JP4811067B2 - 静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、静電駆動方式のインクジェットヘッド等に用いられる静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及びそれらの製造方法に関する。

液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、例えばインクジェット記録装置に搭載される静電駆動方式のインクジェットヘッドが知られている。静電駆動方式のインクジェットヘッドは、一般に、ガラス基板上に形成された個別電極（固定電極）と、この個別電極に所定のギャップを介して対向配置された振動板（可動電極）とから構成される静電アクチュエータ部を備えている。そして、インク滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル基板との間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、上記静電アクチュエータ部に静電気力を発生させることにより吐出室に圧力を加えて、選択されたノズル孔よりインク滴を吐出するようになっている。

静電駆動方式のインクジェットヘッドは、近年、高解像度化に伴い高密度化、高速度駆動の要求が一段と高まり、それに伴い静電アクチュエータもますます微小化する傾向にある。そして、従来の静電アクチュエータは、一般に振動板の下面にシリコンの酸化膜からなる絶縁膜を形成し、この絶縁膜を介して電極ガラス基板と陽極接合する構造となっている。また、静電アクチュエータの振動板の表面にシリコン酸化膜を形成して絶縁膜とすることにより、表面を保護して振動板が対向電極に接触した際の短絡を防止し、信頼性を確保するものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

駆動電圧を高電圧化するには、従来使用されてきたシリコン酸化膜に変わり、より絶縁耐圧の高い材料、例えばアルミナ等の、いわゆるＨｉｇｈ−Ｋ材（高誘電率ゲート絶縁膜）を使用したアクチュエータが考えられる。ところが、Ｈｉｇｈ−Ｋ材は、従来絶縁膜として使用されてきたシリコン酸化膜と異なり、絶縁膜表面の親水化が困難であり、陽極接合等の直接接合によりアクチュエータを作製する場合、絶縁膜による接合強度の低下や接合不能となるなどの課題を有していた。

これを解決するための方法として、例えば特許文献２に記載されているように、接合面に絶縁膜が設けられていないアクチュエータがある。

特開平１１−１６５４１３号公報 特開２００３−８０７０８号公報

しかしながら、薄いシリコン基板上に絶縁膜を形成後、レジスト塗布、パターニングを行い、エッチングで接合部の絶縁膜を形成する場合、振動板欠陥が多発してしまうという課題があった。さらに、絶縁膜の絶縁耐圧が大きく低下するという課題もあった。

本発明は、上記のような課題に鑑み、静電アクチュエータにおける絶縁膜をＨｉｇｈ−Ｋ材により構成する場合において、接合強度の低下を防ぎ、かつ絶縁耐圧の低下がなく、さらに駆動耐久性に優れた静電アクチュエータ及び液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る静電アクチュエータは、ガラス基板に設けられた固定電極と、シリコン基板に形成され、前記固定電極と所定の大きさのギャップを介して対向して配置された可動電極と、前記固定電極と前記可動電極との間に静電気力を発生させて該可動電極に変位を生じさせる駆動手段と、前記固定電極の前記可動電極と対向する面に設けられた第１の絶縁膜と、前記可動電極の前記固定電極と対向する面に設けられた第２の絶縁膜とを有し、前記第１の絶縁膜及び第２の絶縁膜の一方または両方は、シリコン酸化膜と、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電体膜とを含む積層構造であり、かつ、前記ガラス基板と前記シリコン基板とを陽極接合する該シリコン基板の接合部にのみ前記積層構造の絶縁膜のうち前記シリコン酸化膜が形成されているものである。

このように固定電極及び可動電極のそれぞれに形成される第１及び第２の絶縁膜の一方または両方を酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料により、つまりＨｉｇｈ−Ｋ材で構成することにより、電荷の蓄積を抑制することができるため、静電アクチュエータの絶縁膜を薄膜化することができ、かつ絶縁耐圧の低下がなく、駆動耐久性を向上させることができる。

そして、第１および第２の絶縁膜に使用する誘電体膜としては、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）の中から少なくとも一つを選ぶものとする。これらの材料は酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料である。

