專(zhuān)利名稱(chēng)：靜電激勵(lì)器及其制造方法、液滴噴頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜電激勵(lì)器以及其制造方法、應(yīng)用靜電激勵(lì)器的液滴噴頭以及其制造方法、具備液滴噴頭的液滴噴吐裝置、具備靜電激勵(lì)器的設(shè)備。
背景技術(shù)：
噴墨記錄裝置，具有可高速打印、記錄時(shí)的噪音極小，油墨的自由度很高、可以使用廉價(jià)的普通紙等許多優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，即便在噴墨記錄裝置中，也是所謂油墨·打開(kāi)·請(qǐng)求(ink·on·demand)方式的噴墨記錄裝置成為主流，其僅在需要記錄時(shí)噴出油墨液滴。該油墨·打開(kāi)·請(qǐng)求方式的噴墨記錄裝置，存在不需要記錄所不需要的油墨液滴的回收等的優(yōu)點(diǎn)。
在該油墨·打開(kāi)·請(qǐng)求方式的噴墨記錄裝置中，存在所謂靜電驅(qū)動(dòng)方式的噴墨記錄裝置，作為使油墨液滴噴出的方法，其在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中利用靜電力。并且，存在所謂的壓電驅(qū)動(dòng)方式的噴墨記錄裝置，其在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中利用壓電元件；或所謂氣泡式噴墨(bubblejet，登錄商標(biāo))方式的噴墨記錄裝置等，其利用發(fā)熱元件等。
在上述靜電驅(qū)動(dòng)方式的噴墨記錄裝置中，通過(guò)使振動(dòng)板和與其對(duì)置的對(duì)置電極帶電，從而在對(duì)置電極側(cè)吸引振動(dòng)板使之偏轉(zhuǎn)。一般將這樣通過(guò)使2種物體帶電，從而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱(chēng)作靜電激勵(lì)器。在應(yīng)用噴墨記錄裝置等的靜電激勵(lì)器的裝置中，一般在由氣體等組成的基板(電極基板)上形成多條槽，在其內(nèi)部形成對(duì)置電極使振動(dòng)板和對(duì)置電極之間具有間隙。
最近的噴墨記錄裝置中，促進(jìn)了高密度化，隨著該高密度化振動(dòng)板的寬度變小了。因此，產(chǎn)生的問(wèn)題在于，油墨的排除體積(振動(dòng)板的平面面積×間隙寬度)變小，隨著高密度化，油墨的噴出量變少。
為了消除這樣的問(wèn)題，考慮將間隙擴(kuò)大確保油墨的排出體積，但若將振動(dòng)板與對(duì)置電極之間的間隙擴(kuò)大，則有必須使用于驅(qū)動(dòng)振動(dòng)板的驅(qū)動(dòng)電壓變大的問(wèn)題。
在以往的靜電激勵(lì)器中，形成對(duì)置電極的細(xì)長(zhǎng)形狀的槽在寬度方向呈階梯狀，通過(guò)使對(duì)置電極和振動(dòng)板之間的間隙寬度為2個(gè)種類(lèi)以上，從而使驅(qū)動(dòng)電壓降低(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
另外，按照使形成對(duì)置電極的槽在寬度方向形成階梯狀，在對(duì)置電極以及振動(dòng)板的中央部，間隙擴(kuò)大的方式，緩和振動(dòng)板的中央部的急劇的彎曲，防止振動(dòng)板中央部的應(yīng)力變大，使噴墨頭的耐久性提高(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。
但是，上述以往的靜電激勵(lì)器以及噴墨頭中，由于使形成對(duì)置電極的細(xì)長(zhǎng)形狀的槽在寬度方向形成階梯狀，且在對(duì)置電極以及振動(dòng)板的中央部的間隙變大，因此產(chǎn)生的問(wèn)題在于，用于使彎曲變形最大的振動(dòng)板在長(zhǎng)度方向中央部與對(duì)置電極對(duì)接的驅(qū)動(dòng)電壓不怎么降低。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2000-318155號(hào)公報(bào)(圖2、圖4、圖5)專(zhuān)利文獻(xiàn)2特開(kāi)平11-291482號(hào)公報(bào)(圖4～圖7)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是用于解決上述問(wèn)題的，其目的在于提供一種即使構(gòu)成靜電激勵(lì)器的一方電極的位移量很大，也能夠以低的電壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的靜電激勵(lì)器以及其制造方法。同時(shí)，其目的在于提供一種應(yīng)用該靜電激勵(lì)器的液滴噴頭以及其制造方法、具備該液滴噴頭的液滴噴吐裝置、和具備上述靜電激勵(lì)器的設(shè)備。
本發(fā)明的靜電激勵(lì)器，具備構(gòu)成一方電極的振動(dòng)板、和形成與該振動(dòng)板隔著間隙對(duì)置的對(duì)置電極的、電極基板，上述對(duì)置電極，其在上述電極基板上所形成的平面形狀為大致長(zhǎng)方形狀的槽部形成，且形成隨著向上述槽部的長(zhǎng)邊方向的中央部，上述間隙變大的多個(gè)段(階梯狀)。根據(jù)該靜電激勵(lì)器，與使槽部在短邊(寬度)方向?yàn)殡A梯狀的情況相比，可對(duì)于振動(dòng)板產(chǎn)生更大的力矩，即使振動(dòng)板的位移量很大，也能使其驅(qū)動(dòng)電壓有效降低。另外，由于在槽部的中央部，間隙長(zhǎng)度最長(zhǎng)，在槽部的端部間隙長(zhǎng)度最短，因此振動(dòng)板從兩端部開(kāi)始變形，能夠使驅(qū)動(dòng)電壓有效降低。
優(yōu)選上述對(duì)置電極的各段的段差，隨著從上述槽部的長(zhǎng)邊方向端部向中央部而變小。
如果形成階梯狀的槽部的段差，按照隨著從槽部的端部向中央部而變小的方式形成，則在槽部的端部間隙長(zhǎng)度最短的部分，以使振動(dòng)板與對(duì)置電極對(duì)接的驅(qū)動(dòng)電壓，便可使振動(dòng)板整體與對(duì)置電極對(duì)接，以很低的驅(qū)動(dòng)電壓便可進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。因此，在將該激勵(lì)器應(yīng)用于液滴噴頭的壓力室的壓力變動(dòng)機(jī)構(gòu)中的情況下，以很低的驅(qū)動(dòng)電壓可確保足夠的液滴噴吐量。
