JP2010137441A

JP2010137441A - 静電アクチュエーター、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び静電デバイス

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Publication number: JP2010137441A
Application number: JP2008315831A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Matsuno; 靖史松野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-06-24

Abstract

【課題】静電アクチュエーターの高密度化に対応するためにリード配線の距離が短くなっても、マイグレーション等の発生を防ぎ、信頼性を維持することができる静電アクチュエーター等を得る。
【解決手段】可動電極となる振動板２２と、電極基板上に形成された固定電極となる電極１２の個別電極部１２Ａとを備え、振動板２２と個別電極部１２Ａとの間に電圧を印加して静電気力を発生させて振動板２２を駆動する静電アクチュエーターであって、電極基板１０は、発振駆動回路４１と個別電極部１２Ａとを電気的に接続するためのリード配線部１２Ｂ及びリード配線部１２Ｂの端子となる部分を残し、部分的に複数のリード配線部１２Ｂを被覆して絶縁を行うための絶縁膜１３をさらに有するものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、微細加工素子において、加わった力により可動部が変位等し、動作（駆動）等を行う静電アクチュエーター、液滴吐出ヘッド等の静電駆動デバイスに関するものである。

例えばシリコン等を加工して微小な素子等を形成する微細加工技術（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）が急激な進歩を遂げている。微細加工技術により形成される微細加工素子の例としては、例えば液滴吐出方式のプリンタのような記録（印刷）装置で用いられている液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）、マイクロポンプ、光可変フィルター、モーターのような静電アクチュエーター等がある。

ここで、微細加工素子の一例として静電アクチュエーター（電気−機械エネルギー変換素子）を利用した液滴吐出ヘッドについて説明する。液滴吐出方式の記録（印刷）装置は、家庭用、工業用を問わず、あらゆる分野の印刷に利用されている。液滴吐出方式とは、例えば複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを対象物との間で相対移動させ、対象物の所定の位置に液滴を吐出させて印刷等の記録をするものである。この方式は、液晶（Liquid Crystal）を用いた表示装置を作製する際のカラーフィルター、有機化合物等の電界発光（ElectroLuminescence ）素子を用いた表示パネル（ＯＬＥＤ）、ＤＮＡ、タンパク質等、生体分子のマイクロアレイ等の製造にも利用されている。

液滴吐出ヘッドにおいて、流路の一部に液体を溜めておく複数の吐出室を備え、吐出室の少なくとも一面の壁（ここでは、底部の壁とし、以下、この壁のことを振動板ということにする）を撓ませて（駆動させて）形状変化により吐出室内の圧力を高め、連通する各ノズルから液滴を吐出させる方法がある。静電アクチュエーターを液滴吐出ヘッドに利用する場合、可動部位である振動板を変位させる力（エネルギー）として、例えば、振動板を可動電極とし、振動板と一定距離を空けて個別に対向する固定電極（以下、個別電極という）との間に発生する静電気力（ここでは特に静電引力を用いている。以下、静電力という）を利用している。

そして、例えば駆動制御を行う制御手段の指示による電荷供給により、振動板と個別電極との間に電位差を生じさせ（電圧を印加し）、静電力を発生させて、振動板を個別電極に引きつけて変位させ当接させる。その後、静電力を弱める、停止させる等すると、形状変化した吐出室（変位した振動板）が元に戻って平衡状態になろうとする復元力（弾性力）の方が大きくなるため、振動板が個別電極から離間して変位し、元の位置に戻る。これらを繰り返すことで振動板を変位駆動させる（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−０５８２８８号公報

例えば、液滴吐出ヘッドに関しては、近年、高精細な印刷等が要求されており、その要求に対応するためにノズルの高密度化が進んでいる。それに伴い、静電アクチュエーターを構成する、各ノズルに対応する個別電極等の幅も狭くなり、各個別電極に電荷を供給する配線等の密度が高くなる。このため、外部から各個別電極に電荷供給するための各リード配線間の距離も短く、配線が細くなる場合もある。

