図1〜図9はこの発明の液滴吐出ヘッドの構成を示し、図1は分解斜視図、図2は透視状態を示す平面配置図、図3は図2のX11−X11断面図、図4は図2のX12−X12断面図、図5は図2のX13−X13断面図、図6は図2のY11−Y11断面図、図7は図2のY12−Y12断面図、図8は図2のY13−Y13断面図、図9は開放孔周辺の拡大図である。
液滴吐出ヘッド1は圧力発生手段として静電型アクチュエータを使用したものであり、アクチュエータ基板10と液室基板30及び複数のノズル孔41を有するノズル板40と図示していないフレームとFPCとドライバーICで構成されている。
ノズル板40は、例えば、紙面側(図2の上面側)に撥水膜をコーティングしたポリイミドフィルムであり、ノズル孔41はノズル板40を液室基板30に接着したのち、レーザ加工にて開口したものである。また、液室基板30の液体疎水剤保持部(液体疎水剤注入部)52と対応する部分には開口部42を有する。この開口部42は開口させる必要のある部分のみ抜く形で開口しているが、直線的に切り出すようにしても良い。また、ノズル板40と液室基板30を接着したのち開口しても良いし、あらかじめ開口しているものを接着しても良い。
液室基板30には、結晶方位(110)のシリコン基板を用い、ノズル板40と反対側の面に共通液室31と流体抵抗部32及び加圧液室33が形成されている。また、ノズル孔41と加圧液室33を連通させるための連通管34が液室基板30を貫通して形成されている。このような構成にすることにより、液室基板30の厚みよりも加圧液室33の高さを低くすることができ、ハンドリングの容易な厚さの基板を用いたまま加圧液室33の高さを吐出特性面から最適化することが可能となっている。この液室基板30の厚みは例えば400μmで加圧液室30の高さは80μmとしている。また、液室基板30に結晶方位(110)のシリコン基板を用いているので、加圧液室33等を公知の異方性エッチングにて高精度に加工することが可能となっている。また、図4に示すように、加圧液室33その他を形成した後、熱酸化により表面に液室基板接液膜35となる酸化膜を形成し、濡れ性の向上とインク等の吐出液による基材であるシリコンの腐食防止を図っている。このとき、図示しないが、液室基板30のノズル板40との接着面側にはダミーパターンを設けておくことにより熱酸化後に酸化膜の内部応力により基板が反ることを防止している。ここで、吐出液の種類によっては液室基板接液膜35が不要な場合もあるし、他の膜とする場合もある。
アクチュエータ基板10は、結晶方位(100)のシリコン基板11の上に基板絶縁膜12を介して高精度の空隙形成が可能な犠牲層プロセスにて形成された振動板20と空隙15aと固定電極層13に形成された固定電極13aからなる静電型アクチュエータが形成されている。このアクチュエータ基板10にはノズル孔41の並び方向に各空隙15aを相互に連通する連通路53が形成され、連通路53の他端部は連通路53内とアクチュエータ基板10の外部とを繋ぐ開放孔51に連通されている。また、アクチュエータ基板10の液室基板30と反対の面(以後、裏面とする)側から吐出液を供給するため、液供給路60が貫通して設けられ、図6に示すように、その表面に液供給路接液膜61が形成されている。
振動板20は積層膜で形成され、図3に示すように、空隙15a側から振動板側絶縁膜21と振動板電極層22と引張り応力膜23と犠牲層除去孔封止膜24及び接液膜25により形成されている。振動板側絶縁膜21は振動板20と固定電極13aが当接したときの短絡を防止するものであり、酸化シリコン膜で形成されている。振動板電極層22は固定電極13aとの間に電圧印可し静電力を発生させる振動板電極22aを有し、例えばヒ素ドープポリシリコン膜で形成されている。引張り応力膜23は振動板20を全体として引っ張り応力とすることで、撓まず張った状態にすることおよび駆動時の反発力確保するものであり、例えば窒化シリコン膜で形成されている。犠牲層除去孔封止膜24は犠牲層除去孔の封止と引張り応力膜23の割れ防止を兼ねるものであり、例えば酸化シリコン膜で形成されている。接液膜25はンク等の吐出液による腐食を防止するため例えばPBO(ポリベンゾオキサゾール)で形成されている。ここで振動板電極層22と引張り応力膜23の間に振動板撓み防止膜として酸化シリコン膜を設ける場合もある。