另外，優(yōu)選在上述對(duì)置電極的各段的邊界部中，相鄰的段按照進(jìn)入到對(duì)方側(cè)的方式所形成、或者在相鄰的段的上段端部，形成至少由1個(gè)凹部形成的段差轉(zhuǎn)移部、或者在上述相鄰的段的下段端部，形成至少由1個(gè)凸部形成的段差轉(zhuǎn)移部。
根據(jù)這些靜電激勵(lì)器，在段差部吸引振動(dòng)板的靜電吸引力，以在上段部的對(duì)接、在段差邊界部的對(duì)接、和在下段部的對(duì)接的順序產(chǎn)生，通過(guò)前段部分的對(duì)接，使接下來(lái)對(duì)接的部分的電場(chǎng)逐步變高。這樣，便可利用與很窄的間隙對(duì)應(yīng)的施加電壓，進(jìn)行振動(dòng)板與對(duì)置電極的對(duì)接。
優(yōu)選與上述對(duì)置電極的長(zhǎng)邊方向正交的寬度，隨著從上述槽部的長(zhǎng)邊方向端部向中央部而按每個(gè)各段面依次變寬。由此，是因?yàn)橛捎谠诟鼘挼姆秶鷥?nèi)作用靜電吸引力，因此易誘發(fā)在振動(dòng)板上對(duì)置電極相鄰的段部的持續(xù)對(duì)接。
優(yōu)選上述電極基板，由硼硅酸玻璃構(gòu)成。若按照這樣，則即使電極基板與硅制振動(dòng)板接合，由于它們的膨脹率大不相同，因此也能夠防止因熱導(dǎo)致的錯(cuò)位。并且，優(yōu)選上述對(duì)置電極，由ITO構(gòu)成。由于ITO是透明的，因此存在在電極基板與硅制振動(dòng)板的陽(yáng)極接合時(shí)，能夠確認(rèn)放電狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的液滴噴頭，具備上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的靜電激勵(lì)器，上述振動(dòng)板構(gòu)成將液滴保留使之噴出的壓力室的壁面。
本發(fā)明的液滴噴出裝置，搭載上述液滴噴頭。
本發(fā)明的設(shè)備，具備上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的靜電激勵(lì)器。
在這些液滴噴頭、液滴噴吐裝置、以及設(shè)備中，能夠以低電壓進(jìn)行液滴噴吐等的動(dòng)作，并且可實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。
本發(fā)明的靜電激勵(lì)器的制造方法，具有槽形成工序，其在電極基板上實(shí)施多次蝕刻，形成平面形狀為大致長(zhǎng)方形狀，隨著向其長(zhǎng)邊方向的中央部而變深的階梯狀的槽部；電極形成工序，其在上述槽部的內(nèi)部將電極材料成膜，形成具有與該槽部的段差對(duì)應(yīng)的段差形狀的對(duì)置電極；和接合工序，其將結(jié)束了上述各工序后的電極基板、與構(gòu)成一方電極的振動(dòng)板或者之后形成振動(dòng)板的基板接合，且使上述對(duì)置電極與上述振動(dòng)板或者上述基板的振動(dòng)板形成預(yù)定面對(duì)置。根據(jù)該方法，能夠得到具有上述特性的靜電激勵(lì)器。
另外，優(yōu)選上述槽部的各段的段差為，隨著從上述槽部的長(zhǎng)邊方向端部向中央部而變小。這樣，對(duì)置電極的段差也與之對(duì)應(yīng)，能夠隨著從長(zhǎng)邊方向端部向中央部而變小。
并且，優(yōu)選與上述槽部的長(zhǎng)邊方向正交的寬度，隨著從上述槽部的長(zhǎng)邊方向端部向中央部而按每個(gè)各段面依次變寬。這樣，對(duì)置電極的寬度也與之對(duì)應(yīng)隨著從長(zhǎng)邊方向端部向中央部而變大。
進(jìn)一步，優(yōu)選在上述槽部的內(nèi)部形成的對(duì)置電極的平坦厚度，比上述槽部的任一個(gè)段差更厚。按照這樣一旦成膜形成對(duì)置電極，便能夠防止對(duì)置電極在段差的邊界部的中斷。
在上述槽形成工序中，優(yōu)選在上述槽部的各段的邊界部，按照相鄰的段相互進(jìn)入到對(duì)方側(cè)的方式，形成槽。
并且，在上述槽形成工序中，優(yōu)選在上述槽部的各段的邊界部，在相鄰的段的上段端部形成至少由1個(gè)凹部形成的段差轉(zhuǎn)移部、或者在上述相鄰的下段端部形成至少由1個(gè)凸部形成的段差轉(zhuǎn)移部。
本發(fā)明的液滴噴頭的制造方法，應(yīng)用上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的靜電激勵(lì)器的制造方法，構(gòu)成保留液滴使之噴出的壓力室的壓力變動(dòng)機(jī)構(gòu)。根據(jù)該方法，便能夠得到很低的驅(qū)動(dòng)電壓且驅(qū)動(dòng)性能高的液滴噴頭。


圖1為表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的靜電激勵(lì)器以及液滴噴頭的剖面圖。
圖2為表示圖1的槽部、對(duì)置電極以及振動(dòng)板的部分的放大剖面圖。
圖3為關(guān)于用于驅(qū)動(dòng)使振動(dòng)板與對(duì)置電極對(duì)接的驅(qū)動(dòng)電壓以及間隙長(zhǎng)度的說(shuō)明圖。
圖4為關(guān)于用于驅(qū)動(dòng)使振動(dòng)板與對(duì)置電極對(duì)接的驅(qū)動(dòng)電壓的說(shuō)明圖。
圖5為表示第1實(shí)施方式的液滴噴頭的制造方法一例的剖面工序圖。
圖6為繼圖5之后的工序圖。
圖7為繼圖6之后的工序圖。
圖8為表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的靜電激勵(lì)器的剖面圖。
圖9為說(shuō)明圖8的對(duì)置電極的段差部的第1構(gòu)成的仰視圖。
圖10為說(shuō)明圖8的對(duì)置電極的段差部的第2構(gòu)成的仰視圖。
圖11為說(shuō)明圖8的對(duì)置電極的段差部的第3構(gòu)成的仰視圖。
圖12為表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的液滴噴吐裝置的立體圖。
圖中1-液滴噴頭，2-空穴基板，3、3A-電極基板，4-噴嘴基板，6-第1噴嘴孔，7-第2噴嘴孔，8-噴嘴，10-液滴噴吐面，11-接合面，12、12A-振動(dòng)板，13-噴出室，14-儲(chǔ)藏室，15-孔，16-絕緣膜，17、17A-對(duì)置電極，18-油墨供給孔，19、19A-槽部，19a-連通槽，20、20A-間隙，21-電極取出部，22-密封材料，24-邊界部(或者段差轉(zhuǎn)移部)，25、25A-驅(qū)動(dòng)電路。
