JP2005262686A - アクチュエータ、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、マイクロポンプ、光変調デバイス、基板 - Google Patents

Abstract

【課題】犠牲層プロセスを用いて製造される基板であって、内部に空隙を具備した基板を提供すること。また、静電力で変位する振動板領域（３４ａ）と該振動板領域に第１の空隙（２４ａ）を介して対向する電極を具備し、前記第１の空隙（２４ａ）は犠牲層除去孔（３１）を用いた犠牲層プロセスで形成されたものであるアクチュエータにおいて、真空装置を用いることなく、犠牲層除去孔を大気中で封止し、その際、成膜が第１の空隙（２４ａ）内に侵入することを有効に防止して、高精度、高信頼性のアクチュエータおよび該アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、インクジェット記録装置、マイクロポンプ、光変調デバイスを提供すること。
【解決手段】第１の空隙（２４ａ）と犠牲層除去孔（３１）近傍の第２の空隙（２４ｂ）との間に流体的な抵抗となる障壁（２９）を形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、静電型のアクチュエータ及び該アクチュエータを用いた、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、マイクロポンプ、光変調デバイス、基板に関する。

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インクを吐出する手段であるインクジェットヘッドとして液滴吐出ヘッドが用いられる。

液滴吐出ヘッドは、液滴（インク滴）を吐出するノズル孔と、このノズルに連通する吐出室（加圧液室、圧力室、インク流路等とも称される。）と、この吐出室供給する吐出流体（インク）が入る共通液室と、吐出室内のインクにノズル孔から吐出する吐出エネルギーを与えるべく吐出室内を加圧する圧力発生手段を備えていて、この圧力発生手段による圧力で吐出室内のインクを加圧してノズル孔からインク滴を吐出させる。

圧力発生手段としては種々のタイプのものがあるが、この発明に関するものは静電型であり、静電型では、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。ここで、静電型は、鉛フリーであることから近年、環境問題の観点で注目を集め、さらに、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ものとして多くの技術が提案されている。

静電型インクジェットヘッドでは、一対の電極対が空隙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ている形態のものがある。電極対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である。

かかる吐出流体を加圧するための圧力発生手段は、アクチュエータと称され、静電型インクジェットヘッドでは、アクチュエータの主要構成部である振動板と電極との間隔、すなわち第１の空隙の寸法精度がその性能に大きく影響を及ぼす。特にインクジェットヘッドの場合、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。

信頼性の高いヘッドを得る為には、空隙の寸法バラツキを抑えることが重要となる。空隙の寸法バラツキを抑える為には、空隙寸法を決定する工程を極力少なくすることが求められる。

このような観点から、製法として犠牲層プロセスを適用することにより振動板、空隙、電極を１つの基板で形成することが提案されている（特許文献１、２参照）。

犠牲層プロセスを適用した場合、例えば、犠牲層除去を行った後の犠牲層除去孔を真空装置を用いたＰＶＤ法或いはＣＶＤ法を用いてＮｉ、ＳｉＯ２等で塞ぐ成膜製法がある。かかる成膜製法では、成膜成分が空隙内に侵入する可能性がある。成膜成分が空隙内に侵入すると、振動板の振動特性が変わってしまい、信頼性に影響する。また、犠牲層除去孔は隔壁の強度確保することを兼ねており、あまり小さくできないことから高密度化には適さない。

成膜成分が空隙内に侵入するのを防止ため、真空装置を用いた成膜方法で形成した膜で犠牲層除去孔を封止する方法があるが、この方法では、処理が真空中で行なわれるため、大気暴露すると、空隙内が負圧になるため、振動板が撓み所望する変位量が得られない不具合が生ずるばかリでなく、撓みにバラツキがあると変位バラツキを生じる。

加えて真空封止では、空隙内の気体のダンパー効果が無いので振動板厚さバラツキに対する振動変位のバラツキが大きくなる。このような不具合を解決する為には、大気開放する構造やプロセスが必要となり、コストアップ、歩留まり低下等をもたらす要因となる。以上のように、従来技術では安価で高精度、且つ高信頼性な静電力を用いたアクチュエータを得ることが困難な場合がある。

再公表特許ＷＯ９９／３４９７９号公報 特開２００１−１８３８３号公報

この発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、真空装置を用いることなく、犠牲層除去孔を大気中で封止し、その際、成膜が第１の空隙内に侵入することを有効に防止して、高精度、高信頼性のアクチュエータおよび該アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、インクジェット記録装置、マイクロポンプ、光変調デバイスを提供することを課題とする。また、この発明は、犠牲層プロセスを用いて製造される基板であって、内部に空隙を具備した基板を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。
（１）． 請求項１記載の発明では、静電力で変位する振動板領域と該振動板領域に第１の空隙を介して対向する電極を具備し、前記第１の空隙は犠牲層除去孔を用いた犠牲層プロセスで形成されたものであるアクチュエータにおいて、前記第１の空隙と前記犠牲層除去孔近傍の第２の空隙との間に流体的な抵抗となる障壁を形成した。

請求項１に記載のアクチュエータにおいて、前記障壁、及び前記犠牲層除去孔は、前記振動板領域の外に配置することができる（請求項２）。請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、前記障壁には、前記第１の空隙と前記第２の空隙とを連通する一箇所の連通部を設ける（請求項３）。請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、前記障壁には、前記第１の空隙と前記第２の空隙を連通する２箇所以上の連通部を設ける（請求項４）。
（２） 液滴を吐出するノズル孔に連通する吐出室と、前記吐出室に供給する吐出流体が入る共通液室と、前記吐出室の吐出流体に前記ノズル孔から吐出する吐出エネルギーを与える圧力発生手段を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧力発生手段が請求項１乃至４に記載したアクチュエータに備えられた振動板であり、このアクチュエータを複数具備した（請求項５）。
（３） 液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５に記載した液滴吐出ヘッドであることとした（請求項６）。
（４） 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置において、前記液滴吐出ヘッドが請求項５に記載した液滴吐出ヘッドであることとした（請求項７）。
（５） 振動板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、固定電極と、振動板として機能する可動電極とからなる１対の電極を少なくとも２対以上設け、前記電極間に作用する静電気力によって前記振動板を変形させる構成部分を備えたマイクロポンプにおいて、前記振動板を変形させるための手段として請求項１乃至４に記載のアクチュエータを用いた（請求項８）。
（６） ミラーの変形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、固定電極と振動板とが連結された平行な可動電極とからなる１対の電極を少なくとも２対以上設け、前記電極間に作用する静電気力を用い前記振動板の変形によって前記ミラーを変形させる構成部分を備えた光変調デバイスにおいて、前記振動板を変形させるための手段として請求項１乃至４に記載のアクチュエータを用いた（請求項９）。
（７） 内部に空隙を具備し、この空隙は犠牲層除去孔を用いた犠牲層プロセスで形成されたものである基板において、前記空隙と前記犠牲層除去孔との間に流体的な抵抗となる障壁を形成した。

この発明によれば、流体的な抵抗となる障壁を形成することにより、真空装置を用いることなく、犠牲層除去孔を大気中で封止し、その際、成膜が空隙内に侵入することを有効に防止して、高精度、高信頼性の基板、アクチュエータおよび該アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、インクジェット記録装置、マイクロポンプ、光変調デバイスを提供することができる。