また、高密度化することで例えば吐出室の幅が狭くなる。そのため、振動板が変位しても吐出室の容積の変化量が少なくなり、吐出できる液体の量が減ってしまう。このため、振動板と個別電極の間の空間（以下、ギャップという）を広くして、振動板の変位を大きくすることができるが、印加する電圧が高くなってしまう。

ここで、印加する電圧を高くしようとすると、リード配線を流れる電荷により発生する電界の強度が高くなってしまう。リード配線間の距離が短く、電界強度が高い状態で長期的に駆動することで、リード配線にマイグレーション等が生じ、他の配線への干渉、短絡、断線等が発生する可能性があり、静電アクチュエーターの信頼性が低下してしまう。

そこで、本発明は、静電アクチュエーターの高密度化に対応するためにリード配線間等の距離が短くなっても、マイグレーション等の発生を防ぎ、信頼性を維持することができる静電アクチュエーター等を得ることを目的とするものである。

そのため、本発明に係る静電アクチュエーターは、可動電極と、電極基板上に形成された固定電極とを備え、可動電極と固定電極との間に電圧を印加して静電気力を発生させて可動電極を駆動する静電アクチュエーターであって、電極基板は、駆動装置と個別電極とを電気的に接続するためのリード配線及びリード配線の端子となる部分を残し、部分的に複数のリード配線を被覆して絶縁を行うための絶縁膜をさらに有するものである。
本発明によれば、複数のリード配線を被覆する絶縁膜を有し、リード配線における電気的な絶縁をはかるようにし、例えば端子として利用する部分だけを露出させるようにすることで、露出部分（絶縁されない部分）の距離を広げることができる。そのため、可動電極と固定電極との間に高い電圧を印加しても、電界強度が高くなって、マイグレーション、他のリード配線を断線させたり、干渉させたりする等が生じることがなく、例えば高密度で構成するようにしても、長寿命で信頼性の高い静電アクチュエーターを得ることができる。

また、本発明に係る静電アクチュエーターは、リード配線と対向させて重ね合わせ、リード配線と駆動装置との間を電気的に接続する個別配線を有する配線基板をさらに備え、配線基板は、リード配線に被覆した絶縁膜に合わせ、部分的に複数の個別配線を被覆する絶縁膜をさらに有する。
本発明によれば、配線基板における個別配線についても、リード配線に合わせて部分的に被覆するようにしたので露出部分の距離を広げることができ、マイグレーション等を防ぎ、長寿命で信頼性の高い静電アクチュエーターを得ることができる。

また、本発明に係る静電アクチュエーターは絶縁膜を固定電極にも被覆させる。
本発明によれば、絶縁膜を固定電極へも被覆させるようにしたので、可動電極と固定電極との間の絶縁も実現することができる。このとき、リード配線を覆う絶縁膜と同一工程において同一形成を行うことができるので、工程を増加させることなく、被覆を実現することができる。

また、本発明に係る静電アクチュエーターは、端子となる部分が千鳥状に露出するように、絶縁膜を成膜する。
本発明によれば、端子となる部分が千鳥状に露出するように絶縁膜を成膜するようにしたので、露出部分の距離を広げることができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記の静電アクチュエーターを有し、液体が充填される吐出室の少なくとも一部分を可動電極として、可動電極の変位により吐出室と連通するノズルから液滴を吐出させる。
本発明によれば、上記の静電アクチュエーターを液滴吐出ヘッドの液体加圧手段として利用するようにしたので、複数のリード配線を覆う絶縁膜により、マイグレーション等を防ぎ、長寿命で信頼性の高い液滴吐出ヘッドを得ることができる。

また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを搭載したものである。
本発明によれば、上記の液滴吐出ヘッドを搭載するようにしたので、長寿命で信頼性の高い液滴吐出装置を得ることができる。