具體實(shí)施例方式
第1實(shí)施方式圖1為表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的液滴噴頭的縱剖圖。圖1中，表示將本發(fā)明的靜電激勵(lì)器應(yīng)用于液滴噴頭的例子，該液滴噴頭，為靜電驅(qū)動(dòng)方式的面噴射類(lèi)型。
本第1實(shí)施方式的液滴噴頭1，主要由通過(guò)將空穴基板2、電極基板3、以及噴嘴基板4接合而構(gòu)成。
噴嘴基板4，由硅等組成，形成噴嘴8，其具有例如圓筒狀的第1噴嘴孔6、和與第1噴嘴孔6連通，比第1噴嘴孔6孔徑大的圓筒狀的第2噴嘴孔7。第1噴嘴孔6，按照在液滴噴吐面10(與空穴基板2的接合面11的相反面)上開(kāi)口的方式形成，第2噴嘴孔7，按照在與空穴基板2的接合面11上開(kāi)口的方式形成。
另外，在噴嘴基板4上，形成成為用于使以下所示的噴吐室13與儲(chǔ)藏室14連通的噴口15的凹部。相對(duì)多個(gè)噴出室13分別逐個(gè)形成該噴口15。并且，噴口15，也可在空穴基板2的噴嘴基板4側(cè)形成。
空穴基板2，由例如單晶硅組成，形成多個(gè)成為噴出室13的凹部。作為構(gòu)成噴出室13的1個(gè)壁面的底壁，成為具有韌性的振動(dòng)板12。并且，多個(gè)噴出室13為，從圖1的紙面前側(cè)至紙面里側(cè)平行并列而形成。另外在空穴基板12中，形成用于向各噴出室13供給油墨等的液滴的儲(chǔ)藏室14的凹部。在如圖1所示的液滴噴頭1中，儲(chǔ)藏室14，由單一的凹部形成。
進(jìn)一步在空穴基板2的接合電極基板3的一側(cè)的面，形成由氧化硅或氧化鋁等組成的絕緣膜16。該絕緣膜16，防止液滴噴頭1在驅(qū)動(dòng)時(shí)的絕緣破壞或短路。并且，在空穴基板2的與噴嘴基板4接合的一側(cè)面，形成由氧化硅等組成的耐液滴保護(hù)膜(未圖示)。該耐液滴保護(hù)膜，防止因噴出室13或儲(chǔ)藏室14內(nèi)部的液滴而將空穴基板2蝕刻。
在空穴基板2的振動(dòng)板12側(cè)，接合例如由硼硅酸鹽玻璃組成的電極基板3。在該電極基板3的接合面多個(gè)槽部19形成具有短邊和長(zhǎng)邊的長(zhǎng)方形狀，該槽部19，形成長(zhǎng)度方向的中央部最深，向兩端部變淺的階梯狀。并且，在此所謂槽部19，是指面對(duì)振動(dòng)板12的部分，區(qū)別于與電極取出部12連通的連通槽19a。并且，在槽部19的內(nèi)部，形成與構(gòu)成一方的電極的振動(dòng)板12對(duì)置的多個(gè)對(duì)置電極17。該對(duì)置電極17，由噴濺例如ITO(Indium Tin Oxide)而形成。并且，槽部19與對(duì)置電極17之間的空間，成為間隙(間隙)20。關(guān)于槽部19以及對(duì)置電極17后面詳細(xì)描述。
進(jìn)一步，在電極基板3上，形成與儲(chǔ)藏室14連通的油墨供給孔18。該油墨供給孔18，與在儲(chǔ)藏室14的底壁設(shè)置的孔連接，用于從外部向儲(chǔ)藏室14供給油墨等的液滴而設(shè)置。另外，為了防止水蒸氣等浸入間隙20，而由密封材料22將由間隙20以及連通槽19a形成的空間密封。
在此，針對(duì)圖1所示的液滴噴頭1的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明?？昭ɑ?和各個(gè)對(duì)置電極(也稱(chēng)作單個(gè)電極)17中連接有驅(qū)動(dòng)電路25。并且，對(duì)置電極17與驅(qū)動(dòng)電路25的連接，是在電極取出部21的部分進(jìn)行的。若通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路25向空穴基板2和電極17之間施加脈沖電壓，則振動(dòng)板12向?qū)χ秒姌O17側(cè)折彎，在儲(chǔ)藏室14的內(nèi)部保留的油墨等的液滴向噴出室13流入。另外，本第1實(shí)施方式中，當(dāng)振動(dòng)板12折彎時(shí)，對(duì)置電極17與振動(dòng)板12(經(jīng)由絕緣膜16)連接。并且，若沒(méi)有向空穴基板2與電極17之間施加的電壓，則振動(dòng)板12返回原始的位置，噴出室13的內(nèi)部壓力變高，從噴嘴8噴出油墨等的液滴。這樣，本第1實(shí)施方式中，由振動(dòng)板12和對(duì)置電極17構(gòu)成靜電激勵(lì)器。另外，包含振動(dòng)板12和對(duì)置電極17，甚至驅(qū)動(dòng)電路25，都稱(chēng)作靜電激勵(lì)器。
本第1實(shí)施方式中，作為應(yīng)用本發(fā)明的靜電激勵(lì)器的例子，雖然表示靜電驅(qū)動(dòng)方式的液滴噴頭，但本第1實(shí)施方式所示的液滴噴頭以及其制造方法，還可應(yīng)用于微型泵等的MEMS(Micro Electro Mechanical System)設(shè)備等中。
圖2，是圖1的槽部19、對(duì)置電極17以及振動(dòng)板12的部分放大縱剖圖。圖2(a)，是包含對(duì)置電極17在內(nèi)的放大縱剖圖，圖2(b)，是除去對(duì)置電極17后的狀態(tài)的放大縱剖圖。并且圖2(a)以及圖2(b)中，表示槽部19的長(zhǎng)邊方向，槽部19的短邊方向，是從紙的前面向紙的背面的方向。
如圖2(b)所示，階梯狀的槽部19，長(zhǎng)邊方向的中央部最深(深度A3)，中央部的兩端部側(cè)比中央部淺(深度A2)，最兩端的部分最淺(深度A1)。即，成立A3＞A2＞A1的關(guān)系。另外，雖然圖1以及圖2所示的槽部19，成為3段的階梯狀，但是也可以是4段以上。并且，優(yōu)選如圖2(b)所示的槽部19的段差，隨著從槽部19的兩端部向中央部而依次變小。但是，并非一定需要遵循那樣。也可以是(A2-A1)≥(A3-A2)的關(guān)系。本實(shí)施方式1中的液滴噴頭1中，滿足A1＞(A2-A1)＞(A3-A2)的關(guān)系。
在如圖2(a)所示的液滴噴頭1中，在階梯狀的槽部19的內(nèi)部形成對(duì)置電極17。該對(duì)置電極17，由噴濺例如ITO而形成，一般對(duì)置電極17由在槽部19的內(nèi)部相同的膜厚而形成。這樣，當(dāng)對(duì)置電極17在槽部19的平坦部，由相同的膜厚形成時(shí)，令對(duì)置電極17的厚度為t，則振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的間隙長(zhǎng)度(間隙20的長(zhǎng)度)，在槽部19的長(zhǎng)邊方向的中央部為G3＝A3-t，在中央部的兩端部側(cè)為G2＝A2-t，在最兩端的部分為G1＝A1-t。
