上に接合するノズル基板４０は、例えば、厚さ５０μｍのニッケルを用い、ノズル４１はドライ又はウェットエッチングやレーザー加工など周知の方法で形成することができる。なお、アクチュエータ基板１０と流路基板３０、流路基板３０とノズル基板４０とは接着剤６０で接合している。
【００２７】
このように構成した液滴吐出ヘッドにおいては、各液室３３内に記録液（インク）が満たされた状態で、図示しない制御部からの画像データに基づいて、記録液の吐出を行いたいノズル４に対応する固定電極１２ａに対して、駆動回路により所定のパルス電圧を印加する。この電圧を印加することにより固定電極１２ａの表面にプラス電荷が帯電し、固定電極１２ａと、振動板電極を含む振動板２０との間に静電力による吸引作用が働いて、振動板２０が下方へ撓む（実際に変形するのは可変領域である）。これにより、液室３３の容積が広げられることから、その容積分の記録液が共通液室３１より流体抵抗部３２を介して液室３３へ流入する。
【００２８】
その後、固定電極１２ａへのパルス電圧を０Ｖにする（印加を止める）ことにより、静電力により下方へ撓んだ振動板２０は自身の剛性により元の位置に戻る。これにより、液室３３内の圧力が急激に上昇して、液室３３に連通するノズル４１より記録液の液滴が吐出される。そして、この動作を繰り返してノズル４１から記録液を連続的に吐出することにより、液滴吐出ヘッドに対向して配置した被記録媒体（用紙）に画像を形成する。
【００２９】
このとき、パルス電圧が印加されて振動板２０が引き付けられるときには、液室３３内には負圧が発生し、圧力が液室３３の固有振動数で振動する。パルス電圧の立ち下げ時の圧力は、パルス電圧立ち上げ時に発生した残留圧力振動と、振動板２０の復元により発生する圧力の重ね合わせになる。したがって、静電型液体吐出ヘッドにおいて、効果的に液滴を吐出させるためには、振動板２０の復元時だけでなく、振動板２０の変形時（撓ませる時）も強い力で振動板２０を固定電極側に引き付ける必要がある。
【００３０】
次に、この液体吐出ヘッドにおけるアクチュエータ基板１０の詳細について説明する。
アクチュエータ基板１０には、絶縁膜１１を形成し、この絶縁膜１１上に固定電極層１２によって固定電極１２ａ、電極取り出し部１２ｂ及びスペーサ部１２ｃを形成して固定電極側絶縁膜１３にて被覆している。この絶縁膜１３上には犠牲層残存部分１４ｂ及び犠牲層１４がエッチング除去されて形成される空隙１４ａが形成され、犠牲層１４ｂ上に多層膜からなる振動板２０を形成している。
【００３１】
振動板２０は、犠牲層残存部分１４ｂ及び除去される前の空隙１４ａ上に絶縁膜２２を形成し、この絶縁膜２２上に複数のノズル４１に対応する共通電極となる振動板電極層２３を形成し、更に振動板電極層２３上に応力調整膜２４、犠牲層除去孔封止膜２５及び接液膜２６を順次積層形成したものである。
【００３２】
そして、固定電極１２ａの電極取り出し部１２ｂは貫通接続部５２、配線５３ａを介して外部取り出し電極部５４に接続し、また、振動板電極層２３には配線５３ｂを介して外部取り出し電極部５８に接続している。
【００３３】
また、各空隙１４ａは通気管５６を介して連通され、大気開放／封入ガス導入孔５５から通気管５６を介して各空隙１４ａにＨＭＤＳガスが導入されて後、大気開放／封入ガス導入孔５５が封止されている。
【００３４】
さらに、図９に示すように、固定電極引き出し部１２ｂ上の、犠牲層１４を各空隙１４ａに対応して分離するために犠牲層分離溝が形成された部分（以下、犠牲層分離溝部分という。）７１には、振動板電極層２３が存在しない構成、すなわち、具体的には振動板電極２３ａと振動板電極引出し部２３ｂとが分離されている構成としている。
【００３５】
つまり、ここでは、固定電極層１２で形成される固定電極引き出し部１２ｂ上の犠牲層分離溝部分７１では、固定電極引き出し部１２ｂ上に固定電極側絶縁膜１３が形成され、この固定電極側絶縁膜１３上に振動板側絶縁膜２２が形成され、更に振動板側絶縁膜２２上に応力調整膜２４が形成された構造となっている。
【００３６】
また、隣接する固定電極１２ａ間において、振動板電極引き出し部２３ｂ（振動板電極層２３）を、複数のノズル４１の並び方向と直交する方向（主走査方向という。）でアクチュエータ基板１０の端部方向に引き出し、その延長上で外部電極取出し部５８につながった共通電極配線５３ｂに接続孔（貫通接続部）５２で接続する構成としている。
【００３７】
これにより、固定電極層１２で形成された固定電極引き出し部１２ｂ上に犠牲層分離溝が形成された部分７１において、振動板電極層２３（振動板電極引き出し部２３ｂ）と固定電極層１２（固定電極引き出し部１２ｂ）が、固定電極側絶縁膜１３及び振動板側絶縁膜２２を介して対向しないので、耐圧低下を回避しながら、ノズル数の多いノズル並び方向（副走査方向という。）長さの長いヘッドであっても、ノズル間の特性のバラツキを回避することができる。
