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並びに液滴吐出装置
【課題】プロセス適応性に優れた、精度の高い階段状の段差を有する静電アクチュエータおよびその製造方法等を提供する。
【解決手段】ガラス基板上に形成された個別電極５と、この個別電極５に対して所定のギャップを介して平行に対向配置された振動板６と、個別電極５と振動板６との間に静電気力を発生させて、振動板６に変位を生じさせる駆動手段４０とを備えた静電アクチュエータにおいて、個別電極５の振動板６に対する対向面上に、少なくとも１段の階段状の段差を有する絶縁膜７を備える。
【解決手段】ガラス基板上に形成された個別電極５と、この個別電極５に対して所定のギャップを介して平行に対向配置された振動板６と、個別電極５と振動板６との間に静電気力を発生させて、振動板６に変位を生じさせる駆動手段４０とを備えた静電アクチュエータにおいて、個別電極５の振動板６に対する対向面上に、少なくとも１段の階段状の段差を有する絶縁膜７を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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並びに液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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平行に対向配置されたシリコン製の振動板（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。
【０００３】
このような静電駆動方式のインクジェットヘッドにおいて、駆動電圧の上昇を引き起こすことなく、振動板の変位量を増加させ、液滴の吐出エネルギーを増加させる構造について検討されてきた。その構造の一つに、個別電極に階段状の段差を設ける方式がある。例えば、特許文献１には、個別電極の支持基板（電極基板）としてシリコン基板を用いる場合は、シリコン基板に形成した絶縁膜に階段状の段差を有する凹部を形成し、その凹部の底面上に個別電極を形成することにより、階段状の段差を有する個別電極を形成することが開示されており、また、個別電極の支持基板（電極基板）としてガラス基板を用いる場合は、ガラス基板に階段状の段差を有する凹部を形成し、その凹部の底面上に個別電極を形成することにより、階段状の段差を有する個別電極を形成することが開示されている。
また、ガラス基板に階段状の段差を有する凹部を形成することにより、個別電極に階段状の段差を形成するものとしては特許文献２や特許文献３がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１８１５５号公報
【特許文献２】特開２００６−２５６２２号公報
【特許文献３】特開２００６−２８９７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のように電極基板としてシリコン基板を用いる場合は、ガラス基板（例えば、ホウ珪酸ガラス基板）を用いた場合と比較して加工がしやすい反面、次のような問題がある。
（１）シリコン基板の単価がガラス基板の単価より高いため、コストが高くなる。
（２）キャビティ基板を接合する際に、陽極接合ができない。
（３）シリコン基板は透明でないため、静電アクチュエータ内の様子が観察できない。
また、特許文献１や特許文献２、３のように電極基板としてガラス基板を用いる場合は、階段状の段差を複数回のパターニングとウェットエッチングによって形成するが、この多段エッチング工程でのエッチング量の制御が難しく、段差を高精度に形成することが困難であった。そのため、ギャップ長にバラツキが生じやすく、その結果吐出量のバラツキを招き、印刷品質を損なうこととなっていた。
さらにまた、インクジェットヘッドの高密度化に伴い静電アクチュエータも微小化するが、インクジェットヘッドの吐出圧力を確保するためには静電アクチュエータの発生圧力を極力低い駆動電圧で高める必要がある。しかしながら、特許文献１や特許文献２、３にはこのような工夫はなされていない。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、プロセス適応性に優れた、精度の高い階段状の段差を有する静電アクチュエータおよびその製造方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る静電アクチュエータは、ガラス基板上に形成された固定電極と、この固定電極に対して所定のギャップを介して平行に対向配置された可動電極と、固定電極と可動電極との間に静電気力を発生させて、可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータにおいて、固定電極の可動電極に対する対向面上に、少なくとも１段の階段状の段差を有する絶縁膜を備えたものである。
この構成によれば、固定電極上に形成した絶縁膜に１段以上の段差を形成するものであるから、段差の精度が向上するという効果がある。
【０００８】
また、絶縁膜は、固定電極の長手方向または幅方向に階段状の段差を有するものとする。絶縁膜の段差は固定電極の長手方向または幅方向のどちらにも設けることができる。これにより、駆動電圧の上昇を引き起こすことなく可動電極を固定電極の長手方向または幅方向に連成当接させることができ、大きな変位量で安定した吐出が可能となる。
【０００９】
また、絶縁膜は、ギャップの最深部以外の固定電極の対向面に、任意の段数で形成されている。
ギャップの最深部には絶縁膜を設けずに固定電極の表面が露出した状態にすることもできる。
【００１０】
また、絶縁膜は、少なくともシリコン酸化膜を含むものである。
シリコン酸化膜により、必要な絶縁耐圧および接合強度を確保することができる。
【００１１】
また、絶縁膜は、少なくともダイアモンドライクカーボン膜を含むものである。
ダイアモンドライクカーボン膜は、表面平滑性が高く、低摩擦性を有するため、静電アクチュエータの駆動耐久性および駆動安定性が向上する。また、ダイアモンドライクカーボンの中でも水素化アモルファスカーボンを用いるのが望ましく、ＣＶＤ法により成膜すると、耐久性が高い。
【００１２】
また、絶縁膜は、少なくとも酸化シリコンよりも比誘電率の大きい誘電材料からなる誘電膜を含むものである。
絶縁膜として、酸化シリコンよりも比誘電率の大きい誘電材料、いわゆるＨｉｇｈ−ｋ材を用いると、静電アクチュエータの発生圧力を向上できるので、静電アクチュエータの微小化、高密度化が可能となる。
Ｈｉｇｈ−ｋ材の中でも、プロセス適性、膜質の安定性等の見地から、特に、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、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）が望ましく、これらの中から少なくとも一つを選べばよい。
【００１３】
本発明に係る静電アクチュエータの第１の製造方法は、ガラス基板上に形成された固定電極と、この固定電極に対して所定のギャップを介して平行に対向配置された可動電極と、固定電極と可動電極との間に静電気力を発生させて、可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、
固定電極が形成されたガラス基板に絶縁膜を全面成膜する工程と、
全面成膜された絶縁膜に対してパターニングするパターニング工程と、
パターニングで露出した絶縁膜の部分をエッチングにより選択的に除去する絶縁膜エッチング工程とを有し、
パターニング工程と絶縁膜エッチング工程とを少なくとも１回または複数回繰り返すことにより、１段以上の階段状の段差を有する絶縁膜を固定電極上に形成するものである。
【００１４】
この第１の製造方法は、固定電極上に絶縁膜を全面成膜し、この全面成膜された絶縁膜に対して少なくとも１回または複数回のパターニングと、パターニングで露出した絶縁膜の部分を除去する絶縁膜エッチングとを行うものであるので、精度の高い段差を有する絶縁膜を固定電極上に形成することができる。
また、絶縁膜エッチング工程では、ドライエッチングにより絶縁膜を除去することが望ましい。
【００１５】
本発明に係る静電アクチュエータの第２の製造方法は、ガラス基板上に形成された固定電極と、この固定電極に対して所定のギャップを介して平行に対向配置された可動電極と、固定電極と可動電極との間に静電気力を発生させて、可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、
マスク部材を用いて、スパッタ法により、１段以上の階段状の段差を有する絶縁膜を固定電極上に形成するものである。
【００１６】
この第２の製造方法は、マスク部材を用いて、スパッタ法により、直接固定電極上に１段以上の階段状の段差を有する絶縁膜を形成することができるので、上記第１の製造方法に比べて、プロセスが簡略化されるため、段数が多いほど効果が大きい製造方法である。
【００１７】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のいずれかの静電アクチュエータを搭載したものである。
本発明の液滴吐出ヘッドは、上記のように精度の高い段差を有する絶縁膜が固定電極上に形成された静電アクチュエータを備えているので、駆動電圧の上昇を引き起こすことなく可動電極の安定した連成当接が可能となり、優れた吐出特性を有し、高密度化が可能な液滴吐出ヘッドを実現することができる。
【００１８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のいずれかの静電アクチュエータの製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するものである。
これにより、優れた吐出特性を有し、高密度化が可能な液滴吐出ヘッドを安価に製造することができる。
【００１９】
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。したがって、優れた吐出特性を有し、高密度化が可能な液滴吐出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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の形態について図面を参照して説明する。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、吐出室とリザーバ部が別々の基板に設けられた４枚の基板を積層した４層構造のものや、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。
【００２１】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態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は組立状態における図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（但し、個別電極上の絶縁膜の構成は図１と異なる）、図３は図２のＡ−Ａ拡大断面図、図４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。
【００２２】
本実施の形態１に係るインクジェットヘッド１０は、図１から図４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。
【００２３】
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、図３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とを備えている。個別電極５は、振動板６に対向する電極部５ａと、基板端部側へ延設されるリード部５ｂ、および図示省略のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）と配線接続される端子部５ｃとを有する。
【００２４】