以下、この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、この発明のアクチュエータを用いた液滴吐出ヘッド２００の分解斜視図で、一部断面図で示してある。本例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例を示すものである。本例の液滴吐出ヘッドは、下記に詳記する構造を持つ３枚の基板１、基板２、基板３を重ねた積層構造となっている。

第１の基板１は、＜１１０＞シリコン基板上に積層膜による個別電極４が形成され、該個別電極４上で空隙７を介して振動板５が形成されている。つまり、図示するように、振動板５は空隙７を介して個別電極４に対峙している。空隙７は後に除去することを前提とした犠牲層を個別電極材料や振動板材料と同様に積層膜として成膜しておき、後に犠牲層除去孔から犠牲層を除去することで形成したものである。

また、第１の基板１の上面に接合される＜１１０＞シリコン基板からなる第２の基板２には吐出室６と共通液室１０が設けられている。吐出室６は、振動板５上に振動板を底壁として形成された直方体状の内容積をもつ凹状の室である。複数の吐出室６の一端側に共通に対応するようにして、各々の吐出室６にインクを供給するための共通液室１０がこの第２の基板２に設けられている。

第２の基板２の上面には第３の基板３が接合されるようになっている。この第３の基板３としては、厚さ５０ミクロンのニッケル基板を用い、第２の基板２の面部に、吐出室６と連通するようにそれぞれノズル孔８、共通液室１０と吐出室６を連通させる流体抵抗となる溝９が設けられており、また共通液室１０と連通するようにインク供給口１１が設けられている。

上記のように構成された液滴吐出ヘッド２００の動作を説明する。吐出室６内がインクにより満たされた状態で個別電極４に対して、発振回路により40Ｖのパルス電位を印加する。電圧印加により個別電極４の表面がプラスに帯電すると、振動板５との間に静電気の吸引作用が働き振動板５が下方へ撓み、共通液室１０より流体抵抗を構成する溝9を通じて吐出室６へインクが流入する。

その後、個別電極４へのパルス電圧を０Ｖにすると静電気力により下方へ撓んだ振動板５が自身の剛性により元に戻る。その結果、吐出室６内の圧力が急激に上昇し、ノズル孔８よりインク液滴が記録紙に向けて吐出される。これを繰り返すことによりインクを連続的に吐出することができる。
電極間に働く力Ｆは下記の[数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個別電極４と振動板５の空隙間隔を狭く形成することが重要となる。

この発明の液滴吐出ヘッド２００では、後述するように、犠牲層除去孔を介しての上層膜の進入がないので、個別電極４と振動板５間の微小な空隙間隔を精度良く且つ安定して製造することが可能であり、静電力による振動板の動作を最大となるよう設計できる。

以下に、上記した液滴吐出ヘッド２００の構成の一部として用いられている、吐出流体を加圧するための圧力発生手段であるアクチュエータの製法、構造などを詳述する。

（アクチュエータの要部構成）
図２乃至図１１をもとに説明する。図２乃至図４は、実施例１における液滴吐出ヘッド２００のアクチュエータ部分を示している。図２はアクチュエータ部分の平面図、図３は図２におけるアクチュエータのＹ１―Ｙ１断面図、図４（ａ）は図２におけるアクチュエータのＸ１−Ｘ１断面図、４（ｂ）は図２におけるアクチュエータのＸ２−Ｘ２断面図、４（ｃ）は図２におけるアクチュエータのＸ３−Ｘ３断面図である。

図５（ａ）乃至図１０（ａ）は図２におけるアクチュエータのＸ２−Ｘ２断面図、図５（ｂ）乃至図１０（ｂ）は図２におけるアクチュエータのＹ１−Ｙ１断面図であり、当該アクチュエータの製造工程順に示している。
図１１（ａ）は犠牲層除去孔近傍の詳細平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）における犠牲層除去孔近傍のＹ１―Ｙ１断面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）における犠牲層除去孔近傍のＸ２―Ｘ２断面図である。但し、これらの図２乃至図１１は便宜上１つのアクチュエータのみ示してある。なお、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、アクチュエータは多層から成るが、材質が透明であり内部構造が透けて見えるので、図２に示した平面図では、実線で構造を示してある。

図１で説明した空隙７が、図２における第１の空隙２４ａに相当している。従って、この第１の空隙２４ａの真下には、図１における個別電極７に相当する下部電極２３ａがある。この第１の空隙２４ａの上方には積層膜３４が位置している。第１の空隙２４ａは矩形板状の空間であり、分離溝３３で隔壁部３６から分離されている。この分離溝３３に相当する部位は図４（ａ）、（ｃ）では、後工程で材料が充填された状態で示してある。

図４（ａ）、（ｃ）で第１の空隙２４ａの輪郭をその上方に位置する積層膜に投影した部分が振動する振動板であり、この振動板は積層膜２６の一部の領域であることから、ここでは、振動板領域３４ａと称する。また、第１の空隙２４ａは振動板領域３４ａに対応する領域であるので、振動板対応領域と称する。従って、振動板領域３４ａと振動板対応領域（空隙２４ａ）とは上下方向で対向しており、上から見ると重なって見える領域である。
振動板を構成する積層膜３４は、単層或いは任意の層で構成することができるが、この例では、下層から絶縁膜２５、上部電極２６、膜撓み防止膜２７、および樹脂膜２８などの多層の膜からなる。

分離溝３３には、後工程で材料（絶縁膜４０）が充填されるが、この溝幅が広いと、材料を充填する際に、この部分に対応する上層の部分が凹状になる。これを段差と称する。分離溝３３の上方には、後工程で各層が重ねられていくが、この段差は、後工程で重ねられる各層にも影響が現れ、振動板領域の厚さも均一にならない結果となる。このため、分離溝３３は段差が生じないように、可能な限り幅を狭く構成する。図２、図３で示した例では、分離溝３３は、段差が生じない程度に狭く構成してある。

図２において、振動板領域３４ａの短辺長、長辺長は例えば短辺長Ａ：１２０μｍ、長辺長Ｂ：８００μｍであり、振動板領域３４ａを静電気力で変位させる為に、電圧を印加できるようになっており下部電極２３ａがＳｉ基板２１上に絶縁膜２２を介して、パターニングされている。下部電極２３ａ上には、上部電極２６との電気的ショートを防止する為、絶縁膜４０が形成されている。

図２及び図４（ｂ）において、振動板領域３４ａの外であって、絶縁膜２５、上部電極２６、膜撓み防止膜２７の各層を貫くようにして、犠牲層除去孔３１が形成されている（請求項２）。犠牲層除去孔３１や後述する障壁２９が振動板領域３４ａ内に配置されていると、振動板の変位の効率が悪くなったり、複雑な変位を生じたりする為、所望の振動特性を得る為の設計が難しくなる。犠牲層除去孔３１や障壁２９を振動板領域３４ａｎ外に配置することにより、設計通りの振動特性が得られ、信頼性の高い液滴吐出ヘッド２００、及びアクチュエータが得られる。

図２及び図４（ｂ）、（ｃ）において、振動板領域３４ａは、第１の空隙２４ａ内で、下部電極２３ａと上部電極２６間で作用する静電力で変位する振動板を構成している。下部電極２３ａは、振動板領域３４ａに第１の空隙２４ａを介して対向している。第１の空隙２４ａは犠牲層除去孔３１を用いた犠牲層プロセスで形成されたものである。第１の空隙２４ａと犠牲層除去孔３１近傍の第２の空隙２４ｂとの間には、流体的な抵抗となる障壁２９が形成されている（請求項１、１０）。