【００３８】
また、前述した振動板電極層２３と固定電極層１２との間の耐圧低下の問題は、空隙１４ａの端部側に位置することになる犠牲層分離溝部分７１だけでなく、固定電極引き出し部１２ｂ上の犠牲層分離溝形成時に犠牲層１４がエッチングされる部分のすべてにおいて、振動板電極引き出し部２３ｂが存在すると生じる。したがって、図１０に示すように、固定電極引出し部１２ｂの固定電極配線５３ａと接続する側の部分７２でも、振動板電極層２３（振動板電極引き出し部２３ｂ）が存在しない構成とする。
【００３９】
ここで、この実施形態におけるアクチュエータ基板１０の製造工程について図１１を参照して説明する。なお、図１１（ａ）〜（ｅ）は同構成の説明に供する断面説明図であり、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）はそれぞれ（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）のＤ、Ｅ、Ｆ部の拡大図である。
先ず、同図（ａ）に示すように、アクチュエータ基板１０上に、基板絶縁膜１１（絶縁性基板の場合は不要）、固定電極層１２、固定電極側絶縁膜１３、犠牲層１４を順次成膜する。
【００４０】
次いで、同図（ｂ）に示すように、フォトリソにて形成したレジスト（マスクパターン）６２をマスクに犠牲層１４の分離溝７３をＲＩＥ等のドライエッチングによりエッチング加工する。（ウェットエッチングだと微細な寸法の加工ができない。）。このとき、同図（ｆ）に拡大して示すようにオーバーエッチングにより基板側絶縁膜１３の開口部の膜厚が減少する。また、エッチングのダメージにより膜質も低下する。さらに、レジスト除去時のためのアッシング時にもプラズマに晒され、これもダメージとなる。
【００４１】
その後、同図（ｃ）に示すように、振動板側絶縁膜２２、振動板電極層２３を成膜し、フォトリソにて形成したレジスト（マスクパターン）６３をマスクに振動板電極層２３をエッチングする。このレジスト６３により、犠牲層分離溝７３よりも広い範囲で振動板電極層２３に分離溝７４を形成している。このとき、同図（ｇ）に拡大して示すようにオーバーエッチングにより開口部にて振動板側絶縁膜２２の膜厚が減少し、ダメージも受ける。
【００４２】
その後、同図（ｄ）に示すように、応力調整膜２４を成膜し、同図（ｅ）に示すように、図示しないが犠牲層層除去孔を開口後、犠牲層除去により空隙１４ａを形成する。更に、犠牲層除去孔封止膜２５を成膜して、犠牲層除去孔を封止する。
【００４３】
したがって、同図（ｈ）に拡大して示すように、固定電極層１２の犠牲層分離溝７３が形成された犠牲層分離溝部分７１では、振動板電極層２３が存在しない構成となる。なお、犠牲層分離溝部分７１で固定電極側絶縁膜１３、振動板側絶縁膜２２ともダメージを受けるが、この部分においては、振動板電極層２３（振動板電極引き出し部２３ｂ）が存在しないので、絶縁膜の耐圧低下は問題とはならない。
【００４４】
ここで、比較のために図１２を参照して比較例の製造工程について説明すると、同図（ｃ）に示す工程では、実施形態と異なり、レジスト６３で分離溝７３を覆っているので、分離溝７３上の振動板電極層２３は分離ないし除去されない。そのため、同図（ｅ）のＨ部を拡大した同図（ｇ）に示すように、固定電極引出し部１２ｂ上には固定電極側絶縁膜１３及び振動板側絶縁膜２２を介して振動板電極層２３（振動板電極引出し部２３ｂ）が対向することになり、前述したように、絶縁膜１３、２２が薄くなることで耐圧が低下するという課題が生じる。
【００４５】
この比較例と実施形態とを比較した場合、工程フロー自体はまったく同じで、各図(ｃ)で示すフォトリソ時に使用するマスクのパターン（レジスト６３のパターン）を変更するのみであり、工程を増加することなく（レジストパターンの形成自体はいずれも必要である）、耐圧低下を回避できる。
【００４６】
次に、この第１実施形態の変形例について図１３の要部平面説明図を参照して説明する。なお、図１３は前記図８に相当する。
ここでは、固定電極引き出し部１２ｂ上の犠牲層分離溝部分７１で、固定電極引き出し部１２ｂの幅を絞り、その分振動板電極引き出し部２３ｂの幅を広げたものである。これにより、固定電極側の抵抗値や電流密度は増加するものの、振動板側の抵抗値や電流密度は低下させることができる。なお、図１３はもともとデフォルメされた図で、実際のチップでの寸法比を正確には再現していないことに加え、特徴を際だたせるため、固定電極の絞り幅を大きく描いているが、実際には、固定電極側と振動板電極側で、抵抗や電流密度のバランスが良くなる幅に設定する。