また、本発明に係る静電駆動デバイスは、上記の静電アクチュエーターを搭載したものである。
本発明によれば、上記の静電アクチュエーターを静電駆動デバイスに搭載するようにしたので、長寿命で信頼性の高い静電駆動デバイスを得ることができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図１は液滴吐出ヘッドの一部を示している（図１に見えるノズルだけでなく、実際にはさらに多くのノズルを有している）。本実施の形態では、例えば静電方式で駆動する静電アクチュエーターを用いる素子（デバイス）の代表として、フェイスイジェクト型の液滴吐出ヘッドについて説明する。（なお、構成部材を図示し、見やすくするため、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものと異なる場合がある。また、図の上側を上とし、下側を下として説明する）。また、厚さ、深さ等における具体的な数値は一例である。

図１に示すように本実施の形態に係る液滴吐出ヘッドは、電極基板１０、キャビティー基板２０、ノズル基板３０を下から順に積層することにより構成する。一般的に、電極基板１０とキャビティー基板２０とは陽極接合により接合する。また、キャビティー基板２０とノズル基板３０とはエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合する。

電極基板１０は、厚さ約１ｍｍの例えば硼珪酸系の耐熱硬質ガラス等の基板を主要な材料としている。本実施形態では、ガラス基板とするが、例えば単結晶シリコンを基板とすることもできる。電極基板１０の表面には、後述するキャビティー基板２０の吐出室２１となる凹部に合わせて複数の凹部１１が形成されている。そして、凹部１１の内側（特に底面部分）には、個別電極部１２Ａ、リード配線部１２Ｂ（以下、特に区別する必要がない場合はこれらを合わせて電極１２として説明する）を設ける。ここで、リード配線部１２Ｂは、外部の配線等と電気的接続を行うための端子の役割も果たしているものとする。振動板２２と個別電極１２との間には、振動板２２が撓む（変位する）ことができる一定のギャップ（空隙）が凹部１１により形成されている。電極１２は、例えばスパッタリングにより、ＩＴＯを約０．１μｍの厚さで凹部１１の内側に成膜することで形成される。

また、本実施の形態では、各リード配線部１２Ｂの一部を絶縁膜１３で覆い、各リード配線部１２Ｂにおいて、端子として露出している部分の間の距離が広くなるようにしている。絶縁膜１３の材料については特に限定するものではなく、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、窒化シリコン（ＳｉＮ）を材料とすることができる。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ（ＴＥＯＳ−ｐＣＶＤともいう）法を用いたＴＥＯＳ膜（ここでは、Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane：テトラエチルオルソシリケート（珪酸エチル）を原料ガスとして用いてできるＳｉＯ₂膜をいう）を用いるものとして説明する。ＴＥＯＳを原料ガスとして用いることにより、他の材料で膜を形成する場合に比べてさらに緻密な膜を形成することができる。ここで、本実施の形態では、振動板２２と個別電極部１２Ａとの間を電気的に絶縁するため、各個別電極１２Ａについても絶縁膜１３で覆っているものとする。また、電極基板１０には、他にも外部のタンク（図示せず）から供給された液体を取り入れる流路となる液体供給口１４となる貫通穴を設けている。

キャビティー基板２０は、例えば表面が（１１０）面方位のシリコン単結晶基板（この基板を含め、以下、単にシリコン基板という）を材料としている。キャビティー基板２０には、吐出室２１となる凹部（底壁が被駆動部となる振動板２２となる）及び各ノズル共通に吐出する液体を貯めておくためのリザーバー２４となる凹部を形成している。リザーバー２４は液体供給口１４を介して供給される液体を一旦貯め、各吐出室２２に液体を供給する。また、キャビティー基板１上に設けられた共通電極端子２７は、例えば電極１２に供給される電荷とは反対の電荷をキャビティー基板２０に供給するためのものである。また、個別電極部１２Ａと振動板２２とを絶縁させるため、振動板２２の下面には絶縁膜２３が成膜されている。