ここで、個別電極５の電極部５ａにおける振動板６との対向面上には、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）からなる絶縁膜７が１段以上の階段状に形成されている。なお、絶縁膜７は任意の段数を有するものとすることができるが、本実施の形態１ではギャップの最深部以外の対向面に、長手方向の前後にそれぞれ１段だけ絶縁膜７を設けている。すなわち、最深部のギャップ長Ｇは個別電極５の表面が露出した状態（この部分には絶縁膜７が無い状態）となっている。従って、絶縁膜７形成部分のギャップ長はＧよりも狭いＧ１となっている（Ｇ＞Ｇ１）。これにより、最小限の絶縁膜７の成膜で振動板６の連成当接を行うことができる。ここで、連成当接というのは、例えば図２に破線で模式的に示すように、振動板６が、静電引力により各段の絶縁膜７の端部に順次接触しながら個別電極５に当接することをいう。なお、駆動電圧の大小により連成当接状態を変化させることができる。従って、振動板６の変位量が変化するため、インク吐出量を多様に変化させることができる。
また、絶縁膜７の段差（２段以上の場合は厚みの差）は、任意に設定することができるが、最深部のギャップ長Ｇの２０％以下が望ましい。段差が大きすぎると振動板６が連成当接しなくなり、本発明の効果が得られなくなる。本実施の形態１の場合、最深部のギャップ長Ｇを２００ｎｍ、絶縁膜７の厚みを３０ｎｍ、振動板６側の絶縁膜９の厚みを１１０ｎｍとしている。
【００２５】
個別電極５は、一般に透明電極であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）により形成されるが、特にこれに限定されるものではない。ＩＺＯ(Indium Zinc Oxide）の透明電極、あるいはＡｕ、Ａｌ等の金属等でもかまわない。
この個別電極５の端子部５ｃとキャビティ基板２上に設けられた共通電極２６とに、図４に簡略化して示すように、静電アクチュエータの駆動手段として、ドライバＩＣなどの駆動制御回路４０がＦＰＣを介して配線接続される。また、振動板６の個別電極５との対向面、すなわちキャビティ基板２の接合面全面には、静電アクチュエータの絶縁破壊や短絡等を防ぐために、シリコンの熱酸化膜からなる絶縁膜９が形成されている。
【００２６】
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段の同軸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（インク吐出面）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とリザーバ２３部の圧力変動を補償するためのダイヤフラム部１３が形成されている。
【００２７】
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バラツキがなくなり、またインク滴の飛び散りがなく、インク滴の吐出量のバラツキ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。
【００２８】
電極基板３に接合されるキャビティ基板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に高濃度のボロン（Ｂ）を拡散させたボロン拡散層により形成されており、ボロン拡散層の厚さを振動板６の厚さと同じにするものである。これは、アルカリによる異方性ウェットエッチングにより、吐出室２１を形成する際に、ボロン拡散層が露出した時点でエッチングレートが極端に小さくなるため、いわゆるエッチングストップ技術により振動板６を所望の厚さに精度よく形成することができるからである。
【００２９】
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。
【００３０】
電極基板３は、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ホウ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。
【００３１】
以上のように作製された電極基板３とキャビティ基板２とを陽極接合し、その上にノズル基板１を接着接合することにより、図２に示すようにインクジェットヘッド１０の本体部が完成する。その後、ＦＰＣを用いて駆動制御回路４０を各個別電極５と共通電極２６とに配線接続する。さらに、電極取り出し部（ＦＲＰ実装部ともいう）３４における静電アクチュエータのギャップの開放端部にエポキシ系樹脂等の封止材３５を塗布するなどして気密に封止する。これにより、湿気や異物等が静電アクチュエータのギャップへ侵入するのを確実に防止することができ、駆動の安定性および耐久性を実現できる。つまり、インクジェットヘッド１０の信頼性が向上する。
【００３２】
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４０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は静電引力により個別電極５側に引き寄せられて吸着する。その際、個別電極５上には段差を有する絶縁膜７が形成されているので、振動板６はギャップ長の小さい方、すなわち図２の上の段から絶縁膜７に接触し、ついで最深部の個別電極５に当接する。言い換えれば、上の段のギャップ長Ｇ１を埋めるのに十分な電圧を印加することにより振動板６は絶縁膜７に当接し、次段のギャップ長Ｇ−Ｇ１＝ｔ（ｔ：絶縁膜７の厚み）を埋めるのに十分な電圧を印加することにより振動板６は個別電極５に当接する。このように絶縁膜７の段数に応じて順次各段の絶縁膜７の端部に接触しながら連成当接していき、個別電極５に当接する。振動板６が連成当接によって変位することにより、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た時点で、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、インク滴を吐出する。
【００３３】
従って、本実施の形態１に係るインクジェットヘッド１０によれば、比較的低い駆動電圧により大きな変位量が得られるため、バラツキの少ない安定した吐出が可能である。また、駆動電圧を制御することにより振動板６の変位量を制御することができ、インク吐出量を変化させることができるため、多様な階調で高精細な表現が可能となる。また、静電アクチュエータの微小化によるインクジェットヘッドの高密度化が可能なうえに、コスト低減が可能である。
また、本実施の形態１のように個別電極５上の絶縁膜７を長手方向の前後に階段状に形成した構造は、ノズル孔１１付近で誘電率が高いため、振動板制御がしやすくメニスカス制御が行いやすいため、ＭＳＤＴ（インク吐出量制御）を行う場合には望ましい構造である。
【００３４】
次に、静電アクチュエータの発生圧力について説明する。
駆動時における振動板６を吸引する静電圧力（発生圧力）Ｐは、静電エネルギーをＥ、振動板６の個別電極５に対する任意の位置をｘ、振動板６の面積をＳ、印加電圧をＶ、絶縁膜の厚さをｔ、真空中の誘電率をε0、絶縁膜の比誘電率をεrとすると、以下の式で表される。
【００３５】
【数１】
【００３６】
また、振動板６の駆動時における平均圧力Ｐeは、振動板６が駆動していない時の振動板６から個別電極５までの距離（ギャップ長）をｄとして、以下の式で表される。
【００３７】
【数２】
【００３８】
式１、式２は、個別電極５上の絶縁膜７が複数段の段差を有する場合、各段について実質的に適用可能である。従って、式２から、絶縁膜の比誘電率が大きいほど、あるいは絶縁膜の厚さに対する比誘電率の比（ｔ／ε）が小さいほど、平均圧力Ｐeが高くなることが分かる。酸化シリコンは比誘電率が３．８程度と空気より比誘電率が大きいため、多段で構成される場合、絶縁膜の累積厚みが厚い部分は、絶縁膜の累積厚みが薄い部分に比べて静電アクチュエータの発生圧力を高くすることができる。
すなわち、本発明の静電アクチュエータに電圧を印加すると、発生圧力が相対的に大きな絶縁膜の累積厚みが厚い部分から連成当接が生じるため、絶縁膜の累積厚みが薄い部分が本来必要な当接電圧以下の電圧で静電アクチュエータの当接が可能となる。また、例えば絶縁膜の比誘電率を全体として２倍にすれば、絶縁膜の厚さを２倍にしてもほぼ同じ発生圧力が得られるため、静電アクチュエータにおける静電アクチュエータにおけるＴＤＤＢ（Time Depend Dielectric Breakdown、長時間の絶縁破壊強度）、ＴＺＤＢ（Time Zero Dielectric Breakdown、瞬間における絶縁破壊強度）等の耐絶縁破壊強度をより向上することができる。また、同じ当接電圧で比較した場合、吐出室の体積変化量をより大きくでき、インク排除体積を大きく確保することができる。
【００３９】
なお、図２では、絶縁膜７の段差を個別電極５の長手方向に設けた場合を示したが、図５に示すように、絶縁膜７の段差を個別電極５の幅方向に設けても同様の効果がある。個別電極５の長手方向とは、個別電極５が延設される長さ方向、つまり凹部３２の長さ方向をいい、個別電極５の幅方向とは、ノズル列方向、つまり凹部３２の溝幅の方向をいう。
【００４０】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの概略断面図である。なお、実施の形態２以降において、実施の形態１と同じ構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施の形態２は、絶縁膜７を２段に構成した以外は実施の形態１と同様である。また、最上段から段差（１）、段差（２）を形成する。この製造方法については後述する。１段目絶縁膜７ａおよび２段目絶縁膜７ｂはいずれもシリコン酸化膜で形成されている。また、電極中央部には絶縁膜７が無く個別電極５の表面となっている。なお、図６ではわかりやすくするために１段目と２段目の界面を示してあるが、実際には同種の誘電材料の場合、この界面は存在しない。絶縁膜７の膜厚については、１段目、２段目ともにそれぞれ２０ｎｍとしている。最深部のギャップ長Ｇ＝２００ｎｍである。従って、１段目のギャップ長Ｇ１＝１６０ｎｍ、２段目のギャップ長Ｇ２＝１８０ｎｍである。また、振動板６側の絶縁膜９の厚みは１１０ｎｍとしている。
【００４１】
本実施の形態２によれば、実施の形態１の効果に加えて、絶縁膜７を２段にすることによりアクチュエータ発生圧力を高くすることができるため、静電アクチュエータの微小化、インクジェットヘッドの高密度化にさらに寄与するものとなる。
【００４２】
実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３に係るインクジェットヘッドの概略断面図である。
本実施の形態３は、実施の形態２において、２段目絶縁膜７ｂを個別電極５の電極部５ａの表面全面に形成したものである。したがって、段差は１段である。なお、このように絶縁膜７は段差を有しない場合もあるが、便宜上、段差（２）を有しない絶縁膜も含めて２段目絶縁膜７ｂと称する。その他は実施の形態２と同じ構成である。また、絶縁膜７の膜厚等についても実施の形態２と同じであり、１段目、２段目ともにそれぞれ２０ｎｍ、最深部のギャップ長Ｇ＝２００ｎｍである。また、振動板６側の絶縁膜９の厚みは１１０ｎｍである。
【００４３】
本実施の形態３は、実施の形態２と同様の効果を有するほか、振動板６と個別電極５は、同種材料の絶縁膜９と絶縁膜７を介して当接、離脱を繰り返すので、静電アクチュエータの駆動耐久性および安定性が向上するという効果がある。
【００４４】
実施の形態４．
図８は本発明の実施の形態４に係るインクジェットヘッドの概略断面図である。
これまでの実施の形態１から３では、ギャップ長Ｇの最深部を個別電極５の電極部５ａの中央部に設けたものであったが、本実施の形態４では、電極部５ａの先端部（ノズル孔１１に近い位置）にギャップ長Ｇの最深部を設けたものである。個別電極５上の絶縁膜７は２段構成となっており、それぞれシリコン酸化膜で形成されている。絶縁膜７の膜厚等についても実施の形態２と同じであり、１段目、２段目ともにそれぞれ２０ｎｍ、最深部のギャップ長Ｇ＝２００ｎｍである。また、振動板６側の絶縁膜９の厚みは１１０ｎｍとしている。
【００４５】
本実施の形態４は、実施の形態３と同様の効果を有するほか、ギャップ長の最深部Ｇをノズル孔１１に近い電極部５ａの先端部に設けているので、吐出時にインク整流効果があるため、インクの吐出重量を大きくすることが可能である。したがって、印刷速度が向上する。
【００４６】
実施の形態５．