【００４７】
このように、犠牲層を各空隙に対応して分離する犠牲層分離溝の部分では固定電極層上に可変電極及び可変電極層が存在していない構成とすることで、工程を増加することなく、固定電極層上の犠牲層溝が形成された部分における振動板電極層と固定電極層間の耐圧低下を回避することができる。
【００４８】
次に、本発明の第２実施形に係る液体吐出ヘッドについて図１４及び図１５を参照して説明する。なお、図１４は同液体吐出ヘッドの要部平面説明図、図１５は図１４のＹ３−Ｙ３線に沿う断面説明図である。
この実施形態では、固定電極引き出し部１２ｂ上の犠牲層分離溝部分７１に、振動板電極２３ａとは電気的に分離された振動板電極ダミー（スペーサ）２３ｃを設けている。なお、その他の構成は前記第１実施形態と同様であり、その製造工程も前述した振動板電極形成のためのマスクパターン６３の形状を変更するだけである。
【００４９】
このように構成すれば、第１実施形態（図９参照）に比べ、犠牲層除去孔封止膜２５の成膜後の表面の凹凸が小さくできるので、振動板接液膜２６をスピンコートにて形成するときの膜厚ムラをより小さくすることができる。つまり、第１実施形態の構成では、寸法バラツキ、アライメントずれの分の余裕を取るため、振動板電極層の分離溝７４の開口幅を犠牲層分離溝７３の幅よりも広くする必要があるが、この第２実施形態の構成では、装置能力で決まる最小の加工寸法とすることできるからである（通常ＭＥＭＳで用いられる装置の性能を想定すると、最小加工寸法０．５〜１．２μｍ（又はそれ以上）程度、寸法精度±１０％程度、アライメント精度０．１〜１．０ μｍ程度である。）。
【００５０】
このように、犠牲層を各空隙に対応して分離する犠牲層分離溝の部分では固定電極層上に可変電極と電気的に分離された可変電極層で形成されるスペーサ部が存在している構成とすることで、工程を増加することなく、固定電極層上の犠牲層溝が形成された部分における振動板電極層と固定電極層間の耐圧低下を回避することができる。
【００５１】
次に、本発明の第３実施形に係る液体吐出ヘッドについて図１６ないし図１８を参照して説明する。なお、図１６は同液体吐出ヘッドの要部平面説明図、図１７は図１６のＸ４−Ｘ４に沿う断面説明図、図１８は図１７の要部拡大図である。
この実施形態では、固定電極１２ａに対する電圧が印加される固定電極引出し部１２ｂと固定電極層１２で形成される固定電極ダミー（スペーサ部）１２ｃの２つの部分上で、残存犠牲層（スペーサ部）１４ｂ、１４ｂに分離し、また、振動板電極層２３を振動板電極引出し部２３ｂと振動板電極ダミー（スペーサ部）２３ｃに分離している。なお、残存犠牲層１４ｂを分離しているのはポリシリコンなどの（半）導電性材料で犠牲層を形成していることによるもので、絶縁体材料で形成した場合には残存犠牲層の分離は不要である。また、その他の構成は前記第１実施形態と同様であり、その製造工程も前述した振動板電極形成のためのマスクパターン６３の形状を変更するだけである。
【００５２】
このような構成とすることにより、固定電極−振動板電極（いずれも引き出し部も含む）の静電容量を小さくできるので、駆動回路の負荷を小さくできる。
【００５３】
次に、本発明の第３実施形の変形例に係る液体吐出ヘッドについて図１９及び図２０を参照して説明する。なお、図１９は同液体吐出ヘッドの要部平面説明図、図２０は図１９のＹ４−Ｙ４線に沿う断面説明図である。
上述した例では、固定電極引き出し部１２ｂ上の振動板電極ダミー２３ｃは、電気的に浮かせていたが、ここでは、固定電極１２ａと同じ電位とした構成とすることもできる。つまり、振動板電極ダミー２３ｃに通じる接続貫通穴５２を形成して固定電極配線５３ａと一体に配線５３ａ２を設けている。
【００５４】
また、先に挙げた各実施例もそうだが、隣接した固定電極１２ａ、固定電極引き出し部１２ｂ間には、平坦化のため固定電極ダミー１２ｃが配置されているが、この固定電極ダミー１２ｃは電気的に浮かしておくこともできるし、振動板電極２３ａの電位とすることも可能である。なお、ここでは、固定電極ダミー１２ｃを振動板電極電位に落とした場合を示しているが、マスク変更のみで容易にフロート（電気的に浮かした状態）とすることもできる。
【００５５】
次に、本発明の第４実施形に係る液体吐出ヘッドについて図２１ないし図２３を参照して説明する。なお、図２１は同液体吐出ヘッドの要部平面説明図、図２２は図２１のＹ５−Ｙ５線に沿う断面説明図、図２３は図２１のＸ５−Ｘ５線に沿う断面説明図である。