固定電極層13にはリンドープのポリシリコンを用い、その空隙15a側には絶縁膜として酸化シリコン膜を形成している。また、固定電極層13とシリコン基板11の間にも基板絶縁膜12として酸化シリコン膜が形成され、固定電極層13とシリコン基板11間の絶縁を確保している。ここで、振動板電極22aと固定電極13aのどちらか一方をノズル(チャネル)枚に分離した個別電極、他方を複数ノズル(チャネル)、例えば全ノズル(チャネル)で共通の共通電極として吐出させるノズル(チャネル)の選択が可能であるが、ここでは振動板電極22aを共通電極とし固定電極13aを個別電極とした。
空隙15aおよび連通路53は、ポリシリコンを犠牲層に用いた犠牲層プロセスにて形成した。この犠牲層プロセスにおける犠牲層除去孔やその周囲の詳細構造については図示していないが、特許文献2と同様な構成としている。振動板電極22aや固定電極13aは犠牲層と同じくポリシリコンにて形成されているが、先に述べたように、空隙15aとなる部分に面している部分は絶縁膜として設けたシリコン酸化膜で覆われているので、ポリシリコンとシリコン酸化膜で十分な選択性な選択性を有するエッチャント、例えばTMA(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)水溶液を用いて犠牲層除去を行うことにより犠牲層除去時にエッチングされることを防ぐ。
連通路53については、特許文献3に開示されているように、固定電極層13のポリシリコンも連通路形成の犠牲層として利用することにより連通路53のコンダクタンス増加を図っている。特許文献1〜3と同様に連通路53を通してヘキサメチルジシラザン(HMDS)蒸気を導入することで、振動板20と固定電極側絶縁膜14の空隙15a側の表面に疎水膜を形成し、さらに空隙15a中にはHMDS蒸気を封入して静電アクチュエータの駆動耐久性を確保している。
アクチュエータ基板10の開放孔51には第一の開放孔51aと第二の開放孔51bを有し、第一の開放孔51aは振動板接液膜25の形成時に同時に形成されたPBO膜(以下、振動板接液膜25と記載する)で覆われ、第二の開放孔51bは例えば紫外線硬化型のエポキシ樹脂からなる封止剤54aによって封止されている。第一の開放孔51aは、図9に示すように、開口径2μm程度の複数のものが形成されている。また、第一の開放孔51a上を覆う振動板接液膜25は第一の開放孔51a内には入らずに表面だけを覆うように形成している。一方、第二の開放孔51bは開口径30μm程度の大きさとし、その付近は蛇行通路とし、封止剤54aが第二の開放孔51bと蛇行通路内にある程度入り込む様にしている。
第二の開放孔51bを封止する封止剤54aの部分の液室基板30には、図4に示すように窪み37を形成し、封止剤54aの盛り上がりによるアクチュエータ基板10と液室基板30の接合不良が起きないようにしている。ここで封止剤54aが盛り上がらないのであれば、この窪み37は不要である。また、図5に示すように、第一の開放孔51aを覆うように貫通部が設けられて疎水剤保持部52としている。疎水剤保持部52中に液体の疎水剤52aが保持され、疎水剤保持部52のノズル板40側は封止剤54bで封止している。
なお、図では、ノズル孔42を上に描いているが、例えば記録液吐出ヘッドとして画像形成に搭載されるときにはノズル孔42を下にして搭載される。したがって装置への搭載状態では、ノズル孔42側に液体の疎水剤52aが溜まり、アクチュエータ基板10側が空間(気体部分)となる。第一の開放孔51aを覆う振動板接液膜25の形成材料であるPBO膜は液体は通さないが若干の透気性があり、空隙15aと連通路53内のHMDS濃度が低下した場合にはBBO膜を透過してHMDS蒸気が供給される。
このように、空隙15aを連通する連通路53に接して液体の疎水剤52aを保持する疎水剤保持部52を設けているので、封止が僅かに不完全であっても液体の疎水剤保持部52より疎水剤蒸気が供給されて、空隙15a内の疎水剤濃度の低下することを防いで静電アクチュエータの耐久性劣化を防止できる。ここで液体疎水剤保持部52は液室基板30に形成された単なる空間であるが、この部分に例えば多孔質体からなる吸収体を配置して液体疎水剤を保持するようにしても良い。
この開放孔51と液体の疎水剤52aを保持する疎水剤保持部52の他の構成と配置を図10〜図13に示す。図10に示すように、疎水剤保持部52の形状を封止剤54bで封止しやすいようにノズル側を絞った構成とすることができる。また、図11に示すように、第一の開放孔51aと第二の開放孔51bの両方を覆うように疎水剤保持部52を形成しても良い。また、図12に示すように、第二の開放孔51bを第一の開放孔51aよりも空隙15aに連通する連通路53側に形成し、第二の開放孔51bを覆うように液体の疎水剤52aを保持する疎水剤保持部52を形成しても良い。このような構成とした場合、第二の開放孔51b部分の透気性は封止剤54aの種類や塗布厚みや蛇行への入り込み有無あるいは入り込み量等にもよるが、第一の開放孔51a部分の透気性よりも(材料の透過率・厚さ・断面積を含めて)極めて小さいので、第二の開放孔51b部分の極めて小さい封止の不完全性のみ補われ、他部分の封止不完全性等による空隙15a内のHMDS濃度低下を補うようにはなっていない。一方、第一の開放孔51a部分で万一振動板接液膜25が開放孔51aから内部に入り込んだ場合でも、その影響は受けないで済む。