犠牲層除去孔３１は樹脂膜２８で封止されるが、スピンコート法で液滴の接液膜として樹脂膜２８を形成する場合、犠牲層除去孔３１から振動板領域３４ａ下の第１の空隙２４ａに樹脂材料が染込まないようにする為、犠牲層除去孔３１近傍の空隙２４ｂと振動板３４ａ下の空隙２４ａの間に流体抵抗となる障壁２９と連通部３０を設けたのである。樹脂材料が振動板領域３４ａ下の空隙２４ａへ染込むと振動板３４が下部電極２３ａへ吸着し、アクチュエータとしての機能を果たすことができなくなる。犠牲層除去孔３１近傍に障壁２９を設けることにより、障壁２９がない構成に比べ、樹脂膜２８の振動板領域３４ａ下の第１の空隙２４ａへの樹脂膜２８の染込みを防止することができ、高い製造歩留まりを得ることができる。

このように、障壁２９を形成することにより、真空装置を用いない手法で犠牲層除去孔３１を封止できる。樹脂膜２８を以って犠牲層除去孔３１を封止する際、かかる障壁２９の流体抵抗により、空隙２４ａ内に樹脂膜２８が進入するのを止めることができるのである。また振動板構成膜の一部である樹脂膜２８で犠牲層除去孔３１の封止が行なえるため、封止のみの工程が不要となる工数削減効果が期待できる。以上より、低コストで信頼性の高い液滴吐出ヘッド２００、及びアクチュエータが得られる。

この例では、（イ）振動板領域３４ａを変位させる為の第１の空隙２４ａ、（ロ）犠牲層除去孔３１と空隙２４ａとの連通口３０を含む分離溝３３、（ハ）障壁２９に囲まれた領域である第２の空隙２４ｂ、が例えば０．４０μｍ厚で形成されている。これら第１、第２の空隙形成には、犠牲層プロセスを用いており、振動板構成膜３４に上部電極開口部３２を介して犠牲層除去孔３１が形成されている。

犠牲層除去孔３１は、振動板領域３４ａの長辺に沿って等間隔に振動板領域３４ａの短辺長Ｂ以下の間隔で配置されており、対向する辺の同位置に犠牲層除去孔３１が形成されている。このように犠牲層除去孔３１を複数配置する事により、効率良く犠牲層をエッチングすることができ第１、第２の各空隙２４ａ、２４ｂを形成することができる。

液滴吐出ヘッド２００の場合、液滴を吐出するアクチュエータは細長い長方形であり、この長辺側には隔壁部３６を挟んで隣のアクチュエータが 並んでいるのが一般的である。犠牲層エッチングは、等方性の為、振動板領域３４ａ中央に犠牲層除去孔３１が並んでいる方が犠牲層の除去効率は高い。しかし、振動板の変位領域に犠牲層除去孔３１があるとアクチュエータの振動特性に影響を及ぼす可能性がある為、犠牲層除去孔３１は振動板領域外に配置する必要がある。

図２に示すように、本例では、障壁２９には、第１の空隙２４ａと第２の空隙２４ｂとを連通する一箇所の連通部３０が設けられている（請求項３）。障壁２９に一箇所の連通部３０を介して連通させる為、犠牲層除去孔３０近傍の流体的な抵抗を形成する上で、プロセス面、及び構成面の設計自由度が十分確保できる。従って、犠牲層除去孔３１近傍の流体的な障壁、連通部の設計上の制約を受けることなくアクチュエータや液滴吐出ヘッド２００を設計、製造が可能となり、製造工程の歩留まり、及び液滴吐出ヘッド２００、及びアクチュエータの品質向上が図られる。

図１に示した液滴吐出ヘッド２００は、液滴を吐出するノズル孔８に連通する吐出室６と、この吐出室６に供給する吐出流体が入る共通液室１０と、吐出室６の吐出流体にノズル孔８から吐出する吐出エネルギーを与える圧力発生手段としての振動板を備えたアクチュエータを複数具備している。かかるアクチュエータは、第１の空隙部を犠牲法プロセスを応用したプロセスで製造するので、低コストで歩留まりの高いアクチュエータを製造でき、且つ、高品位でばらつきの小さい液滴吐出ヘッド２００を提供できる（請求項５）。

（アクチュエータの製造工程）
次にアクチュエータの製造工程を図５乃至図１０により説明する。これら各図において、（ａ）は図２におけるＸ２―Ｘ２断面、（ｂ）はＹ１―Ｙ１断面に相当する。
１．第１工程（５（ａ）、図５（ｂ）参照）
厚さ４００μｍＳｉ基板２１上に絶縁膜（熱酸化膜）２２を１．６μｍ形成する。次に下部電極材としてＰドープポリシリコンを０．４μｍ成膜する。そして、リソエッチ法で下部電極２３ａと隔壁部の一部３６ａとに分離する。その後、下部電極２３ａと隔壁の一部２３ｂの絶縁膜（ＣＶＤ酸化膜）４０を０．２μｍ堆積させる。この絶縁膜４０は犠牲層プロセスでの下部電極２３ａを保護するマスク材、且つ下部電極２３ａと上部電極２６との短絡を防止する保護膜として作用する。

２．第２工程（図６（ａ）、図６（ｂ）参照）
犠牲層（ノンドープポリシリコン）を、空隙間隔となる０．４μｍの厚さでＣＶＤ法により成膜し、次いで、リソエッチ法により第１の空隙２４ａ及び第２の空隙２４ｂとなる領域と隔壁の一部３６ｂとを分離する分離溝３３と、障壁２９を形成する。その後、犠牲層プロセスでの下部電極２３ａを保護するマスク材、且つ下部電極２３ａと上部電極２６との短絡を防止する保護膜として作用する絶縁膜２５（ＣＶＤ酸化膜）を０．１５μｍ堆積させる。

３．第３工程（図７（ａ）、図７（ｂ）参照）
Ｐドープドポリシリコンを０．２μｍ堆積させ、リソエッチ法で上部電極２６ａと隔壁部の一部３６ｃを分離する。この時同時に、犠牲層除去時犠牲層２４ａと同じ材質の上部電極２６ａがエッチングされないように保護孔（上部電極開口部）３２を犠牲層除去孔３１より大きく開口する。次に振動板３４撓み防止層として窒化膜２７をＬＰ−ＣＶＤ法で０．２μｍ堆積させる。
４．第４工程（図８（ａ）、図８（ｂ）参照）
リソエッチ法で犠牲層除去孔３１を形成する。その後、レジストを除去する。

５．第５工程（図９（ａ）、図９（ｂ）参照）
第１の空隙２４ａ、第２の空隙２４ｂの犠牲層と絶縁膜４０，２５のエッチレート選択性の高い処理方法、例えばアルカリ溶液によるウェットエッチ法により犠牲層を完全に除去し、第１の空隙２４ａ、第２の空隙２４ｂを形成する。ここでアルカリ溶液としてＴＭＡＨやＫＯＨを用いると選択性の高い犠牲層エッチが行なえる。また、SF6プラズマ処理やXeF2ガスによるドライエッチングでも犠牲層エッチが可能である。