前記誘電体膜は、前記シリコン酸化膜よりも厚さが厚いことが望ましい。

前記固定電極が形成されたガラス基板と、前記可動電極が形成されたシリコン基板とを陽極接合する接合部にはシリコン酸化膜が形成されているものとする。
第１及び第２の絶縁膜をＨｉｇｈ−Ｋ材で構成すると、親水化が困難であるため、陽極接合の接合強度を保持できなくなる。そのため、接合部にだけ親水化が容易なシリコン酸化膜を形成する。

また、前記ギャップの封止は窒素雰囲気下で行うことが望ましい。これによって、ギャップ内、つまり静電アクチュエータ内部の絶縁膜上に水分が存在することはないので、静電気力により可動電極が固定電極に吸着したままの状態となることを防止することができる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する単一または複数のノズル孔を有するノズル基板と、前記ノズル基板との間で、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、前記吐出室の底部にて構成される振動板となる可動電極に所定のギャップを介して対向配置される個別電極となる固定電極が形成された電極基板とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、請求項１乃至３のいずれかに記載の静電アクチュエータを備えたことを特徴とする。

この構成により、絶縁耐圧及び駆動耐久性に優れた液滴吐出ヘッドを提供することができる。

以下、本発明を適用した静電アクチュエータを備える液滴吐出ヘッドの実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、ノズル基板の表面に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するフェイス吐出型の静電駆動方式のインクジェットヘッドについて図１から図４を参照して説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、基板の端部に設けられたノズル孔からインク滴を吐出するエッジ吐出型の液滴吐出ヘッドにも同様に適用することができるものである。

実施形態１．
図１は実施形態１に係るインクジェットヘッドの概略構成を分解して示す分解斜視図であり、一部を断面で表してある。図２は図１の略右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの断面図、図３は図２のＡ部の拡大断面図、図４は図２のａ−ａ拡大断面図、図５は図２のインクジェットヘッドの上面図である。なお、図１および図２では、通常使用される状態とは上下逆に示されている。

本実施形態のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッドの一例）１０は、図１および図２に示すように、複数のノズル孔１１が所定のピッチで設けられたノズル基板１と、各ノズル孔１１に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティ基板２と、キャビティ基板２に設けられた振動板６に対峙して個別電極５が配設された電極基板３とを貼り合わせることにより構成されている。

インクジェットヘッド１０のノズル孔１１ごとに設けられる静電アクチュエータ部４は、図２から図４に示すように、固定電極として、ガラス製の電極基板３の凹部３２内に形成された個別電極５と、可動電極として、シリコン製のキャビティ基板２の吐出室２１の底壁で構成され、個別電極５に所定のギャップＧを介して対向配置される振動板６とを備え、各々の個別電極５の対向面（振動板側対向面）に第１の絶縁膜７が形成され、振動板６の対向面（個別電極側対向面）、すなわちこの例では電極基板３に接合されるキャビティ基板２の接合面全面に第２の絶縁膜８が形成されている。

さらに、第１の絶縁膜７及び第２の絶縁膜８の少なくとも一方を酸化シリコン（ＳｉＯ₂）よりも比誘電率の高い誘電材料、例えば酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃、アルミナ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）、酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ ₅ ）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化セリウム（ＣｅＯ₂）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、ジルコニウムシリケート（ＺｒＳｉＯ）、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯ）、ジルコニウムアルミネート（ＺｒＡｌＯ）、窒素添加ハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌＯＮ）、これらの複合膜等のいわゆるＨｉｇｈ−Ｋ材と呼ばれる高誘電率材料で構成するものである。その中でも膜の低温製膜性、膜の均質性、プロセス適応性等を考慮した場合、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃、アルミナ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）、酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ ₅ ）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）を使用することが望ましい。
本実施形態では、第２の絶縁膜８は通常の酸化シリコン（ＳｉＯ₂）で形成されているが、第１の絶縁膜７はアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）で形成されている。また、第１の絶縁膜７の厚さを９０ｎｍ、第２の絶縁膜８の厚さを３０ｎｍとし、ギャップＧの距離を２００ｎｍとしている。なお、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる個別電極５の厚さは１００ｎｍとしている。