ノズル基板３０についても、例えばシリコン基板を主要な材料とする。ノズル基板３０には、複数のノズル３１が形成されている。各ノズル３１は、振動板２２の駆動により加圧された液体を液滴として外部に吐出する。ノズル３１を複数段で形成すると、液滴を吐出する際の直進性向上が期待できるため、本実施の形態ではノズル３１を２段で形成する。本実施の形態では、振動板２２が撓むことでリザーバー２４方向に加わる圧力を緩衝するダイヤフラム３２がさらに設けられている。また、吐出室２１とリザーバー２４とを連通させるための溝となるオリフィス３３が設けられている。

図２は実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの断面の一部を表す図である。図２において、吐出室２１はノズル３１から吐出させる液体をためておく。吐出室２１の底壁である振動板２２を撓ませることにより、吐出室２１内の圧力を高め、ノズル３１から液滴を吐出させる。ここで、本実施の形態では、可動電極とすることができ、かつエッチング工程の際に都合がよい高濃度のボロンドープ層をシリコン基板に形成し、振動板２２を構成するものとする。また、異物、水分（水蒸気）等がギャップに入り込まないように、ギャップを外気から遮断し、密閉するために電極取り出し口２６に封止材２５が設けられている。

例えばドライバーＩＣ等の駆動装置である発振駆動回路４１は、配線基板４０上の個別配線４２を介して、電気的に各端子部１４、共通電極端子２７と接続され、個別電極１２、キャビティー基板２０（振動板２２）への電荷（電力）の供給及び停止によって電圧印加を制御する。個別配線４２についても、一部を絶縁膜４３で覆うようにする。そして、リード配線部１２Ｂと個別配線４２とを、例えばＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film ）、ＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電材料４４を介して、電気的に接続されるようにする。ここで、配線基板４０の材料については特に限定しないが、製造時等に加わる熱により、リード配線部１２Ｂと個別配線４２との位置ずれを起こさないようにするため、シリコン等を材料とするものとする。

図３は電極１２間のリード配線部１２Ｂと個別配線４２の接続部分の関係を表す図である。図３（ａ）に示すように、配列するリード配線部１２Ｂに対し、リード配線部１２Ｂの露出部分が千鳥状となるように絶縁膜１３を付す。絶縁膜１３により露出している部分を減らすだけでもマイグレーション等が発生する可能性を低く抑えることができるが、本実施の形態では、さらにリード配線部１２Ｂが露出している部分間の距離を広げることにより、各リード配線部１２Ｂが隣接するリード配線部１２Ｂに対し、マイグレーション等によって電気的な影響を及ぼさないようにする。個別配線４２についても同様に、露出部分が千鳥状となるように絶縁膜４３を付す。ここで、リード配線部１２Ｂと個別配線４２とを対向させたときに、それぞれ露出している部分同士が異方性導電材料４４を介して対向するようにし、電気的に接続されるようにする。ここで、絶縁膜１３と４３との厚さ等については、例えば配線のマイグレーション等を防ぐことができるようにするだけの厚さを必要とする。また、配線基板４０と電極基板１０との間を異方性導電材料４４により接合するため、リード配線部１２Ｂと個別配線４２とを異方性導電材料４４の導電粒子により損傷させないように、粒子径に基づいて絶縁膜１３及び絶縁膜４３の厚さを決定する。

図３（ａ）ではリード配線部１２Ｂと個別配線４２とを千鳥状に露出させているが、例えば、露出部分の面積が少なくても端子として機能するのであれば、図３（ｂ）で示すように、３本のリード配線部１２Ｂを組として、露出部分を異ならせる等することで、さらに距離を広げることができる。また、ここでは、絶縁膜１３と４３とがそれぞれ単層の膜であるものとするが、複数の膜を積層して成膜するようにしてもよい。