６．第６工程（図１０（ａ）、図１０（ｂ）参照）
液滴の接液膜として樹脂膜２８をその後のパッド形成時の膜減りを考慮してスピンコート法で１．８μｍ厚を形成する。この時、犠牲層除去孔３１は、樹脂膜２８で完全に封止される。その後、電極配線取りだしパッド部（図示されず）のみリソエッチ法で開口する。ここで樹脂膜としては、例えば、ＰＢＯ膜（ポリベンゾオキサゾール）、ポリイミド膜などのように液滴に対して耐腐食性が有り、スピンコート法で形成でき、犠牲層除去孔３１で完全に封止される材料であればよい。
以上で、図１に示した基板１に相当するアクチュエータ部が完成する。これに図１の基板２、３を組み合わせ液滴吐出ヘッド２００が完成する。

樹脂膜２８は、大気中で犠牲層除去孔３１を封止できる為、真空装置を用いたＰＶＤ法やＣＶＤ法で成膜した膜のように空隙が真空封止され、大気暴露することにより空隙内が負圧になり振動板が撓み所望する変位量が得られないというような不具合が生ずることはない。

例えば、犠牲層をＴＭＡＨによるウェットエッチ法で除去し第１の空隙２４ａ、第２の空隙２４ｂを形成したアクチュエータにおいて、犠牲層除去孔３１の断面積が4.5μm^２（3×1.5μｍ）、第１の空隙２４ａ、第２の空隙２４ｂの高さｇ：0.4μｍに粘度１１０cpの樹脂膜材料をスピンコート法で膜厚1.8μmを形成する場合、図１１に示す犠牲層除去孔３１近傍の分離溝３３（アクチュエータ完成後の状態では材料が充填されて隔壁部を構成しているので、以下隔壁部３３という。）の寸法ａ、ｂ、障壁２９の連通部３０の幅ｃ、第１の空隙２４ａ、第２の空隙２４ｂ高さｇより、犠牲層除去孔３１近傍の障壁２９と隔壁部３３で囲まれた第２の空隙２４ｂの体積Ｖ（Ｖ＝ａ×ｂ×ｇ）と障壁部３３の連通部３０の断面積Ｓ（Ｓ＝ｃ×ｇ）とすると、Ｖ／Ｓ比と樹脂膜材料の犠牲層除去孔３１への染込みの関係は[表１]のようになる。

[表１]に示す各構成において樹脂膜２８の犠牲層除去孔３１へ染込まない条件は、少なくともＶ／Ｓの値が１８．４以上であることがわかる。従って、犠牲層除去孔３１の断面積が4.5μm^２（3×1.5μｍ）、第１の空隙２４ａ、第２の空隙２４ｂの高さｇ：0.4μｍに粘度１１０cpの樹脂膜材料をスピンコート法で膜厚1.8μmを形成する場合においては、次の[式１]を満たすよう各構成の寸法を設定することにより、樹脂膜材料の犠牲層除去孔３１への染込みは防ぐことができ、この工程での歩留まり低下を防止できる。
Ｖ／Ｓ＞１８．４ …式１
また、犠牲層除去孔３１の断面積を犠牲層が除去できる範囲で、できるだけ小さくしたり、樹脂膜材料の粘度を大きくすることで樹脂膜２８を第１の空隙２４ａへより染込み難くすることも可能である。但し、犠牲層エッチの手法がＴＭＡＨによるウェットエッチ法以外の場合は、必ずしも[式１]の関係を満たさない場合がある為、その都度、最適値を求める必要がある。

ここで、樹脂膜２８を第１の空隙２４ａ、第２の空隙２４ｂへ染込ませないように障壁２９を設けて連通口３０を一箇所設けているが、犠牲層除去が可能で、且つ流体抵抗が大きくなるような（例えば少なくともＶとＳが[式１]を満足する）障壁２９の形状を例示できる。

特に図１４、図１５、図１６のように連通部３０までに入り組んだ流路をつくるような形状の障壁を設けた構成であれば、連通部３０と犠牲層除去孔３１間の流体的な抵抗が大きくなり、図１１、図１２、図１３に比べ樹脂膜の犠牲層除去孔への染込み防止効果がより期待できる。
図１２の例では連通部３０−１（断面積Ｓ１）と連通部３０−２（断面積Ｓ２）の２つ設けている。この場合は、前記表１及び式１における断面積ＳはＳ＝Ｓ１＋Ｓ２として計算する。

図１３の例では連通部３０−１（断面積Ｓ１）と連通部３０−２（断面積Ｓ２）と連通部３０−３（断面積Ｓ３）の３つ設けている。この場合は、前記表１及び式１における断面積ＳはＳ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３として計算する。
図１４の例では連通部３０は１つであるが、犠牲層除去孔３１から連通部３０に至る流路に矩形の障害物２９−１が介在されており、流体はこの障害物２９−１を回り込んで連通部３０に至るに至るように構成されている。図１５の例では連通部３０は１つであるが、犠牲層除去孔３１から連通部３０に至る流路に複数の板状の障壁２９−２ａ、２９−２ｂ、２９−２ｃを入り組ませることで、迷路状に構成し、流体抵抗を増している。図１６の例では犠牲層除去孔３１から連通部３０に至る流路にコの字型の障壁２９−３を配置することで流路を迂回させて流体抵抗を増し、かつ、２つの連通部３０―１、３０−２を構成している。

上記各例のうち、図１２、図１３、図１６では障壁に、第１の空隙２４ａと第２の空隙２４ｂを連通する２箇所以上の連通部を設けている（請求項４）。このように連通部を複数設ける構成にすることで、振動板領域の犠牲層を除去する際の除去がし易くなり除去を効率的に行なうことができる。そのための設計の自由度、例えば、連通部の箇所、及びその断面積の最適化が容易となる。

（アクチュエータの構造）
本例を図１７乃至図２７をもとに説明する。図１７（ａ）は、前記した実施例１におけると同様の液滴吐出ヘッド２００のアクチュエータを説明した基板平面図に相当する。図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＹ１―Ｙ１断面図、図１８、図１９、図２０はそれぞれ図１７（ａ）におけるＸ１―Ｘ１断面図、Ｘ２―Ｘ２断面図、Ｘ３―Ｘ３断面図である。図２１乃至図２７はその製造工程を示す。但し、これら図２１乃至図２７は便宜上１つのアクチュエータのみ示してある。

図１７乃至図２０より、振動板領域７４ａは、分離溝６３（後に材料が充填されて）で隔壁部６６から分離されており、その膜構成は下層から絶縁膜６５、上部電極６６、膜撓み防止膜６７、および樹脂膜６８から構成され、全体として積層膜６４を構成している。分離溝６３は、前記分離溝３３で説明したと同様に、分離溝６３に相当する幅部分で表面に凹み（段差）が生じないように、図示されるように、幅を狭くしてある。

また、振動板領域７４ａの短辺長、長辺長は例えば短辺長Ａ：１２０μｍ、長辺長Ｂ：８００μｍであり、振動板領域７４ａを静電気力で変位させる為に、電圧を印加できるようになっており下部電極６３ａがＳｉ基板６１上に絶縁膜６２を介して、パターニングされている。

また、下部電極６３ａ上には、上部電極６６との電気的ショートを防止する為、絶縁膜６０が形成されている。振動板領域７４ａを変位させる為の第１の空隙６４ａと犠牲層除去孔７１近傍部の第２の空隙６４ｂと第１の空隙６４ａとの連通部７０を含む分離溝６３、障壁６９に囲まれた領域７９である第２の空隙６４ｂとが例えば０．４０μｍ厚で形成されている。

