專利名稱：靜電驅(qū)動(dòng)器、液滴噴出裝置、液滴噴頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜電驅(qū)動(dòng)器、液滴噴頭、液滴噴出裝置、搭載有靜電驅(qū)動(dòng)器的設(shè)備以及液體噴頭的制造方法。
背景技術(shù)：
噴墨記錄裝置具有可以高速印字、記錄時(shí)的噪音極小、油墨的自由度高、可以使用廉價(jià)的普通紙等很多優(yōu)點(diǎn)。近年，在噴墨記錄裝置中，只在必須記錄時(shí)噴出油墨液滴的、所謂按需分配油墨方式的噴墨記錄裝置成為主流。該按需分配油墨方式的噴墨記錄裝置有不必回收記錄中不需要的液滴等的優(yōu)點(diǎn)。
在該按需分配油墨(ink·on·demand)方式的噴墨記錄裝置中，有作為噴出油墨液滴的方法而在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中利用靜電力的、所謂靜電驅(qū)動(dòng)方式的噴墨記錄裝置。又，有在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中利用壓電元件(piezo元件)的、所謂壓電驅(qū)動(dòng)方式的噴墨記錄裝置、或者利用發(fā)熱元件等的、所謂バブルジエツト(注冊(cè)商標(biāo))方式的噴墨記錄裝置。
在上述的靜電驅(qū)動(dòng)方式的噴墨記錄裝置中，通過(guò)使振動(dòng)板與對(duì)置電極(也稱為個(gè)別電極)帶電來(lái)將振動(dòng)板吸引并撓曲到對(duì)置的電極側(cè)。這樣在小型的裝置中，通常將通過(guò)使2個(gè)物體帶電來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱為靜電驅(qū)動(dòng)器。在應(yīng)用了噴墨記錄裝置等的靜電驅(qū)動(dòng)器的裝置中，通常在帶電的振動(dòng)板與對(duì)置電極之間形成有用于防止絕緣破壞或者短路的硅氧化膜的絕緣膜(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開平11-165413號(hào)公報(bào)(段落 、圖4)但是，有如下問(wèn)題靜電吸引壓力因在絕緣膜表面上的殘留電荷影響而不穩(wěn)定，從而硅氧化膜的絕緣膜不能夠確保驅(qū)動(dòng)器(actuator)的穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)。又，有如下問(wèn)題若絕緣膜變厚則靜電吸引力降低，難以實(shí)現(xiàn)靜電驅(qū)動(dòng)器的小型化或者高密度化。進(jìn)而，也有如下問(wèn)題一直以來(lái)，在接合振動(dòng)板的基板與形成有對(duì)置電極的基板之際，因絕緣膜而產(chǎn)生接合強(qiáng)度的降低或者接合不良。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是對(duì)應(yīng)于上述問(wèn)題而作出的，本發(fā)明第一方面提供一種靜電驅(qū)動(dòng)器，其實(shí)現(xiàn)振動(dòng)板與對(duì)置電極之間的殘留電荷影響的降低，可以進(jìn)行穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)。又，本發(fā)明第二方面提供一種靜電驅(qū)動(dòng)器，其可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電壓的低電壓化，是小型的靜電驅(qū)動(dòng)器且驅(qū)動(dòng)耐久性好。進(jìn)而，本發(fā)明第三方面提供一種靜電驅(qū)動(dòng)器，其在接合形成有絕緣層的基板與形成有對(duì)置電極的基板的情況下，提高其接合力。又，與它們一同地，也提出了具有上述靜電驅(qū)動(dòng)器的液滴噴頭、液滴噴出裝置、靜電驅(qū)動(dòng)器搭載設(shè)備、以及液滴噴頭的制造方法。