図９は本発明の実施の形態５に係るインクジェットヘッドの概略断面図である。
本実施の形態５は、個別電極５上の絶縁膜７を異種材料の組み合わせで積層構造としたものである。すなわち、１段目絶縁膜７ａを酸化シリコン（ＳｉＯ2）、２段目絶縁膜７ｂを酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3、アルミナ）により形成している。アルミナのような所謂Ｈｉｇｈ−ｋ材（高誘電率絶縁材料）を使用すると、比誘電率が７．９程度と酸化シリコンの比誘電率３．８よりも大きいので、静電アクチュエータの発生圧力をより高めることが可能となる。
【００４７】
比誘電率が酸化シリコンよりも大きいＨｉｇｈ−ｋ材としては、アルミナのほか、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ3）、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）、窒化ジルコニウム（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）、及びこれらの複合膜等を挙げることができる。その中でも膜の低温成膜性、膜の均質性、プロセス適応性等を考慮した場合、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3、アルミナ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、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く、これらの中から少なくとも一つが選ばれる。
【００４８】
また、絶縁膜７は、Ｈｉｇｈ−ｋ材どうしの組み合わせでもよいし、Ｈｉｇｈ−ｋ材と酸化シリコンは上記とは逆の積層、すなわち、１段目をＨｉｇｈ−ｋ材、２段目を酸化シリコンとしてもよい。また、絶縁膜７の段数は任意であり、したがって、誘電材料の組み合わせ順序についても特に制限はない。
【００４９】
実施の形態６．
図１０は本発明の実施の形態６に係るインクジェットヘッドの概略断面図である。
本実施の形態６は、個別電極５上の絶縁膜７を実施の形態５と同様に異種材料の積層構造としたものであるが、１段目絶縁膜７ａをＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）、特に水素化アモルファスカーボン（ａ−Ｃ：Ｈ）により形成したものである。２段目絶縁膜７ｂは上記同様、酸化シリコンである。絶縁膜７の膜厚等については、１段目絶縁膜（ａ−Ｃ：Ｈ）７ａを１０ｎｍ、２段目絶縁膜（ＳｉＯ2）７ｂを３０ｎｍ、最深部のギャップ長Ｇ＝２００ｎｍ、振動板６側の絶縁膜９の厚みを１１０ｎｍとしている。
【００５０】
ＤＬＣは表面平滑性が高く、低摩擦性を有するため、絶縁膜７の最表面に形成することで静電アクチュエータの駆動耐久性および駆動安定性をより向上させることが可能となる。特に、ＤＬＣ膜としてａ−Ｃ：Ｈ膜を使用すると、ａ−Ｃ：Ｈ膜は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により成膜すると、耐久性が高い。また、１段目絶縁膜７ａであるａ−Ｃ：Ｈ膜の膜厚は、あまり厚いと膜応力が大きくなるので１０ｎｍ程度が目安となる。逆に、あまり薄いとａ−Ｃ：Ｈ膜としての特性が発揮できないので、５ｎｍ程度以上が望ましい。
【００５１】
（インクジェットヘッドの製造方法）
次に、実施の形態１〜６に係るインクジェットヘッド１０の製造方法について図１１から図１６を参照して概要を説明する。図１１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１２〜図１５はそれぞれ実施の形態１〜６に係る電極基板の第1の製造方法を示す製造工程の概略断面図である。但し、実施の形態３、４については図示を省略してある。図１６は実施の形態１に係る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。
【００５２】
図１１において、ステップＳ１〜Ｓ６は電極基板３の製造工程を示すものであり、ステップＳ７とＳ８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。第１の製造方法は、パターニングと絶縁膜エッチングとを複数回繰り返すことにより、所望の段数の絶縁膜７を個別電極５上に形成する方法である。
【００５３】
（電極基板の第1の製造方法）
はじめに、各実施の形態に係る電極基板３の第１の製造方法について説明する。
１．実施の形態１の場合
（１）ホウ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５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、例えば、スパッタ法によりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を１００ｎｍの厚さで形成し、このＩＴＯ膜をフォトリソグラフィーによりパターニングして個別電極５となる部分以外をエッチング除去して、凹部３２の内部に個別電極５を形成する（図１１のＳ１、図１２（ａ））。
【００５４】
（２）次に、個別電極５上の絶縁膜７として、ガラス基板３００の接合面側の表面全体に、ＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン）を原料ガスとして用いたＲＦ−ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法（以下、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法という）によりＳｉＯ2膜を３０ｎｍの厚さで形成する（図１１のＳ２、図１２（ｂ））。
【００５５】
（３）次に、この全面成膜されたＳｉＯ2膜に対してレジストを塗布し、フォトリソグラフィーにより１回目のパターニングを行う（図１１のＳ３）。パターニングは、個別電極５の電極中央部およびＦＰＣ実装部（電極取り出し部）３４ならびにガラス基板３００の接合部３６のＳｉＯ2膜を除去するようにレジストを開口する。
（４）次に、ＣＨＦ3によるＲＩＥ（Reactive Ion Etching）ドライエッチングにより、電極中央部のＳｉＯ2膜、ＦＰＣ実装部３４のＳｉＯ2膜、接合部３６のＳｉＯ2膜を同時にエッチング除去し、さらに上記レジストを硫酸洗浄により剥離すれば、実施の形態１に示す段差（１）を有する１段の絶縁膜７を個別電極５上に形成することができる（図１１のＳ４、図１２（ｃ））。
（５）その後、ブラスト加工等によってインク供給孔３３となる孔部３３ａをガラス基板３００に形成する。
【００５６】
２．実施の形態２、３の場合
（１）図１３の（ａ）、（ｂ）の工程は実施の形態１の（１）、（２）と同じである。但し、全面成膜するＳｉＯ2膜の膜厚は４０ｎｍとしている。
（２）次に、上記（３）と同様に１回目のレジストパターニングを行い（図１１のＳ３）、ＣＨＦ3によるＲＩＥドライエッチングにより、電極中央部、ＦＰＣ実装部３４および接合部３６のＳｉＯ2膜を２０ｎｍだけエッチング除去する（図１１のＳ４、図１３（ｃ））。これにより、２０ｎｍの段差（１）を有する１段目絶縁膜７ａが形成される。
（３）次に、上記レジストを剥離したのち、２回目のレジストパターニングを行い（図１１のＳ５）、ＣＨＦ3によるＲＩＥドライエッチングにより、電極中央部、ＦＰＣ実装部３４および接合部３６のＳｉＯ2膜をさらに２０ｎｍエッチング除去する（図１１のＳ６）。そして、レジストを硫酸洗浄により剥離すれば、２０ｎｍの段差（２）を有する２段目絶縁膜７ｂが形成される（図１３（ｄ））。これにより、実施の形態２に示す段差（１）と段差（２）を有する２段の絶縁膜７を個別電極５上に形成することができる。
（４）その後、ブラスト加工等によってインク供給孔３３となる孔部３３ａをガラス基板３００に形成する。
【００５７】
また、実施の形態３の場合は、実施の形態２における上記（３）の工程において、電極中央部のＳｉＯ2膜を残すように２回目のレジストパターニングを行えばよい。
【００５８】
３．実施の形態４の場合
図示は省略するが、基本的に実施の形態３の場合と同様である。すなわち、段差（１）を設ける位置が個別電極５の電極中央部から先端部に変わるだけであり、２回目のレジストパターニングにおいては、個別電極５の先端部にＳｉＯ2膜を残すようにパターニングを行えばよい。
【００５９】
４．実施の形態５の場合
（１）図１４（ａ）の工程は実施の形態１の（１）と同じである。
（２）ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタ法を用いて、２段目絶縁膜７ｂとなるＡｌ2Ｏ3膜を２０ｎｍの厚さでガラス基板３００の接合面側の表面全体に形成する（図１１のＳ２、図１４（ｂ））。
（３）さらに、このＡｌ2Ｏ3膜の上にＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により、１段目絶縁膜７ａとなるＳｉＯ2膜を３０ｎｍの厚さで全面成膜する（図１１のＳ２、図１４（ｃ））。
（４）次に、このＳｉＯ2膜に対して１回目のレジストパターニングを行い、ＣＨＦ3によるＲＩＥドライエッチングにより、ＦＰＣ実装部３４および接合部３６のＳｉＯ2膜除去及び個別電極５上に段差（１）を有する１段目絶縁膜７ａを形成する（図１１のＳ３、Ｓ４、図１４（ｄ））。
（５）次に、ＦＰＣ実装部３４および接合部３６のＡｌ2Ｏ3膜を除去するために、２回目のレジストパターニングを行い、ＣＨＦ3によるＲＩＥドライエッチングによりその部分のＡｌ2Ｏ3膜を除去する（図１１のＳ５、Ｓ６、図１４（ｅ））。
（６）その後、ブラスト加工等によってインク供給孔３３となる孔部３３ａをガラス基板３００に形成する。
【００６０】
５．実施の形態６の場合
（１）図１５（ａ）の工程は実施の形態１の（１）と同じである。
（２）ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法を用いて、２段目絶縁膜７ｂとなるＳｉＯ2膜を３０ｎｍの厚さでガラス基板３００の接合面側の表面全体に形成する（図１１のＳ２、図１５（ｂ））。
（３）さらに、このＳｉＯ2膜の上にＲＦ−ＣＶＤ法（ＲＦパワー：９００Ｗ、原料ガス：トルエン）を用いて、１段目絶縁膜７ａとなるａ−Ｃ：Ｈ膜（水素化アモルファスカーボン膜）を１０ｎｍの厚さで全面成膜する（図１１のＳ２、図１５（ｃ））。
（４）次に、このａ−Ｃ：Ｈ膜に対して１回目のレジストパターニングを行い、Ｏ2アッシングによるエッチングでＦＰＣ実装部３４および接合部３６のＳｉＯ2膜除去及び個別電極５上に段差（１）を有する１段目絶縁膜７ａを形成する（図１１のＳ３、Ｓ４、図１５（ｄ））。
（５）次に、ＦＰＣ実装部３４および接合部３６のＳｉＯ2膜を除去するために、２回目のレジストパターニングを行い、ＣＨＦ3によるＲＩＥドライエッチングによりその部分のＳｉＯ2膜を除去する（図１１のＳ５、Ｓ６、図１５（ｅ））。
（６）その後、ブラスト加工等によってインク供給孔３３となる孔部３３ａをガラス基板３００に形成する。
以上により、実施の形態１〜６の電極基板３が作製される。なお、図１１のＳ６において、ｎ段目絶縁膜は、ｎ段目の段差を有し個別電極５の表面が露出する場合と、ｎ段目の段差が無く個別電極５の表面がｎ段目絶縁膜で被覆される場合とがある。
【００６１】
この第１の製造方法は、以上の説明から明らかなように、個別電極５上に全面成膜された絶縁膜７に対して、少なくとも１回のパターニングと絶縁膜エッチングを行い、あるいは、複数回のパターニングと絶縁膜エッチングとを繰り返すことにより、個別電極５上の絶縁膜７に少なくとも１段以上の段差を階段状に形成するものであるから、ガラス基板３００の凹部３２底面にエッチングにより段差を形成する従来法に比較して、段差の加工精度が著しく向上する。その結果、静電アクチュエータを構成したとき、振動板７の連成当接状態の安定性が向上するという効果がある。
【００６２】
６．インクジェットヘッドの製造方法
次に、図１６を参照してインクジェットヘッドの製造方法について説明する。ここでは、上記のように作製された実施の形態１の電極基板３を用いているが、他の実施の形態２〜６の電極基板３を用いても同様である。
【００６３】
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。