そして、シリコン製のキャビティ基板２とガラス製の電極基板３とは、親水化が容易で陽極接合が容易なシリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜８を介して陽極接合されている。また、電極基板３に形成された個別電極５の端子部５ａと、キャビティ基板２の接合面と反対の上面に形成された共通電極２６とに、駆動手段として、ドライバＩＣなどの駆動制御回路９が図２、図３、図５に示すように配線接続される。

以下、各基板の構成についてさらに詳細に説明する。
ノズル基板１は、例えばシリコン基板から作製されている。インク滴を吐出するためのノズル孔１１は、例えば径の異なる２段の円筒状に形成されたノズル孔部分、すなわち径の小さい噴射口部分１１ａとこれよりも径の大きい導入口部分１１ｂとから構成されている。噴射口部分１１ａおよび導入口部分１１ｂは基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられており、噴射口部分１１ａは先端がノズル基板１の表面に開口し、導入口部分１１ｂはノズル基板１の裏面（キャビティ基板２と接合される接合側の面）に開口している。
また、ノズル基板１には、キャビティ基板２の吐出室２１とリザーバ２３とを連通するオリフィス１２が形成されている。

ノズル孔１１を噴射口部分１１ａとこれよりも径の大きい導入口部分１１ｂとから２段に構成することにより、インク滴の吐出方向をノズル孔１１の中心軸方向に揃えることができ、安定したインク吐出特性を発揮させることができる。すなわち、インク滴の飛翔方向のばらつきがなくなり、またインク滴の飛び散りがなく、インク滴の吐出量のばらつきを抑制することができる。また、ノズル密度を高密度化することが可能である。

キャビティ基板２は、例えば面方位が（１１０）のシリコン基板から作製されている。キャビティ基板２には、インク流路に設けられる吐出室２１となる凹部２２、およびリザーバ２３となる凹部２４がエッチングにより形成されている。凹部２２は前記ノズル孔１１に対応する位置に独立に複数形成される。したがって、図２に示すようにノズル基板１とキャビティ基板２を接合した際、各凹部２２は吐出室２１を構成し、それぞれノズル孔１１に連通しており、またインク供給口である前記オリフィス１２ともそれぞれ連通している。そして、吐出室２１（凹部２２）の底部が上記振動板６となっている。また、この振動板６は、シリコン基板の表面からボロン（Ｂ）を拡散させてボロン拡散層を形成し、ウェットエッチングによりエッチングストップしてそのボロン拡散層の厚さで薄く仕上げられている。

凹部２４は、インク等の液状材料を貯留するためのものであり、各吐出室２１に共通のリザーバ（共通インク室）２３を構成する。そして、リザーバ２３（凹部２４）はそれぞれオリフィス１２を介して全ての吐出室２１に連通している。また、リザーバ２３の底部には後述する電極基板３を貫通する孔が設けられ、この孔のインク供給孔３３を通じて図示しないインクカートリッジからインクが供給されるようになっている。

電極基板３は、例えばガラス基板から作製される。中でも、キャビティ基板２のシリコン基板と熱膨張係数の近い硼珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いるのが適している。これは、電極基板３とキャビティ基板２を陽極接合する際、両基板の熱膨張係数が近いため、電極基板３とキャビティ基板２との間に生じる応力を低減することができ、その結果剥離等の問題を生じることなく電極基板３とキャビティ基板２を強固に接合することができるからである。

電極基板３には、キャビティ基板２の各振動板６に対向する表面位置にそれぞれ凹部３２が設けられている。凹部３２は、エッチングにより深さ約０．４μｍで形成されている。そして、各凹部３２内には、一般に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）からなる個別電極５が、例えば１００ｎｍの厚さでスパッタにより形成される。したがって、振動板６と個別電極５との間に形成されるギャップ（空隙）Ｇは、この凹部３２の深さ、個別電極５の厚さおよび個別電極５の表面に形成される第１の絶縁膜７の厚さにより決まることになる。このギャップＧはインクジェットヘッドの吐出特性に大きく影響するので、凹部３２の深さ、個別電極５の厚さ、第１の絶縁膜７の厚さを高精度に加工する必要がある。