以上のようにして配線基板４０と電極基板１０との間を接合して電気的に接続する。そして、発振駆動回路４１は所定の周波数で発振し、パルス電位を個別配線４２を介して電極１２（個別電極部１２Ａ）に印加する。例えば、発振駆動回路４１が発振駆動することにより、個別電極部１２Ａに電荷を供給して正に帯電させ、振動板２２を相対的に負に帯電させると、静電気力により個別電極部１２Ａに引き寄せられて撓む。これにより吐出室２１の容積は広がる。そして電荷供給を止めると振動板２２は元に戻るが、そのときの吐出室２１の容積も元に戻り、その圧力により差分の液滴がノズル３１から吐出する。この液滴が例えば記録対象となる記録紙に着弾することによって印刷等の記録が行われる。

図４は実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図である。図４に基づいて液滴吐出ヘッドの製造工程について説明する。なお、実際には、ウェハ単位で複数個分の液滴吐出ヘッドの部材を同時形成するが、図４ではその一部分だけを示している。

シリコン基板５１の片面（電極基板１０との接合面側となる）を鏡面研磨し、例えば２２０μｍの厚みの基板（キャビティー基板２０となる）を作製する。次に、シリコン基板５１のボロンドープ層５２を形成する面を、Ｂ₂Ｏ₃を主成分とする固体の拡散源に対向させ、縦型炉に入れてボロンをシリコン基板５１中に拡散させ、ボロンドープ層５２を形成する。さらにボロンドープ層５２を形成した面に、例えばプラズマＣＶＤ法により絶縁膜２３を成膜する（図４（ａ））。

電極基板１０については、上記（ａ）とは別工程で作製する。約１ｍｍのガラスの基板の一方の面に対し、約０．３μｍの深さの凹部１１を形成する。凹部１１の形成後、例えばスパッタリング法を用いて、０．１μｍの厚さの個別電極部１２Ａ、リード配線部１２Ｂを同時に形成する。さらに、フォトリソグラフィー法、スパッタリング法を用いて、個別電極部１２Ａ及びリード配線部１２Ｂの所望する箇所を覆うように絶縁膜１３を成膜する。ここで、絶縁膜１３については、前述したように複数の膜を積層するようにしてもよい。このとき、最表面の膜について、後の工程で例えば異方性ドライエッチングを行う場合には、エッチング用のガスに対して耐性のある材料で成膜するようにすることが望ましい。

そして、液体取り入れ口１４となる穴をサンドブラスト法または切削加工により形成する。これにより、電極基板１０を作製する（図４（ｂ））。そして、シリコン基板５１と電極基板１０を所定の温度に加熱した後、電極基板１０に負極、シリコン基板５１に正極を接続して、電圧を印加して陽極接合を行う。

陽極接合を終えた基板（以下、接合基板という）に対し、シリコン基板５１表面の研削加工及び異方性ウェットエッチング（以下、ウェットエッチングという）により、例えばシリコン基板５１の厚みを約５０μｍにする（図４（ｃ））。

接合基板のウェットエッチングを行った面に対し、ＴＥＯＳによる酸化シリコンのハードマスク（以下、ＴＥＯＳハードマスクという）５３をプラズマＣＶＤ法により、例えば約１．５μｍ成膜する。さらに、吐出室２１及び電極取出し口２６となる部分のＴＥＯＳハードマスク５３をウェットエッチングするため、レジストパターニングを施す。そして、フッ酸水溶液を用いてＴＥＯＳハードマスク５３が無くなるまで、それらの部分をウェットエッチングしてＴＥＯＳハードマスク５３をパターニングし、シリコン基板５１を露出させる。リザーバー２４となる部分については、リザーバー２４底部に厚みを残しておくために、ＴＥＯＳハードマスク５３を若干残しておくようにする。また、例えば、面積の大きく、割れやすい電極取出し口２６となる部分についても、レジストの厚みを若干残しておき、後の工程で割れを防止するための厚みを残すようにしてもよい。そして、ウェットエッチングした後にレジストを剥離する（図４（ｄ））。

次に、接合基板を３５ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、吐出室２１及び電極取出し口２６となる部分の厚みが約１０μｍになるまでウェットエッチングを行う。さらに、接合基板を３ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、ボロンドープ層５２が露出し、エッチングの進行が極度に遅くなるエッチングストップが十分効いたものと判断するまでウェットエッチングを続ける（図４（ｅ））。

