JP2008173860A - 静電型アクチュエータ、静電型アクチュエータの製造方法、液体吐出ヘッド、画像形成装置、マイクロポンプ及び光学デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】空隙内圧と大気圧の差圧解消や信頼性向上を目的とする空隙内へのガス導入を効率的に行うための共通連通路の開口断面積が十分大きくない。
【解決手段】１つのアクチュエータ基板１上に構成された、変形可能な振動板１１及びこの振動板１１に空隙１３を介して対向する電極１４を備え、複数の空隙１３が個別連通路１５Ａを介して連通している共通連通路１５を有し、共通連通路１５及び個別連通路１５Ａの一部は、電極１４を形成する電極形成層２４及び空隙１３を形成する空隙形成層２７と、電極形成層２４より下側のシリコン基板２１上の絶縁層２２が取り除かれて形成されている。
【選択図】図８

Description

本発明は静電型アクチュエータ、静電型アクチュエータの製造方法、液体吐出ヘッド、画像形成装置、マイクロポンプ及び光学デバイスに関する。

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（液滴吐出ヘッド）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、液体としての記録液（以下、インクともいう。）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。

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、液体吐出装置とは、液体吐出ヘッドから液体を吐出する装置を意味し、画像形成を行うものに限定されるものではない。

液体吐出ヘッドとしては、電気機械変換素子などの圧電型アクチュエータを用いたもの、電気熱変換素子に膜沸騰を利用するサーマル型アクチュエータを用いたもの、振動板と電極間の静電力を利用する静電型アクチュエータを用いたものなどがあり、この中でも静電型アクチュエータを用いたヘッドは、小型化、高速化、高密度化、省電力化において他の方式のヘッドに比べて優位であるという利点を有している。

このような、静電型アクチュエータを用いた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、特許文献１に記載されているような２枚の基板を接合する構成ではギャップ精度が低下することから、特許文献２に記載されているように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。
特開平１１−２６３０１２号公報 特開２００１−１８３８３号公報

一方、静電型アクチュエータにおける空隙内圧と大気圧の差圧の解消、あるアクチュエータの信頼性向上を目的として、空隙内へのガス導入のために各空隙を連通する連通路を設けることが行われ、疎水膜を形成するガスを効率的に振動室に導入するために、例えば特許文献３に開示されているように凹部及び電極を形成した電極基板を掘り込むことによって断面積の大きな連通路の形成することが知られている。
特開２００３−７２０７０号公報

さらに、この連通路の断面積を大きくするために、特許文献４に記載されているように、犠牲層エッチングで形成される振動板と電極との間の複数の空隙が共通連通路で相互に連通され、この共通連通路の高さは電極を形成する電極形成層まで掘り込むことによって空隙の高さよりも高く形成することにより、共通連通路の断面積を更に大きくすることが記載されている。
特開２００６−１１５６２４号公報

また、特許文献５には、振動板変形による当接時に振動板が対向する電極側にスティッキングし振動板の振動変形が阻害されることを防止するために、ギャップ内の流体を加熱する加熱手段を備えることが記載されている。
特開２００４−０７４６５６号公報

上述したように、空隙内圧と大気圧の差圧解消や信頼性向上を目的とする空隙内へのガス導入を行うために空隙を大気と連通する共通連通路を形成する場合、共通連通路の開口断面積が小さいと、疎水膜形成のガス導入などを効率的に行うことができない。

この場合、上述した特許文献４に記載されているように、犠牲層エッチングで空隙を形成するときに電極形成層まで掘り込むことによって共通連通路の断面積を大きくすることはできるものの、これでも電極形成層の高さの制限を受けることになり、未だ十分に大きな断面積の共通連通路を確保することができていないという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、空隙内圧と大気圧の差圧解消や信頼性向上を目的とする空隙内へのガス導入を効率的に行うことができる静電型アクチュエータ、この静電型アクチュエータの製造方法、この静電型アクチュエータを備えた液体吐出ヘッド、この液体吐出ヘッドを搭載した画像形成装置、及びこの静電型アクチュエータを用いたマイクロポンプ、光学デバイスを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る静電型アクチュエータは、振動板及び電極は一つの基板上に構成され、複数の空隙が連通している共通連通路を有し、この共通連通路の少なくとも一部は、電極を形成する電極形成層及び空隙を形成する空隙形成層と、電極形成層より下側の層が取り除かれて形成されている構成としたものである。

ここで、共通連通路と空隙との間に個別連通路が設けられ、この個別連通路は、電極を形成する電極形成層及び空隙を形成する空隙形成層と、電極形成層より下側の層が取り除かれて形成されている構成とすることができる。

また、電極形成層より下側の層が基板と電極形成層との間に介在する絶縁層である構成、或いは、電極形成層より下側の層が基板と電極形成層との間に介在する絶縁層及び基板自体である構成とすることができる。さらに、電極形成層より下側の層には複数のスリット溝が形成され、この複数のスリット溝で共通連通路の一部を形成している構成とすることが好ましい。

本発明に係る静電型アクチュエータの製造方法は、電極形成層より下側の層に共通連通路の一部を形成する連通路溝を形成し、この連通路溝内をエッチング除去可能な材料で埋め込んで平坦化した後、連通路溝内のエッチング除去可能な材料に直接接する状態でエッチング除去可能な電極形成層を積層し、更にこの電極保護層のうちの共通連通路に対応する部分に直接接する状態で空隙を形成するエッチング除去可能な空隙形成層を積層した後、共通連通路に対応する部分をエッチングで除去する構成とした。

本発明に係る液体吐出ヘッドは、本発明に係る静電型アクチュエータを備えたものである。ここで、記録液を供給する液体タンクが一体化されている構成とすることができる。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えたものである。

本発明に係るマイクロポンプは、液体を輸送する本発明に係る静電型アクチュエータを備えたものである。

本発明に係る光学デバイスは、光の反射方向を変化させる本発明に係る静電型アクチュエータを備えたものである。

本発明に係る静電型アクチュエータによれば、振動板及び電極は一つの基板上に構成され、複数の空隙が連通している共通連通路を有し、この共通連通路の少なくとも一部は、電極を形成する電極形成層及び空隙を形成する空隙形成層と、電極形成層より下側の層若しくは電極形成層より下側の層及び基板又は基板が取り除かれて形成されている構成としたので、断面積の大きな連通路を得ることができ、空隙内圧と大気圧の差圧解消や信頼性向上を目的とする空隙内へのガス導入を効率的に行うことができる。