根據(jù)上述關(guān)系，成立G3＞G2＞G1的關(guān)系，并且成立G1＞(G2-G1)＞(G3-G2)的關(guān)系。即，振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的間隙長(zhǎng)度為，隨著從槽部19的長(zhǎng)邊方向的中央部向兩端部而變短，并且每個(gè)段差的間隙長(zhǎng)度的差值，是隨著從槽部19的兩端部向中央部而變小的。
另外，本第1實(shí)施方式中，對(duì)置電極17在槽部19內(nèi)平坦部的厚度t，其形成為比形成階梯狀的槽部19的任一個(gè)段差還厚。其成立t＞(A2-A1)＞(A3-A2)的關(guān)系。這樣，防止對(duì)置電極17在段差部中的失調(diào)(斷開(kāi))。
圖3以及圖4，為用于針對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓以及間隙長(zhǎng)度進(jìn)行說(shuō)明的圖，該驅(qū)動(dòng)電壓用于驅(qū)動(dòng)使振動(dòng)板與對(duì)置電極對(duì)接。另外，圖3以及圖4中，雖然通過(guò)振動(dòng)板12從靜電力最強(qiáng)的槽部19的兩端部側(cè)依次變形這樣的模塊而說(shuō)明，但實(shí)際的振動(dòng)板12，一般在槽部19的兩端部與中央部幾乎同時(shí)開(kāi)始驅(qū)動(dòng)。另外，圖3以及圖4中，所謂振動(dòng)板12，包含在振動(dòng)板12的間隙20側(cè)形成的絕緣膜16，省略了圖示。進(jìn)一步，圖3以及圖4中，為了容易理解，圖示使對(duì)置電極17的厚度比實(shí)際的厚度更薄。
圖3(a)，為表示槽部19的端部(左側(cè))的縱剖圖。另外如圖3(a)所示的液滴噴頭，與圖1以及圖2所示的液滴噴頭1相同，由點(diǎn)劃線表示振動(dòng)板12的初始位置。并且，設(shè)為ΔG1＝(G2-G1)。
令G1為槽部19在兩端部的間隙長(zhǎng)度，令x為振動(dòng)板12向?qū)χ秒姌O17方向的位移量，令V為振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的電位差，則在槽部19的兩端部作用在振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的靜電力Fin由下式所表示。
Fin=Fin(x,V)=α(VG1-x)]]>(α為常數(shù))……(1)并且，當(dāng)振動(dòng)板12折彎時(shí)，作用在振動(dòng)板12中的復(fù)原力Fp，由下式表示。
Fp=Fp(x)=xC]]>(C為常數(shù))……(2)另外式(2)中的常數(shù)C，由振動(dòng)板12的材料參數(shù)、尺寸等規(guī)定。
在此如圖3(b)所示，關(guān)于振動(dòng)板12與槽部19的兩端部的間隙長(zhǎng)度為G1的部分對(duì)接，只要在振動(dòng)板12的位移量改變期間，始終給振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間施加使靜電力Fin超過(guò)復(fù)原力Fp這樣的電位差Vhit即可。
若用算式表示，則始終成立Fin(x，Vhit)≥Fp(x)……(3)圖3(c)，為表示在槽部19的兩端部作用在振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的靜電力Fin、與作用在振動(dòng)板12中的復(fù)原力Fp的關(guān)系的曲線圖。另外圖3(c)，為采用一般的液滴噴頭的數(shù)據(jù)，G1＝200(nm)。另外，采用電壓(V)作為電位差的單位，采用毫微米(nm)作為振動(dòng)板12的位移量。
如圖3(c)所示，當(dāng)振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的電位差為14V(圖3(c)的曲線B)以及16V(圖3(c)的曲線C)時(shí)，有些部分靜電力Fin未超過(guò)復(fù)原力Fp(圖3(c)的直線A)，振動(dòng)板12未與槽部19的兩端部的電位差為G1的部分對(duì)接。但是，當(dāng)振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的電位差為20V(圖3(c)的曲線D)時(shí)，由于靜電力Fin始終超過(guò)復(fù)原力Fp，因此振動(dòng)板12與槽部19的兩端部的間隙長(zhǎng)度為G1的部分對(duì)接。即，成為Vhit＝20(V)。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)成，通過(guò)以該電位差Vhit驅(qū)動(dòng)振動(dòng)板12，從而可使振動(dòng)板12的全體與對(duì)置電極17對(duì)接，其原因以下進(jìn)行說(shuō)明。
如圖3(b)所示，在振動(dòng)板12與對(duì)置電極17的間隙長(zhǎng)度G1的部分對(duì)接的狀態(tài)下，在槽部20的間隙長(zhǎng)度為G2的部分作用在振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的靜電力Fin1以及作用在振動(dòng)板12中的復(fù)原力Fp1(參照?qǐng)D3(b))，由下式表示。
Finl=Fin(ΔG1,Vhit)=α(VhitΔG1)---(4)]]>Fp1=Fp(G1)=G1C---(5)]]>在此，如果設(shè)定ΔG1使?jié)M足Fp1＜Fin1，則振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的電位差不會(huì)比Vhit大，可使間隙長(zhǎng)度為G2的部分的振動(dòng)板12折彎，產(chǎn)生如圖4(d)所示這樣的折彎變形。
這時(shí)，在間隙長(zhǎng)度為G2的部分作用在振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的靜電力Fin以及作用在振動(dòng)板12中的復(fù)原力Fp，由下式表示。另外，式(6)、(7)為，振動(dòng)板12從圖3(b)的狀態(tài)進(jìn)一步產(chǎn)生變形，將在間隙長(zhǎng)度為G2的部分產(chǎn)生折彎的位移量設(shè)為y(nm)(參照?qǐng)D4(d))。