ウェットエッチングを終了すると、接合基板をふっ酸水溶液に浸し、シリコン基板５１表面のＴＥＯＳハードマスク５３を剥離する。次に、電極取出し口２６となる部分のボロンドープ層５２を除去するため、電極取出し口２６となる部分が開口したシリコンマスクを、接合基板のシリコン基板５１側の表面に取り付ける。そして、ＲＩＥドライエッチング（異方性ドライエッチング）を３０分間行い、電極取出し口２６となる部分のみにプラズマを当てて、開口する。ここで、例えば接合基板とマスクとのアライメント精度を高めるため、シリコンマスクの装着は、接合基板とシリコンマスクとにピンを通すピンアライメントにより行うようにするとよい。ここでは、異方性ドライエッチングにより開口しているが、ピン等で突くことで、ボロンドープ層５２を壊してもよい。そして、封止材２５を用いて、ギャップ部分を外気から遮断するための封止を行う（図４（ｆ））。封止材２５の材料、封止方法等については特に限定するものではないが、例えば電極取り出し口２６の開口部分にエポキシ系樹脂を塗布したり、酸化シリコンを堆積させたりして形成する。

封止が完了すると、例えば、さらに共通電極端子２７となる部分を開口したマスクを、接合基板のシリコン基板５１側の表面に取り付けて、例えばプラチナ（Ｐｔ）をターゲットとしてスパッタリング等を行い、共通電極端子２７を形成する。そして、あらかじめ別工程で作製していたノズル基板３０を、例えばエポキシ系接着剤により、接合基板のキャビティー基板２０側から接着し、接合する（図４（ｇ））。そして、ダイシングラインに沿ってダイシングを行い、個々の液滴吐出ヘッドに切断し、液滴吐出ヘッドが完成する。さらに、前述したように、配線基板４０と電極基板１０とを異方性導電材料４４により接着し、リード配線部１２Ｂと個別配線４２とを電気的に接続する。

以上のように、実施の形態１の静電アクチュエーターである液滴吐出ヘッドでは、電極基板１０のリード配線部１２Ｂ間を絶縁するために、リード配線部１２Ｂの一部を絶縁膜１３で覆い、リード配線部１２Ｂの露出部分が千鳥状となるようにしたので、端子として露出せざるを得ない部分以外にはできるだけリード配線部１２Ｂを露出させないようにし、リード配線部１２Ｂに発生する電界の影響を他の電極１２等に及ぼさないようにすることで、マイグレーション等を防止することができる。このため、例えばノズル３１等を高密度化するために、吐出室２２、個別電極部１２Ａ等を合わせて高密度で構成しても、長寿命で信頼性の高い静電アクチュエーターを得ることができる。また、配線基板４０についても同様に、個別配線４２の一部を絶縁膜４３で覆い、個別配線４２の露出部分をリード配線部１２Ｂに合わせるようにしたので、発生する電界の影響を、隣接する個別配線４２、電極１２に及ぼさないようにすることができる。

そして、絶縁膜１３が各個別電極部１２Ａも覆うようにしたので、個別電極部１２Ａと振動板２２との絶縁をはかることができる。このとき、リード配線部１２Ｂを覆う膜と同一の膜とすることで、工程を増加させることなく、各個別電極部１２Ａへの絶縁膜１５の被覆を実現することができる。また、絶縁膜１３（絶縁膜１３が複数の膜の場合は最表面の膜）をドライエッチングによるガスへの耐性を有する膜とすることで、製造工程においてドライエッチングが行われた際に、絶縁膜１３がエッチングされてしまうことを防ぎ、有効に絶縁をはかることができる。