本發(fā)明的一種靜電驅(qū)動(dòng)器，具備振動(dòng)板、隔有間隙地與該振動(dòng)板對(duì)置且在與該振動(dòng)板之間被施加電壓的對(duì)置電極、以及在所述振動(dòng)板的與所述對(duì)置電極對(duì)置的面上形成的絕緣層，該絕緣層構(gòu)成為電介質(zhì)層和表面層的疊層結(jié)構(gòu)，其中，所述電介質(zhì)層成膜于所述振動(dòng)板上并由介電常數(shù)高于氧化硅的物質(zhì)構(gòu)成，所述表面層成膜于所述電介質(zhì)層上且其表面電荷密度的抑制率高于所述電介質(zhì)層。
根據(jù)該構(gòu)成，在構(gòu)成振動(dòng)板的表面的、絕緣層表面上的殘留電荷影響就降低，從而可以實(shí)現(xiàn)可以進(jìn)行穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)的靜電驅(qū)動(dòng)器。又，絕緣層的介電常數(shù)因電介質(zhì)層而變高，從而可以以較薄的絕緣膜得到高絕緣耐壓、或者提高靜電壓力。因而，能夠得到在振動(dòng)板與對(duì)置電極之間確保必要的絕緣耐壓，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電壓的低電壓化，小型且驅(qū)動(dòng)耐久性好的靜電驅(qū)動(dòng)器。
所述電介質(zhì)層由氧化鋁、氧氮化硅、氧化鉭、氮化鉿硅酸鹽、或者氧氮化鉿硅酸鹽等的介電常數(shù)高的物質(zhì)構(gòu)成。
又，所述表面層由氧化硅膜或者氮化硅等的表面電荷密度的抑制率高的物質(zhì)構(gòu)成。
另外，構(gòu)成所述間隙的內(nèi)壁面優(yōu)選為實(shí)施疏水化處理。以此，可以進(jìn)一步抑制殘留電荷的蓄積。
本發(fā)明的液滴噴頭具有上述任意的靜電驅(qū)動(dòng)器，接合形成有振動(dòng)板的空腔基板與形成有對(duì)置電極的電極基板，振動(dòng)板構(gòu)成貯存噴出液滴的液滴噴出室的底面。
本發(fā)明的液滴噴出裝置搭載有上述的液滴噴頭。
本發(fā)明的設(shè)備是搭載有上述任意的靜電驅(qū)動(dòng)器的設(shè)備。
這些裝置或者設(shè)備也可以得到搭載的靜電驅(qū)動(dòng)器所產(chǎn)生的上述效果。
本發(fā)明的液滴噴頭的制造方法具有一種液滴噴頭的制造方法，其特征在于，包括絕緣層形成工序，在形成有振動(dòng)板的空腔基板的表面上成膜由介電常數(shù)比氧化硅高的物質(zhì)構(gòu)成的電介質(zhì)層，在所述電介質(zhì)層的表面上成膜表面電荷密度的抑制率比所述電介質(zhì)層高的表面層，從而將疊層而成的絕緣層形成在所述空腔基板上；第一接合工序，對(duì)形成有所述絕緣層的所述空腔基板、和在槽內(nèi)形成有與所述振動(dòng)板對(duì)應(yīng)的對(duì)置電極的電極基板，將所述振動(dòng)板的形成區(qū)域和所述對(duì)置電極經(jīng)由所述槽內(nèi)的空間對(duì)置并接合；空腔基板蝕刻工序，蝕刻與所述電極基板接合的所述空腔基板，形成包含所述振動(dòng)板的液滴噴出室；第二接合工序，在所述空腔基板的與接合有所述電極基板的側(cè)相反的一側(cè)接合噴嘴基板。
又，包括絕緣層形成工序，在形成有振動(dòng)板的空腔基板的表面上成膜由介電常數(shù)比氧化硅高的物質(zhì)構(gòu)成的電介質(zhì)層，在所述電介質(zhì)層的表面上成膜表面電荷密度的抑制率比所述電介質(zhì)層高的表面層，從而將疊層而成的絕緣層形成在所述空腔基板上；第一接合工序，對(duì)形成有所述絕緣層的所述空腔基板、和在槽內(nèi)形成有與所述振動(dòng)板對(duì)應(yīng)的對(duì)置電極的電極基板，將所述振動(dòng)板的形成區(qū)域和所述對(duì)置電極經(jīng)由所述槽內(nèi)的空間對(duì)置并接合；空腔基板蝕刻工序，蝕刻與所述電極基板接合的所述空腔基板，形成包含所述振動(dòng)板的液滴噴出室；第二接合工序，在所述空腔基板的與接合有所述電極基板的側(cè)相反的一側(cè)接合噴嘴基板。
利用這些方法，就可以降低在絕緣層表面上的殘留電荷影響，從而可以制造可以進(jìn)行穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)的靜電驅(qū)動(dòng)器。又，可以制造在振動(dòng)板與對(duì)置電極之間確保必要的絕緣耐壓，可以降低驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電壓，小型且驅(qū)動(dòng)耐久性好的靜電驅(qū)動(dòng)器。