個別電極５は、フレキシブル配線基板（図示せず）に接続される端子部５ａを有する。端子部５ａは、図２、図５に示すように、配線のためにキャビティ基板２の末端部が開口された電極取り出し部３４内に露出している。
また、振動板６と個別電極５との間に形成されるギャップＧの開放端部はエポキシ等の樹脂による封止材３５で封止される。これにより、湿気や塵埃等が電極間ギャップへ侵入するのを防止することができ、インクジェットヘッド１０の信頼性を高く保持することができる。

上述したように、ノズル基板１、キャビティ基板２、および電極基板３は、図２に示すように貼り合わせることによりインクジェットヘッド１０の本体部が作製される。すなわち、キャビティ基板２と電極基板３は陽極接合により接合され、そのキャビティ基板２の上面（図２において上面）にノズル基板１が接着等により接合される。

そして最後に、図２、図５に簡略化して示すように、ドライバＩＣ等の駆動制御回路９が各個別電極５の端子部５ａとキャビティ基板２上面の共通電極２６とに上記フレキシブル配線基板（図示せず）を介して接続される。
以上により、インクジェットヘッド１０が完成する。

次に、以上のように構成されるインクジェットヘッド１０の動作を説明する。
駆動制御回路９により個別電極５とキャビティ基板２の共通電極２６の間にパルス電圧を印加すると、振動板６は個別電極５側に引き寄せられて吸着し、吐出室２１内に負圧を発生させて、リザーバ２３内のインクを吸引し、インクの振動（メニスカス振動）を発生させる。このインクの振動が略最大となって時点で、電圧を解除すると、振動板６は離脱して、インクをノズル１１から押出し、インク液滴を吐出する。

その際、振動板６は第１の絶縁膜７及び第２の絶縁膜８を介して個別電極５に吸着する。本実施形態では第２の絶縁膜８が酸化シリコンで形成され、第１の絶縁膜７が酸化シリコンより比誘電率の高いアルミナで形成されているため、第１の絶縁膜７をシリコン酸化膜換算で薄く形成することできるともに、電荷の蓄積を抑制できるため絶縁耐圧が向上し、振動板６が個別電極５に吸着したときの放電による静電アクチュエータ部４の破壊を防止することができる。
したがって、このインクジェットヘッド１０は、上記のように構成された静電アクチュエータ部４を備えているので、静電アクチュエータ部４を微小化しても駆動耐久性に優れ、高速駆動および高密度化が可能となる。

実施形態２．
図６は本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッド１０の概略断面図、図７は図６のＢ部の拡大断面図、図８は図６のｂ−ｂ拡大断面図である。
本実施形態における静電アクチュエータ部４Ａは、振動板６の対向面に形成される第２の絶縁膜８を、シリコン酸化膜８ａとアルミナの誘電体層８ｂとの積層構造とするものである。ここで、シリコン酸化膜８ａはキャビティ基板２の接合面全面に形成されており、アルミナの誘電体層８ｂはそのシリコン酸化膜８ａ上に、かつ電極基板３との接合部以外の振動板６に対応する部分に形成されている。
個別電極５の対向面には、実施形態１と同様にアルミナの誘電体層からなる第１の絶縁膜７が形成されている。また、膜厚については、個別電極５は１００ｎｍ、第１の絶縁膜（アルミナ誘電体層）７は６０ｎｍ、第２の絶縁膜８のうちシリコン酸化膜８ａは３０ｎｍ、アルミナ誘電体層８ｂは２０ｎｍとし、ギャップＧの距離は２００ｎｍとしている。その他の構成は実施形態１と同様であるので、対応部分には同一符号を付して説明は省略する。

以上のように、本実施形態によれば、振動板６の対向面に形成された第２の絶縁膜８がシリコン酸化膜８ａとアルミナ誘電体層８ｂの多層構造で形成されているため、下地電極の振動板６の影響を受けず、絶縁耐圧が高い膜を形成することができる。また、個別電極５の表面には実施形態１と同様にアルミナ誘電体層からなる第１の絶縁膜７が形成されているので、同様に絶縁耐圧を向上させることができる。また、キャビティ基板２と電極基板３は親水化が容易なシリコン酸化膜８ａを介して陽極接合されるため、十分に高い接合強度を確保することができる。