この実施形態では、固定電極引き出し部１２ｂ上の犠牲層分離溝部分７１に、振動板電極及び振動板電極層２３を形成しないとともに、犠牲層分離溝部分７１よりも内側（空隙側）の部分（これを「振動板固定部」という。）に、固定電極層１２で形成された固定電極ダミー（スペーサ部）１２ｃを設けて、この固定電極ダミー１２ｃはフロート又は振動板電極と同じ電位とし、また、この固定電極ダミー１２ｃ上では、残存犠牲層１４ｂを介して振動板電極層２３を配置し、振動板電極２３ａ（振動板電極２３）に溝が存在しない構造としている。
【００５６】
この場合、振動板固定部では、固定電極層１２（固定電極ダミー１２ｃ）をフロート又は振動板電極電位としていることから、振動板電極電位の振動板電極層２３があっても、図２２のＩ、Ｊ部、図２３のＫ、Ｌ部における絶縁膜１３、２２の耐圧低下は問題とならない。また、振動板固定部及びその周辺に、振動板電極層２３に分離溝を形成していないことから、振動板２０の撓みも発生し難くなる。
【００５７】
つまり、前記第１ないし第３実施形態では、固定電極引き出し部１２ｂ上の犠牲層分離溝部分７１は、振動板２０の固定部にもなっている。その固定部となる部分（第１、第３実施形態）或いはその周辺（空隙側、第２実施形態）に振動板電極層２３に溝を形成することにより、応力のバランスが崩れることにより、その付近で振動板２０が若干撓むことがあることが確認された。
【００５８】
そこで、犠牲層分離溝の部分よりも空隙側に、固定電極と電気的に分離された固定電極層で形成されるスペーサ部１２ｃが存在し、このスペーサ部１２ｃ上に犠牲層で可変電極との間のスペーサ部１４ｂが形成され、更に可変電極層（振動板電極層）２３には固定電極層で形成されるスペーサ部１２ｃに対応する部分に溝が形成されていない構成とすることで、振動板２０の撓みを防止できる。
【００５９】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例について図２４及び図２５を参照して説明する。なお、図２４は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図２５は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２０１Ａ、２０１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。
【００６０】
このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２３４ａ、２３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド２３４」という。）を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００６１】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、記録ヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。
【００６２】
また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「ヘッドタンク３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ３６を介して、各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。
【００６３】
一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。
【００６４】
そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。
【００６５】
この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
【００６６】
さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。
【００６７】
また、装置本体１の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。
【００６８】
さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。
【００６９】
また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける液体回収容器であるインク回収ユニット（空吐出受け）２８８を配置し、このインク回収ユニット２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。