【００６４】
まず、例えば厚さが２８０μｍのシリコン基板２００の片面全面に、例えば厚さが０．８μｍのボロン拡散層２０１を形成したシリコン基板２００を作製する（図１１のＳ７）。次に、そのシリコン基板２００のボロン拡散層２０１の表面（下面）上に、絶縁膜９として、熱酸化法によりＳｉＯ2膜を１１０ｎｍの厚さで全面成膜する（図１１のＳ８、図１６（ａ））。
【００６５】
次に、このシリコン基板２００を電極基板３上にアライメントして陽極接合する（図１１のＳ９、図１６（ｂ））。
ついで、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１１のＳ１０、図１６（ｃ））、さらにこのシリコン基板２００の表面全面をウェ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１１のＳ１１）。
【００６６】
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１１のＳ１２）、ＫＯＨ水溶液による異方性ウェットエッチングによってインク流路溝を形成する（図１１のＳ１３）。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ＦＰＣ実装部（電極取り出し部）３４となる凹部２７が形成される（図１６（ｄ））。その際、ボロン拡散層２０１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。
【００６７】
次に、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチングにより、凹部２７の底部を除去してＦＰＣ実装部３４を開口した後（図１６（ｅ））、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１１のＳ１４）。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、加熱真空引きをすることにより水分を除去する。そして、所要時間経過後、窒素ガスを導入し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１１のＳ１５、図１６（ｆ））。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法によりＴＥＯＳ−ＳｉＯ2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。
【００６８】
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１１のＳ１６）。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１１のＳ１７、図１６（ｇ））。
【００６９】
このインクジェットヘッド１０の製造方法によれば、前述したように、駆動電圧を上げることなく安定した吐出量を確保できる静電アクチュエータを備えるインクジェットヘッドを安価に製造することができる。さらに、静電アクチュエータの発生圧力が向上し、絶縁耐圧、駆動耐久性および吐出性能に優れた静電アクチュエータを備えるインクジェットヘッドを安価に製造することができる。
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。
【００７０】
（電極基板の第２の製造方法）
次に、電極基板の第２の製造方法について、実施の形態２の場合を例にとって図１７を参照して説明する。もちろん、この製造方法は他の実施の形態１、３〜６についても適用できるものである。図１７は実施の形態２に係る電極基板の第２の製造方法を示す製造工程の概略断面図である。
（１）図１７（ａ）は、前述したとおり、ガラス基板３００に凹部３２とその凹部３２内に個別電極５を形成するものであり、前記第１の製造方法における（１）の工程と同じである。
（２）そして、個別電極５上に１段目絶縁膜７ａを形成する箇所のみが開口したシリコンマスクからなる第１のマスク部材３１０をガラス基板３００上に重ね合わせて、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタ法を用いて、ＳｉＯ2膜を２０ｎｍの厚さでパターン成膜する（図１７（ｂ））。
（３）次に、２段目絶縁膜７ｂとなる箇所のみが開口したシリコンマスクからなる第２のマスク部材３１１をガラス基板３００上に重ね合わせて、ＥＣＲスパッタ法を用いて、ＳｉＯ2膜を２０ｎｍの厚さで成膜する（図１７（ｃ））。これにより、１段目絶縁膜７ａの上に２段目絶縁膜７ｂを積層した形で段差（１）、（２）を有する絶縁膜７を個別電極５上に形成することができる。
（４）その後、第２のマスク部材３１１を取り除き、ブラスト加工等によってインク供給孔３３となる孔部３３ａをガラス基板３００に形成する（図１７（ｄ））。
【００７１】
この第２の製造方法は、絶縁膜７の段差を下から積み上げていく方法であり、絶縁膜７の段数に対応して順次開口部３１２の面積を大きくしたマスク部材を用いればよいので、前記第１の製造方法に比べてプロセスを簡略化することができるため、段数が多いほど効果が大きく、多段構造の絶縁膜７を形成するのに有利である。
【００７２】
以上の実施の形態では、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、本発明の静電アクチュエータは、光スイッチやミラーデバイス、マイクロポンプ、レーザプリンタのレーザ操作ミラーの駆動部などにも利用することができる。また、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、例えば図１８に示すような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。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態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２】組立状態における図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】図２のＡ−Ａ拡大断面図。
【図４】図２のインクジェットヘッドの上面図。
【図５】固定電極の幅方向に絶縁膜の段差を設けた場合の拡大断面図。
【図６】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの概略断面図。
【図７】本発明の実施の形態３に係るインクジェットヘッドの概略断面図。
【図８】本発明の実施の形態４に係るインクジェットヘッドの概略断面図。
【図９】本発明の実施の形態５に係るインクジェットヘッドの概略断面図。
【図１０】本発明の実施の形態６に係るインクジェットヘッドの概略断面図。
【図１１】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。
【図１２】実施の形態１に係る電極基板の第１の製造方法を示す製造工程の概略断面図。
【図１３】実施の形態２に係る電極基板の第１の製造方法を示す製造工程の概略断面図。
【図１４】実施の形態４に係る電極基板の第１の製造方法を示す製造工程の概略断面図。
【図１５】実施の形態５に係る電極基板の第１の製造方法を示す製造工程の概略断面図。
【図１６】インクジェットヘッドの製造工程の概略断面図。
【図１７】実施の形態２に係る電極基板の第２の製造方法を示す製造工程の概略断面図。
【図１８】本発明のインクジェットヘッドを適用したインクジェットプリンタの一例を示す概略斜視図。
【符号の説明】
【００７４】
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 絶縁膜、７ａ １段目絶縁膜、７ｂ ２段目絶縁膜、９ 絶縁膜、１０ インクジェットヘッド、１１ ノズル孔、１２ オリフィス、１３ ダイヤフラム部、２１ 吐出室、２３ リザーバ、２６ 共通電極、３２ 凹部、３３ インク供給孔、３４ 電極取り出し部（ＦＰＣ実装部）、３５ 封止材、３６ 接合部、４０ 駆動制御回路（駆動手段）、２００ シリコン基板、３００ ガラス基板、３１０ 第１のマスク部材、３１１ 第２のマスク部材、３１２ マスク部材の開口部、５００ インクジェットプリンタ。
【技術分野】
【０００１】
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並びに液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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平行に対向配置されたシリコン製の振動板（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。
【０００３】
このような静電駆動方式のインクジェットヘッドにおいて、駆動電圧の上昇を引き起こすことなく、振動板の変位量を増加させ、液滴の吐出エネルギーを増加させる構造について検討されてきた。その構造の一つに、個別電極に階段状の段差を設ける方式がある。例えば、特許文献１には、個別電極の支持基板（電極基板）としてシリコン基板を用いる場合は、シリコン基板に形成した絶縁膜に階段状の段差を有する凹部を形成し、その凹部の底面上に個別電極を形成することにより、階段状の段差を有する個別電極を形成することが開示されており、また、個別電極の支持基板（電極基板）としてガラス基板を用いる場合は、ガラス基板に階段状の段差を有する凹部を形成し、その凹部の底面上に個別電極を形成することにより、階段状の段差を有する個別電極を形成することが開示されている。
また、ガラス基板に階段状の段差を有する凹部を形成することにより、個別電極に階段状の段差を形成するものとしては特許文献２や特許文献３がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１８１５５号公報
【特許文献２】特開２００６−２５６２２号公報
【特許文献３】特開２００６−２８９７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のように電極基板としてシリコン基板を用いる場合は、ガラス基板（例えば、ホウ珪酸ガラス基板）を用いた場合と比較して加工がしやすい反面、次のような問題がある。
（１）シリコン基板の単価がガラス基板の単価より高いため、コストが高くなる。
（２）キャビティ基板を接合する際に、陽極接合ができない。
（３）シリコン基板は透明でないため、静電アクチュエータ内の様子が観察できない。
また、特許文献１や特許文献２、３のように電極基板としてガラス基板を用いる場合は、階段状の段差を複数回のパターニングとウェットエッチングによって形成するが、この多段エッチング工程でのエッチング量の制御が難しく、段差を高精度に形成することが困難であった。そのため、ギャップ長にバラツキが生じやすく、その結果吐出量のバラツキを招き、印刷品質を損なうこととなっていた。
さらにまた、インクジェットヘッドの高密度化に伴い静電アクチュエータも微小化するが、インクジェットヘッドの吐出圧力を確保するためには静電アクチュエータの発生圧力を極力低い駆動電圧で高める必要がある。しかしながら、特許文献１や特許文献２、３にはこのような工夫はなされていない。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、プロセス適応性に優れた、精度の高い階段状の段差を有する静電アクチュエータおよびその製造方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る静電アクチュエータは、ガラス基板上に形成された固定電極と、この固定電極に対して所定のギャップを介して平行に対向配置された可動電極と、固定電極と可動電極との間に静電気力を発生させて、可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータにおいて、固定電極の可動電極に対する対向面上に、少なくとも１段の階段状の段差を有する絶縁膜を備えたものである。
この構成によれば、固定電極上に形成した絶縁膜に１段以上の段差を形成するものであるから、段差の精度が向上するという効果がある。
【０００８】