本発明に係る静電型アクチュエータの製造方法によれば、電極形成層より下側の層に共通連通路の一部を形成する連通路溝を形成し、この連通路溝内をエッチング除去可能な材料で埋め込んで平坦化した後、連通路溝内のエッチング除去可能な材料に直接接する状態でエッチング除去可能な電極形成層を積層し、更にこの電極保護層のうちの共通連通路に対応する部分に直接接する状態で空隙を形成するエッチング除去可能な空隙形成層を積層した後、共通連通路に対応する部分をエッチングで除去する構成としたので、本発明に係る静電型アクチュエータを効率的に製造することができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、本発明に係る静電型アクチュエータを備えているので、信頼性の高い静電型液体吐出ヘッドを得ることができる。

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、信頼性の高い静電型液体吐出ヘッドを備える画像形成装置が得られる。

本発明に係るマイクロポンプによれば、本発明に係る静電型アクチュエータを備えているので、信頼性の高いマイクロポンプが得られる。

本発明に係る光学デバイスによれば、本発明に係る静電型アクチュエータを備えているので、信頼性の高い光学デバイスが得られる。

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。図１は本発明の第１実施形態に係る静電型アクチュエータを含む本発明に係る液体吐出ヘッドの斜視説明図、図２は同ヘッドの分解斜視説明図、図３は図１の面Ｓ１に沿う液室長辺方向の断面説明図、図４は図１の面Ｓ２に沿う液室長辺方向の断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、基板の面部に設けたノズル孔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１と第２の基板である流路基板２と第３の基板であるノズル基板３を順次積層して構成し、これら３枚の基板１、２、３を接合することで、液滴を吐出するノズル４がノズル連通路５を介して連通する液室（吐出室）６、液室６に液体（インク）を供給するための流体抵抗部７及び共通液室８を形成している。各液室６は液室間隔壁９で仕切られている。

アクチュエータ基板１は、液室６の一部の壁面を形成する振動板（変形可能領域）１１を形成する振動板部材１２と、この振動板部材１２の振動板１１に犠牲層エッチングによって形成した空隙（ギャップ）１３を介して対向する個別電極（下部電極）１４を備え、これらの振動板部材１２と個別電極１４によって各液室６に対応する本発明に係る静電型アクチュエータを構成している。

また、アクチュエータ基板１にはノズル４の並び方向に、各空隙１３を相互に連通させるとともにアクチュエータ基板１自体の外部又に連通させるための共通連通路（連通管）１５を形成し、この共通連通路１５に個別連通路１５Ａを介して空隙１３を連通させ、また、共通連通路１５の他端部にはアクチュエータ基板１の外部に開口するガス導入孔１６を形成している。

このアクチュエータ基板１の詳細は後述するが、シリコン基板２１上に絶縁膜２２を介して個別電極１４となるエッチング可能な電極形成層２４を形成し、この電極形成層２４上に絶縁膜２５を形成し、この絶縁膜２５上に空隙１３を形成するための空隙形成層である犠牲層２７を形成し、この犠牲層２７上に絶縁膜２８を形成して、この絶縁膜２８に犠牲層除去孔２９を形成し、この犠牲層除去孔２９から犠牲層２７を除去して空隙１３を形成する。

また、個別連通路１５Ａ及び共通連通路１５は、空隙形成層である犠牲層２７、電極保護膜である絶縁膜２５、電極形成層２４、電極形成層２４の下側の層である絶縁膜２２を取り除いて形成している。これにより、共通連通路１５及び個別連通路１５Ａの高さは空隙１３を形成するための犠牲層２７、電極形成層２４、絶縁膜２５の高さに、絶縁膜２２への掘り込み深さを加えたものとなる。

さらに、アクチュエータ基板１には流路基板２の共通液室８に外部からインクを供給するための供給口１８を形成している。

アクチュエータ基板１の上に接合する流路基板２は、例えば、結晶面方位（１１０）のシリコン基板に、液室（吐出室）６と、各々の液室６に流体抵抗部７を介して連通する共通液室１０を設けている（実際に溝部又は凹部である。）。

流路基板２の上に接合するノズル基板３は、例えば、厚さ５０μｍのニッケルを用い、ノズル４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。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、各液室６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に対応する個別電極１４に対して、発振回路により４０Ｖ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個別電極１４の表面にプラス電荷が帯電し、個別電極１４と、振動板電極を含む振動板１１との間に静電力による吸引作用が働いて、振動板１１が下方へ撓む。これにより、液室６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８より流体抵抗部７を介して液室６へ流入する。

その後、個別電極１４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１１は自身の剛性により元の位置に戻る。これにより、液室６内の圧力が急激に上昇して、液室６に連通するノズル４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４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。

ここで、静電型アクチュエータにおいて、個別電極１４と振動板１１との間に作用する静電力は、次に示す（１）式で与えられる。ここで、Ｆ：電極間に働く静電力、ε：誘電率、Ｓ：電極の対抗する面の面積、ｄ：電極間距離、Ｖ：印加電圧である。

つまり、静電力Ｆは、電極間距離ｄの２乗に反比例し、印加電圧Ｖの２乗に正比例していることが分かる。すなわち、静電型アクチュエータ、又はそれを搭載した液滴吐出ヘッドの駆動電圧の低電圧化を図るためには、個別電極１４と振動板１１との間隔（空隙の高さ：ギャップ長）を小さく形成することが重要となるので、空隙１３を犠牲層エッチングで形成することにより、微小な空隙間隔を精度良くバラツキなく安定して形成することができ、各アクチュエータ間での動作特性のバラツキが少ない静電型アクチュエータを得ることができ、また、この静電型アクチュエータを液滴吐出ヘッドに適用することで、ノズル間での液滴吐出特性にバラツキが少なくなって、高品質画像を形成することができるようになる。

次に、アクチュエータ基板１の詳細について図５ないし８をも参照して説明する。なお、図５は同基板を透過状態で示す平面説明図、図６は図５のＡ−Ａ線に沿う断面説明図、図７は図５のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図、図８は連通路周辺の拡大説明図である。

このアクチュエータ基板１の振動板部材１２は、前述したように絶縁膜２８及び多層膜３０で構成され、この多層膜３０は、絶縁膜２８上に振動板電極（上部電極）３２、撓み防止膜（窒化膜）３３、膜剛性調整膜３４及び樹脂膜３５を順次積層形成して構成している。