在上述的方法中，優(yōu)選為使在表面摻雜有硼的硅基板為所述空腔基板，并將該摻雜有硼的硅基板的表面形成于所述振動(dòng)板。以此，在蝕刻硅基板而形成液滴噴出室的底面之際，就可以將硼摻雜層作為蝕刻停止層而利用，所以振動(dòng)板的形成容易。
另外，在第一接合工序前，通過(guò)進(jìn)行以氫氧基來(lái)活化表面層的表面這一處理，就可以提高形成有絕緣層的基板與形成有對(duì)置電極的基板的接合力。
又，在第一接合工序之后，通過(guò)對(duì)構(gòu)成槽內(nèi)空間的內(nèi)壁面進(jìn)行疏水化處理，就可以進(jìn)一步抑制殘留電荷的蓄積。


圖1是具有本發(fā)明的實(shí)施方式一的靜電驅(qū)動(dòng)器的液滴噴頭的概略縱剖面圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式一的靜電驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是表示實(shí)施方式一的液滴噴頭的制造工序的一例的工序圖；圖4是表示圖3的制造工序的后續(xù)工序的工序圖；圖5是表示搭載有本發(fā)明的靜電驅(qū)動(dòng)器的本發(fā)明的實(shí)施方式二的液滴噴出裝置的一例的立體圖；圖6是表示搭載有本發(fā)明的靜電驅(qū)動(dòng)器的本發(fā)明的實(shí)施方式三的設(shè)備的一例的立體圖。
符號(hào)說(shuō)明1液滴噴頭2空腔基板2a硅基板3電極基板4噴嘴基板8噴嘴10間隙12振動(dòng)板
13噴出室14貯存室15孔口16絕緣層16B電介質(zhì)層16C表面層17對(duì)置電極18油墨供給孔19耐液滴保護(hù)膜20驅(qū)動(dòng)電路100液滴噴出裝置200波長(zhǎng)可變?yōu)V光器具體實(shí)施方式

實(shí)施方式一圖1是表示具有本發(fā)明的實(shí)施方式一的靜電驅(qū)動(dòng)器的液滴噴頭的概略縱剖面圖。另外，示意地表示圖1的用于施加電壓的驅(qū)動(dòng)電路20的部分。本實(shí)施方式一的液滴噴頭1主要接合空腔基板2、電極基板3以及噴嘴基板4而構(gòu)成。
空腔基板2例如由單晶硅構(gòu)成，底壁作為振動(dòng)板(或者振動(dòng)膜)12而形成，并形成有多個(gè)成為液滴的噴出室13的凹部。噴出室13從圖1的紙面面前側(cè)至紙面里側(cè)平行地并列形成，構(gòu)成噴出室13的底面的振動(dòng)板12使硼(B)從硅基板表面擴(kuò)散，利用濕法蝕刻來(lái)停止蝕刻，從而被較薄地加工。又，在空腔基板2上形成有成為用于將油墨等的液滴供給到各噴出室13中的貯存室14的凹部、和成為連通該貯存室14與各噴出室13的細(xì)槽狀的孔口15的凹部。在如圖1所示的液滴噴頭1中，貯存室14由單一的凹部形成，孔口15相對(duì)于各噴出室13而每一個(gè)地形成?？卓?5也可以形成在噴嘴基板4上。
在空腔基板2的接合有電極基板3的一側(cè)的面上，形成有防止液滴噴頭1的驅(qū)動(dòng)時(shí)的絕緣破壞或者短路的絕緣層16。將在后面詳細(xì)地說(shuō)明絕緣層16。在空腔基板2的接合有噴嘴基板4的一側(cè)的面上，形成有耐液滴保護(hù)膜19。該耐液滴保護(hù)膜19用于防止空腔基板2被噴出室13或者貯存室14的內(nèi)部的液滴蝕刻。
電極基板3例如由硼硅酸玻璃構(gòu)成，接合于空腔基板2的振動(dòng)板123側(cè)。在電極基板3上形成有隔有間隙10地與振動(dòng)板12對(duì)置的多個(gè)對(duì)置電極17。間隙10例如設(shè)定為100～200nm之間。對(duì)置電極17通過(guò)濺射銦錫氧化物(Indium Tin Oxide)而形成。又在電極基板3上形成有與貯存室14連通的油墨供給孔18。該油墨供給孔18與設(shè)置在貯存室14的底壁上的孔連結(jié)，設(shè)置為用于從外部將油墨等的液滴供給到貯存室14中。