障壁６９は、実施例１における障壁２９と同様の機能、つまり、第１の空隙６４ａと犠牲層除去孔７１近傍の第２の空隙６４ｂとの間に介在する流体的な抵抗となる壁であり、障壁２９と同様の機能、利点を有する（請求項１、１０）。また、第１の空隙６４ａと第２の空隙６４ｂとを連通する連通部７０が障壁６９に設けられている点も実施例１における連通部３０と同様である（請求項３）。

これら第１の空隙６４ａや第２の空隙６４ｂなどの空隙形成には、犠牲層プロセスを用いており、振動板構成膜６４に上部電極開口部７２を介して犠牲層除去孔７１が形成されている。犠牲層除去孔７１は、長方形状をした振動板領域７４ａの長辺長に沿って等間隔に振動板領域６４ａの短辺長以下の間隔で配置されており、対向する辺の同位置にも犠牲層除去孔７１が形成されている。このように犠牲層除去孔６１を複数配置することにより、効率良く犠牲層をエッチングすることができ第１の空隙６４ａ、第２の空隙６４ｂを形成することができる。

液滴吐出ヘッド２００の場合、液滴を吐出するアクチュエータは細長い長方形であり、この長辺側には隔壁部６６を挟んで隣のアクチュエータが 並んでいるのが一般的である。犠牲層エッチングは、等方性の為、振動板領域７４ａ中央に犠牲層除去孔７１が並んでいる方が犠牲層の除去効率は高い。しかし、振動板の変位領域に犠牲層除去孔７１があるとアクチュエータの振動特性に影響を及ぼす可能性がある為、実施例１と同様、犠牲層除去孔６１は振動板領域外に配置することが望ましい。このように、障壁６９及び犠牲層除去孔７１は、振動板領域７４ａの外に配置されていることも実施例１における障壁２９、犠牲層除去孔３１と同様である（請求項２）。

犠牲層除去孔６１は最終的には樹脂膜６８で封止するが、スピンコート法で液滴の接液膜として樹脂膜６８を形成する場合、犠牲層除去孔６１から振動板領域７４ａ下の空隙６４ａに樹脂材料が染込まないようにする為、犠牲層除去孔６１近傍の第２の空隙６４ｂと振動板領域７４ａ下の第１の空隙６４ａの間に流体抵抗となる障壁６９と連通部７０を設けたのである。

樹脂材料が振動板領域７４ａ下の第１の空隙６４ａへ染込むと振動板領域７４ａが下部電極６３ａへ吸着し、アクチュエータとしての機能を果たすことができなくなる。犠牲層除去孔７１近傍に障壁６９を設けることにより、障壁６９が無い構成に比べ、樹脂膜６８の振動板領域７４ａ下の空隙６４ａへの染込みを防止することができ、高い製造歩留まりを得ることができる。

ここで実施例１同様、犠牲層除去孔６１の断面積を犠牲層が除去できる範囲で、できるだけ小さくしたり、樹脂膜材料の粘度を大きくすることでより樹脂膜６８を空隙６４ａへ染込み難くすることも可能である。

（アクチュエータの製造工程）
次にアクチュエータの製造工程を図２１乃至図２７により説明する。これら各図において、（ａ）は図１７におけるＸ２―Ｘ２断面、（ｂ）はＹ１―Ｙ１断面に相当する。
１．第１工程（図２１（ａ）、図２１（ｂ）参照）
厚さ４００μｍＳｉ基板６１上に絶縁膜（熱酸化膜）６２を１．６μｍ形成する。次に下部電極材としてＰドープポリシリコンを０．４μｍ成膜する。そして、リソエッチ法で下部電極６３ａと隔壁部の一部６６ａとを分離する。その後、下部電極６３ａと隔壁の一部の絶縁膜（ＣＶＤ酸化膜）６０を０．２μｍ堆積させる。この絶縁膜６０は犠牲層プロセスでの下部電極６３ａを保護するマスク材、且つ下部電極６３ａと上部電極６６との短絡を防止する保護膜として作用する。

２．第２工程（図２２（ａ）、図２２（ｂ）参照）
犠牲層（ノンドープポリシリコン）を、空隙間隔となる０．４μｍの厚さでＣＶＤ法で成膜し、次いで、リソエッチ法により連通部７０となる箇所７０ａを所望の高さになるようにエッチングし、レジストを除去する。つまり、連通部７０はその高さ方向が全部開放されているわけではなくて、高さ方向がせきのように形成する。この点が前記した実施例１における連通部３０と異なる。
次に、再度リソエッチ法により第１の空隙６４ａ、第２の空隙６４ｂとなる領域と隔壁の一部６６ｂを分離する分離溝６３を形成する。

３．第３工程（図２３（ａ）、図２３（ｂ）参照）
犠牲層プロセスでの下部電極６３ａを保護するマスク材、且つ下部電極６３ａと上部電極６６（この段階ではまだ未形成）との短絡を防止する保護膜として作用する絶縁膜６５（ＣＶＤ酸化膜）を０．１５μｍ堆積させる。

４．第４工程（図２４（ａ）、図２４（ｂ）参照）
Ｐドープドポリシリコンを０．２μｍ堆積させ、リソエッチ法で上部電極６６ａと隔壁の一部６６ｃを分離する。この時同時に、犠牲層除去時犠牲層６４ａ、６４ｂと同じ材質の上部電極６６ａがエッチングされないように保護孔８２を、犠牲層除去孔７１より大きく開口する。次に振動板領域７４ａ(図１７（ａ）)の撓み防止膜（窒化膜）６７をＬＰ−ＣＶＤ法で０．２μｍ堆積させる。

５．第５工程（図２５参照）
リソエッチ法で犠牲層除去孔７１を形成する。その後レジストを除去する。
６．第６工程（図２６参照）
第１の空隙６４ａ、第２の空隙６４ｂの犠牲層と絶縁膜（保護膜）６０、６５のエッチレート選択性の高い処理方法、例えばアルカリ溶液によるウェットエッチ法により犠牲層を完全に除去し、第１の空隙６４ａ、第２の空隙６４ｂ、及び連通部７０を形成する。ここでアルカリ溶液としてＴＭＡＨやＫＯＨを用いると選択性の高い犠牲層エッチが行なえる。また、実施例１と同様、SF6プラズマ処理やXeF2ガスによるドライエッチングでも犠牲層エッチが可能である。

７．第７工程（図２７参照）
液滴の接液膜として樹脂膜６８をその後のパッド形成時の膜減りを考慮してスピンコート法で１．８μｍ厚形成する。この時、犠牲層除去孔７１は、樹脂膜６８で完全に封止される。ここで、流体の抵抗となる障壁６９及び導通部７０を設けているので、犠牲層除去孔７１から樹脂膜６８が第１の空隙６４ａ、第２の空隙６４ｂへ染込みことが防止される。
その後、電極配線取りだしパッド部のみリソエッチ法で開口する。ここで樹脂膜としては、例えば、ＰＢＯ膜（ポリベンゾオキサゾール）、ポリイミド膜などのように液滴に対して耐腐食性が有り、スピンコート法で形成でき、犠牲層除去孔６１で完全に封止される材料であればよい。

以上で、図１に示した基板１に相当するアクチュエータ部が完成する。これに図１の基板２、３を組み合わせ液滴吐出ヘッド２００が完成する。
樹脂膜６８は、大気中で犠牲層除去孔７１を封止できる為、真空装置を用いたＰＶＤ法やＣＶＤ法で成膜した膜のように空隙が真空封止され、大気暴露することにより空隙内が負圧になり振動板が撓み所望する変位量が得られないというような不具合が生ずることはない。