前記説明では、第一の大気開放孔51aと第二の大気開放孔51bを直列に配置した例を示したが、図13に示すように、第一の開放孔51aと第二の開放孔51bを並列に配置しても良い。
第一の大気開放孔51aと第二の大気開放孔51bと疎水剤保持部52を形成して疎水剤52aを封止する製造工程を図14のフローチャートと図15の工程図を参照して説明する。
まず、公知例と同様に犠牲層プロセスを用いてアクチュエータ基板10の静電アクチュエータ主要部を形成する(ステップS1)。この静電アクチュエータ主要部を形成するとき犠牲層除去孔を減圧CVD法による酸化シリコン膜にて封止したので、この状態では空隙15a内は減圧に保持され、常温・常圧の環境下では振動板20は大気圧に押され固定電極13a側に撓んでいる。次に、図15(a)に示すように、振動板20に第一の開放孔51aをフォトリソ・エッチングによって開口する(ステップS2)。これにより空隙15a内の圧力を外界圧力と同一にすることができ、振動板20の撓みが解消される。
次に、図15(b)に示すように、振動板接液膜25となるPBO膜を塗布法にて形成する(ステップS3)。この振動板接液膜25を形成するとき、PBOとなる前駆体を含んだ溶液をスピンコートにてアクチュエータ基板10の表面に塗布した後、ソフトベークを行い、溶媒を揮発させる。そしてPBO不要部をマスク露光にて露光してアルカリ溶液に浸漬し露光部のPBO前駆体膜を除去し、320℃程度の温度でハードベークを行いPBO化する。このように感光性材料を用いて容易に所望の部分にのみPBO膜を形成することができる。この振動板接液膜25の形成により第一の開放孔51aもPBO膜により覆われる。このPBO膜は透気性があるが、液体は透過しないので、後工程でアクチュエータ基板10表面が液体、例えばレジスト溶液やエッチング液、剥離液、純水、液体疎水剤等にさらされても、連通路53や空隙15a等にそれらの液体が入り込むことを防ぐ。
次に、アクチュエータ基板10に液供給路60と液供給路接液膜61を形成する(ステップS4)。液供給路60は公知のフォトリソ・エッチング工程により形成する。すなわち、液供給路60を形成するとき、液供給路60が形成される部分が開口したレジストをマスクにして、アクチュエータ基板10表面の酸化膜・窒化膜積層膜は通常のドライエッチャーで、シリコン基板11はシリコンディープドライエッチャーにてエッチングを行う。他に、ウォータレーザやサンドブラスト等で形成する方法によっても可能である。また、液供給路接液膜61は、アクチュエータ基板10の裏面側よりPBO前駆体を含んだ溶液をスプレーコートにて液供給路60内壁に付着させ、その後ソフトベーク及びハードベークにより溶媒揮発とPBO化を行う。
次に、図15(c)に示すように、第二の開放孔51bを開口する(ステップS5)。この第二の開放孔51bは、例えば、あらかじめその部分を開口していた振動板接液膜25をマスクにドライエッチングにより開口する。このとき、上記開口よりも一回り大きく開口したハードマスク55で第二の開放孔51b付近以外をカバーしてドライエッチング時のダメージを防止する。その後、図15(d)に示すように、酸素プラズマによるエッチングにてダメージを受けた部分の振動板接液膜25と酸化膜ドライエッチング時のデポ物を除去する。
次に、空隙内疎水化処理を行う(ステップS6)。この空隙内疎水化処理では、第二の開放孔51bから連通路53を通じ空隙15aへのHMDS(ヘキサメチルジシラザン)などの疎水膜となるガス導入を行って振動板側絶縁膜21と固定電極側絶縁膜14の空隙15aに面した部分の疎水化処理を行う。このとき、特許文献1に開示されているように、前処理(乾燥)工程を行い、表面に付着している水分等を可能な限り低減することが望ましい。例えば、ドライエアーを供給した処理槽内にアクチュエータ基板10を放置し、処理槽内を真空にして加熱する真空加熱工程、処理槽内を真空雰囲気と窒素雰囲気に交互に切り換える工程及びこれらの組合せを前処理工程として採用することができる。また、疎水膜形成工程も、特許文献1に開示されているものと同様に、アクチュエータ基板10と液相のHMDSを入れた容器を処理槽内に置き、常温、常圧の状態でHMDS蒸気が拡散により十分空隙15a内に侵入するまで放置する。または、減圧にした処理槽内で液相のHMDSを入れた容器中にアクチュエータ基板10を浸漬させて液相のHMDSを空隙15a内に導入し、その後、別の処理槽にてアクチュエータ基板10を加熱し、液相のHMDSを空隙内15a内から蒸発させ除去しても良い。このとき、所望の濃度のHMDS蒸気が空隙15a内に残るように加熱処理槽内には適度なHMDS蒸気を導入しておく。