噴嘴基板4由硅等構(gòu)成，接合于與空腔基板2的接合有電極基板3的面相反側(cè)的空腔基板2上。在噴嘴基板4上形成有具有例如圓筒狀的第一噴嘴孔、與同第一噴嘴孔連通且直徑比第一噴嘴孔大的圓筒狀的第二噴嘴孔的噴嘴8。
接著，詳細(xì)說(shuō)明設(shè)置在空腔基板2上的絕緣層16。圖2放大地表示圖1的液滴噴頭1的靜電驅(qū)動(dòng)器部分即振動(dòng)板12、絕緣層16、對(duì)置電極17以及驅(qū)動(dòng)電路20的部分的示意圖。絕緣層16具有疊層構(gòu)造，即，由介電常數(shù)比氧化硅高的氧化鋁(Al2O3)等構(gòu)成的電介質(zhì)層16B成膜于由硅(Si)構(gòu)成的振動(dòng)板12的表面上，且表面電荷密度的抑制率比電介質(zhì)層16B高、由可以抑制絕緣層16的表面電荷密度的氧化硅(SiO2)等構(gòu)成的表面層16C成膜于該電介質(zhì)層16B的表面上。
以上那樣的疊層構(gòu)造的絕緣層16，因?yàn)榻^緣層16的介電常數(shù)因其電介質(zhì)層16B而提高，所以可以使絕緣層較薄，又因?yàn)殪o電吸引壓力提高，所以可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的低電壓驅(qū)動(dòng)以及高密度化。進(jìn)而，在絕緣層16表面上的電荷密度或者殘留電荷被表面層16C抑制，防止振動(dòng)板12向?qū)χ秒姌O17上的吸附，從而可以進(jìn)行靜電驅(qū)動(dòng)器的穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)。
電介質(zhì)層16B以具有比作為現(xiàn)有絕緣膜而采用的氧化硅的介電常數(shù)(4.4)高的介電常數(shù)的物質(zhì)形成。其中，可以列舉氧化鋁(Al2O3)、氧氮化硅(SiON)、氧化鉭(Ta2O5)、氮化鉿硅酸鹽(HfSiN)、或者氧氮化鉿硅酸鹽(HfSiON)等。它們通常是被稱為High-k材料的絕緣材料，可以使絕緣層的氧化膜換算厚度(ETO)較薄，并確保必要的絕緣耐壓，又，也起到提高靜電壓力的作用。除此之外，也可以使用鉿-鋁氧化物(HfAlOX)或者鉿氧化物(HfOX)等。
表面層16C成膜氧化硅或者氮化硅而形成。另外，若在表面層16C的表面預(yù)先進(jìn)行增加氫氧基密度(以氫氧基來(lái)活化表面)這一處理，則表面層16C與電極基板3的接合容易。又，若預(yù)先以硅烷系或者氟系的處理劑疏水化處理間隙10的內(nèi)部表面(或者內(nèi)壁面)，則氫氧基被置換為疏水基，防止因吸附水分子而導(dǎo)致的帶電，并可以進(jìn)一步抑制殘留電荷的蓄積。該情況下，表面層16C的表面電荷密度的抑制率由氫氧基密度決定。表面的氫氧基通過(guò)間隙10的內(nèi)部表面的疏水化處理而被置換為疏水基，排除了因吸附水分子而導(dǎo)致的帶電的影響，防止了殘留電荷的蓄積，從而抑制了表面電荷密度。因而，表面電荷密度的抑制的容易度由因表面的氫氧基的疏水化處理而產(chǎn)生的對(duì)疏水基的置換的容易度決定。作為這樣的表面層16C的材料，優(yōu)選氧化硅。
絕緣層16的各層的厚度，例如在使振動(dòng)板12的厚度為約2μm的情況下，可以使電介質(zhì)層16B為約80nm，表面層16C為約10nm。但是，從提高絕緣層16所追求的絕緣耐壓與靜電壓力的角度考慮，也可以適當(dāng)決定這些值。
在此，說(shuō)明如圖1所示的液滴噴頭的動(dòng)作。在空腔基板2于各個(gè)對(duì)置電極17上連接有驅(qū)動(dòng)電路20。若利用驅(qū)動(dòng)電路20對(duì)空腔基板2與對(duì)置電極17之間施加脈沖電壓，則振動(dòng)板12被拉近對(duì)置電極17，從而振動(dòng)板12的表面的表面層16C吸附到對(duì)置電極17上。以此，在噴出室13的內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓，從而滯留在貯存室14的內(nèi)部的油墨等的液滴流入到噴出室13內(nèi)。若在噴出室13的內(nèi)部的壓力因流入的油膜而上升的時(shí)刻，解除施加于空腔基板2與電極17之間的電壓，則因?yàn)檎駝?dòng)板12返回到原來(lái)的位置，噴出室13的內(nèi)部的壓力進(jìn)一步上升變高。所以油墨等的液滴從噴嘴8噴出。在進(jìn)行以上的動(dòng)作的靜電驅(qū)動(dòng)器中，絕緣層16防止因振動(dòng)板12與對(duì)置電極17吸附時(shí)的放電而導(dǎo)致的驅(qū)動(dòng)器的破壞，進(jìn)而，表面層16C抑制因殘留電荷而導(dǎo)致的產(chǎn)生壓力的變動(dòng)。