なお、本実施形態では、振動板６の対向面を複数の絶縁膜（誘電体層を含む）による積層構造としたが、個別電極５の対向面を複数の絶縁膜（誘電体層を含む）による積層構造としてもよいし、振動板６及び個別電極５の両方とも同様の積層構造としてもよい。

実施形態３．
図９は本発明の実施形態３に係るインクジェットヘッド１０の概略断面図、図１０は図９のＣ部の拡大断面図、図１１は図９のｃ−ｃ拡大断面図である。

本実施形態における静電アクチュエータ部４Ｂは、第１及び第２の絶縁膜７、８ともに、酸化シリコンよりも比誘電率の高い同種の誘電体層で形成するものである。ここでは、振動板６の対向面に形成される第２の絶縁膜８をアルミナ誘電体層８ｂとし、個別電極５の対向面に形成される第１の絶縁膜７を同じくアルミナ誘電体層７ａとしたものである。ただし、振動板６の絶縁膜としてアルミナ誘電体層８ｂで形成した場合には、陽極接合が困難となるため、接合部にのみシリコン酸化膜２５を形成している。また、膜厚については、個別電極５は１００ｎｍ、第１の絶縁膜（アルミナ誘電体層）７は６０ｎｍ、第２の絶縁膜８のアルミナ誘電体層８ｂは２０ｎｍとし、ギャップＧの距離は２００ｎｍとしている。その他の構成は実施形態１と同様であるので、対応部分には同一符号を付して説明は省略する。

以上のように、本実施形態によれば、個別電極５側及び振動板６側ともに、酸化シリコンよりも比誘電率の高い同種の誘電体層により第１及び第２の絶縁膜７、８が形成されているため、絶縁耐圧を低下させることなく、第１の絶縁膜８を実施形態１及び２よりも薄膜に形成することが可能となる。

次に、このインクジェットヘッド１０の製造方法について図１２から図１４を参照して概要を説明する。図１２はインクジェットヘッド１０の製造工程の概略の流れを示すフローチャート、図１３は電極基板３の製造工程の概要を示す断面図、図１４はインクジェットヘッド１０の製造工程の概要を示す断面図である。

図１２において、ステップＳ１からＳ４は電極基板３の製造工程を示すものであり、ステップＳ５はキャビティ基板２の元になるシリコン基板の製造工程を示すものである。
ここでは、一例として実施形態３に示したインクジェットヘッド１０の製造方法について説明する。

電極基板３は以下のようにして製造される。
まず、硼珪酸ガラス等からなる板厚約１ｍｍのガラス基板３００に、例えば金・クロムのエッチングマスクを使用してフッ酸によってエッチングすることにより所望の深さの凹部３２を形成する。なお、この凹部３２は個別電極３１の形状より少し大きめの溝状のものであり、個別電極５ごとに複数形成される。
そして、凹部３２の内部に、例えばスパッタによりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる個別電極５を形成する。
その後、ブラスト加工等によってインク供給孔３４となる孔部３４ａを形成する（図１２のＳ１、図１３（ａ））。

次に、第１の絶縁膜７として、例えばアルミナからなる誘電体層をＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタにより例えば８０ｎｍの厚さでガラス基板３００の表面全体に形成する（図１２のＳ２）。次に、このアルミナ誘電体層にフォトリソグラフィーによりレジストを形成しパターニングする（図１２のＳ３）。そして、アルミナ誘電体層をドライエッチングして、各個別電極５上にアルミナ誘電体層を形成する。その後上記レジストを剥離する（図１２のＳ４）。

あるいは、図１３（ｂ）に示すように、シリコンマスク３０１を使用して、ＥＣＲスパッタにより上記アルミナ誘電体層７ａを８０ｎｍの厚さで各個別電極５上に形成する。その後、シリコンマスク３０１を除去する（図１３（ｃ））。
以上により、電極基板３が作製される。