この振動板部材１２は、図５に示すように、各液室６間の隔壁部９に対応して形成される隔壁部３１で分離される変形可能な各振動板１１を有している。ここで、１つの振動板１１の短辺長ａ及び長辺長ｂは、例えば、短辺長ａが６０μｍ、長辺長ｂが１０００μｍとしている。

一方、前述したように、シリコン基板２１表面に形成した絶縁膜２２上には、各振動板１１に対向して個別的に分離された個別電極１４が形成され、この個別電極１４の表面には絶縁膜２５が形成されている。

これらの振動板１１と個別電極１４との間の空隙１３は、犠牲層エッチングで形成する。犠牲層エッチングは、絶縁膜２５上に空隙１３の高さの厚みを有する犠牲層２７を形成した後、絶縁膜２８、振動板電極３２、撓み防止膜（窒化膜）３３を順次積層形成して、これらを貫通する犠牲層除去孔２９を形成し、この犠牲層除去孔２９を介して空隙１３部分の犠牲層２７を除去して行なう。

この犠牲層除去孔２９は、図５にも示すように、振動板１１の長辺方向で、等間隔に振動板１１の短辺長ａ以下の間隔で、かつ、対向する辺の同位置に形成している。犠牲層エッチングは、等方性のため、振動板１１の中央に犠牲層除去孔２９が並んでいる方が犠牲層の除去効率は高いが、振動板１１に犠牲層除去孔２９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ため、犠牲層除去孔２９は振動板１１の外側に配置することが好ましい。また、犠牲層除去孔２９を複数配置することにより、効率的に犠牲層２７を除去することができて空隙１３を効率良く形成することができる。

また、犠牲層エッチング後は、犠牲層除去孔２９は膜剛性調整膜３４で完全封止する。その後、図示しないが、外部電極への取出しのため配線層と、共通液室８に記録液を供給する供給口１８を形成し、このアクチュエータ基板１の全面に蒸着重合法などで接液膜としての樹脂膜３５が形成される。

さらに、アクチュエータの信頼性を確保するため、ここで形成した共通連通路１５及びガス導入孔１６を介して、外部より空隙１３内に疎水膜形成材料である、例えば、ヘキサメチルジシラザン(ＨＭＤＳ)を導入する。

これにより、図８に示すように、共通連通路１５及び個別連通路１５Ａの高さＨ１は、「電極形成層２４の厚さ＋絶縁膜２５の厚さ＋犠牲層２７の厚さ＋絶縁膜２２の除去深さ」となる。これに対して、図９に示すように、絶縁膜２２を除去しない場合には、共通連通路１５ａの高さＨ１１は、「電極形成層２４の厚さ＋絶縁膜２５の厚さ＋犠牲層２７の厚さ」となる（Ｈ１１＜Ｈ１）。

つまり、空隙を形成するための犠牲層２７、絶縁膜２５、電極形成層２４だけで共通連通路１５ａを形成した場合に比べて、共通連通路１５及び個別連通路１５Ａの高さが高くなるので、断面積が大きくなり、大きなコンダクタンスを確保することができる。

これによって、例えば、共通連通路を介して外部から空隙内への疎水膜形成材料を導入する場合、疎水膜形成材料のガスの導入を効率的に行うことができる。また、共通連通路を外部に開口させた状態で、犠牲層除去孔を封止することにより、大気圧と空隙内部圧力の差圧による振動板の撓みを解消することもできる。さらに、共通連通路を十分な容積を有するバッファ室内に連通させることにより、環境温度、大気圧の変動による外部と空隙内部との差圧解消を応答性良く行なうことができる。

次に、本発明に係る静電型アクチュエータのアクチュエータ基板１の製造工程について図１０ないし図１５をも参照して説明する。なお、図１０ないし図１２は図５のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する断面説明図、図１３ないし図１５は図５のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する断面説明図である。

まず、図１０（ａ）及び図１３（ａ）に示すように、例えば厚さ４００μｍのシリコン（Ｓｉ）基板２１の表面（ここでは両面）に厚さ１．６μｍの絶縁膜（熱酸化膜）２２を形成する。そして、この絶縁膜２２の共通連通路１５及び個別連通路１５Ａを形成する部分をリソエッチ法で取り除いて連通路溝６１を形成する。連通路溝６１は、空隙１３に対応する部分では共通連通路１５及び個別連通路１５Ａの一部を形成し、個別連通路１５Ａ、１５Ａ間に対応する部分では共通連通路１５の一部だけを形成する。

このとき、後の犠牲層エッチングでシリコン基板２１がエッチングされないようにするため、絶縁膜２２の一部（例えば厚さ１００ｎｍ程度）は残すようにしている。その後、この絶縁膜２２上に連通路溝６１が完全に埋め込まれるポリシリコン膜６２を成膜する。なお、ポリシリコン膜６２で連通路溝６１を完全に埋め込むためには連通路溝６１の短辺長（ここでは、個別連通路１５Ａに対応する部分を含む最も広い幅を短辺長とする。）の１／２以上の成膜が必要である。

次に、図１０（ｂ）及び図１３（ｂ）に示すように、ポリシリコン膜６２をＣＭＰ法などで研磨して、連通路溝６１以外の部分の絶縁膜２２を露出させる。つまり、連通路溝６１内だけをエッチング除去可能な材料であるポリシリコン膜６２で埋め込む。

次に、図１０（ｃ）及び図１３（ｃ）に示すように、個別電極１４を形成する電極形成層２４としてＰドープポリシリコンを厚さ０．３μｍに成膜する。ポリシリコン（電極形成層）２４を、リソエッチ法によって分離溝４０を形成して、個別電極１４と、連通路となる部分４２とに分離及びパターニングするとともに、後にシリコン基板２１を貫通し供給口１８を形成する部分４３に対応する部分を除去する。このとき、共通連通路１５の一部及び個別連通路１５Ａを形成する連通路溝６１を埋めているポリシリコン膜６２上に電極形成層２４が直接成膜される。なお、連通路を形成する部分４２も、連通路溝６１と同様に、空隙１３に対応する部分では共通連通路１５及び個別連通路１５Ａの一部を形成し、個別連通路１５Ａ、１５Ａ間に対応する部分では共通連通路１５の一部だけを形成することになる。