圖3以及圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式一的液滴噴頭的制造工序的一例的工序圖。另外，空腔基板2以及電極基板3的制造方法并不限定于如圖3以及圖4所示的工序。
(a)首先，準(zhǔn)備鏡面研磨例如厚度525μm的基板的兩面而得到的硅基板2a。然后，在硅基板2a的單側(cè)表面摻雜硼，形成例如2μm左右的厚度的硼層。該硼摻雜層之后成為振動(dòng)板12。
(b)接著，在硅基板2a的形成有硼層的表面上形成電介質(zhì)層16B。電介質(zhì)層16B的形成如下進(jìn)行將所述氧化鋁或者氧氮化硅利用ECR濺射或者等離子體CVD來(lái)成膜。
(c)接著，在電介質(zhì)層16B的表面形成表面層16C，從而得到疊層構(gòu)造的絕緣層16。表面層16C的形成是利用TESO等離子體CVD等作為致密的氧化硅而成膜。另外，若成膜的表面層16C的表面利用氧等離子體、UV照射、或者硝酸系沖洗液所進(jìn)行的沖洗或者漂洗等，來(lái)進(jìn)行處理，以氫氧基來(lái)活化該表面，則容易將該表面接合于電極基板3上。
(d)接合以上那樣形成有絕緣層16的空腔基板2、和形成有對(duì)應(yīng)于形成在空腔基板2上的振動(dòng)板12的對(duì)置電極17的電極基板3。在此，例如在360℃下加熱電極基板3，分別地在硅基板2a上連接陽(yáng)極且在電極基板3上連接陰極，施加800V左右的電壓，進(jìn)行陽(yáng)極接合。
另外，若在陽(yáng)極接合之前，在表面層16C的表面預(yù)先進(jìn)行增加氫氧基密度(以氫氧基來(lái)活化表面)這一處理，則表面層16C與電極基板3的接合變得容易。又，若在該陽(yáng)極接合之后，以硅烷系或者氟系的處理劑疏水化處理間隙10的內(nèi)部表面(或者內(nèi)壁面)，則對(duì)抑制殘留電荷的蓄積是有益的。
另外，電極基板3可以通過(guò)，在使用例如金·鉻的蝕刻掩模以氟酸水溶液等蝕刻由硼硅酸玻璃構(gòu)成的基板從而形成凹部之后，在凹部?jī)?nèi)利用濺射等形成由ITO構(gòu)成的對(duì)置電極17，而形成。
(e)接著，利用例如機(jī)械磨削，將接合于電極基板3上的硅基板2a的整體薄板化直至厚度140μm左右。另外，在進(jìn)行了機(jī)械磨削之后，為了除去加工變質(zhì)層優(yōu)選為以氫氧化鉀水溶液等進(jìn)行干法蝕刻。另外，也可以不使用機(jī)械磨削，而是利用因氫氧化鉀水溶液而產(chǎn)生的濕法蝕刻來(lái)進(jìn)行硅基板2a的薄板化。
(f)然后，在硅基板2a的上表面(接合有電極基板3的面的相反面)的整個(gè)面上，利用TESO等離子體CVD來(lái)形成例如厚度1.5μm的氧化硅膜22。
(g)然后，重疊用于在該氧化硅膜22上形成用于形成成為噴出室13的凹部、成為貯存室14的凹部、以及成為孔口15的凹部的部分的抗蝕劑，蝕刻除去該部分的氧化膜。
(h)其后，通過(guò)以氫氧化鉀水溶液等各向異性濕法蝕刻硅基板2a，來(lái)形成成為噴出室13的凹部13a、成為貯存室14的凹部(未圖示)以及成為孔口的凹部(未圖示)，之后出去氧化硅膜。在該濕法蝕刻的工序中，優(yōu)選為實(shí)施如下的2級(jí)蝕刻例如首先使用35％重量的氫氧化鉀水溶液，然后使用3％重量的氫氧化鉀水溶液。以此，就可以抑制振動(dòng)板12的表面粗糙。在以上的蝕刻處理中，之前形成的硼層作為蝕刻停止層而起作用，剩余的硼摻雜層作為振動(dòng)板12而形成。
其后，在硅基板2a的形成有成為噴出室13的凹部13a等的表面上例如利用CVD以例如厚度0.1μm形成由氧化硅等構(gòu)成的耐液滴保護(hù)膜(圖1的符號(hào)19)，不過(guò)省略其圖示。
(i)接著，利用粘接劑等將利用ICP(感應(yīng)耦合等離子體)放電所產(chǎn)生的干法蝕刻等來(lái)形成有噴嘴8的噴嘴基板4接合于硅基板2a(與空腔基板2相同)的與接合有電極基板3的一側(cè)相反的一側(cè)。