キャビティ基板２は上記により作製された電極基板３にシリコン基板２００を陽極接合してから作製される。
まず、例えば厚さが２８０μｍのシリコン基板２００の片面全面に、ＥＣＲスパッタにより例えばアルミナからなる誘電体層８ｂを厚さ３０ｎｍで形成する（図１２のＳ５、図１４（ａ））。なお、シリコン基板２００は片面にボロンを所要の厚さで拡散したボロン拡散層（図示せず）を有するものが望ましく、その場合、ボロン拡散層の表面に第２の絶縁膜としてアルミナ誘電体層８ｂを形成する。

次に、シリコンマスク２０１を介して、振動板６に対応する部分以外の接合部のみにＴＥＯＳ−ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によりシリコン酸化膜２５を例えば厚さ３０ｎｍで形成する（図１４（ｂ））。そして、シリコンマスク２０１を除去する（図１４（ｃ））。その後、このシリコン基板２００を上記電極基板３上にアライメントして陽極接合する（図１２のＳ６、図１４（ｄ））。

次に、この接合済みシリコン基板２００の表面全面を研磨加工して、厚さを例えば５０μｍ程度に薄くし（図１２のＳ７、図１４（ｅ））、さらにこのシリコン基板２００の表面全面をウエットエッチングによりライトエッチングして加工痕を除去する（図１２のＳ８）。

次に、薄板に加工された接合済みシリコン基板２００の表面にフォトリソグラフィーによってレジストパターニングを行い（図１２のＳ９）、ウェットエッチングまたはドライエッチングによってインク流路溝を形成する（図１２のＳ１０）。これによって、吐出室２１となる凹部２２、リザーバ２３となる凹部２４および電極取り出し部３４となる凹部２７が形成される（図１４（ｆ））。その際、ボロン拡散層の表面でエッチングストップがかかるので、振動板６の厚さを高精度に形成することができるとともに、表面荒れを防ぐことができる。

次に、マイクロブラスト加工等により、凹部２７の底部を除去して電極取り出し部３４を開口した後、静電アクチュエータの内部に付着している水分を除去する（図１２のＳ１１）。水分除去はこのシリコン基板を例えば真空チャンバ内に入れ、窒素雰囲気にして行う。そして、所要時間経過後、窒素雰囲気下でギャップ開放端部にエポキシ樹脂等の封止材３５を塗布して気密に封止する（図１２のＳ１２、図１４（ｇ））。このように静電アクチュエータ内部（ギャップ内）の付着水分を除去した後、気密封止することによって、静電アクチュエータの駆動耐久性を向上させることができる。
また、マイクロブラスト加工等により凹部２４の底部を貫通させてインク供給孔３３を形成する。さらに、インク流路溝の腐食を防止するため、このシリコン基板の表面にプラズマＣＶＤによりＴＥＯＳ膜からなるインク保護膜（図示せず）を形成する。また、シリコン基板上に金属からなる共通電極２６を形成する。

以上の工程を経て電極基板３に接合されたシリコン基板２００からキャビティ基板２が作製される。
その後、このキャビティ基板２の表面上に、予めノズル孔１１等が形成されたノズル基板１を接着により接合する（図１２のＳ１３、図１４（ｈ））。そして最後に、ダイシングにより個々のヘッドチップに切断すれば、上述したインクジェットヘッド１０の本体部が完成する（図１２のＳ１４）。

本実施形態のインクジェットヘッド１０の製造方法によれば、キャビティ基板２と電極基板３との接合部はシリコン酸化膜２５を介して陽極接合されているため、接合強度を高い信頼性で保持することができるとともに、第１及び第２の絶縁膜７、８がいわゆるＨｉｇｈ−Ｋ材により形成されているため、シリコン酸化膜と同じ厚みの絶縁膜を形成した場合、シリコン酸化膜に対し絶縁耐圧が高くなり、更にシリコン酸化膜に対しアクチュエータ駆動力も大きくすることができる。したがって吐出能力を損ねることなく、静電アクチュエータの駆動耐久性を向上させることができる。
また、キャビティ基板２を、予め作製された電極基板３に接合した状態のシリコン基板２００から作製するものであるので、その電極基板３によりキャビティ基板２を支持した状態となるため、キャビティ基板２を薄板化しても、割れたり欠けたりすることがなく、ハンドリングが容易となる。したがって、キャビティ基板２を単独で製造する場合よりも歩留まりが向上する。