Fin=α(VhitΔG1-y)2=α(VhitG1-(G1-ΔG1+y))2=α(VhitG1-(x-ΔG1))2]]>＝Fin(x-ΔG1，Vhit) ……(6)Fp＝Fp(G1+y)＝Fp(x)……(7)并且在式(6)、(7)中，利用x＝G1+y的關(guān)系對(duì)算式進(jìn)行整理。
圖4(e)，為表示在槽部19的間隙長(zhǎng)度G2的部分作用在振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的靜電力Fin，與作用在振動(dòng)板12中的復(fù)原力Fp的關(guān)系的曲線圖。并且，在圖4(e)中，ΔG1＝67(nm)，G2＝G1+ΔG1＝200+67＝267(nm)。另外，在圖4(e)中，直線A、直線D，與圖3(c)所示相同，曲線E，為有關(guān)槽部19的間隙長(zhǎng)度G2的部分。
如圖4(e)所示如果適當(dāng)設(shè)定ΔG1，則始終靜電力Fin超過(guò)復(fù)原力Fp，振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的電位差仍然為Vhit，可使振動(dòng)板12與槽部19的間隙長(zhǎng)度G2的部分對(duì)接。
同樣地，關(guān)于槽部19的中央部的間隙長(zhǎng)度為G3的部分作考慮。
在振動(dòng)板12與對(duì)置電極17的間隙長(zhǎng)度G2的部分對(duì)接的狀態(tài)下，在槽部20的間隙長(zhǎng)度G3的部分，作用在振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的靜電力Fin2以及作用在振動(dòng)板12中的復(fù)原力Fp2，由下式表示。并且在此，設(shè)為ΔG2＝(G3-G2)。
Fin2=Fin(ΔG2,Vhit)=α(VhitΔG2)2---(8)]]>Fp2=Fp(G2)=G2C---(9)]]>在此，如果設(shè)定ΔG2使得滿足Fp2＜Fin2，則振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的電位差不會(huì)大于Vhit，可使間隙長(zhǎng)度為G3的部分的振動(dòng)板12折彎，產(chǎn)生如圖4(f)所示這樣的折彎變形。
這時(shí)，在間隙長(zhǎng)度為G3的部分，作用在振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的靜電力Fin以及作用在振動(dòng)板12中的復(fù)原力Fp由下式表示。另外式(10)、(11)中，將振動(dòng)板12在間隙長(zhǎng)度G3的部分折彎了的位移量設(shè)為z(nm)(參照?qǐng)D4(f))。
Fin=α(VhitΔG2-z)2=α(VhitG1-(G1-ΔG2+z))2=α(VhitG1-(x-ΔG1-ΔG2))2]]>
＝Fin(x-ΔG1-ΔG2，Vhit) ……(10)Fp＝Fp(G2+z)＝Fp(x)……(11)并且式(10)、(11)中，利用x＝G2+z＝G1+ΔG1+z的關(guān)系對(duì)算式進(jìn)行整理。
圖4(g)，為表示在槽部19的間隙長(zhǎng)度為G3的部分，作用在振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的靜電力Fin，與作用在振動(dòng)板12中的復(fù)原力Fp的關(guān)系的曲線圖。并且，在圖4(g)中，ΔG2＝54(nm)，G3＝G1+ΔG1+ΔG2＝200+67+54＝321(nm)。另外圖4(g)中，直線A、直線D、直線E，與圖4(e)所示相同，曲線F，為有關(guān)槽部19的間隙長(zhǎng)度G3的部分。
如圖4(g)所示，如果適當(dāng)設(shè)定ΔG2，則始終靜電力Fin超過(guò)復(fù)原力Fp，振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的電位差仍然為Vhit，可使振動(dòng)板12與槽部19的間隙長(zhǎng)度G3的部分對(duì)接。
在此，關(guān)于在間隙長(zhǎng)度為G2以及G3的部分，用于使振動(dòng)板12與對(duì)置電極17對(duì)接的ΔG1以及ΔG2的條件進(jìn)行考慮。
為了求出滿足Fp(0)＜Fin(0，Vhit)、Fp1＜Fin1，F(xiàn)p2＜Fin的解，在此，為了方便起見(jiàn)，令Fp1＝Fin1，F(xiàn)p2＝Fin2。關(guān)于復(fù)原力，由于Fp(0)＜Fp1＜Fp2，因此成立Fin(0，Vhit)＜Fin1＜Fin2。
若在該式中代入下式，則得到關(guān)于G1、ΔG1、ΔG2的關(guān)系式。
Fin(0,Vhit)=α(VhitG1)2---(12)]]>Finl=Fin(ΔG1,Vhit)=α(VhitΔG1)2---(13)]]>Fin2=Fin(ΔG2,Vhit)=α(VhitΔG2)2---(14)]]>即，得到G1＞ΔG1＞ΔG2的關(guān)系式。這樣如上述如果設(shè)定槽部19的段差使得G1＞(G2-G1)＞(G3-G2)，則以在槽部19的兩端部(間隙最短的部分)，用于振動(dòng)板12與對(duì)置電極17對(duì)接的驅(qū)動(dòng)電壓Vhit，便可使振動(dòng)板12的整體與對(duì)置電極17對(duì)接。這樣，可降低驅(qū)動(dòng)電壓，同時(shí)可確保例如液滴噴頭1中的液滴的噴吐量。另外，關(guān)于用于使上述振動(dòng)板12與對(duì)置電極17對(duì)接的驅(qū)動(dòng)電壓以及槽部19的段差的詳細(xì)描述，即使在槽部19的段差為4段以上的情況下也同樣。
圖5、圖6以及圖7，為表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的液滴噴頭的制造工序的縱剖圖。圖5至圖7，表示制造圖1以及圖2所示的液滴噴頭1的工序，并且僅表示槽部19的周邊部。另外液滴噴頭1的制造方法，并非限定于圖5至圖7所示。