実施例１（図２乃至図１６）では、空隙２４ａ高さが変更になった場合やプロセスの変更があり式１を満足できなくなった場合、樹脂膜２８の犠牲層除去孔３１への染込みを防止する為に連通口３０の断面積が式１を満たすように例えば図１１（ａ）に示したｃの寸法を設計上変更（マスク改訂）する必要が生じ、手間とコストアップが避けられない。一方、実施例２では、第１の空隙６４ａと第２の空隙６４ｂの連通部７０の断面積制御は、図２２(ａ)で連通部となる箇所７０ａを所望の高さにエッチングすることのみにより最適化できるので、実施例１のようにマスクを新たに作製する手間とコストをかけずにプロセスの制御のみで所望の目的を達成できる。

この実施例２では、実施例１と比べて、連通部７０の高さ寸法が異なる。図２８乃至図３０に障壁６９及び連通部７０の例をいくつか上げる。図２８の例では、導通部７０は１個であり、実施例１における図１１の例と比較してこの導通部７０の高さ方向（図２８（ｂ）における左右方向）の寸法が小さく形成されている。

図２９の例では、１つの犠牲層除去孔７１に対応して３箇所の連通部７０−１、７０−２、７０−３を設けており、実施例１における図２９の例と比較してこれらの連通部７０−１、７０−２、７０−３の高さ方向（図２９（ｂ）における左右方向）の寸法が小さく形成されている。

図３０の例は実施例１における図１６の例の変形であり、犠牲層除去孔７１から連通部に至る流路にコの字型の障壁６９−３を配置することで流路を迂回させて流体抵抗を増し、かつ、２つの連通部７０―１０、７０−２０を構成している。連通部７０−１０、７０−２０内にはそれぞれ凸部６９−１０、６９−２０を形成することでこれら連通部７０−１０、７０−２０の断面形状が図３０（ｂ）で示すように凹型になっていて、形状寸法の変更箇所を多くして流体抵抗の微調整を可能としている。

これらの各例においても、前記式１の適用に際しての体積Ｖ、断面積Ｓの算出は実施例１における例に準じて行なう。連通部の大きさ、断面形状は、図２８、図２９、図３０に示すように犠牲層除去が可能で、且つ流体抵抗が大きくなるような障壁６９（例えば少なくともＶとＳが式１を満足する）の形状にする。特に図３０に示す例ようにコの字型の障壁６９−３を設けて入り組んだ流路にした上にさらに凸部６９−１０、６９−２０を形成した攻勢では流体的な抵抗が大きくなり、図２８、図２９の例に比べ樹脂膜の犠牲層除去孔への染込み防止効果がより期待できる。

上記各例のうち、図２９、図３０の例では、第１の空隙６４ａと第２の空隙６４ｂを連通する２箇所以上の連通部を設けている（請求項４）。このように構成することで、実施例１において述べたと同様、振動板領域の犠牲層の除去効率が向上する。

本例を図３１、図３２をもとに説明する。
図３１において、前記した実施例１や実施例２で説明した構成のアクチュエータ、この例では３つのアクチュエータ９０、９１、９２の各第１の空隙（２４ａ、７４ａ）を前記した実施例１、実施例２におけるアクチュエータの製法に準じて製造した内部に空隙を有する連通管（基板）８００と相互のこれら空隙部同士を互に繋げている液滴吐出ヘッド２００の一部分を示している。図３１に示した連通管８００の延長上には、図３２に示したバッファ室８２０或いは、図３３に示したバッファ室８２１の各空隙が連通されている。

図３２（ａ）はバッファ室８２０の平面図、図３２（ｂ）は図３２における犠牲層除去孔９３１まわりのＸ３−Ｘ３断面を示す。図３２（ａ）はバッファ室８２０の平面図、図３２（ｂ）は図３２における犠牲層除去孔９３１まわりのＸ３−Ｘ３断面を示す。

図３１に示した各アクチュエータ９０、９１、９２を含んで構成される液滴吐出ヘッドは、外界からの水分、異物等混入のよる特性劣化を防ぐ為、アクチュエータ部（空隙部）は外界から遮断されているのが一般的である。しかし、液滴吐出特性に影響するアクチュエータ空隙内の圧力は、外界の環境変化に敏感で、特に温度、気圧変動に影響を受けやすい。

これを回避する一手段として、各アクチュエータ９０、９１、９２を図３１に示す連通管８００に連通させ、さらにこの連痛管８００の一部を図３２に示す圧力変動を吸収できるアクチュエータの空隙体積よりはるかに大きい体積を有するバッファ室８２０、あるいはバッファ室８２１へ繋いでいる。

連通管８００、バッファ室８２０、８２１などの空隙部（図示しない）は、前記した実施例１、実施例２などで説明した振動板領域に対応する第１の空隙部形成と同じ犠牲層プロセスで形成する。従って、連通管８００、バッファ室８２０、８２１にもアクチュエータ同様、各々犠牲層除去孔８３１（図３１参照）、犠牲層除去孔９３１（図３２、３３参照）、上部電極保護孔８３２（図３１参照）、９３２（図３２、３３参照）が形成され、樹脂膜の犠牲層除去孔８３１、９３１への染込みを防止する為、流体抵抗となる障壁８２９（図３１参照）、９２９（図３２、３３参照）、通気口８３３（図３１参照）、９３３（図３２参照）が配置されている。

図３１に示したアクチュエータ９０、９１、９２などの振動板領域の面積よりはるかに大きい振動板領域を具備したバッファ室８２０、８２１の振動領域をアクチュエータ部の犠牲層除去工程と同時に形成する為、バッファ室８２０、８２１上に犠牲層除去孔９３１を等間隔に２次元に配置している。図３１に示した連通管８００、図３２、図３３のバッファ室８２０、８２１は、実施例１の製造方法に準じた製造方法で形成されたものである。
図３２において、犠牲層除去孔９３１一つに対し連通口９３３を複数備えることにより、連通口が１箇所の場合に比べ効率よく連通管８００やバッファ室８２０内の犠牲層を除去できる。

ここで、連通管８００とバッファ室８２０では、各々犠牲層除去孔８３１、９３１一つに対し連通口８３３、９３３を障壁８２９、９２９の４辺に各１箇所連通口８３３、９３３を配置しているが、この例に限定されるのではなく、樹脂膜が染込まず、効率よく連通管８００とバッファ室８２０の犠牲層除去ができる連通口８３１、９３１の個数、配置であればよい。

図３２に示したバッファ室８２０では、アクチュエータの振動板と同構成の構成膜９５０を有しているが、この構成膜９５０は、下地層９５１と障壁９２９で固定されている為、バッファ室８２０の構成膜９５０を撓ませることができず、バッファ室８２０内の容積を可変できない。

これに対して、図３３に示したバッファ室８２１は、実施例２の製造方法で形成されており、構成膜９６０は、連通部９３３で下地層９６１と分離されている為、バッファ室８２１の構成膜９６０を撓ませることができ、バッファ室８２１内の容積が可変可能となる。従って、急激な環境変化によるアクチュエータ（９０、９１、９２など）の第１の空隙内の圧力変動をバッファ室８２１の構成膜９６０が撓むことにより吸収でき、バッファ室８２０の構成に比べてより環境変化に追随できる為、安定した液滴吐出特性を確保できる。