上記の実施形態では、静電アクチュエータおよびインクジェットヘッド、ならびにこれらの製造方法について述べたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものでなく、本発明の思想の範囲内で種々変更することができる。例えば、ノズル孔より吐出される液状材料を変更することにより、インクジェットプリンタのほか、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、遺伝子検査等に用いられる生体分子溶液のマイクロアレイの製造など様々な用途の液滴吐出装置として利用することができる。

例えば、図１５は本発明のインクジェットヘッドを備えるインクジェットプリンタの概要を示すものである。
このインクジェットプリンタ５００は、記録紙５０１を副走査方向Ｙに向けて搬送するプラテン５０２と、このプラテン５０２にインクノズル面が対峙しているインクジェットヘッド１０と、このインクジェットヘッド１０を主走査方向Ｘに向けて往復移動させるためのキャリッジ５０３と、インクジェットヘッド１０の各インクノズルにインクを供給するインクタンク５０４とを有している。

本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す分解斜視図。 図１の略右半分の概略構成を示すインクジェットヘッドの断面図。 図２のＡ部の拡大断面。 図２のａ−ａ拡大断面図。 図２のインクジェットヘッドの上面図。 本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッドの概略断面図。 図６のＢ部の拡大断面図。 図６のｂ−ｂ拡大断面図。 本発明の実施形態３に係るインクジェットヘッドの概略断面図。 図９のＣ部の拡大断面図。 図９のｃ−ｃ拡大断面図。 インクジェットヘッドの製造工程の概略の流れを示すフローチャート。 電極基板の製造工程の概要を示す断面図。 インクジェットヘッドの製造工程の概要を示す断面図。 インクジェットプリンタの概略斜視図。

符号の説明

１ ノズル基板、２ キャビティ基板、３ 電極基板、４ 静電アクチュエータ部、５ 個別電極（固定電極）、６ 振動板（可動電極）、７ 第１の絶縁膜、７ａ アルミナ誘電体層、８ 第２の絶縁膜、８ａ シリコン酸化膜、８ｂ アルミナ誘電体層、９ 駆動制御回路（駆動手段）、１０ インクジェットヘッド、１１ ノズル孔、１２ オリフィス、２１ 吐出室、２３ リザーバ、２５ シリコン酸化膜、２６ 共通電極、３２ 凹部、３３ インク供給孔、３４ 電極取り出し部、３５ 封止材、２００ シリコン基板、３００ ガラス基板、５００ インクジェットプリンタ。

Claims (4)

1. ガラス基板に設けられた固定電極と、
   シリコン基板に形成され、前記固定電極と所定の大きさのギャップを介して対向して配置された可動電極と、
   前記固定電極と前記可動電極との間に静電気力を発生させて該可動電極に変位を生じさせる駆動手段と、
   前記固定電極の前記可動電極と対向する面に設けられた第１の絶縁膜と、
   前記可動電極の前記固定電極と対向する面に設けられた第２の絶縁膜とを有し、
   前記第１の絶縁膜及び第２の絶縁膜の一方または両方は、シリコン酸化膜と、酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電体膜とを含む積層構造であり、かつ、前記ガラス基板と前記シリコン基板とを陽極接合する該シリコン基板の接合部にのみ前記積層構造の絶縁膜のうち前記シリコン酸化膜が形成されていることを特徴とする静電アクチュエータ。
2. 前記誘電体膜は、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＮ）、酸窒化ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯＮ）の中から少なくとも一つが選ばれ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。
3. 前記誘電体膜は、前記シリコン酸化膜よりも厚さが厚いことを特徴とする請求項１または２記載の静電アクチュエータ。
4. 液滴を吐出する単一または複数のノズル孔を有するノズル基板と、前記ノズル基板との間で、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、前記吐出室の底部にて構成される振動板となる可動電極に所定のギャップを介して対向配置される個別電極となる固定電極が形成された電極基板とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の静電アクチュエータを備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。

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