その後、ＣＶＤ酸化膜を厚さ０．２μｍで堆積させて、ポリシリコン（電極形成層）で形成された個別電極１４、隔壁を構成する部分４１と、連通路となる部分４２上に絶縁膜２５を形成する。このとき、絶縁膜２５は個別電極１４及び連通路となる部分４２をそれぞれ分離している分離溝４０内にも形成される。その後、連通路となる部分４２上の絶縁膜２５をリソエッチ法によって除去して開口２６を形成して、連通路となる部分４２を露出させる。

次に、図１１（ａ）及び図１４（ａ）に示すように、絶縁層（膜）２５上に犠牲層２７としてノンドープポリシリコンを空隙間隔である０．２μｍ厚さにＣＶＤ法により成膜する。そして、ポリシリコンをリソエッチ法により空隙１３となる部分４５と、隔壁を構成する部分４６と、連通路となる部分４８とに分離及びパターニングするとともに、供給口１８となる部分４３に対応する部分を除去する。

このとき、ポリシリコンからなる犠牲層２７で形成される連通路を形成する部分４８と、空隙形成層（犠牲層２７）の下層部を構成するポリシリコンからなる電極形成層２４で形成される連通路を形成する部分４２は、中間膜である絶縁膜２５に開口２６を形成しているので、電極形成層２４を形成するポリシリコン上に犠牲層２７を形成するポリシリコンが直接成膜される。

このように、犠牲層を形成する材料をポリシリコンとすることにより、犠牲層の除去工程として一般的に知られた汎用技術を用いることができ、他材料との選択性があり、プロセスの自由度が高く、低コストで、量産性に優れ、安定したアクチュエータを得ることができる。

その後、犠牲層２７で形成して、空隙となる部分４５、隔壁を構成する部分４６、連通路となる部分４８上に、ＣＶＤ酸化膜を堆積させて絶縁膜２８を厚さ０．１μｍで形成する。

次に、図１１（ｂ）及び図１４（ｂ）に示すように、絶縁膜２８上に振動板電極層３２となるＰドープポリシリコン層を厚さ０．１μｍで形成し、このポリシリコン層を、リソエッチ法により、振動板電極層３２と、隔壁を構成する部分４９とに分離するとともに、供給口１８となる部分４３は除去して開口を形成する。

このとき、同時に、犠牲層２７と同じ材料からなる振動板電極層３２が犠牲層エッチング時にエッチングされないようにするため、後に形成する犠牲層除去孔２９よりも大きな開口径を有する開口５０を形成する。そして、振動板電極層３２上に振動板部材１２の撓み防止層３３として、ＬＰ−ＣＶＤ法により０．１５μｍの厚さの窒化膜３３ａを堆積させる。この窒化膜からなる撓み防止層３３は、開口５０内にも形成されることで振動板電極層３２の開口５０の端面側を被覆する。

その後、図１１（ｃ）及び図１４（ｃ）に示すように、リソエッチ法により撓み防止層３３である窒化膜３３ａ及び絶縁膜２８を通じて開口径２μｍの犠牲層除去孔２９を形成し、また、供給口１８となる部分の窒化膜３３ａ、絶縁膜２８及び絶縁膜２５を除去して供給口１８の加工孔５１を形成する。

そして、例えば、ＳＦ_６プラズマ処理やＸｅＦ_２ガスによるドライエッチなどの犠牲層エッチングを行なって空隙１３となる部分４５の犠牲層２７、連通路となる部分４８の犠牲層２７、連通路となる部分４２の電極形成層２４、連通路となる連通路溝６１のポリシリコン膜６２を完全に除去することにより、空隙１３と個別連通路１５Ａ及び共通連通路１５を形成する。なお、ここでは、犠牲層エッチングをドライエッチで行なっているが、ＴＭＡＨ溶液、ＫＯＨ溶液のウェットエッチを用いても構わない。

このように、犠牲層２７の下層部を、個別電極１４を形成するエッチング除去可能な電極形成層２４、個別電極１４を保護するための中間層である絶縁膜２５、絶縁膜２２に掘り込んだ連通路溝６１内のエッチング除去可能な層（ポリシリコン膜）６２で形成し、連通１５、１５Ａに対応する、連通路溝６１のエッチング除去可能な層（ポリシリコン膜）６２に電極形成層２４を直接成膜し、更に絶縁膜２５を除去して開口２６を形成することで下層の電極形成層２４を露出させて、空隙１３を形成するための犠牲層２７、電極形成層２４、ポリシリコン膜６２を連続させた状態にした後、犠牲層エッチングを行なって、空隙１３を形成するための犠牲層２７と犠牲層２７の下側に位置する下層膜である連通路１５、１５Ａに対応する部分の電極形成層２４、絶縁膜２２の連通路溝６１内のポリシリコン膜６２を同時に除去することにより、形成された共通連通路１５及び個別連通路１５Ａの高さは、下層部（絶縁膜２５と電極形成層２４と連通路溝６１の深さの合計）の高さ分だけ、空隙１３の高さよりも高くなることとなり、犠牲層２７、絶縁膜２５及び電極形成層２４だけで共通連通路１５を形成した場合よりも、断面積の大きな共通連通路１５を形成でき、共通連通路１５のコンダクタンスを十分確保することができる。

このように、下層部は犠牲層と同じ材料からなる下層膜（電極形成層及び電極形成層下側の絶縁膜に形成した連通路溝内の埋め込み材料：ポリシリコン膜）と、この下層膜と犠牲層との間に介在する中間膜で構成され、中間膜には連通路を形成する開口が形成されることにより、空隙を形成する犠牲層エッチングの一工程で、空隙と連通路を同時に形成することができるため、寸法ばらつきの少ない、信頼性の高いアクチュエータを得ることができ、また製造工程を短縮することができる。

また、空隙と高さの異なる十分なコンダクタンスが得られる連通路を、空隙と同じ工程で形成できるため、量産化と低コスト化を図ることができる。

次に、図１２（ａ）及び図１５（ａ）に示すように、犠牲層除去孔２９の封止、及び振動板部材１２の剛性調整を目的として、常圧ＣＶＤ法により剛性調整膜３４を形成する。このときの膜厚は、犠牲層除去孔２９を封止可能な膜厚、例えば、厚さ０．６μｍとする。なお、この工程を実施することにより空隙１３は封止され、外気と完全に遮断される。