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の製造工程を表す図である。本実施の形態は、液滴吐出ヘッドを製造する際の絶縁膜１３の成膜に係る手順が実施の形態１において説明した手順と異なる。実施の形態１においては、絶縁膜１３を成膜した後に、キャビティー基板２０となるシリコン基板５１を接合し、加工を行うようにした。本実施の形態では、電極基板１０にシリコン基板５１等を接合した後に、リード配線部１２Ｂに対して絶縁膜１３を成膜するようにしたものである。このため、本実施の形態においては、個別電極部１２Ａ上には絶縁膜１３が成膜されない。ただ、振動板２２と個別電極部１２Ａとの絶縁性については、振動板２２の下面に成膜した絶縁膜２３により担保することができる。

図５に基づいて、実施の形態２に係る製造方法について説明する。ここで、図４（ｆ）に示す封止材２４を形成するまでの工程については、基本的に実施の形態１で説明したことと同様である（図５（ａ））。ここでは、封止材２４形成後に絶縁膜１３を成膜するが、例えば図４（ｇ）のようにノズル基板３０を接合した後に行うようにしてもよい。ここで、本実施の形態では、図４（ｂ）において電極基板１０に成膜した絶縁膜１３については成膜を行っていない。また、封止材２４を酸化シリコン等の絶縁材料で構成すれば、封止材２４を形成した部分は、封止材２４によって絶縁をはかることができる。ただ、次の工程で行うレジスト６１を形成するためにギャップ内の保護をはかる必要がある。そのため、同じ材料であっても封止材２４の形成と同一の工程で絶縁膜１３の成膜を行うことができず、絶縁膜１３の成膜は封止材２４を形成した後に行う必要がある。

例えば、リード配線部１２Ｂの絶縁膜１３を成膜しない部分を保護するため、フォトリソグラフィー法を用い、レジスト膜（フォトレジスト）となる感光剤を、例えばスプレーコート法により吹き付けて塗布する。そして、露光、現像により、パターニングを行って、レジスト６１を形成する（図５（ｂ））。

そして、スパッタリング法等により絶縁膜１３を堆積させる（図５（ｃ））。ここで、吐出室２１となる凹部等については、絶縁膜１３が堆積しないようにシリコンマスク６２等で保護する。

絶縁膜１３の成膜が終了すると、レジスト６１を剥離する（図５（ｄ））。そして、実施の形態１で説明したように、ノズル基板３０を接合してダイシングを行い、液滴吐出ヘッドが完成する。

以上のように、実施の形態２によれば、レジスト６１を形成した後にスパッタリング等により絶縁膜１３を堆積させて成膜するようにして液滴吐出ヘッドの製造を行うようにしたので、実施の形態１以外の他の製造方法によっても、リード配線部１２Ｂを覆う絶縁膜１３を成膜することができる。

実施の形態３．
上述の実施の形態では、フェイスイジェクト型の液滴吐出ヘッドについて説明したが、例えば側面から液滴吐出を行うエッジイジェクト型の液滴吐出ヘッドにも適用することができる。また、電極基板１０、キャビティー基板２０及びノズル基板３０の３層構造の液滴吐出ヘッドについて説明したが、例えば、リザーバー部分を独立させた基板を新たに積層して構成した４層構造の液滴吐出ヘッドについても適用することができる。

実施の形態４．
図６は上述の実施の形態で製造した液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。また、図７は液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。図６及び図７の液滴吐出装置は液滴吐出方式（インクジェット方式）による印刷を目的とする。また、いわゆるシリアル型の装置である。図７において、被印刷物であるプリント紙１００が支持されるドラム１０１と、プリント紙１００にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド１０２とで主に構成される。また、図示していないが、液滴吐出ヘッド１０２にインクを供給するためのインク供給手段がある。プリント紙１１０は、ドラム１０１の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ１０３により、ドラム１０１に圧着して保持される。そして、送りネジ１０４がドラム１０１の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド１０２が保持されている。送りネジ１０４が回転することによって液滴吐出ヘッド１０２がドラム１０１の軸方向に移動するようになっている。