最后，利用切割(切斷)來(lái)分離接合有例如空腔基板2、電極基板3、以及噴嘴基板4的接合基板，從而液滴噴頭1完成。
上述的方法依次進(jìn)行在形成有振動(dòng)板12的硅基板2a的表面上形成絕緣膜16的絕緣層形成工序；將形成有絕緣層16的硅基板2a與形成有對(duì)應(yīng)于振動(dòng)板12的對(duì)置電極17的電極基板3、振動(dòng)板12的形成區(qū)域與對(duì)置電極17對(duì)置接合的第一接合工序；蝕刻與電極基板3接合的硅基板2a，從而形成包含有振動(dòng)板12的噴出室13或者貯存室14等的空腔基板2的形成工序；將噴嘴基板4接合于空腔基板2上的第二接合工序。在該方法中，因?yàn)槲g刻與電極基板3接合的硅基板2a，而形成包含有振動(dòng)板12的噴出室13或者貯存室14等，所以有可以比較容易地進(jìn)行容易破碎的硅基板2a的操作這一優(yōu)點(diǎn)。
另外，也可以依次進(jìn)行在形成有振動(dòng)板12的硅基板2a的表面上形成絕緣膜16的絕緣層形成工序；蝕刻形成有絕緣層16的硅基板2a，從而形成包含有振動(dòng)板12的噴出室13或者貯存室14等的空腔基板2的形成工序；將形成有噴出室13等的空腔基板2與形成有對(duì)應(yīng)于振動(dòng)板12的對(duì)置電極17的電極基板3、振動(dòng)板12與對(duì)置電極17對(duì)置接合的第一接合工序；將噴嘴基板4接合于空腔基板2上的第二接合工序，來(lái)制造液滴噴頭1。
利用這些方法，就可以抑制在構(gòu)成振動(dòng)板12的表面的、絕緣層16表面上的殘留電荷影響，從而可以制造可以進(jìn)行穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)的靜電驅(qū)動(dòng)器。又，可以制造在振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間確保必要的絕緣耐壓，且實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)典雅的低電壓化，小型且驅(qū)動(dòng)耐久性好的靜電驅(qū)動(dòng)器。
實(shí)施方式二圖5是表示搭載有實(shí)施方式一的液滴噴頭的本發(fā)明的實(shí)施方式二的液滴噴出裝置的一例的立體圖。如圖5所示的液滴噴出裝置100是作為液滴而噴出油墨的噴墨打印機(jī)。
如實(shí)施方式2所示的液滴噴出裝置100因?yàn)槔么钶d于其中的靜電驅(qū)動(dòng)器以及液滴噴頭的作用來(lái)降低靜電驅(qū)動(dòng)器部分的殘留電荷影響，所以可以進(jìn)行因穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的高精度的油墨噴出。進(jìn)而，液滴噴出裝置100是小型的且驅(qū)動(dòng)耐久性好。
另外，如實(shí)施方式一所示的液滴噴頭1，除了如圖5所示的噴墨打印機(jī)之外，可以種種地變更噴出的液滴，以此也可以應(yīng)用于進(jìn)行濾色鏡的模型圖案的形成、有機(jī)EL顯示裝置的發(fā)光部的形成、生物體液體試料的噴出等的液滴噴出裝置中。
實(shí)施方式三本發(fā)明的靜電驅(qū)動(dòng)器并不限定于液滴噴頭的應(yīng)用，也可以應(yīng)用于各種各樣的設(shè)備中。圖6表示搭載有本發(fā)明的靜電驅(qū)動(dòng)器的本發(fā)明的實(shí)施方式三的設(shè)備的一例的立體圖。如圖6所示的靜電驅(qū)動(dòng)器搭載設(shè)備是波長(zhǎng)可變?yōu)V光器200，其具有驅(qū)動(dòng)電極部210、可動(dòng)部220以及封裝部230，利用可動(dòng)部220的位置變動(dòng)，從入射的光過(guò)濾特定的波長(zhǎng)的光，使其出射。
可動(dòng)部220由具有可動(dòng)反射面223，通過(guò)在與可動(dòng)反射面223的表面方向垂直的方向上變位來(lái)透過(guò)規(guī)定的波長(zhǎng)的光并反射規(guī)定的波長(zhǎng)以外的光的可動(dòng)體221a、可以變位地支承可動(dòng)體221a的連結(jié)部221b以及支承部221c、以及在可動(dòng)反射面223的相反側(cè)形成空間的隔板221e一體形成?？蓜?dòng)體221a例如由厚度1μm～10μm的硅活性層構(gòu)成。