その後、図１２（ｂ）及び図１５（ｂ）に示すように、リソエッチ法により供給口１８となる部分の剛性調整膜３４と絶縁膜２２、２８を除去した後、異方性エッチ、例えば、ＩＣＰエッチャーにより、シリコン基板２１を表面から背面まで貫通するようにエッチングして、供給口１８を形成する。ここで、異方性エッチで供給口１８を形成することにより、加工形状制御性、微細加工性及び加工精度、並びに高密度化の面等において高い効果を得ることができる。

次に、図１２（ｃ）及び図１５（ｃ）に示すように、このアクチュエータ基板１の表面全体に、被覆性の優れた蒸着重合法により接液膜としての樹脂膜３５を厚さ１μｍで成膜する。その後、図示しない電極配線取り出しパッド部のみリソエッチ法により開口する。ここで、樹脂膜３５として用いる材料としては、例えば、ＰＢＯ膜（ポリベンゾオキサゾール）、ポリイミド膜、ポリパラキシリレンなどが挙げられるが、液滴に対する耐腐食性があり、蒸着重合法で形成できる材料であれば他のものでも良い。

その後、図示しないが、前述のガス導入孔１６より、共通連通路１５及び個別連通路１５Ａを介して空隙１３へ疎水性膜を形成する材料として、例えば、ＨＭＤＳを導入した後、ガス導入孔１６を、例えば、エポキシ系接着剤等を用いて封止する。この場合、封止剤は、空隙１３へは侵入せず、共通連通路１５内部で止まるようにする。

このように、共通連通路１５を封止剤で封止することにより、空隙１３内へ導入したガスが外部へ拡散することを防止し、かつ、外界からの異物や水分等の混入を防止することができ、信頼性の高いアクチュエータを得ることができる。

以上の工程により、本発明に係る静電型アクチュエータを形成したアクチュエータ基板１が完成する。
そして、このアクチュエータ基板１と、前述の流路基板２と、ノズル基板３を順次積層することにより、本発明に係る静電型アクチュエータを含む本発明に係る液体吐出ヘッドを製造することができる。

このように、電極形成層より下側の層（本実施形態では絶縁膜２２）に共通連通路の一部を形成する連通路溝を形成し、この連通路溝内をエッチング除去可能な材料で埋め込んで平坦化した後、連通路溝内のエッチング除去可能な材料に直接接する状態でエッチング除去可能な電極形成層を積層し、更にこの電極保護層のうちの共通連通路に対応する部分に直接接する状態で空隙を形成するエッチング除去可能な空隙形成層を積層した後、共通連通路に対応する部分をエッチングで除去するので、本発明に係る静電型アクチュエータを効率的に製造することができる。

ここで、凹部及び電極を形成した電極基板と振動板を形成した振動板基板とを接合し、電極基板を掘り込むことによって断面積の大きな連通路の形成する静電型アクチュエータの構成との関係を説明すると、このような静電型アクチュエータでは電極基板の連通路に対応する部分が振動板基板と接合されなくなって接合強度が不十分になるおそれがある。これに対して、本実施形態に係る静電型アクチュエータは、１枚の基板上に振動板と電極を構成し、アクチュエータ基板内に連通路を形成するので、流路基板との接合においても連通路に対応する部分も接合に寄与するため、連通路の面積によって接合強度が影響を受けることはない。

また、電極基板と振動板基板を接合する構成では、空隙内へのガス導入等は、電極基板と振動板基板の接合後にしか行なえずプロセス的に制約を受ける。一般に、空隙内へ導入するガスは、水分などによる振動板と電極と吸着を防止するため、ＨＭＤＳ等により、疎水性を有する膜を空隙内壁部に形成する。この場合、接合後にガス導入を行なうと、空隙以外の箇所、例えば液室内部へも混入する可能性があり、この疎水膜が吐出特性に影響を及ぼすおそれがある。したがって、液室内部へガス混入防止を必要とする場合、プロセス、あるいは構成の工夫が必要となることから、コストが増加する。これに対して、本実施形態に係る静電型アクチュエータでは１枚のアクチュエータ基板内に連通路が構成されるので、別基板（流路基板）との接合前後どちらでも空隙へのガス導入が可能であることから、プロセスの自由度が高くなる。

次に、犠牲層エッチングで電極形成層を除去して連通路を形成する静電型アクチュエータとの対比において説明すると、この構成では、前述したように、電極形成層を取り除いても、連通路高さは電極形成層の厚みによる制限を受けることになり、十分に大きな開口断面積を得ることができない。また、連通路上に取り除いた膜厚分の段差が生じるため、上層の膜（上下部電極保護膜、犠牲層、振動板電極層）のパターニング時、半導体の工程で一般的に適用されている写真工程のスピンコート法によるレジスト塗布では、段差部の影響で均一なレジスト膜厚が得られず、特別な方法を適用しなければならず、プロセスの煩雑化、及びコスト増加につながる。更に、アクチュエータ基板に段差部が生じることで、流路基板との接合面積が減少し、接合強度に影響を与えるおそれがある。

これに対して、本実施形態に係る構成及び製造工程（連通路溝をエッチング可能な材料で埋め込む）を適用することによって、開口断面積の大きな連通路を有し、段差部による接合強度不足を生じない静電型アクチュエータを得ることができる。

次に、本発明に係る静電型アクチュエータの第２実施形態について図１６及び図１７を参照して説明する。なお、図１６は同実施形態に係る静電型アクチュエータの連通路周辺の断面拡大図、図１７は同静電型アクチュエータの製造工程の説明に供する断面説明図である。

この静電型アクチュエータにおいては、共通連通路１５及び個別連通路１５Ａを構成する絶縁膜２２の取り除き部分である連通路溝６１は、隔壁部６４と側壁面で形成される３本のスリット溝６３で形成している。なお、隔壁部６４は２本としているが３本以上設けることもできる。

つまり、図１７に示すように、この静電型アクチュエータの製造工程においても、絶縁膜２２に形成した連通路溝６１内にポリシリコン膜６２を成膜して埋め込んだ後、電極形成層２４を成膜することになる。この場合、連通路溝６１は完全に段差なくポリシリコン膜６２で埋め込まなければならない。

このとき、図１８及び図１９に示す第１実施形態に係る静電型アクチュエータのように、連通路溝６１を１つの凹部で形成した場合、連通路溝６１の短辺長Ｗ１を埋めようとするとポリシリコン膜６２の膜厚ｄ１は、前述したように、（連通路溝短辺長Ｗ１／２）以上にする必要がある。