次に、図15(e)に示すように、第二の開放孔51bを封止する(ステップS7)。第二の開放孔51bを封止する工程では、疎水化処理槽内からアクチュエータ基板10を取り出し、速やかに第二の開放孔51bを封止剤54aにて気密封止する。この封止剤54aとしては紫外線硬化型のエポキシ樹脂等を用いることができる。その後、図15(f)に示すように、液室基板20とアクチュエータ基板10を貼り合わせ、ノズル孔41と開口部42を有するノズル板40を公知例と同様に接着材にて接着する(ステップS8)。そして、図15(g)に示すように、疎水剤保持部52にノズル板40の開口部42から液体の疎水剤52aとなるHMDSを注入し、開口部を封止剤54bで封止する(ステップS9)。この封止剤54bには封止剤54aと同様に紫外線硬化型のエポキシ樹脂等を用いることができる。このようにして疎水剤52aを封止剤54bで封止する。
次に、第一の大気開放孔51aと第二の大気開放孔51b及び連通路53の配置例について、図16〜図19を参照して説明する。図16は各空隙15aの片側端部から連通路53を介して、チップ内に1箇所設けた第一の大気開放孔51aと第二の大気開放孔51bに連通させる例を示し、図17はチップ内の両側2箇所に第一の大気開放孔51aと第二の大気開放孔51bを設け、疎水剤をより短時間で導入できるようにすると同時に、空隙15a内のHMDS濃度が低下の抑制をより安定して行えるようにしたものである。図18は各空隙15aの両端部から連通路53を介して両側2箇所、チップ内の計4箇所に第一の大気開放孔51aを設けさらに効果的にしたものである。図19は各空隙15aの両端部から連通路53を設けた配置は、図18の配置例と同様であるが、第一の大気開放孔51aと第二の大気開放孔51bを両側の連通路53で共通として、大気開放孔の数を減らしたものである。図19に示す配置の場合、疎水剤の導入やHMDS濃度低下の抑制は図18の構成と同等のまま、封止が必要な箇所を減らすことで、封止に要する時間を短縮することが可能となる。さらに、図示は省略したが、特許文献2に開示されるように、各空隙15aをそれぞれ所要数毎にグループ化し空隙群毎にサブ共通連通路を枝分かれさせながら形成する様に配置して各空隙15aへの疎水剤導入を均一に行うえるようにしても良い。また、図11〜図13に示した開放孔51と疎水剤保持部52の配置の場合も同様であるし、他にも様々な配置例が考えられる。
次に第2の液滴吐出ヘッド1aについて図20のノズル基板・液室基板・アクチュエータ基板の部品構成を示す分解斜視図と、図21のノズル基板・液室基板・アクチュエータ基板の透視状態平面配置図及び図22に示した図21のY21−Y21断面図を参照して説明する。
液滴吐出ヘッド1aの静電型アクチュエータは液滴吐出ヘッド1と同様な構成であるが、開放孔51を一種類のみ設けた構成である。液滴吐出ヘッド1の静電型アクチュエータは第一の開放孔51aを開口し空隙15a内と外界を連通させることで常圧環境での振動板20の撓みを無くし、その状態で塗布法にて振動板接液膜25の形成を行ったが、液滴吐出ヘッド1aの静電型アクチュエータは真空蒸着法にてポリパラキシリレン膜を成膜して振動板接液膜25とした。そのため、振動板接液膜25形成時に空隙15a内を大気圧にする必要が無く、開放孔51は一種類のみとすることができる。また、吐出液の種類によっては振動板接液膜25が不要であるが、その場合もこのような構成とすることができる。
この液滴吐出ヘッド1aの静電型アクチュエータの大気開放孔51と疎水剤保持部52を形成して疎水剤52aを封止する製造工程を図23のフローチャートと図24の工程図を参照して説明する。