驅(qū)動(dòng)電極部210，具有配置為與可動(dòng)體221a具有靜電間隙EG，且對(duì)置于可動(dòng)體221a地構(gòu)成為另一方的電極的驅(qū)動(dòng)電極212；配置為與可動(dòng)反射面具有光學(xué)間隙OG，且還反射由可動(dòng)反射面223反射的光的固定反射面218，并以可動(dòng)反射面223與固定反射面218對(duì)置的方式在與形成有隔板221e的一側(cè)相反的一側(cè)接合于可動(dòng)部220。驅(qū)動(dòng)電極部210的基材可以使用例如玻璃基板。
封裝部230以閉塞利用可動(dòng)部220的隔板221e而形成的空間的方式接合于隔板221e的前端。
在以上結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)可變?yōu)V光器200中，可動(dòng)體221a對(duì)應(yīng)于實(shí)施方式一的振動(dòng)板12，驅(qū)動(dòng)電機(jī)212對(duì)應(yīng)于實(shí)施方式一的對(duì)置電極17，它們構(gòu)成靜電驅(qū)動(dòng)器。因而，通過(guò)在可動(dòng)體221a的驅(qū)動(dòng)電極212側(cè)表面形成相當(dāng)于實(shí)施方式一的絕緣層16的絕緣層，靜電驅(qū)動(dòng)器的殘留電荷影響降低，可動(dòng)體221a的動(dòng)作穩(wěn)定，從而高精度的光過(guò)濾成為可能。又，可以作成為靜電驅(qū)動(dòng)器的絕緣耐壓以及靜電壓力提高，小型且驅(qū)動(dòng)耐久性好的波長(zhǎng)可變?yōu)V光器200。
這樣，本發(fā)明的靜電驅(qū)動(dòng)器就可以作為各種的設(shè)備、特別是微型機(jī)器的驅(qū)動(dòng)器而利用。若列舉它們的例，則可以將本發(fā)明的靜電驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用于微型泵的泵部、光開關(guān)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)部、配置有超小型的鏡且傾斜這些鏡地控制光的方向的鏡設(shè)備的鏡驅(qū)動(dòng)部、進(jìn)而激光打印機(jī)的激光操作鏡的驅(qū)動(dòng)部等中。
權(quán)利要求
1.一種靜電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，具備振動(dòng)板、隔有間隙地與該振動(dòng)板對(duì)置且在與該振動(dòng)板之間被施加電壓的對(duì)置電極、以及在所述振動(dòng)板的與所述對(duì)置電極對(duì)置的面上形成的絕緣層，該絕緣層構(gòu)成為電介質(zhì)層和表面層的疊層結(jié)構(gòu)，其中，所述電介質(zhì)層成膜于所述振動(dòng)板上并由介電常數(shù)高于氧化硅的物質(zhì)構(gòu)成，所述表面層成膜于所述電介質(zhì)層上且其表面電荷密度的抑制率高于所述電介質(zhì)層。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述電介質(zhì)層由氧化鋁、氧氮化硅、氧化鉭、氮化鉿硅酸鹽、或者氧氮化鉿硅酸鹽中的任意一種構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的靜電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述表面層由氧化硅或者氮化硅中的任意一種構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的靜電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，構(gòu)成所述間隙的內(nèi)壁面實(shí)施了疏水化處理。