また、絶縁膜は、固定電極の長手方向または幅方向に階段状の段差を有するものとする。絶縁膜の段差は固定電極の長手方向または幅方向のどちらにも設けることができる。これにより、駆動電圧の上昇を引き起こすことなく可動電極を固定電極の長手方向または幅方向に連成当接させることができ、大きな変位量で安定した吐出が可能となる。
【０００９】
また、絶縁膜は、ギャップの最深部以外の固定電極の対向面に、任意の段数で形成されている。
ギャップの最深部には絶縁膜を設けずに固定電極の表面が露出した状態にすることもできる。
【００１０】
また、絶縁膜は、少なくともシリコン酸化膜を含むものである。
シリコン酸化膜により、必要な絶縁耐圧および接合強度を確保することができる。
【００１１】
また、絶縁膜は、少なくともダイアモンドライクカーボン膜を含むものである。
ダイアモンドライクカーボン膜は、表面平滑性が高く、低摩擦性を有するため、静電アクチュエータの駆動耐久性および駆動安定性が向上する。また、ダイアモンドライクカーボンの中でも水素化アモルファスカーボンを用いるのが望ましく、ＣＶＤ法により成膜すると、耐久性が高い。
【００１２】
また、絶縁膜は、少なくとも酸化シリコンよりも比誘電率の大きい誘電材料からなる誘電膜を含むものである。
絶縁膜として、酸化シリコンよりも比誘電率の大きい誘電材料、いわゆるＨｉｇｈ−ｋ材を用いると、静電アクチュエータの発生圧力を向上できるので、静電アクチュエータの微小化、高密度化が可能となる。
Ｈｉｇｈ−ｋ材の中でも、プロセス適性、膜質の安定性等の見地から、特に、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、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）が望ましく、これらの中から少なくとも一つを選べばよい。
【００１３】
本発明に係る静電アクチュエータの第１の製造方法は、ガラス基板上に形成された固定電極と、この固定電極に対して所定のギャップを介して平行に対向配置された可動電極と、固定電極と可動電極との間に静電気力を発生させて、可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、
固定電極が形成されたガラス基板に絶縁膜を全面成膜する工程と、
全面成膜された絶縁膜に対してパターニングするパターニング工程と、
パターニングで露出した絶縁膜の部分をエッチングにより選択的に除去する絶縁膜エッチング工程とを有し、
パターニング工程と絶縁膜エッチング工程とを少なくとも１回または複数回繰り返すことにより、１段以上の階段状の段差を有する絶縁膜を固定電極上に形成するものである。
【００１４】
この第１の製造方法は、固定電極上に絶縁膜を全面成膜し、この全面成膜された絶縁膜に対して少なくとも１回または複数回のパターニングと、パターニングで露出した絶縁膜の部分を除去する絶縁膜エッチングとを行うものであるので、精度の高い段差を有する絶縁膜を固定電極上に形成することができる。
また、絶縁膜エッチング工程では、ドライエッチングにより絶縁膜を除去することが望ましい。
【００１５】
本発明に係る静電アクチュエータの第２の製造方法は、ガラス基板上に形成された固定電極と、この固定電極に対して所定のギャップを介して平行に対向配置された可動電極と、固定電極と可動電極との間に静電気力を発生させて、可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、
マスク部材を用いて、スパッタ法により、１段以上の階段状の段差を有する絶縁膜を固定電極上に形成するものである。
【００１６】
この第２の製造方法は、マスク部材を用いて、スパッタ法により、直接固定電極上に１段以上の階段状の段差を有する絶縁膜を形成することができるので、上記第１の製造方法に比べて、プロセスが簡略化されるため、段数が多いほど効果が大きい製造方法である。
【００１７】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のいずれかの静電アクチュエータを搭載したものである。
本発明の液滴吐出ヘッドは、上記のように精度の高い段差を有する絶縁膜が固定電極上に形成された静電アクチュエータを備えているので、駆動電圧の上昇を引き起こすことなく可動電極の安定した連成当接が可能となり、優れた吐出特性を有し、高密度化が可能な液滴吐出ヘッドを実現することができる。
【００１８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のいずれかの静電アクチュエータの製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するものである。
これにより、優れた吐出特性を有し、高密度化が可能な液滴吐出ヘッドを安価に製造することができる。
【００１９】
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。したがって、優れた吐出特性を有し、高密度化が可能な液滴吐出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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の形態について図面を参照して説明する。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、吐出室とリザーバ部が別々の基板に設けられた４枚の基板を積層した４層構造のものや、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。
【００２１】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態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は組立状態における図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（但し、個別電極上の絶縁膜の構成は図１と異なる）、図３は図２のＡ−Ａ拡大断面図、図４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。
【００２２】
本実施の形態１に係るインクジェットヘッド１０は、図１から図４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。
【００２３】
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、図３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とを備えている。個別電極５は、振動板６に対向する電極部５ａと、基板端部側へ延設されるリード部５ｂ、および図示省略のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）と配線接続される端子部５ｃとを有する。
【００２４】
ここで、個別電極５の電極部５ａにおける振動板６との対向面上には、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）からなる絶縁膜７が１段以上の階段状に形成されている。なお、絶縁膜７は任意の段数を有するものとすることができるが、本実施の形態１ではギャップの最深部以外の対向面に、長手方向の前後にそれぞれ１段だけ絶縁膜７を設けている。すなわち、最深部のギャップ長Ｇは個別電極５の表面が露出した状態（この部分には絶縁膜７が無い状態）となっている。従って、絶縁膜７形成部分のギャップ長はＧよりも狭いＧ１となっている（Ｇ＞Ｇ１）。これにより、最小限の絶縁膜７の成膜で振動板６の連成当接を行うことができる。ここで、連成当接というのは、例えば図２に破線で模式的に示すように、振動板６が、静電引力により各段の絶縁膜７の端部に順次接触しながら個別電極５に当接することをいう。なお、駆動電圧の大小により連成当接状態を変化させることができる。従って、振動板６の変位量が変化するため、インク吐出量を多様に変化させることができる。
また、絶縁膜７の段差（２段以上の場合は厚みの差）は、任意に設定することができるが、最深部のギャップ長Ｇの２０％以下が望ましい。段差が大きすぎると振動板６が連成当接しなくなり、本発明の効果が得られなくなる。本実施の形態１の場合、最深部のギャップ長Ｇを２００ｎｍ、絶縁膜７の厚みを３０ｎｍ、振動板６側の絶縁膜９の厚みを１１０ｎｍとしている。
【００２５】
個別電極５は、一般に透明電極であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）により形成されるが、特にこれに限定されるものではない。ＩＺＯ(Indium Zinc Oxide）の透明電極、あるいはＡｕ、Ａｌ等の金属等でもかまわない。
この個別電極５の端子部５ｃとキャビティ基板２上に設けられた共通電極２６とに、図４に簡略化して示すように、静電アクチュエータの駆動手段として、ドライバＩＣなどの駆動制御回路４０がＦＰＣを介して配線接続される。また、振動板６の個別電極５との対向面、すなわちキャビティ基板２の接合面全面には、静電アクチュエータの絶縁破壊や短絡等を防ぐために、シリコンの熱酸化膜からなる絶縁膜９が形成されている。
【００２６】
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段の同軸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（インク吐出面）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とリザーバ２３部の圧力変動を補償するためのダイヤフラム部１３が形成されている。
【００２７】
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バラツキがなくなり、またインク滴の飛び散りがなく、インク滴の吐出量のバラツキ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。
【００２８】
電極基板３に接合されるキャビティ基板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に高濃度のボロン（Ｂ）を拡散させたボロン拡散層により形成されており、ボロン拡散層の厚さを振動板６の厚さと同じにするものである。これは、アルカリによる異方性ウェットエッチングにより、吐出室２１を形成する際に、ボロン拡散層が露出した時点でエッチングレートが極端に小さくなるため、いわゆるエッチングストップ技術により振動板６を所望の厚さに精度よく形成することができるからである。
【００２９】
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。
【００３０】
電極基板３は、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ホウ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。
【００３１】
以上のように作製された電極基板３とキャビティ基板２とを陽極接合し、その上にノズル基板１を接着接合することにより、図２に示すようにインクジェットヘッド１０の本体部が完成する。その後、ＦＰＣを用いて駆動制御回路４０を各個別電極５と共通電極２６とに配線接続する。さらに、電極取り出し部（ＦＲＰ実装部ともいう）３４における静電アクチュエータのギャップの開放端部にエポキシ系樹脂等の封止材３５を塗布するなどして気密に封止する。これにより、湿気や異物等が静電アクチュエータのギャップへ侵入するのを確実に防止することができ、駆動の安定性および耐久性を実現できる。つまり、インクジェットヘッド１０の信頼性が向上する。
【００３２】