首先，準(zhǔn)備例如厚度為2～3mm且由硼硅酸玻璃組成的基板3a(圖5(a))，通過(guò)機(jī)械研磨將例如基板3a的厚度研磨至1mm為止之后，用例如氟酸水溶液對(duì)基板3a的整體進(jìn)行10～20μm蝕刻，去除加工變質(zhì)層(圖5(b)。該加工變質(zhì)層的去除，可以是用例如SF6等進(jìn)行的干蝕刻，也可以是用氟酸水溶液進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)蝕刻。在進(jìn)行干蝕刻時(shí)，可在基板3a的單面將加工變質(zhì)層有效去除，不需要相反面的保護(hù)。另外，在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蝕刻時(shí)，所需要的蝕刻液為少量，并且由于始終供給新的蝕刻液，因此可進(jìn)行穩(wěn)定的蝕刻。并且，在圖5(b)的工序中，代替機(jī)械研磨，可僅由例如氟酸水溶液使基板3a變薄。并且在圖5(b)的工序之后，通過(guò)用酸性水溶液進(jìn)行基板3a的表面處理，使基板3a的潤(rùn)濕性提高，從而能夠促進(jìn)后面工序的蝕刻。
接著，通過(guò)例如噴濺在變薄后的基板3a的單面整體，形成由鉻(Cr)組成的蝕刻掩模30(圖5(c))。
接著通過(guò)光刻法在蝕刻掩模30的表面形成給定形狀的抗蝕劑(未圖示)的圖案，進(jìn)行蝕刻，形成蝕刻掩模30為與槽部19的中央部(間隙長(zhǎng)度G3的部分)對(duì)應(yīng)的形狀的開(kāi)口部(圖5(d))。另外，該開(kāi)口部，一般形成多個(gè)長(zhǎng)方形狀。
然后，通過(guò)用例如氟酸水溶液對(duì)基板3a進(jìn)行蝕刻，從而形成第1槽部19b(圖5(e))。另外，這時(shí)的蝕刻量(蝕刻的深度)，成為圖2(b)中的A3-A2。
之后，再次通過(guò)光刻法在蝕刻掩模30的表面形成給定形狀的抗蝕劑(未圖示)的圖案，進(jìn)行蝕刻，按照蝕刻掩模30成為與槽部19的間隙長(zhǎng)度G2的部分(參照?qǐng)D1、圖2)對(duì)應(yīng)的形狀的方式，在長(zhǎng)邊方向(圖5以及圖6的紙面左右方向)兩側(cè)展開(kāi)開(kāi)口部(圖6(f))。
接著，通過(guò)用例如氟酸水溶液對(duì)基板3a進(jìn)行蝕刻，從而形成第2槽部19c(圖6(g))。并且使這時(shí)的蝕刻量(蝕刻的深度)，成為圖2(b)中的(A2-A1)。另外，第2槽部19c，如圖6(g)所示，成為2段的形狀。
然后，再次通過(guò)光刻法在蝕刻掩模30的表面形成給定形狀的抗蝕劑(未圖示)的圖案，進(jìn)行蝕刻，按照蝕刻掩模30成為與槽部19的間隙長(zhǎng)度G1的部分(參照?qǐng)D1、圖2)對(duì)應(yīng)的形狀的方式，在長(zhǎng)邊方向兩側(cè)展開(kāi)開(kāi)口部(圖6(h))。另外本第1實(shí)施方式中，在圖6(h)的工序中，還將成為連通槽19a的部分的蝕刻掩模30也除去。
并且，在通過(guò)例如用氟酸水溶液對(duì)基板3a進(jìn)行蝕刻形成槽部19以及連通槽19a之后，用例如氟酸水溶液對(duì)蝕刻掩模30進(jìn)行去除(圖6(i))。這時(shí)的蝕刻量(蝕刻的深度)，成為圖2(b)中的A1。這樣，形成具有深度A1、A2、A3的3段平坦面的階梯形狀的槽部19。
另外，通過(guò)反復(fù)上述工序，從而可形成4段以上的平坦面槽部19。
進(jìn)一步，通過(guò)噴濺例如ITO(Indium Tin Oxide)膜31，從而在基板3a的形成槽部19等一側(cè)的面形成ITO膜(圖6(j))。另外，這時(shí)的ITO膜31的厚度，其形成為比形成階梯狀的槽部19的任何一個(gè)段差更厚(上述對(duì)置電極的厚度t)。并且，通過(guò)光刻法形成抗蝕劑的圖案(未圖示)，對(duì)ITO膜31進(jìn)行蝕刻，劃分形成對(duì)置電極17，形成電極基板3(圖6(k))。這樣，形成振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的間隙長(zhǎng)度為距槽部19的端部側(cè)G1、G2、G3所組成的對(duì)置電極17。
其后，將例如厚度為525μm且在單面形成由氧化硅等組成的絕緣膜16的硅基板2a、和在圖6(k)的工序中形成對(duì)置電極17等的電極基板3加熱為例如360℃，使硅基板2a與陽(yáng)極連接，電極基板3與陰極連接，施加800V左右的電壓進(jìn)行陽(yáng)極接合(圖7(1))。另外，硅基板2a和電極基板3，將形成絕緣膜16的面和形成對(duì)置電極17等的面接合。另外，絕緣膜16，可以通過(guò)例如熱氧化或等離子CVD而形成。
在對(duì)硅基板2a與電極基板3進(jìn)行陽(yáng)極接合后，通過(guò)例如機(jī)械研磨，使硅基板2a的整體變薄成為例如厚度140μm(圖7(m))為止。在此在進(jìn)行機(jī)械研磨之后，為了去除加工變質(zhì)層，優(yōu)選由氫氧化鉀水溶液等進(jìn)行干蝕刻。并且代替機(jī)械研磨，也可通過(guò)用氫氧化鉀水溶液的濕蝕刻，進(jìn)行使硅基板2a變薄。
接著，在硅基板2a的上面(接合電極基板3的面的相反面)的整個(gè)面，通過(guò)TEOS等離子CVD形成例如厚度1.5μm的氧化硅膜。
然后在該氧化硅膜上，形成用于形成成為噴出室13的凹部、成為儲(chǔ)藏室14的凹部以及成為噴口的凹部的部分的、抗蝕劑的圖案，將該部分的氧化硅膜蝕刻去除。
然后，通過(guò)用氫氧化鉀水溶液等對(duì)硅基板2a進(jìn)行異方性濕蝕刻，從而形成成為噴出室13的凹部13a、成為儲(chǔ)藏室14的凹部(未圖示)以及成為噴口15的凹部(未圖示)之后，將氧化硅膜去除(圖7(n))。并且，在圖7(n)的濕蝕刻工序中，最初采用例如重量35％的氫氧化鉀水溶液，其后便可采用重量3％的氫氧化鉀水溶液。這樣，便可以抑制振動(dòng)板12的表面粗糙度。
另外，在圖7(n)的工序之后，在形成成為硅基板2a的噴出室13的凹部13a等的面上，通過(guò)例如CVD形成例如厚度0.1μm的由氧化硅等組成的耐液滴保護(hù)膜(未圖示)，但在圖7(n)中將耐液滴保護(hù)膜省略。
接著，通過(guò)ICP(Inductively Coupled Plasma)放電等，將形成成為噴嘴8以及噴口15的凹部的噴嘴基板4，借助膠粘劑與硅基板2a(空穴基板2)接合(圖7(o))。
最后，通過(guò)將接合例如空穴基板2、電極基板3、以及噴嘴基板4后的接合基板切割(切斷)從而分離，完成液滴噴頭1。
本第1實(shí)施方式中，由于形成階梯狀的對(duì)置電極17，該階梯狀為振動(dòng)板12與對(duì)置電極17之間的間隙長(zhǎng)度，隨著從槽部19的長(zhǎng)邊方向的中央部向端部而變短，因此與槽部19在短邊(寬度)方向呈階梯狀的情況相比，可對(duì)于振動(dòng)板12提供更大的力矩，可以使驅(qū)動(dòng)電壓有效降低。另外由于在槽部19的中央部，間隙長(zhǎng)度最長(zhǎng)，在槽部19的端部，間隙長(zhǎng)度最短，因此振動(dòng)板12從兩端部開(kāi)始變形，可進(jìn)一步使驅(qū)動(dòng)電壓有效降低。