ここで、連通管８００の構成は単に内部に空隙を具備し、各アクチュエータ９０、９１、９２等の第１の空隙と連通していれば足りる。そこで、該連通管８００を、犠牲層除去孔を用いた犠牲層プロセスで形成することとし、電極は不要なのでこれは設けず、連通部を構成する空隙と犠牲層除去孔８３１との間に流体的な抵抗となる障壁８２９を前記した実施例１で説明した内容に準じて設けることで、犠牲層除去孔の封止工程において空隙を塞がないようにし、前記した実施例１に準じた方法で製造する（請求項１２）。このように、単なる空隙を有する基板を高精度簡易に製造することができる。

連通管８００を経てバッファ室８２０或いはバッファ室８２１につながるアクチュエータ９０、９１、９２は、実施例１、実施例２などで説明した内容により製造できる。さらに、これらアクチュエータ９０、９１、９２の環境変動による振動特性ばらつきを抑制する大面積のバッファ室８２０、８２１や連通管８００を犠牲層プロセスで効率良く形成することができるようになる。また、連通部の箇所、及びその断面積を最適化することにより、振動板領域の犠牲層除去と同工程で連通部やバッファ室の犠牲層を効率良く除去することができ工数削減効果も見込める。以上より、高機能を付加し、且つ特性ばらつきの小さい高品質なアクチュエータや液滴吐出ヘッドを低コストで得ることができる。

この発明に係るインクカートリッジについて図３４を参照して説明する。このインクカートリッジは、ノズル孔８等を有する前記実施例１乃至３に記載の液滴吐出ヘッド２００と、この液滴吐出ヘッド２００に対してインクを供給するインクタンク８１５とを一体化したものである（請求項６）。

このようにインクタンク一体型の液滴吐出ヘッドの場合、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、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ることができる。

この発明に係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の一例について図３５及び図３６を参照して説明する。なお、図３５は同記録装置の斜視説明図、図３６は同記録装置の機構部の側面説明図である。このインクジェット記録装置は、記録装置本体８１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この発明を実施した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２５０等を収納する。

記録装置本体８１は、その下方部において、前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）８４を抜き差し自在に装着することができる。また、側部には用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５が設けてあり、これを必要に応じて開倒することができる。

画像の記録に際しては、給紙カセット８４或いは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部２５０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８６に排紙する。

印字機構部２５０では、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１９１と従ガイドロッド１９２とでキャリッジ１９３を主走査方向（図３６で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１９３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インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド２００）からなる記録ヘッド９４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列され、インク滴吐出方向を下方に向けて装着されている。またキャリッジ１９３には記録ヘッド９４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９５が交換可能に装着されている。

インクカートリッジ９５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。また、記録ヘッドとしてここでは各色の記録ヘッド９４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個の記録ヘッドでもよい。

ここで、キャリッジ１９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１９１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１９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト７０を張装し、このタイミングベルト７０をキャリッジ１９３に固定しており、主走査モーター９７の正逆回転によりキャリッジ１６３が往復駆動される。

一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３を記録ヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１０及びフリクションパッド１０２０と、用紙８３を案内するガイド部材１０３０と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４０と、この搬送ローラ１０４０の周面に押し付けられる搬送コロ１０５０及び搬送ローラ１０４０からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６０とを設けている。搬送ローラ１０４０は副走査モータ１０７０によってギヤ列を介して回転駆動される。

そして、キャリッジ１９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４０から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４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１０９０を設けている。この印写受け部材１０９０の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２０を設け、さらに用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３０及び拍車１１４０と、排紙経路を形成するガイド部材１１５０，１１６０とを配設している。

記録時には、キャリッジ１９３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙８３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８３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８３を排紙する。

また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７０を配置している。回復装置１１７０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１９３は印字待機中にはこの回復装置１１７０側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド９４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。

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド９４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（請求項７）。

このように、このインクジェット記録装置においては実施例１乃至３で説明した内容の液滴吐出ヘッド２００を用いたインクジェットヘッドを搭載しているので、振動手段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記録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。

なお、上記した例においては、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、パターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッドにも適用することができる。

本例はこの発明の構成をマイクロポンプに応用したものである。動作原理を図３７をもとに説明する。固定電極１３０２に対向して設けられた振動板１３０７が複数対設けられており流路１３５０の中を流体が流れる構造となっている。振動板１３０７を図中右側から順次駆動することによって流路１３３３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。本例では振動板１３０７を複数設けた例を示したが、振動板は一つでも良く、また輸送効率を上げるために弁などを設けてもよい。

この例の振動板１３０７は前記した実施例１乃至３における振動板領域２４ａ、６４ａに相当する。同様に、この例の固定電極１３０２は実施例１２における下部電極２３ａ、６３ａに相当する。振動板１３０７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、振動板１３０７を変形させる構成部分として請求項１乃至４に記載のアクチュエータを用いることができる（請求項８）。電極間に働く静電力によって前記振動板を変形させるので、小型であり、低消費電極のマイクロポンプを実現できる。

本例はこの発明の構成を光学デバイスに応用したものである。図３８に示すように、電極１４０２に対向して振動板１４３０が複数対向して配列されている。振動板１４３０はミラーを兼ねている。振動板１４３０の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よい。光源１４３１からの光はレンズ１４３４を介して振動板（ミラー）１４３０に照射される。振動板（ミラー）１４３０を駆動しない場合、光は入射角と同じ角度で反射する。振動板（ミラー）１４３０を駆動した場合は凸面ミラーとなるので反射光は発散光となる。

この例の振動板１４３０は実施例１、２における振動板領域２４ａ、６４ａに相当する。同様に、この例の固定電極１４０２は実施例１２における下部電極２３ａ、６３ａに相当し、本発明により光変調デバイスが実現できる（請求項９）。

この光変調デバイスへの応用例を図３８で説明する。光源１４３１からの光はレンズ１４３４を介して振動板（ミラー）１４３０に照射され、該振動板（ミラー）１４３０を駆動していないところに入射した光は、投影用レンズ１４３２へ入射する。

一方、電極１４０２に電圧を印加して振動板（ミラー）１４３０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１４３２にほとんど入射しない。投影用レンズ１４３２に入射した光はスクリーン（図示しない）などに投影される。この構造を図３９に示したように２次元に配列する。

図３９において、電極１５０２とこれに対向したミラー１５３０の対を多数、縦、横に配列してそれぞれの対を独立に駆動することによって、スクリーンに画像を表示できる。図では例として４×４の配列を示したがもっと多数配列することも可能でありこの限りではない。本例の振動板を含むアクチュエータは、実施例１、２で説明した内容に準じて構成することができる。また、実施例３のように構成して駆動することができる。
ここでは、液滴吐出ヘッド、マイクロポンプ、光学変調デバイスなどを例示し電極間に働く静電力によって振動板を変形させるので、小型であり、低消費電極の光変調デバイスが実現できるとの利益を得たが、これ以外の光学デバイス、マイクロアクチュエータなどにも適用可能である。