【００７０】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００７１】
このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。
【００７２】
そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。
【００７３】
この画像形成装置は本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載しているので、信頼性が向上し、安定して高画質画像を形成することができる。
【００７４】
なお、上記実施形態ではプリンタ構成の画像形成装置で説明しているが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置にも適用することができる。また、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料などを吐出する液体吐出ヘッドや画像形成装置にも適用することができる。また、液体吐出ヘッドを構成している静電アクチュエータは、液体吐出ヘッドだけでなく、マイクロポンプ、光学デバイス（光変調デバイス）のみならず、マイクロスイッチ（マイクロリレー）、マルチ光学レンズのアクチュエータ（光スイッチ）、マイクロ流量計、圧力センサなどにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドの第１実施形態を示す分解斜視説明図である。
【図２】同じく同ヘッドを透過状態で示す平面説明図である。
【図３】図２のＹ１−Ｙ１線に沿う断面説明図である。
【図４】図２のＹ２−Ｙ２線に沿う断面説明図である。
【図５】図２のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図である。
【図６】図２のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図である。
【図７】図２のＸ３−Ｘ３線に沿う断面説明図である。
【図８】図２のＡ部拡大平面図である。
【図９】図３のＢ部拡大断面説明図である。
【図１０】図３のＣ部拡大断面説明図である。
【図１１】同実施形態におけるアクチュエータ基板の製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図１２】比較例のアクチュエータ基板の製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図１３】この第１実施形態の変形例について図１３の要部平面説明図を参照して説明する。
【図１４】本発明の第２実施形に係る液体吐出ヘッドの要部平面説明図である。
【図１５】図１４のＹ３−Ｙ３線に沿う断面説明図である。
【図１６】本発明の第３実施形に係る液体吐出ヘッドの要部平面説明図である。
【図１７】図１６のＸ４−Ｘ４に沿う断面説明図である。
【図１８】は図１７の要部拡大図である。
【図１９】本発明の第３実施形の変形例に係る液体吐出ヘッドの要部平面説明図である。
【図２０】図１９のＹ４−Ｙ４線に沿う断面説明図である。
【図２１】本発明の第４実施形に係る液体吐出ヘッドの要部平面説明図である。
【図２２】図２１のＹ５−Ｙ５線に沿う断面説明図である。
【図２３】図２１のＸ５−Ｘ５線に沿う断面説明図である。
【図２４】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２５】同じく要部平面説明図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…アクチュエータ基板
１２…固定電極層
１２ａ…固定電極
１２ｂ…固定電極引出し部
１２ｃ…固定電極ダミー（スペーサ部）
１３…固定電極側絶縁膜
１４…犠牲層
１４ａ…空隙（ギャップ）
１４ｂ…残存犠牲層（スペーサ部）
２０…振動板
２２…振動板側絶縁膜
２３…振動板電極層（可変電極層）
２３ａ…振動板電極（可変電極）
２３ｂ…振動板電極引出し部
２３ｃ…振動板電極ダミー（スペーサ部）
３０…流路基板
３１…共通液室
３３…液室（圧力発生室）
４０…ノズル板
４１…ノズル
２３５…記録ヘッド
【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】
2009066888.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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