まず、図24(a)に示すように、アクチュエータ基板10の主要部を犠牲層プロセスによりを形成する(ステップS11)。このプロセスで犠牲層除去孔を減圧CVD法による酸化シリコン膜にて封止したので、この状態では空隙15a内は減圧に保持されている。次に、アクチュエータ基板10に液供給路60をフォトリソ・エッチング工程により形成する(ステップS12)。次に、図24(b)に示すように、振動板接液膜25と液供給路接液膜61となるポリパラキシリレン膜を真空蒸着法により同時に形成する(ステップS13)。この方法では蒸着チャンバー内で露出している部分はほぼ均一に成膜が行われる。成膜後に、通常のフォトリソ・エッチングプロセスにより、例えば外部との電気的接続部29上など不要な部分に成膜されたポリパラキシリレンを除去する。このとき、同時に開放孔51を開孔する部分のポリパラキシリレンも除去する。エッチングは酸素プラズマにて容易に行われる。なお、マスクとなるレジストもエッチングされるが、ポリパラキシリレン膜より十分に厚くしておくことで、マスクとして使用可能である。その後、レジスト除去は剥離液にて行う。次に、図24(c)に示すように、あらかじめ開放孔51が形成される部分が開口した振動板接液膜25をマスクにドライエッチングにより開口する(ステップS14)。このとき、上記開口よりも一回り大きく開口したハードマスク55により開放孔51付近以外をカバーしてドライエッチング時のダメージを防止する。その後、酸素プラズマによるエッチングにてダメージを受けた部分の振動板接液膜25と酸化膜ドライエッチング時のデポ物を除去する。
その後、図24(d)に示すように、開放孔51から連通路53を通じ空隙15aへのHMDSなどの疎水膜となるガス導入を行い振動板側絶縁膜21と固定電極側絶縁膜14の空隙15aに面した部分の疎水化処理を行う(ステップS15)。この疎水化処理では所望の濃度のHMDS蒸気が空隙15a内に残るようにしておく。次に、疎水化処理槽内からアクチュエータ基板10を取り出し、速やかに開放孔51を封止剤54aにて気密封止する(ステップS16)。この封止剤54aとしては、前述したように紫外線硬化型のエポキシ樹脂等を用いることができる。以下、液室基板30とアクチュエータ基板10を貼り合わせ(ステップS17)、疎水剤保持部52にノズル板40の開口部42から液体の疎水剤52aとなるHMDSを注入し、開口部を封止剤54bで封止する(ステップS18)。
次に第3の液滴吐出ヘッド1bについて図25〜図27の断面図を参照して説明する。液滴吐出ヘッド1bの静電型アクチュエータは、図25〜図27のいずれの場合も、液体疎水剤保持部52に吸収体を配置し、吸収体に液体疎水剤を保持させるとともに第二の開放孔51bは封止せず開放のままにしたものである。このような構成とすることにより、疎水剤保持部52から空隙15aへ疎水剤蒸気の供給を行い易くできる。それ以外は液滴吐出ヘッド1の静電型アクチュエータ、と同様である。また、製造工程は、図25に示した構成では空隙内疎水化処理後に第二の開放孔51bを封止する工程を省略し、吸収体を開放孔51を覆うように配置することで得られる。また、図26に示した構成では第二の開放孔51bを封止する工程を省略し、あらかじめ液室基板30に設けた疎水剤保持部52に中に配置しておくことで得られる。また、図27に示した構成は、吸収体を配置後アクチュエータ基板10と液室基板30を貼り合わせる前に吸収体に疎水剤を含ませることで得られる。さらに、図示は省略したが図27の構成で吸収体を液室基板30側に配置することも可能である。
次に第4の液滴吐出ヘッド1cについて図28のノズル基板・液室基板・アクチュエータ基板の部品構成を示す分解斜視図と、図29のノズル基板・液室基板・アクチュエータ基板の透視状態平面配置図と図30に示した図29のX41−X41断面図及び図31に示した図29のY42−Y42断面図を参照して説明する。
液滴吐出ヘッド1から液滴吐出ヘッド1bの静電型アクチュエータは、液室基板30に液体疎水剤保持部52を形成しているのに対して、液滴吐出ヘッド1cは吸収体を液体疎水剤保持部とし、その周りを樹脂材料等による封止剤54bにて封止した構成としている。液体疎水剤は吸収体に保持されているので、図32の断面図に示すように、第一の開放孔51aを封止剤54aで封止しない構成としてもよい。また、開放孔51と液体疎水剤保持部52と連通路43の配置については、色々な変形例を採用することができる。また、静電アクチュエータを液滴吐出ヘッド以外の用途に使う場合にもこのような構成は適用できる。
この液滴吐出ヘッド1cの静電型アクチュエータの大気開放孔51と疎水剤保持部52を形成する製造工程を図33のフローチャートを参照して説明する。
アクチュエータ基板10の主要部を形成して第二の開放孔封止までは液滴吐出ヘッド1の静電型アクチュエータの製造工程と同様である(ステップS21〜S27)。その後、吸収体を設置して液体疎水剤注入・封止を行ってから液室基板30とアクチュエータ基板10貼り合わせる(ステップS28〜S30)。この場合、特に第二の開放孔51bを封止剤54aで封止しない構成について、空隙内疎水化処理の後は、疎水剤は疎水剤保持部から再度供給されるので空隙内から抜けても大きな問題とはならないが、空隙15a内に水分が入り込むことは避ける必要があるので、このような工程としたのである。もちろん、保管や工程の環境を制御して、液室基板30とアクチュエータ基板10を貼り合わせた後に液体疎水剤注入した後に吸収体設置・液体疎水剤注入・封止を行っても良い。