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４０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は静電引力により個別電極５側に引き寄せられて吸着する。その際、個別電極５上には段差を有する絶縁膜７が形成されているので、振動板６はギャップ長の小さい方、すなわち図２の上の段から絶縁膜７に接触し、ついで最深部の個別電極５に当接する。言い換えれば、上の段のギャップ長Ｇ１を埋めるのに十分な電圧を印加することにより振動板６は絶縁膜７に当接し、次段のギャップ長Ｇ−Ｇ１＝ｔ（ｔ：絶縁膜７の厚み）を埋めるのに十分な電圧を印加することにより振動板６は個別電極５に当接する。このように絶縁膜７の段数に応じて順次各段の絶縁膜７の端部に接触しながら連成当接していき、個別電極５に当接する。振動板６が連成当接によって変位することにより、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た時点で、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、インク滴を吐出する。
【００３３】
従って、本実施の形態１に係るインクジェットヘッド１０によれば、比較的低い駆動電圧により大きな変位量が得られるため、バラツキの少ない安定した吐出が可能である。また、駆動電圧を制御することにより振動板６の変位量を制御することができ、インク吐出量を変化させることができるため、多様な階調で高精細な表現が可能となる。また、静電アクチュエータの微小化によるインクジェットヘッドの高密度化が可能なうえに、コスト低減が可能である。
また、本実施の形態１のように個別電極５上の絶縁膜７を長手方向の前後に階段状に形成した構造は、ノズル孔１１付近で誘電率が高いため、振動板制御がしやすくメニスカス制御が行いやすいため、ＭＳＤＴ（インク吐出量制御）を行う場合には望ましい構造である。
【００３４】
次に、静電アクチュエータの発生圧力について説明する。
駆動時における振動板６を吸引する静電圧力（発生圧力）Ｐは、静電エネルギーをＥ、振動板６の個別電極５に対する任意の位置をｘ、振動板６の面積をＳ、印加電圧をＶ、絶縁膜の厚さをｔ、真空中の誘電率をε0、絶縁膜の比誘電率をεrとすると、以下の式で表される。
【００３５】
【数１】
【００３６】
また、振動板６の駆動時における平均圧力Ｐeは、振動板６が駆動していない時の振動板６から個別電極５までの距離（ギャップ長）をｄとして、以下の式で表される。
【００３７】
【数２】
【００３８】
式１、式２は、個別電極５上の絶縁膜７が複数段の段差を有する場合、各段について実質的に適用可能である。従って、式２から、絶縁膜の比誘電率が大きいほど、あるいは絶縁膜の厚さに対する比誘電率の比（ｔ／ε）が小さいほど、平均圧力Ｐeが高くなることが分かる。酸化シリコンは比誘電率が３．８程度と空気より比誘電率が大きいため、多段で構成される場合、絶縁膜の累積厚みが厚い部分は、絶縁膜の累積厚みが薄い部分に比べて静電アクチュエータの発生圧力を高くすることができる。
すなわち、本発明の静電アクチュエータに電圧を印加すると、発生圧力が相対的に大きな絶縁膜の累積厚みが厚い部分から連成当接が生じるため、絶縁膜の累積厚みが薄い部分が本来必要な当接電圧以下の電圧で静電アクチュエータの当接が可能となる。また、例えば絶縁膜の比誘電率を全体として２倍にすれば、絶縁膜の厚さを２倍にしてもほぼ同じ発生圧力が得られるため、静電アクチュエータにおける静電アクチュエータにおけるＴＤＤＢ（Time Depend Dielectric Breakdown、長時間の絶縁破壊強度）、ＴＺＤＢ（Time Zero Dielectric Breakdown、瞬間における絶縁破壊強度）等の耐絶縁破壊強度をより向上することができる。また、同じ当接電圧で比較した場合、吐出室の体積変化量をより大きくでき、インク排除体積を大きく確保することができる。
【００３９】
なお、図２では、絶縁膜７の段差を個別電極５の長手方向に設けた場合を示したが、図５に示すように、絶縁膜７の段差を個別電極５の幅方向に設けても同様の効果がある。個別電極５の長手方向とは、個別電極５が延設される長さ方向、つまり凹部３２の長さ方向をいい、個別電極５の幅方向とは、ノズル列方向、つまり凹部３２の溝幅の方向をいう。
【００４０】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの概略断面図である。なお、実施の形態２以降において、実施の形態１と同じ構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施の形態２は、絶縁膜７を２段に構成した以外は実施の形態１と同様である。また、最上段から段差（１）、段差（２）を形成する。この製造方法については後述する。１段目絶縁膜７ａおよび２段目絶縁膜７ｂはいずれもシリコン酸化膜で形成されている。また、電極中央部には絶縁膜７が無く個別電極５の表面となっている。なお、図６ではわかりやすくするために１段目と２段目の界面を示してあるが、実際には同種の誘電材料の場合、この界面は存在しない。絶縁膜７の膜厚については、１段目、２段目ともにそれぞれ２０ｎｍとしている。最深部のギャップ長Ｇ＝２００ｎｍである。従って、１段目のギャップ長Ｇ１＝１６０ｎｍ、２段目のギャップ長Ｇ２＝１８０ｎｍである。また、振動板６側の絶縁膜９の厚みは１１０ｎｍとしている。
【００４１】
本実施の形態２によれば、実施の形態１の効果に加えて、絶縁膜７を２段にすることによりアクチュエータ発生圧力を高くすることができるため、静電アクチュエータの微小化、インクジェットヘッドの高密度化にさらに寄与するものとなる。
【００４２】
実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３に係るインクジェットヘッドの概略断面図である。
本実施の形態３は、実施の形態２において、２段目絶縁膜７ｂを個別電極５の電極部５ａの表面全面に形成したものである。したがって、段差は１段である。なお、このように絶縁膜７は段差を有しない場合もあるが、便宜上、段差（２）を有しない絶縁膜も含めて２段目絶縁膜７ｂと称する。その他は実施の形態２と同じ構成である。また、絶縁膜７の膜厚等についても実施の形態２と同じであり、１段目、２段目ともにそれぞれ２０ｎｍ、最深部のギャップ長Ｇ＝２００ｎｍである。また、振動板６側の絶縁膜９の厚みは１１０ｎｍである。
【００４３】
本実施の形態３は、実施の形態２と同様の効果を有するほか、振動板６と個別電極５は、同種材料の絶縁膜９と絶縁膜７を介して当接、離脱を繰り返すので、静電アクチュエータの駆動耐久性および安定性が向上するという効果がある。
【００４４】
実施の形態４．
図８は本発明の実施の形態４に係るインクジェットヘッドの概略断面図である。
これまでの実施の形態１から３では、ギャップ長Ｇの最深部を個別電極５の電極部５ａの中央部に設けたものであったが、本実施の形態４では、電極部５ａの先端部（ノズル孔１１に近い位置）にギャップ長Ｇの最深部を設けたものである。個別電極５上の絶縁膜７は２段構成となっており、それぞれシリコン酸化膜で形成されている。絶縁膜７の膜厚等についても実施の形態２と同じであり、１段目、２段目ともにそれぞれ２０ｎｍ、最深部のギャップ長Ｇ＝２００ｎｍである。また、振動板６側の絶縁膜９の厚みは１１０ｎｍとしている。
【００４５】
本実施の形態４は、実施の形態３と同様の効果を有するほか、ギャップ長の最深部Ｇをノズル孔１１に近い電極部５ａの先端部に設けているので、吐出時にインク整流効果があるため、インクの吐出重量を大きくすることが可能である。したがって、印刷速度が向上する。
【００４６】
実施の形態５．
図９は本発明の実施の形態５に係るインクジェットヘッドの概略断面図である。
本実施の形態５は、個別電極５上の絶縁膜７を異種材料の組み合わせで積層構造としたものである。すなわち、１段目絶縁膜７ａを酸化シリコン（ＳｉＯ2）、２段目絶縁膜７ｂを酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3、アルミナ）により形成している。アルミナのような所謂Ｈｉｇｈ−ｋ材（高誘電率絶縁材料）を使用すると、比誘電率が７．９程度と酸化シリコンの比誘電率３．８よりも大きいので、静電アクチュエータの発生圧力をより高めることが可能となる。
【００４７】
比誘電率が酸化シリコンよりも大きいＨｉｇｈ−ｋ材としては、アルミナのほか、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ3）、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）、窒化ジルコニウム（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）、及びこれらの複合膜等を挙げることができる。その中でも膜の低温成膜性、膜の均質性、プロセス適応性等を考慮した場合、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3、アルミナ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、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く、これらの中から少なくとも一つが選ばれる。
【００４８】
また、絶縁膜７は、Ｈｉｇｈ−ｋ材どうしの組み合わせでもよいし、Ｈｉｇｈ−ｋ材と酸化シリコンは上記とは逆の積層、すなわち、１段目をＨｉｇｈ−ｋ材、２段目を酸化シリコンとしてもよい。また、絶縁膜７の段数は任意であり、したがって、誘電材料の組み合わせ順序についても特に制限はない。
【００４９】
実施の形態６．
図１０は本発明の実施の形態６に係るインクジェットヘッドの概略断面図である。
本実施の形態６は、個別電極５上の絶縁膜７を実施の形態５と同様に異種材料の積層構造としたものであるが、１段目絶縁膜７ａをＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）、特に水素化アモルファスカーボン（ａ−Ｃ：Ｈ）により形成したものである。２段目絶縁膜７ｂは上記同様、酸化シリコンである。絶縁膜７の膜厚等については、１段目絶縁膜（ａ−Ｃ：Ｈ）７ａを１０ｎｍ、２段目絶縁膜（ＳｉＯ2）７ｂを３０ｎｍ、最深部のギャップ長Ｇ＝２００ｎｍ、振動板６側の絶縁膜９の厚みを１１０ｎｍとしている。
【００５０】
ＤＬＣは表面平滑性が高く、低摩擦性を有するため、絶縁膜７の最表面に形成することで静電アクチュエータの駆動耐久性および駆動安定性をより向上させることが可能となる。特に、ＤＬＣ膜としてａ−Ｃ：Ｈ膜を使用すると、ａ−Ｃ：Ｈ膜は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により成膜すると、耐久性が高い。また、１段目絶縁膜７ａであるａ−Ｃ：Ｈ膜の膜厚は、あまり厚いと膜応力が大きくなるので１０ｎｍ程度が目安となる。逆に、あまり薄いとａ−Ｃ：Ｈ膜としての特性が発揮できないので、５ｎｍ程度以上が望ましい。
【００５１】
（インクジェットヘッドの製造方法）
次に、実施の形態１〜６に係るインクジェットヘッド１０の製造方法について図１１から図１６を参照して概要を説明する。図１１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１２〜図１５はそれぞれ実施の形態１〜６に係る電極基板の第1の製造方法を示す製造工程の概略断面図である。但し、実施の形態３、４については図示を省略してある。図１６は実施の形態１に係る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。
【００５２】
図１１において、ステップＳ１〜Ｓ６は電極基板３の製造工程を示すものであり、ステップＳ７とＳ８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。第１の製造方法は、パターニングと絶縁膜エッチングとを複数回繰り返すことにより、所望の段数の絶縁膜７を個別電極５上に形成する方法である。
【００５３】
（電極基板の第1の製造方法）
はじめに、各実施の形態に係る電極基板３の第１の製造方法について説明する。
１．実施の形態１の場合
（１）ホウ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５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、例えば、スパッタ法によりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を１００ｎｍの厚さで形成し、このＩＴＯ膜をフォトリソグラフィーによりパターニングして個別電極５となる部分以外をエッチング除去して、凹部３２の内部に個別電極５を形成する（図１１のＳ１、図１２（ａ））。