一方、ドラム１０１は、ベルト１０５等を介してモーター１０６により回転駆動される。また、プリント制御手段１０７は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ１０４、モーター１０６を駆動させ、また、ここでは図示していないが、発振駆動回路を駆動させて振動板２２を振動させ、制御をしながらプリント紙１１０に印刷を行わせる。

ここでは液体をインクとしてプリント紙１１０に吐出するようにしているが、液滴吐出ヘッドから吐出する液体はインクに限定されない。例えば、カラーフィルターとなる基板に吐出させる用途においては、カラーフィルター用の顔料を含む液体、ＯＬＥＤ等の表示基板に吐出させる用途においては、発光素子となる化合物を含む液体、基板上に配線する用途においては、例えば導電性金属を含む液体を、それぞれの装置において設けられた液滴吐出ヘッドから吐出させるようにしてもよい。また、液滴吐出ヘッドをディスペンサとし、生体分子のマイクロアレイとなる基板に吐出する用途に用いる場合では、ＤＮＡ（Deoxyribo Nucleic Acids ：デオキシリボ核酸）、他の核酸（例えば、Ribo Nucleic Acid：リボ核酸、Peptide Nucleic Acids：ペプチド核酸等）タンパク質等のプローブを含む液体を吐出させるようにしてもよい。その他、布等の染料の吐出等にも利用することができる。

実施の形態５．
上述の実施の形態は、液滴吐出ヘッドを例として説明したが、本発明は液滴吐出ヘッドだけに限定されず、他の微細加工による静電アクチュエーターを複数に配置した静電型の駆動デバイスの外部電源との接続にも適用することができる。

実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの断面の一部を表す図である。配線部１２Ｂと個別配線４２の接続部分の関係を表す図である。実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図である。実施の形態２に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を表す図である。液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。

符号の説明

１０電極基板、１１凹部、１２電極、１２Ａ個別電極部、１２Ｂリード配線部、１３絶縁膜、１４液体供給口、２０キャビティー基板、２１吐出室、２２振動板、２３絶縁膜、２４リザーバー、２５封止材、２６電極取出し口、２７共通電極端子、３０ノズル基板、３１ノズル、３２ダイヤフラム、３３オリフィス、４１発振駆動回路、４２個別配線、４３絶縁膜、４４異方性導電材料、５１シリコン基板、５２ボロンドープ層、５３ＴＥＯＳハードマスク、６１レジスト、１００プリンタ、１０１ドラム、１０２液滴吐出ヘッド、１０３紙圧着ローラ、１０４送りネジ、１０５ベルト、１０６モーター、１０７プリント制御手段、１１０プリント紙。

Claims

可動電極と、電極基板上に形成された固定電極とを備え、前記可動電極と前記固定電極との間に電圧を印加して静電気力を発生させて前記可動電極を駆動する静電アクチュエーターであって、
前記電極基板は、駆動装置と前記個別電極とを電気的に接続するためのリード配線及び該リード配線の端子となる部分を残し、部分的に複数のリード配線を被覆して絶縁を行うための絶縁膜をさらに有することを特徴とする静電アクチュエーター。
前記リード配線と対向させて重ね合わせ、前記リード配線と前記駆動装置との間を電気的に接続する個別配線を有する配線基板をさらに備え、
該配線基板は、前記リード配線に被覆した絶縁膜に合わせ、部分的に複数の個別配線を被覆する絶縁膜をさらに有す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ー。
前記絶縁膜を前記固定電極にも被覆させることを特徴とする請求項１又は２記載の静電アクチュエーター。
前記端子となる部分が千鳥状に露出するように、前記絶縁膜を成膜することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の静電アクチュエーター。
請求項１〜４のいずれかに記載の静電アクチュエーターを有し、
液体が充填される吐出室の少なくとも一部分を前記可動電極として、前記可動電極の変位により前記吐出室と連通するノズルから液滴を吐出させることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項５に記載の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする液滴吐出装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の静電アクチュエーターを搭載したことを特徴とする静電デバイス。