次に第5の液滴吐出ヘッド1dについて図34のノズル基板・液室基板・アクチュエータ基板の部品構成を示す分解斜視図と、図35のノズル基板・液室基板・アクチュエータ基板の透視状態平面配置図と、図36に示した図35のX51−X51断面図と、図37に示した図35のX52−X52断面図と、図38に示した図35のX53−X53断面図と、図39に示した図35のY51−Y51断面図及び図40の液体疎水剤保持部周辺の部分拡大平面図を参照して説明する。
液滴吐出ヘッド1dの静電型アクチュエータは、アクチュエータ基板10に液体疎水剤保持部52を形成している。この液体疎水剤保持部52は第一の大気開放孔51aと第二の大気開放孔51bよりも空隙15aに近い側に形成する。なお、この配置例もいろいろな配置を採用しても良い。
この疎水剤保持部52は連通路53と同じく空隙15aを形成するための犠牲層と断面積増加のために下部電極層をエッチングして形成する。また、断面積増加の必要がない場合は、犠牲層だけで形成しても良い。また、空隙15aが電極基板に形成した凹部と振動板形成基板を貼り合わせて形成される構成の場合についても、疎水剤保持部52と連通路53を空隙15aと同様に形成することができる。
また、液体疎水剤を保持する疎水剤保持部52は、図40に示すように、例えば微細な管521を複数束ねる等で表面積を増やした構造とし、毛管力により液体疎水剤を保持する構造とし、疎水剤保持部52の空隙側522は蛇行形状として空隙15aに液体の疎水剤が流れ込まないようにすると良い。このように液体疎水剤を保持する疎水剤保持部52を構成して空隙内疎水化工程で疎水剤が導入されにくい場合は、疎水剤保持部52と並列に開放孔51を形成すれば良い。
この静電型アクチュエータの製造工程は、図41のフローチャートに示すように、液滴吐出ヘッド1の製造工程と概ね同一の工程であるが、空隙内疎水化処理したのち(ステップS31〜S36)、液体疎水剤を第二の開放孔51bより液体疎水剤保持部52に注入し、その後、第二の開放孔51bを封止する(ステップS37,S38)。このように空隙内疎水化処理直後に液体疎水剤注入と封止を行えることから、疎水化処理後空隙内に水分が入らないようにすることが容易である。
次に液滴吐出ヘッド1を搭載したインクジェット記録装置の一例について図42の斜視図と図43の機構部の構成を示す側面図を参照して説明する。このインクジェット記録装置90は、装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ98とキャリッジ98に搭載した液滴吐出ヘッド1及び液滴吐出ヘッド1へインクを供給するインクカートリッジ99等で構成される印字機構部91等を収納し、装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙92を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい)93を抜き差し自在に装着されている。また、用紙92を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ94を有し、給紙カセット93あるいは手差しトレイ94から給送される用紙92を取り込み、印字機構部91によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ95に排紙する。
印字機構部91は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド96と従ガイドロッド97とでキャリッジ98を主走査方向に摺動自在に保持し、このキャリッジ98にはイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッド1を複数のインク吐出口(ノズル)を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ98には液滴吐出ヘッド1に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ99を交換可能に装着している。