【００５４】
（２）次に、個別電極５上の絶縁膜７として、ガラス基板３００の接合面側の表面全体に、ＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン）を原料ガスとして用いたＲＦ−ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法（以下、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法という）によりＳｉＯ2膜を３０ｎｍの厚さで形成する（図１１のＳ２、図１２（ｂ））。
【００５５】
（３）次に、この全面成膜されたＳｉＯ2膜に対してレジストを塗布し、フォトリソグラフィーにより１回目のパターニングを行う（図１１のＳ３）。パターニングは、個別電極５の電極中央部およびＦＰＣ実装部（電極取り出し部）３４ならびにガラス基板３００の接合部３６のＳｉＯ2膜を除去するようにレジストを開口する。
（４）次に、ＣＨＦ3によるＲＩＥ（Reactive Ion Etching）ドライエッチングにより、電極中央部のＳｉＯ2膜、ＦＰＣ実装部３４のＳｉＯ2膜、接合部３６のＳｉＯ2膜を同時にエッチング除去し、さらに上記レジストを硫酸洗浄により剥離すれば、実施の形態１に示す段差（１）を有する１段の絶縁膜７を個別電極５上に形成することができる（図１１のＳ４、図１２（ｃ））。
（５）その後、ブラスト加工等によってインク供給孔３３となる孔部３３ａをガラス基板３００に形成する。
【００５６】
２．実施の形態２、３の場合
（１）図１３の（ａ）、（ｂ）の工程は実施の形態１の（１）、（２）と同じである。但し、全面成膜するＳｉＯ2膜の膜厚は４０ｎｍとしている。
（２）次に、上記（３）と同様に１回目のレジストパターニングを行い（図１１のＳ３）、ＣＨＦ3によるＲＩＥドライエッチングにより、電極中央部、ＦＰＣ実装部３４および接合部３６のＳｉＯ2膜を２０ｎｍだけエッチング除去する（図１１のＳ４、図１３（ｃ））。これにより、２０ｎｍの段差（１）を有する１段目絶縁膜７ａが形成される。
（３）次に、上記レジストを剥離したのち、２回目のレジストパターニングを行い（図１１のＳ５）、ＣＨＦ3によるＲＩＥドライエッチングにより、電極中央部、ＦＰＣ実装部３４および接合部３６のＳｉＯ2膜をさらに２０ｎｍエッチング除去する（図１１のＳ６）。そして、レジストを硫酸洗浄により剥離すれば、２０ｎｍの段差（２）を有する２段目絶縁膜７ｂが形成される（図１３（ｄ））。これにより、実施の形態２に示す段差（１）と段差（２）を有する２段の絶縁膜７を個別電極５上に形成することができる。
（４）その後、ブラスト加工等によってインク供給孔３３となる孔部３３ａをガラス基板３００に形成する。
【００５７】
また、実施の形態３の場合は、実施の形態２における上記（３）の工程において、電極中央部のＳｉＯ2膜を残すように２回目のレジストパターニングを行えばよい。
【００５８】
３．実施の形態４の場合
図示は省略するが、基本的に実施の形態３の場合と同様である。すなわち、段差（１）を設ける位置が個別電極５の電極中央部から先端部に変わるだけであり、２回目のレジストパターニングにおいては、個別電極５の先端部にＳｉＯ2膜を残すようにパターニングを行えばよい。
【００５９】
４．実施の形態５の場合
（１）図１４（ａ）の工程は実施の形態１の（１）と同じである。
（２）ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタ法を用いて、２段目絶縁膜７ｂとなるＡｌ2Ｏ3膜を２０ｎｍの厚さでガラス基板３００の接合面側の表面全体に形成する（図１１のＳ２、図１４（ｂ））。
（３）さらに、このＡｌ2Ｏ3膜の上にＴＥＯＳ−ＣＶＤ法により、１段目絶縁膜７ａとなるＳｉＯ2膜を３０ｎｍの厚さで全面成膜する（図１１のＳ２、図１４（ｃ））。
（４）次に、このＳｉＯ2膜に対して１回目のレジストパターニングを行い、ＣＨＦ3によるＲＩＥドライエッチングにより、ＦＰＣ実装部３４および接合部３６のＳｉＯ2膜除去及び個別電極５上に段差（１）を有する１段目絶縁膜７ａを形成する（図１１のＳ３、Ｓ４、図１４（ｄ））。
（５）次に、ＦＰＣ実装部３４および接合部３６のＡｌ2Ｏ3膜を除去するために、２回目のレジストパターニングを行い、ＣＨＦ3によるＲＩＥドライエッチングによりその部分のＡｌ2Ｏ3膜を除去する（図１１のＳ５、Ｓ６、図１４（ｅ））。
（６）その後、ブラスト加工等によってインク供給孔３３となる孔部３３ａをガラス基板３００に形成する。
【００６０】
５．実施の形態６の場合
（１）図１５（ａ）の工程は実施の形態１の（１）と同じである。
（２）ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法を用いて、２段目絶縁膜７ｂとなるＳｉＯ2膜を３０ｎｍの厚さでガラス基板３００の接合面側の表面全体に形成する（図１１のＳ２、図１５（ｂ））。
（３）さらに、このＳｉＯ2膜の上にＲＦ−ＣＶＤ法（ＲＦパワー：９００Ｗ、原料ガス：トルエン）を用いて、１段目絶縁膜７ａとなるａ−Ｃ：Ｈ膜（水素化アモルファスカーボン膜）を１０ｎｍの厚さで全面成膜する（図１１のＳ２、図１５（ｃ））。
（４）次に、このａ−Ｃ：Ｈ膜に対して１回目のレジストパターニングを行い、Ｏ2アッシングによるエッチングでＦＰＣ実装部３４および接合部３６のＳｉＯ2膜除去及び個別電極５上に段差（１）を有する１段目絶縁膜７ａを形成する（図１１のＳ３、Ｓ４、図１５（ｄ））。
（５）次に、ＦＰＣ実装部３４および接合部３６のＳｉＯ2膜を除去するために、２回目のレジストパターニングを行い、ＣＨＦ3によるＲＩＥドライエッチングによりその部分のＳｉＯ2膜を除去する（図１１のＳ５、Ｓ６、図１５（ｅ））。
（６）その後、ブラスト加工等によってインク供給孔３３となる孔部３３ａをガラス基板３００に形成する。
以上により、実施の形態１〜６の電極基板３が作製される。なお、図１１のＳ６において、ｎ段目絶縁膜は、ｎ段目の段差を有し個別電極５の表面が露出する場合と、ｎ段目の段差が無く個別電極５の表面がｎ段目絶縁膜で被覆される場合とがある。
【００６１】
この第１の製造方法は、以上の説明から明らかなように、個別電極５上に全面成膜された絶縁膜７に対して、少なくとも１回のパターニングと絶縁膜エッチングを行い、あるいは、複数回のパターニングと絶縁膜エッチングとを繰り返すことにより、個別電極５上の絶縁膜７に少なくとも１段以上の段差を階段状に形成するものであるから、ガラス基板３００の凹部３２底面にエッチングにより段差を形成する従来法に比較して、段差の加工精度が著しく向上する。その結果、静電アクチュエータを構成したとき、振動板７の連成当接状態の安定性が向上するという効果がある。
【００６２】
６．インクジェットヘッドの製造方法
次に、図１６を参照してインクジェットヘッドの製造方法について説明する。ここでは、上記のように作製された実施の形態１の電極基板３を用いているが、他の実施の形態２〜６の電極基板３を用いても同様である。
【００６３】
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。
【００６４】
まず、例えば厚さが２８０μｍのシリコン基板２００の片面全面に、例えば厚さが０．８μｍのボロン拡散層２０１を形成したシリコン基板２００を作製する（図１１のＳ７）。次に、そのシリコン基板２００のボロン拡散層２０１の表面（下面）上に、絶縁膜９として、熱酸化法によりＳｉＯ2膜を１１０ｎｍの厚さで全面成膜する（図１１のＳ８、図１６（ａ））。
【００６５】
次に、このシリコン基板２００を電極基板３上にアライメントして陽極接合する（図１１のＳ９、図１６（ｂ））。
ついで、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１１のＳ１０、図１６（ｃ））、さらにこのシリコン基板２００の表面全面をウェ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１１のＳ１１）。
【００６６】
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１１のＳ１２）、ＫＯＨ水溶液による異方性ウェットエッチングによってインク流路溝を形成する（図１１のＳ１３）。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ＦＰＣ実装部（電極取り出し部）３４となる凹部２７が形成される（図１６（ｄ））。その際、ボロン拡散層２０１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。
【００６７】
次に、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチングにより、凹部２７の底部を除去してＦＰＣ実装部３４を開口した後（図１６（ｅ））、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１１のＳ１４）。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、加熱真空引きをすることにより水分を除去する。そして、所要時間経過後、窒素ガスを導入し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１１のＳ１５、図１６（ｆ））。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法によりＴＥＯＳ−ＳｉＯ2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。
【００６８】
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１１のＳ１６）。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１１のＳ１７、図１６（ｇ））。
【００６９】
このインクジェットヘッド１０の製造方法によれば、前述したように、駆動電圧を上げることなく安定した吐出量を確保できる静電アクチュエータを備えるインクジェットヘッドを安価に製造することができる。さらに、静電アクチュエータの発生圧力が向上し、絶縁耐圧、駆動耐久性および吐出性能に優れた静電アクチュエータを備えるインクジェットヘッドを安価に製造することができる。
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。
【００７０】
（電極基板の第２の製造方法）
次に、電極基板の第２の製造方法について、実施の形態２の場合を例にとって図１７を参照して説明する。もちろん、この製造方法は他の実施の形態１、３〜６についても適用できるものである。図１７は実施の形態２に係る電極基板の第２の製造方法を示す製造工程の概略断面図である。
（１）図１７（ａ）は、前述したとおり、ガラス基板３００に凹部３２とその凹部３２内に個別電極５を形成するものであり、前記第１の製造方法における（１）の工程と同じである。
（２）そして、個別電極５上に１段目絶縁膜７ａを形成する箇所のみが開口したシリコンマスクからなる第１のマスク部材３１０をガラス基板３００上に重ね合わせて、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタ法を用いて、ＳｉＯ2膜を２０ｎｍの厚さでパターン成膜する（図１７（ｂ））。
（３）次に、２段目絶縁膜７ｂとなる箇所のみが開口したシリコンマスクからなる第２のマスク部材３１１をガラス基板３００上に重ね合わせて、ＥＣＲスパッタ法を用いて、ＳｉＯ2膜を２０ｎｍの厚さで成膜する（図１７（ｃ））。これにより、１段目絶縁膜７ａの上に２段目絶縁膜７ｂを積層した形で段差（１）、（２）を有する絶縁膜７を個別電極５上に形成することができる。
（４）その後、第２のマスク部材３１１を取り除き、ブラスト加工等によってインク供給孔３３となる孔部３３ａをガラス基板３００に形成する（図１７（ｄ））。
【００７１】
この第２の製造方法は、絶縁膜７の段差を下から積み上げていく方法であり、絶縁膜７の段数に対応して順次開口部３１２の面積を大きくしたマスク部材を用いればよいので、前記第１の製造方法に比べてプロセスを簡略化することができるため、段数が多いほど効果が大きく、多段構造の絶縁膜７を形成するのに有利である。
【００７２】