并且，由于形成階梯狀的槽部19的段差，是按照隨著從槽部19的端部向中央部而變小方式而形成的，因此對(duì)置電極17也形成與該形狀一致。這樣，在槽部19的端部間隙長(zhǎng)度最短的部分，以振動(dòng)板12與對(duì)置電極17對(duì)接的驅(qū)動(dòng)電壓，便可使振動(dòng)板12整體與對(duì)置電極17對(duì)接。這樣，可使驅(qū)動(dòng)電壓降低，同時(shí)確保液滴噴頭1中的液滴的噴出量。
并且，與上述方法不同，還有預(yù)先將形成振動(dòng)板12、噴出室13等的流道的空穴基板2、與形成對(duì)置電極17的電極基板3接合的方法。
另外，在未將靜電激勵(lì)器應(yīng)用于液滴噴頭的情況下，不需要在形成振動(dòng)板12的基底部件上形成流道等，也不需要噴嘴基板4的組裝。
(第2實(shí)施方式)圖8，為本發(fā)明第2實(shí)施方式的靜電激勵(lì)器的示意構(gòu)成圖。該靜電激勵(lì)器，具備由構(gòu)成一方的電極的硅等組成的振動(dòng)板12A、與在電極基板3A上所形成的、且與振動(dòng)板12A隔著間隙20A對(duì)置的對(duì)置電極17A。有些情況下振動(dòng)板12A，也稱(chēng)作振動(dòng)膜。并且，雖然在與振動(dòng)板12A的對(duì)置電極17A對(duì)置的面，覆蓋絕緣膜，但在此并未圖示。進(jìn)而，在振動(dòng)板12A與對(duì)置電極17A之間連接有用于向這些電極之間供給驅(qū)動(dòng)脈沖的驅(qū)動(dòng)電路25A。
對(duì)置電極17A，在形成于電極基板3A上的平面為大致長(zhǎng)方形狀的槽部19A內(nèi)形成，按照隨著向槽部19A的長(zhǎng)邊方向的中央部，間隙20A展開(kāi)(變大)的方式，形成多段對(duì)置電極17A。另外，圖8，表示槽部19A的長(zhǎng)邊方向，槽部19A的短邊方向，為從紙前面前面至背面的方向。
在圖8的靜電激勵(lì)器時(shí)，對(duì)置電極17A，是具有4個(gè)段差的4段構(gòu)成，左右?guī)缀鯇?duì)稱(chēng)所形成。對(duì)置電極17A的各段與振動(dòng)板12A的間隙20A，從沿著對(duì)置電極17A的槽部19A的長(zhǎng)邊方向端部向中央部分別成為G1、G2、G3。該間隙20A，其中央部最寬，隨著從中央部向長(zhǎng)邊方向兩端側(cè)而變窄(變小)。即，變成G4＞G3＞G2＞G1。
在夜滴噴頭用的靜電激勵(lì)器時(shí)，間隙20A，可成為例如G1＝80nm，G2＝95m，G3＝110nm，G4＝120nm。
并且，優(yōu)選對(duì)置電極17A的各段的段差，按照隨著從槽部19A的長(zhǎng)邊方向端部向中央部而變小的方式所形成。但是，并非一定要按照這樣。只要是(G2-G1)≥(G3-G2)≥(G4-G3)，但是G1≥(G2-G1)即可。若按照這樣，則在間隙20A最窄的部分，便容易以振動(dòng)板12A與對(duì)置電極17A對(duì)接的驅(qū)動(dòng)電壓，使振動(dòng)板12A整體與對(duì)置電極17A對(duì)接。
對(duì)置電極17A的厚度，一般在長(zhǎng)邊方向的各段為恒定的厚度。因此，若令與間隙20A的寬度G1、G2、G3、G4對(duì)應(yīng)的部分的槽部19的深度為A1、A2、A3、A4，令對(duì)置電極17A的厚度為t，則A1＝G1+t，A2＝G2+t，A3＝G3+t，A4＝G4+t。即，A4＞A3＞A2＞A1。
另外，使槽部19A的段差，與對(duì)置電極17A的段差對(duì)應(yīng)而形成，優(yōu)選利用槽部19A的段差，使對(duì)置電極17A中也形成相同的段差。
并且，優(yōu)選對(duì)置電極17A的厚度t，其形成為比形成階梯狀的槽部19A的各段的任一段差更厚。這樣，是因?yàn)橛捎趖＞(A2-A1)＞(A3-A2)＞(A4-A3)的關(guān)系成立，因此可防止對(duì)置電極17A的段差部中的失調(diào)(斷開(kāi))的原因。
另外，對(duì)置電極17A以及槽部19A，并非限于4段的構(gòu)成，即使依據(jù)靜電激勵(lì)器的大小作為2段、3段的構(gòu)成或者5段以上的構(gòu)成也可。
通過(guò)對(duì)玻璃基板進(jìn)行蝕刻等，形成槽部19A，進(jìn)而在該槽部19A內(nèi)，進(jìn)行噴濺例如ITO，使之與槽的形狀對(duì)應(yīng)等并成膜，使成膜后的ITO形成圖案，形成對(duì)置電極，從而得到對(duì)置電極17A。將形成該對(duì)置電極17A的電極基板3A和振動(dòng)板12A接合(例如陽(yáng)極接合)，能夠得到靜電激勵(lì)器。另外，即使將形成對(duì)置電極17A的電極基板3A與硅基板進(jìn)行陽(yáng)極接合，之后，對(duì)硅基板進(jìn)行加工，形成在振動(dòng)板12A上，也能夠得到靜電激勵(lì)器。
在上述靜電激勵(lì)器中，在振動(dòng)板12A與對(duì)置電極17A之間，若施加使與間隙20A的G1對(duì)應(yīng)的部分的振動(dòng)板12A與對(duì)置電極17A對(duì)接所需要的足夠的電壓，則保持振動(dòng)板12A與間隙20A最窄的第1段的對(duì)置電極17A對(duì)接。此時(shí)，在與間隙20A的G1和G2對(duì)應(yīng)的邊界部，間隙20A暫時(shí)變成(G2-G1)，由此將很大的靜電吸引壓力作用在振動(dòng)板12A中，與間隙20A的G2對(duì)應(yīng)的部分的振動(dòng)板12A，也因相同的電壓與對(duì)置電極17A對(duì)接。這樣的逐步作用，連續(xù)誘發(fā)直至與間隙20A最寬的G4相當(dāng)?shù)牟糠譃橹梗浣Y(jié)果為，以使與間隙20A的G1對(duì)應(yīng)的部分的振動(dòng)板12A與對(duì)置電極17A對(duì)接所需要的電壓，便可使振動(dòng)板12A的整體與對(duì)置電極17A對(duì)接。以下，將如上述振動(dòng)板12A與對(duì)置電極17A對(duì)接的方法稱(chēng)作持續(xù)對(duì)接。
如上述，雖然第2實(shí)施方式的靜電激勵(lì)器也基本與第1實(shí)施方式同樣，但在第2實(shí)施方式中，還創(chuàng)造了一種方案，其在對(duì)置電極17A的各段的邊界部(或者段差轉(zhuǎn)移部)24中，通過(guò)對(duì)置電極17A使振動(dòng)板12A更牢固地被保持，并且用于更可靠地誘發(fā)持續(xù)對(duì)接。以下，對(duì)該邊界部(或者段差轉(zhuǎn)移部)24的構(gòu)成具體進(jìn)行說(shuō)明。