液滴吐出ヘッドの分解斜視図（一部断面）である。 アクチュエータを構成する基板の平面図である。 図２に示した基板のＹ１−Ｙ１断面図である。 図４（ａ）は図２に示した基板のＸ１―Ｘ１断面図、図４（ｂ）は図２に示した基板のＸ２―Ｘ２断面図、図４（ｃ）は図２に示した基板のＸ３―Ｘ３断面図である。 基板の製造工程を示し、図５（ａ）は図２に示した基板のＸ２―Ｘ２断面図、図５（ｂ）は図２に示した基板のＹ１―Ｙ１断面図である。 基板の製造工程を示し、図６（ａ）は図２に示した基板のＸ２―Ｘ２断面図、図６（ｂ）は図２に示した基板のＹ１―Ｙ１断面図である。 基板の製造工程を示し、図７（ａ）は図２に示した基板のＸ２―Ｘ２断面図、図７（ｂ）は図２に示した基板のＹ１―Ｙ１断面図である。 基板の製造工程を示し、図８（ａ）は図２に示した基板のＸ２―Ｘ２断面図、図８（ｂ）は図２に示した基板のＹ１―Ｙ１断面図である。 基板の製造工程を示し、図９（ａ）は図２に示した基板のＸ２―Ｘ２断面図、図９（ｂ）は図２に示した基板のＹ１―Ｙ１断面図である。 基板の製造工程を示し、図１０（ａ）は図２に示した基板のＸ２―Ｘ２断面図、図１０（ｂ）は図２に示した基板のＹ１―Ｙ１断面図である。 障壁パターンを例示し、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＹ１−Ｙ１断面図である。 障壁パターンを例示し、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図、図１２（ｃ）は図１２（ａ）のＹ１−Ｙ１断面図である。 障壁パターンを例示し、図１３（ａ）は平面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）のＹ１−Ｙ１断面図である。 障壁を例示し、図１４（ａ）平面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図、図１４（ｃ）は図１４（ａ）のＹ１−Ｙ１断面図である。 障壁を例示し、図１５（ａ）平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図、図１５（ｃ）は図１２（ａ）のＹ１−Ｙ１断面図である。 障壁を例示し、図１６（ａ）平面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図、図１６（ｃ）は図１６（ａ）のＹ１−Ｙ１断面図である。 図１７（ａ）はアクチュエータを構成する基板の平面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＹ１−Ｙ１断面図である。 図１７に示した基板のＸ１―Ｘ１断面図である。 図１７に示した基板のＸ２―Ｘ２断面図である。 図１７に示した基板のＸ３―Ｘ３断面図である。 基板の製造工程を示し、図２１（ａ）は図１７に示した基板のＸ２―Ｘ２断面図、図２１（ｂ）は図１７に示した基板のＹ１―Ｙ１断面図である。 基板の製造工程を示し、図２２（ａ）は図１７に示した基板のＸ２―Ｘ２断面図、図２２（ｂ）は図１７に示した基板のＹ１―Ｙ１断面図である。 基板の製造工程を示し、図２３（ａ）は図１７に示した基板のＸ２―Ｘ２断面図、図２３（ｂ）は図１７に示した基板のＹ１―Ｙ１断面図である。 基板の製造工程を示し、図２４（ａ）は図１７に示した基板のＸ２―Ｘ２断面図、図２４（ｂ）は図１７に示した基板のＹ１―Ｙ１断面図である。 基板の製造工程を示し、図１７に示した基板のＸ２―Ｘ２断面図である。 基板の製造工程を示し、図２６（ａ）は図１７に示した基板のＸ２―Ｘ２断面図、図２６（ｂ）は図１７に示した基板のＹ１―Ｙ１断面図である。 基板の製造工程を示し、図２７（ａ）は図１７に示した基板のＸ２―Ｘ２断面図、図２７（ｂ）は図１７に示した基板のＹ１―Ｙ１断面図である。 障壁パターンを例示し、図２８（ａ）平面図、図２８（ｂ）は図２８（ａ）のＹ１−Ｙ１断面図、図２８（ｃ）は図２８（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図である。 障壁パターンを例示し、図２９（ａ）平面図、図２９（ｂ）は図２９（ａ）のＹ１−Ｙ１断面図、図２９（ｃ）は図２９（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図である。 障壁パターンを例示し、図３０（ａ）平面図、図３０（ｂ）は図３０（ａ）のＹ１−Ｙ１断面図、図３０（ｃ）は図３０（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図である。 複数のアクチュエータを配列した構成を説明した基板の平面図である。 図３２（ａ）はバッファ室の平面図、図３２（ｂ）はバッファ室の中の任意の障壁部分の断面図である。 図３３（ａ）はバッファ室の平面図、図３３（ｂ）はバッファ室の中の任意の障壁部分の断面図である。 インクカートリッジの外観斜視図である。 インクジェット記録装置の斜視図である。 インクジェット記録装置の機構部の側面図である。 マイクロポンプの断面図である。 光変調デバイスの部分構造を説明した図である。 光変調デバイスの全体構造を説明した図である。

符号の説明

２４ａ、６４ａ 第１の空隙
２４ｂ、６４ｂ 第２の空隙
２９、６９ 障壁
３０、７０ 導通部
３１、７１ 犠牲層除去孔

Claims (10)

1. 静電力で変位する振動板領域と該振動板領域に第１の空隙を介して対向する電極を具備し、前記第１の空隙は犠牲層除去孔を用いた犠牲層プロセスで形成されたものであるアクチュエータにおいて、
   前記第１の空隙と前記犠牲層除去孔近傍の第２の空隙との間に流体的な抵抗となる障壁が形成されていることを特徴とするアクチュータ。
2. 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、前記障壁、及び前記犠牲層除去孔は、前記振動板領域の外に配置されていることを特徴とするアクチュエータ。
3. 請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、
   前記障壁には、前記第１の空隙と前記第２の空隙とを連通する一箇所の連通部が設けられていることを特徴とするアクチュエータ。
4. 請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、
   前記障壁には、前記第１の空隙と前記第２の空隙を連通する２箇所以上の連通部が設けられていることを特徴とするアクチュエータ。
5. 液滴を吐出するノズル孔に連通する吐出室と、前記吐出室に供給する吐出流体が入る共通液室と、前記吐出室の吐出流体に前記ノズル孔から吐出する吐出エネルギーを与える圧力発生手段を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記圧力発生手段が請求項１乃至４に記載したアクチュエータに備えられた振動板であり、このアクチュエータを複数具備していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
6. 液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５に記載した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。
7. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置において、
   前記液滴吐出ヘッドが請求項５に記載した液滴吐出ヘッドであることを特徴とするインクジェット記録装置。
8. 振動板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、固定電極と、振動板として機能する可動電極とからなる１対の電極を少なくとも２対以上設け、前記電極間に作用する静電気力によって前記振動板を変形させる構成部分を備えたマイクロポンプにおいて、
   前記振動板を変形させるための手段として請求項１乃至４に記載のアクチュエータを用いていることを特徴とするマイクロポンプ。
9. ミラーの変形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、固定電極と振動板とが連結された平行な可動電極とからなる１対の電極を少なくとも２対以上設け、前記電極間に作用する静電気力を用い前記振動板の変形によって前記ミラーを変形させる構成部分を備えた光変調デバイスにおいて、
   前記振動板を変形させるための手段として請求項１乃至４に記載のアクチュエータを用いていることを特徴とする光変調デバイス。
10. 内部に空隙を具備し、この空隙は犠牲層除去孔を用いた犠牲層プロセスで形成されたものである基板において、
    前記空隙と前記犠牲層除去孔との間に流体的な抵抗となる障壁が形成されていることを特徴とする基板。
    

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