5.一種液滴噴頭，其特征在于，具有如權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的靜電驅(qū)動(dòng)器，接合形成有所述振動(dòng)板的空腔基板、和形成有所述對(duì)置電極的電極基板，所述振動(dòng)板構(gòu)成為貯存噴出液滴的液滴噴出室的底面。
6.一種液滴噴出裝置，其特征在于，搭載有如權(quán)利要求5所述的液滴噴頭。
7.一種設(shè)備，其特征在于，搭載有如權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的靜電驅(qū)動(dòng)器。
8.一種液滴噴頭的制造方法，其特征在于，包括絕緣層形成工序，在形成有振動(dòng)板的空腔基板的表面上成膜由介電常數(shù)比氧化硅高的物質(zhì)構(gòu)成的電介質(zhì)層，在所述電介質(zhì)層的表面上成膜表面電荷密度的抑制率比所述電介質(zhì)層高的表面層，從而將疊層而成的絕緣層形成在所述空腔基板上；第一接合工序，對(duì)形成有所述絕緣層的所述空腔基板、和在槽內(nèi)形成有與所述振動(dòng)板對(duì)應(yīng)的對(duì)置電極的電極基板，將所述振動(dòng)板的形成區(qū)域和所述對(duì)置電極經(jīng)由所述槽內(nèi)的空間對(duì)置并接合；空腔基板蝕刻工序，蝕刻與所述電極基板接合的所述空腔基板，形成包含所述振動(dòng)板的液滴噴出室；第二接合工序，在所述空腔基板的與接合有所述電極基板的側(cè)相反的一側(cè)接合有噴嘴基板。
9.一種液滴噴頭的制造方法，其特征在于，具有絕緣層形成工序，在形成有振動(dòng)板的空腔基板的表面上成膜由介電常數(shù)比氧化硅高的物質(zhì)構(gòu)成的電介質(zhì)層，在所述電介質(zhì)層的表面上成膜表面電荷密度的抑制率比所述電介質(zhì)層高的表面層，從而將疊層而成的絕緣層形成在所述空腔基板上；空腔基板蝕刻工序，蝕刻形成有所述絕緣層的所述空腔基板，而形成包含有所述振動(dòng)板的液滴噴出室；第一接合工序，對(duì)形成有所述液滴噴出室的所述空腔基板、和在槽內(nèi)形成有與所述振動(dòng)板對(duì)應(yīng)的對(duì)置電極的電極基板，將所述振動(dòng)板和所述對(duì)置電極經(jīng)由所述槽內(nèi)的空間對(duì)置并接合；第二接合工序，在所述空腔基板的與接合所述電極基板的側(cè)相反的一側(cè)接合噴嘴基板。
10.如權(quán)利要求8或者9所述的液滴噴頭的制造方法，其特征在于，將在表面摻雜有硼的硅基板作為所述空腔基板，將該摻雜有硼的硅基板的表面形成于所述振動(dòng)板。
11.如權(quán)利要求8至10中的任意一項(xiàng)所述的液滴噴頭的制造方法，其特征在于，在所述第一接合工序前，進(jìn)行將所述表面層的表面用氫氧基活化的處理。
12.如權(quán)利要求8至11中的任意一項(xiàng)所述的液滴噴頭的制造方法，其特征在于，在所述第一接合工序之后，對(duì)構(gòu)成所述槽內(nèi)空間的內(nèi)壁面進(jìn)行疏水化處理。
全文摘要
提供一種實(shí)現(xiàn)振動(dòng)板與對(duì)置電極之間的殘留電化影響的降低，從而可以進(jìn)行穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)的靜電驅(qū)動(dòng)器。靜電驅(qū)動(dòng)器具有由硅構(gòu)成的振動(dòng)板(12)、隔有間隙(10)地對(duì)置于振動(dòng)板(12)且在與振動(dòng)板(12)之間施加電壓的對(duì)置電極(17)、以及形成在振動(dòng)板(12)的與對(duì)置電極(17)的對(duì)置的面上的絕緣層(16)，絕緣層(16)是成膜于振動(dòng)板(12)上的由介電常數(shù)比氧化硅高的物質(zhì)構(gòu)成的電介質(zhì)層(16B)、和成膜于電介質(zhì)層(16B)上的表面電荷密度的抑制率比電介質(zhì)層(16B)高的表面層(16C)的疊層構(gòu)造。
文檔編號(hào)B41J2/04GK1847003SQ20061007438
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者藤井正寬, 荒川克治 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社