これに対して、この第２実施形態に係る静電型アクチュエータのように、連通路溝６１を複数本のスリット溝６３で形成した場合、１つのスリット溝６３の幅をスリット溝幅ＳＷ１とした場合、ポリシリコン膜６２の膜厚ｄ２は、（スリット溝幅ＳＷ１／２）以上とすればよくなる。これにより、第１実施形態に比べて、大幅にポリシリコン膜６２の膜厚を薄膜化できることになる。

このように、この第２実施形態の構成では第１実施形態に比べて、ポリシリコン膜成膜工程において、成膜膜厚を薄膜化できることから、プロセス時間の短縮、材料費削減効果が得られるとともに、ポリシリコン膜製膜工程後の研磨工程においても研磨量が少なくなるため、プロセス時間短縮、材料費削減効果が得られ、プロセスの安定化が図れる。

また、第１実施形態では、連通路溝短辺長Ｗ１が変わるとポリシリコン膜６２の成膜膜厚ｄ１を最適化する必要があるが、第２実施形態では、連通路溝短辺長Ｗ２が変動してもスリット溝幅ＳＷ１を固定しておけば、ポリシリコン膜６２の膜厚ｄ２は変更する必要がない。このように、第２実施形態では、連通路溝短辺長Ｗ２に依存せず、ポリシリコン膜厚ｄ２を設定でき、第１実施形態に比べ、プロセス負荷を低減でき、かつプロセスの安定化を得ることができる。

次に、本発明に係る静電型アクチュエータの第３実施形態について図２０及び図２１を参照して説明する。なお、図２０は同実施形態に係る静電型アクチュエータの連通路周辺の断面拡大図、図２１は同静電型アクチュエータの製造工程の説明に供する断面説明図である。
この静電型アクチュエータおいては、共通連通路１５及び個別連通路１５Ａの一部を形成する連通路溝６１は、絶縁層２２を貫通して基板２１まで除去して形成した隔壁部６６で区切られる３本のスリット溝６５によって形成している。つまり、共通連通路の一部を形成する電極形成層より下側の層が、基板２１と電極形成層２４との間に介在する絶縁層２２及び基板２１自体である構成としている。そして、シリコン基板２１のスリット溝６５の壁面にはシリコン基板２１がエッチングされないように酸化膜６７を形成している。

この場合、共通連通路１５及び個別連通路１５Ａは、「空隙形成層（犠牲層２７）の厚さ＋電極形成層２４の厚さ＋絶縁膜２５の厚さ＋絶縁膜２２の厚さ＋基板２１の除去深さ」となり、第１、第２実施形態に比べて、更に断面積が大きくなり、連通路１５、１５Ａのコンダクタンスが十分確保でき、自由度の高い設計が可能となる。

この第３実施形態の製造工程について、前記第１、第２実施形態の製造工程と異なる工程について図２１を参照して説明する。
図２１（ａ）に示すように、厚さ４００μｍのＳｉ基板２１上に絶縁膜（熱酸化膜）２２を１．６μｍ厚さで成膜し、リソエッチ法で、連通路１５、１５Ａの一部となるスリット溝６５を絶縁膜２２及び基板２１に形成する。ここでは、連通路の狙いのコンダクタンスに合せてＳｉ基板２１のエッチ深さを任意に設定する。絶縁膜２２のエッチングには、酸化膜ドライエッチャーを用い、Ｓｉ基板２１にエッチングには、エッチレートの大きいＩＣＰエッチャーなどを用いると、効率よく、且つ高精度にエッチングが行なえる。

次に、図２１（ｂ）に示すように、犠牲層エッチング時に犠牲層と同じ材料のＳｉ基板２１のエッチングを防ぐため、スリット溝６５に露出しているＳｉ基板２１表面に熱酸化によりシリコン酸化膜６７を極薄く形成する。シリコン酸化膜６７の膜厚は、犠牲層エッチ時にＳｉ基板２１が露出しない膜厚であればよく、１００ｎｍ程度あれば十分である。シリコン酸化膜６７は、犠牲層エッチ時の耐性を有する膜で次工程以降に影響を与えない膜であれば、熱酸化法以外の膜、例えばＣＶＤ法膜でも良い。

次に、図２１（ｃ）に示すように、スリット溝６５をポリシリコン膜６２で完全に埋まるようにポリシリコン膜６２を成膜する。スリット溝６５を完全埋め込むためには、ポリシリコン膜６２は、第２実施形態と同様に、スリット幅ＳＷ３（図２０）の１／２以上の膜厚で足り、ポリシリコン膜６２の成膜時の膜厚ｄ３を極力薄くでき、プロセス時間、プロセス負荷を低減する効果が得られる。

その後のポリシリコン膜６２の研磨工程からの製造工程は、第１実施形態の静電型アクチュエータの製造工程と同様である。

このように、基板を連通路の一部として用いることにより、第１、第２実施形態に比べ、シリコン基板のエッチングが一工程増えるが、第１、第２実施形態のように犠牲層、下部電極層（電極形成層）、及び下層の絶縁膜厚さに制約を受けることなく、連通路の高さを設定できるため、より大きな連通路断面積を形成できる。したがって、第１、第２実施形態よりもコンダクタンスを大きくでき、外部からの空隙１３へのスムーズな疎水膜形成材料の導入が可能となる。

加えて、アクチュエータ基板１の空隙１３を外部から密閉した場合、コンダクタンスが十分な連通路１５、１５Ａを介して、十分な体積をもつバッファ室を設けておくことにより、環境温度、大気圧の変動による外部と空隙１３内部のとの差圧解消を応答性良く行なうことができる。

なお、上記実施形態では、基板が導電性で絶縁膜を介して電極形成層を形成する構成の静電型アクチュエータについて説明しているが、ガラス基板などの絶縁性基板を用いて、絶縁性基板上に直接電極形成層を成膜する場合（絶縁膜が介在しない場合）には、絶縁性基板に前述した連津路溝（スリット溝を含む）を形成することもでき、この場合にも連通路の開口断面積を更に大きくすることができ、本発明に係る作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの他の実施形態としての液体カートリッジ一体型液体吐出ヘッドについて図２３を参照して説明する。
この液体カートリッジ一体型ヘッド８０は、ノズル８１等を有する本発明に係るヘッド部８２と、このヘッド部８２に対して記録液（インク）を供給するインクタンク（液体タンク）８３とを一体化したものである。これにより、信頼性の高い静電型アクチュエータを備えた液体カートリッジ一体型液体吐出ヘッドを得ることができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載した本発明に係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は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図２５は同装置の要部平面説明図である。