以上の実施の形態では、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、本発明の静電アクチュエータは、光スイッチやミラーデバイス、マイクロポンプ、レーザプリンタのレーザ操作ミラーの駆動部などにも利用することができる。また、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、例えば図１８に示すような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。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態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２】組立状態における図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】図２のＡ−Ａ拡大断面図。
【図４】図２のインクジェットヘッドの上面図。
【図５】固定電極の幅方向に絶縁膜の段差を設けた場合の拡大断面図。
【図６】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの概略断面図。
【図７】本発明の実施の形態３に係るインクジェットヘッドの概略断面図。
【図８】本発明の実施の形態４に係るインクジェットヘッドの概略断面図。
【図９】本発明の実施の形態５に係るインクジェットヘッドの概略断面図。
【図１０】本発明の実施の形態６に係るインクジェットヘッドの概略断面図。
【図１１】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。
【図１２】実施の形態１に係る電極基板の第１の製造方法を示す製造工程の概略断面図。
【図１３】実施の形態２に係る電極基板の第１の製造方法を示す製造工程の概略断面図。
【図１４】実施の形態４に係る電極基板の第１の製造方法を示す製造工程の概略断面図。
【図１５】実施の形態５に係る電極基板の第１の製造方法を示す製造工程の概略断面図。
【図１６】インクジェットヘッドの製造工程の概略断面図。
【図１７】実施の形態２に係る電極基板の第２の製造方法を示す製造工程の概略断面図。
【図１８】本発明のインクジェットヘッドを適用したインクジェットプリンタの一例を示す概略斜視図。
【符号の説明】
【００７４】
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 絶縁膜、７ａ １段目絶縁膜、７ｂ ２段目絶縁膜、９ 絶縁膜、１０ インクジェットヘッド、１１ ノズル孔、１２ オリフィス、１３ ダイヤフラム部、２１ 吐出室、２３ リザーバ、２６ 共通電極、３２ 凹部、３３ インク供給孔、３４ 電極取り出し部（ＦＰＣ実装部）、３５ 封止材、３６ 接合部、４０ 駆動制御回路（駆動手段）、２００ シリコン基板、３００ ガラス基板、３１０ 第１のマスク部材、３１１ 第２のマスク部材、３１２ マスク部材の開口部、５００ インクジェットプリンタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に形成された固定電極と、この固定電極に対して所定のギャップを介して平行に対向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、前記可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータにおいて、
前記固定電極の前記可動電極に対する対向面上に、少なくとも１段の階段状の段差を有する絶縁膜を備えたことを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
前記絶縁膜は、前記固定電極の長手方向または幅方向に階段状の段差を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。
【請求項３】
前記絶縁膜は、前記ギャップの最深部以外の前記固定電極の対向面に、任意の段数で形成されている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。
【請求項４】
前記絶縁膜は、少なくともシリコン酸化膜を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】
前記絶縁膜は、少なくともダイアモンドライクカーボン膜を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項６】
前記絶縁膜は、少なくとも酸化シリコンよりも比誘電率の大きい誘電材料からなる誘電膜を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項７】
酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料として、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、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６記載の静電アクチュエータ。
【請求項８】
ガラス基板上に形成された固定電極と、この固定電極に対して所定のギャップを介して平行に対向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、前記可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、
前記固定電極が形成された前記ガラス基板に絶縁膜を全面成膜する工程と、
前記全面成膜された絶縁膜に対してパターニングするパターニング工程と、
前記パターニングで露出した前記絶縁膜の部分をエッチングにより選択的に除去する絶縁膜エッチング工程とを有し、
前記パターニング工程と前記絶縁膜エッチング工程とを少なくとも１回または複数回繰り返すことにより、１段以上の階段状の段差を有する絶縁膜を前記固定電極上に形成することを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項９】
前記絶縁膜エッチング工程では、ドライエッチングにより前記絶縁膜を除去することを特徴とする請求項８記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
ガラス基板上に形成された固定電極と、この固定電極に対して所定のギャップを介して平行に対向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、前記可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、
マスク部材を用いて、スパッタ法により、１段以上の階段状の段差を有する絶縁膜を前記固定電極上に形成することを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至７のいずれかに記載の静電アクチュエータを搭載したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１２】
請求項８乃至１０のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
請求項１１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】
ガラス基板上に形成された固定電極と、この固定電極に対して所定のギャップを介して平行に対向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、前記可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータにおいて、
前記固定電極の前記可動電極に対する対向面上に、少なくとも１段の階段状の段差を有する絶縁膜を備えたことを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
前記絶縁膜は、前記固定電極の長手方向または幅方向に階段状の段差を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。
【請求項３】
前記絶縁膜は、前記ギャップの最深部以外の前記固定電極の対向面に、任意の段数で形成されている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。
【請求項４】
前記絶縁膜は、少なくともシリコン酸化膜を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】
前記絶縁膜は、少なくともダイアモンドライクカーボン膜を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項６】
前記絶縁膜は、少なくとも酸化シリコンよりも比誘電率の大きい誘電材料からなる誘電膜を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項７】
酸化シリコンよりも比誘電率が高い誘電材料として、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、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６記載の静電アクチュエータ。
【請求項８】
ガラス基板上に形成された固定電極と、この固定電極に対して所定のギャップを介して平行に対向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、前記可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、
前記固定電極が形成された前記ガラス基板に絶縁膜を全面成膜する工程と、
前記全面成膜された絶縁膜に対してパターニングするパターニング工程と、
前記パターニングで露出した前記絶縁膜の部分をエッチングにより選択的に除去する絶縁膜エッチング工程とを有し、
前記パターニング工程と前記絶縁膜エッチング工程とを少なくとも１回または複数回繰り返すことにより、１段以上の階段状の段差を有する絶縁膜を前記固定電極上に形成することを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項９】
前記絶縁膜エッチング工程では、ドライエッチングにより前記絶縁膜を除去することを特徴とする請求項８記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
ガラス基板上に形成された固定電極と、この固定電極に対して所定のギャップを介して平行に対向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、前記可動電極に変位を生じさせる駆動手段とを備えた静電アクチュエータの製造方法において、
マスク部材を用いて、スパッタ法により、１段以上の階段状の段差を有する絶縁膜を前記固定電極上に形成することを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至７のいずれかに記載の静電アクチュエータを搭載したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１２】
請求項８乃至１０のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
請求項１１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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００９−２４８５６０（Ｐ２００９−２４８５６０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０３３９６（Ｐ２００８−１０３３９６）
【出願日】平成２０年４月１１日（２００８．４．１１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１１日（２００８．４．１１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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