インクカートリッジ99は上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッド1へインクを供給する供給口が設けられ、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッド1へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液滴吐出ヘッド1としては各色の液滴吐出ヘッド1を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個の液室吐出ヘッドでもよい。
ここで、キャリッジ98は後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド96に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)を従ガイドロッド97に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ98を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ101で回転駆動される駆動プーリ102と従動プーリ103との間にタイミングベルト104を張装し、このタイミングベルト104をキャリッジ98に固定しており、主走査モータ101の正逆回転によりキャリッジ98が往復駆動される。
一方、給紙カセット93にセットした用紙92を液滴吐出ヘッド1の下方側に搬送するために、給紙カセット93から用紙92を分離給装する給紙ローラ105及びフリクションパッド106と、用紙92を案内するガイド部材107と、給紙された用紙92を反転させて搬送する搬送ローラ108と、この搬送ローラ108の周面に押し付けられる搬送コロ109及び搬送ローラ108からの用紙92の送り出し角度を規定する先端コロ110とを有する。搬送ローラ108は副走査モータによってギヤ列を介して回転駆動される。
そして、キャリッジ98の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ108から送り出された用紙92を液滴吐出ヘッド1の下方側で案内するため用紙ガイド部材である印写受け部材111を設けている。この印写受け部材111の用紙搬送方向下流側には、用紙92を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ112と拍車113を設け、さらに用紙92を排紙トレイ95に送り出す排紙ローラ114と拍車115と、排紙経路を形成するガイド部材116,117とを配設している。
このインクジェット記録装置90で記録時には、キャリッジ98を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド1を駆動することにより、停止している用紙92にインクを吐出して1行分を記録し、その後、用紙92を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または用紙92の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙92を排紙する。
また、キャリッジ98の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド1の吐出不良を回復するための回復装置117を配置している。回復装置117はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ98は印字待機中にはこの回復装置117側に移動されてキャッピング手段で液滴吐出ヘッド1をキャッピングして吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
また、吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド1の吐出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
このように、このインクジェット記録装置90においては前記静電型アクチュエータを具備した液滴吐出ヘッド1を搭載しているので、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。また低電圧で駆動できるヘッドを搭載するので、インクジェット記録装置全体の消費電力も低減できる。
前記説明ではインクジェット記録装置90に液滴吐出ヘッド1を使用した場合について説明したが、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する装置に液滴吐出ヘッド1を適用しても良い。