この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とガイドレール１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ１０４で駆動プーリ１０６Ａと従動プーリ１０６Ｂ間に架け渡したタイミングベルト１０５を介して矢示方向（主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ１０３には、例えば、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の記録液の液滴（インク滴）を吐出する独立した４個の本発明に係る液体吐出ヘッド１０７ｋ、１０７ｃ、１０７ｍ、１０７ｙで構成した記録ヘッド１０７を主走査方向に沿う方向に配置し、液滴吐出方向を下方に向けて装着している。なお、ここでは独立した液体吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する１又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。

キャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１０８を搭載している。このサブタンク１０８にはインク供給チューブ１０９を介して図示しないメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。

一方、給紙カセット１１０などの用紙積載部（圧板）１１１上に積載した被記録媒体（用紙）１１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１１から用紙１１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１１３及び給紙ローラ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１４を備え、この分離パッド１１４は給紙ローラ１１３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙１１２を記録ヘッド１０７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２１と、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２と、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３と、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された先端加圧コロ１２５とを備えている。また、搬送ベルト１２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２６を備えている。

ここで、搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されて、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、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。なお、搬送ベルト１２１の裏面側には記録ヘッド１０７による画像形成領域に対応してガイド部材１２９を配置している。

また、搬送ローラ１２７の軸には、スリット円板１３４を取り付け、このスリット円板１３４のスリットを検知するセンサ１３５を設けて、これらのスリット円板１３４及びセンサ１３５によってエンコーダ１３６を構成している。

帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触し、搬送ベルト１２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。

また、キャリッジ１０３の前方側には、スリットを形成したエンコーダスケール１４２を設け、キャリッジ１０３の前面側にはエンコーダスケール１４２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１４３を設け、これらによって、キャリッジ１０３の主走査方向位置を検知するためのエンコーダ１４４を構成している。

さらに、記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１５２及び排紙コロ１５３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１５４とを備えている。

また、背部には両面給紙ユニット１５５が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１５５は搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。

さらに、キャリッジ１０３の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド１０７のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構１５６を配置している。この維持回復機構１５６は、記録ヘッド１０７の各ノズル面をキャピングするための各キャップ１５７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１５８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なうときの液滴を受ける空吐出受け１５９などを備えている。

このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、図示しない制御回路によってＡＣバイアス供給部（高圧電源）から帯電ローラ１２６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１２１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１２１上に用紙１１２が給送されると、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電力で吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ１０３を往路及び復路方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０７を駆動することにより、停止している用紙１１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２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１１２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１１２を排紙トレイ１５４に排紙する。

また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト１２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１１２を両面給紙ユニット１５５内に送り込み、用紙１１２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル１２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ１５４に排紙する

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１０３は維持回復機構１５５側に移動されて、キャップ１５７で記録ヘッド１０７のノズル面がキャッピングされて、ノズル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、キャップ１５７で記録ヘッド１０７をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド１０７のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード１５８でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド１０７の安定した吐出性能を維持する。

このように、この画像形成装置によれば、信頼性の高い液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置を得ることができる。

次に、本発明に係る静電型アクチュエータを備えたマイクロデバイスとしてのマイクロポンプについて図２５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、本発明に係る静電型アクチュエータで構成したアクチュエータ基板２０１と、流路基板２０２とを有し、流路基板２０２には流体が流れる流路２０３を形成している。アクチュエータ基板２０１は、流路２０３の壁面を形成する振動板部材２１２と、この振動板部材２１２の変形可能領域（振動板）２１１に犠牲層エッチングで形成した空隙（ギャップ）２１３を介して対向する個別電極２１４とを備えている。

このアクチュエータ基板２０１の構成も前記液体吐出ヘッドの実施形態と同様であり、シリコン基板２２１上に絶縁膜２２２を形成し、この絶縁膜２２２上に個別電極２１４を形成して絶縁膜２２５で被覆し、この絶縁膜２２５上に犠牲層２２７を形成し、更に振動板２１２のうちの一部の膜を形成した後犠牲層エッチングを行なって空隙２１３を形成し、図示しないが、空隙２１３に個別連通路を介して連通する共通連通路を形成したものである。

このマイクロポンプの動作原理を説明すると、前述した液体吐出ヘッドの場合と同様に、個別電極２１４に対して選択的にパルス電位を与えることによって振動板２１１との間で静電力による吸引作用が生じるので、振動板２１１が電極２１４側に変形する。ここで、振動板２１１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。

このように、本発明に係る静電型アクチュエータを備えることで、信頼性の高い静電型アクチュエータを備え、安定した液体輸送が可能な小型で低消費電力のマイクロポンプを得られる。なお、輸送効率を上げるために、変形可能領域間に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。

次に、本発明に係る静電型アクチュエータを備えた光学デバイスの一例について図２６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、表面が光を反射可能でかつ変形可能な振動板に相当するミラー３００を含むアクチュエータ基板３０１を有している。ミラー３００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（これらは樹脂膜表面に形成する）と良い。

アクチュエータ基板３０１は、絶縁膜３２２を形成したベース基板３２１上に、変形可能なミラー３００と、このミラー３００の変形可能領域（振動板）３１１に所定の空隙３１３を介して対向する電極３１４とを備えている。また、電極３１４上には絶縁膜３２５を形成し、空隙３１３は犠牲層３２７をエッチングして形成している。その他の構成についても、振動板がミラー面を有する構成となっている点が、前述の液体吐出ヘッドの実施形態で説明した静電型アクチュエータと異なるだけであるので、詳細な図示及び説明は省略する。

この光学デバイスの原理を説明すると、前述した静電型アクチュエータの場合と同様に、電極３１４に対して選択的にパルス電位を与えることによって、電極３１４と対向するミラー３００の変形可能領域３１１間で静電力による吸引作用が生じるので、ミラー３００の変形可能領域３１１が凹状に変形して凹面ミラーとなる。したがって、光源３３０からの光がレンズ３３１を介してミラー３００に照射された場合、ミラー３００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３００を駆動した場合は駆動された変形可能領域３１１が凹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。

このように、本発明に係る静電型アクチュエータを備えることで、小型で低消費電力の光学デバイスを得ることができる。

そこで、この光学デバイスを応用した例を図２７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３００の変形可能領域３１１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。

したがって、前述した図２６と同様に、光源３３０からの光はレンズ３３１を介してミラー３００に照射され、ミラー３００を駆動していないところに入射した光は、投影用レンズ３３２へ入射する。一方、電極３１４に電圧を印加してミラー３００の変形可能領域３１１を変形させている部分は凹面ミラーとなるので光は発散し投影用レンズ３３２にほとんど入射しない。この投影用レンズ３３２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。

なお、上記実施形態においては、液体吐出ヘッドとしては、インク以外にも、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液体吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液体吐出ヘッドなどの他の液体吐出ヘッドにも適用できる。また、静電型アクチュエータは、マイクロポンプ、光学デバイス（光変調デバイス）、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。

本発明の第１実施形態に係る静電型アクチュエータを備えた本発明に係る液体吐出ヘッドの斜視説明図である。 同ヘッドの分解斜視説明図である。 図１の面Ｓ１に沿う断面説明図である。 図１の面Ｓ２に沿う断面説明図である。 同静電型アクチュエータを構成するアクチュエータ基板の要部平面説明図である。 図５のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。 図５のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。 図７の要部拡大断面説明図である。 比較例の説明に供する図７と同様な要部拡大断面説明図である。 本発明に係る製造方法を適用した同アクチュエータ基板の製造工程の説明に供する図５のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する断面説明図である。 図１０に続く工程の説明に供する説明図である。 図１１に続く工程の説明に供する説明図である。 同じく同アクチュエータ基板の製造工程の説明に供する図５のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する断面説明図である。 図１３に続く工程の説明に供する説明図である。 図１４に続く工程の説明に供する説明図である。 本発明に係る静電型アクチュエータの第２実施形態の連通路周辺の断面拡大図である。 同静電型アクチュエータの製造工程の説明に供する断面説明図である。 同実施形態の作用説明に供する第１実施形態に係る静電型アクチュエータの連通路周辺の断面拡大図である。 同じく第１実施形態の静電型アクチュエータの製造工程の説明に供する断面説明図である。 本発明に係る静電型アクチュエータの第３実施形態の連通路周辺の断面拡大図である。 同静電型アクチュエータの製造工程の説明に供する断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの他の例の説明に供する斜視説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を説明する側面説明図である。 同画像形成装置の要部平面説明図である。 本発明に係るマイクロポンプの一例を説明する模式的説明図である。 本発明に係る光学デバイスの一例を説明する説明図である。 同光学デバイスの応用例の説明に供する斜視説明図である。

符号の説明

１…アクチュエータ基板
２…流路基板
３…ノズル基板
４…ノズル
５…ノズル連通路
６…液室（吐出室）
７…流体抵抗部
９…液室間隔壁
１０…共通液室
１１…振動板
１２…振動板部材
１３…空隙
１４…個別電極
１５…共通連通路
１５Ａ…個別連通路
２１…シリコン基板
２２…絶縁層（膜）
２４…電極形成層
２５…絶縁膜（中間膜）
２６…開口
２７…犠牲層
２８…絶縁膜
２９…犠牲層除去孔
３２…振動板電極（上部電極）
３３…膜撓み防止膜（窒化膜）
３４…膜剛性調整膜
３５…樹脂膜
８０…液体カートリッジ
１０７ｋ、１０７ｃ、１０７ｍ、１０７ｙ…記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
２０１、３０１…アクチュエータ基板

Claims (11)

1. 変形可能な振動板及びこの振動板に空隙を介して対向する電極を備える静電型アクチュエータにおいて、
   前記振動板及び電極は一つの基板上に構成され、
   複数の前記空隙が連通している共通連通路を有し、
   この共通連通路の少なくとも一部は、前記電極を形成する電極形成層及び前記空隙を形成する空隙形成層と、前記電極形成層より下側の層が取り除かれて形成されている
   ことを特徴とする静電型アクチュエータ。
2. 請求項１に記載の静電型アクチュエータにおいて、前記共通連通路と空隙との間に個別連通路が設けられ、この個別連通路は、前記電極を形成する電極形成層及び前記空隙を形成する空隙形成層と、前記電極形成層より下側の層が取り除かれて形成されていることを特徴とする静電型アクチュエータ。
3. 請求項１又は２に記載の静電型アクチュエータにおいて、前記電極形成層より下側の層が前記基板と前記電極形成層との間に介在する絶縁層であることを特徴とする静電型アクチュエータ。
4. 請求項１又は２に記載の静電型アクチュエータにおいて、前記電極形成層より下側の層が前記基板と前記電極形成層との間に介在する絶縁層及び基板自体であることを特徴とする静電型アクチュエータ。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の静電型アクチュエータにおいて、前記電極形成層より下側の層には複数のスリット溝が形成され、この複数のスリット溝で前記共通連通路の一部を形成していることを特徴とする静電型アクチュエータ。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の静電型アクチュエータを製造する製造方法であって、前記電極形成層より下側の層に前記共通連通路の一部を形成する連通路溝を形成し、この連通路溝内をエッチング除去可能な材料で埋め込んで平坦化した後、前記連通路溝内のエッチング除去可能な材料に直接接する状態でエッチング除去可能な前記電極形成層を積層し、更にこの電極保護層のうちの前記共通連通路に対応する部分に直接接する状態で前記空隙を形成するエッチング除去可能な前記空隙形成層を積層した後、前記共通連通路に対応する部分をエッチングで除去することを特徴とする静電型アクチュエータの製造方法。
7. ノズルから液滴を吐出させるための静電型アクチュエータを備えた液体吐出ヘッドにおいて、前記静電型アクチュエータが請求項１ないし５のいずれかに記載の静電型アクチュエータであることを特徴とする液体吐出ヘッド。
8. 請求項７に記載の液体吐出ヘッドにおいて、記録液を供給する液体タンクが一体化されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
9. 液滴を吐出する液体吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、前記液体吐出ヘッドが請求項７又は８に記載の液体吐出ヘッドであることを特徴とする画像形成装置。
10. 静電型アクチュエータによって液体を輸送するマイクロポンプにおいて、前記静電型アクチュエータが請求項１ないし５のいずれかに記載の静電型アクチュエータであることを特徴とするマイクロポンプ。
11. 静電型アクチュエータによって光の反射方向を変化させる光学デバイスにおいて、前記静電型アクチュエータが請求項１ないし５のいずれかに記載の静電型アクチュエータであることを特徴とする光学デバイス。

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