圖9，為說(shuō)明圖8的對(duì)置電極17A的段差部的第1構(gòu)成的仰視圖。圖9中，如圖示，靜電激勵(lì)器的對(duì)置電極17A的各段(各段面)的段差部，其構(gòu)成為，在相鄰的上段(較淺的段面)和下段(較深的段面)的邊界部，下段側(cè)的端部的一部分(在此為中央部)突出為矩形狀，向上端側(cè)進(jìn)入。這樣，在該段差部吸引振動(dòng)板12A的靜電吸引力，以在上段部的對(duì)接、在邊界部的對(duì)接、在下段部的對(duì)接的順序產(chǎn)生，通過(guò)前段部分的對(duì)接，使接下來(lái)對(duì)接的部分的電場(chǎng)依次變高。這樣，通過(guò)恒定的電壓，便從對(duì)置電極17A的長(zhǎng)邊方向端部向中央部，執(zhí)行振動(dòng)板12A與對(duì)置電極17A的對(duì)接。
另外，與圖9的情況相反，也可以是按照對(duì)置電極17A的上段側(cè)的端部的一部分在下端側(cè)進(jìn)入的方式而構(gòu)成。
圖10，為說(shuō)明圖8的對(duì)置電極17A的段差部的第2構(gòu)成的仰視圖。圖10的構(gòu)成，是圖9所示構(gòu)成的變形例，包含對(duì)置電極17A的段差部的邊界部，按照下段側(cè)的端部的中央部突出成錐狀，向上段側(cè)進(jìn)入的方式構(gòu)成。根據(jù)這樣，使具有對(duì)置電極17A的段差的邊界部的吸引力更加平均化，以更可靠地進(jìn)行振動(dòng)板12A向?qū)χ秒姌O17A的連續(xù)對(duì)接。并且，即使在此，也可按照對(duì)置電極17A的上段側(cè)的端部的中央部向下段側(cè)進(jìn)入的方式的構(gòu)成。
另外，在圖10中，與槽部19A的長(zhǎng)邊方向正交的對(duì)置電極寬度以及槽部寬度，其構(gòu)成為使它們的下段側(cè)比上端側(cè)寬。這樣，在間隙20A很寬的部分，由于振動(dòng)板12A對(duì)應(yīng)的靜電吸引力作用在很寬的范圍內(nèi)，因此更加容易誘發(fā)持續(xù)對(duì)接。并且，還容易避免因在槽部19A形成時(shí)的圖案錯(cuò)位而引起的槽寬的變化的不利現(xiàn)象。
圖11，是說(shuō)明圖8的對(duì)置電極17A的段差部的第3構(gòu)成的仰視圖。在圖11中，包含對(duì)置電極17A的段差部的邊界部，作為用于可靠地誘發(fā)上述持續(xù)對(duì)接的段差轉(zhuǎn)移部24而構(gòu)成。即，在相鄰的上下段中的下段的端部，形成島狀的凸部。雖然該凸部的高度并非并未被限定，但根據(jù)對(duì)置電極制造方面的觀點(diǎn)，優(yōu)選成為與相鄰的上段相同的高度。并且，雖然有些情況下，根據(jù)其形狀該凸部的個(gè)數(shù)為1個(gè)便可，但是優(yōu)選設(shè)置多個(gè)，尤其優(yōu)選在與上段很近的部分密集配置凸部，接著隨著距離變遠(yuǎn)而稀疏地配置。
這樣通過(guò)在包含段差部的邊界部設(shè)置段差轉(zhuǎn)移部24，從而該轉(zhuǎn)移部分的靜電吸引力，變成將在相鄰段的上段部的吸引力和在下段部的吸引力平均后的壓力，更確切地誘發(fā)與較深的間隙的持續(xù)對(duì)接。因此，能夠使該驅(qū)動(dòng)電壓變低。
另外，代替在對(duì)置電極17A的相鄰的上下段的下段的端部設(shè)置凸部，即使作為在相鄰的上段的端部形成島狀的凹部的構(gòu)成，也能夠得到同樣的效果。
第2實(shí)施方式的靜電激勵(lì)器，也能夠以第1實(shí)施方式的方法制造。該情況下，關(guān)于形成圖9～圖11所示的對(duì)置電極17的各段差的邊界部或者段差轉(zhuǎn)移部24的各個(gè)形狀，預(yù)先使電極基板3的槽部19與它們的形狀對(duì)應(yīng)，優(yōu)選這些形狀因該槽部19的形狀而形成，但是，也可利用掩模通過(guò)反復(fù)多次進(jìn)行用于形成對(duì)置電極17的噴濺等，從而形成。
另外，利用該第2實(shí)施方式的靜電激勵(lì)器，也可以得到與第1實(shí)施方式所說(shuō)明的液滴噴頭1同樣的液滴噴頭。
(第3實(shí)施方式)圖12，為表示本發(fā)明的液滴噴頭、例如具備液滴噴頭1的本發(fā)明的第3實(shí)施方式的液滴噴吐裝置一例的立體圖。如圖12所示的液滴噴吐裝置100，是噴出液為油墨的噴墨打印機(jī)。如已說(shuō)明，由于液滴噴頭1的驅(qū)動(dòng)電壓很低，液滴的噴出量也足夠，因此利用該裝置的液滴噴吐裝置100，低消耗電力且噴出性能也優(yōu)良。
并且，液滴噴頭1以及液滴噴吐裝置100，除油墨以外，還可應(yīng)用于包含濾色器的過(guò)濾材料的溶液、包含有機(jī)EL顯示裝置的發(fā)光材料的溶液、生物液體等各種液滴的噴出。
另外，本發(fā)明的靜電激勵(lì)器，并非限于應(yīng)用于上述液滴噴頭，還可應(yīng)用于其它各種設(shè)備中。若舉出例子，則有微型泵的泵部、光開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)部、配置多個(gè)超小型反射鏡，將這些反射鏡傾斜，控制光的方向的反射鏡設(shè)備的反射鏡驅(qū)動(dòng)部、還有激光打印機(jī)的激光操作反射鏡的驅(qū)動(dòng)部等中可以應(yīng)用靜電激勵(lì)器。通過(guò)在這些設(shè)備中搭載第1實(shí)施方式所示的靜電激勵(lì)器，從而便可得到很小的驅(qū)動(dòng)電壓且動(dòng)作性?xún)?yōu)良的設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種靜電激勵(lì)器，具備構(gòu)成一方的電極的振動(dòng)板、和形成有與該振動(dòng)板隔著間隙對(duì)置的對(duì)置電極的電極基板，其特征在于，所述對(duì)置電極，在所述電極基板上所形成的平面形狀為大致長(zhǎng)方形狀的槽部形成，且形成為隨著向所述槽部的長(zhǎng)邊方向的中央部，所述間隙變大的多個(gè)段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電激勵(lì)器，其特征在于，所述對(duì)置電極的各段的段差為，隨著從所述槽部的長(zhǎng)邊方向端部向中央部靠近，逐漸變小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜電激勵(lì)器，其特征在于，在所述對(duì)置電極的各段的邊界部，相鄰段按照相互進(jìn)入到對(duì)方側(cè)的方式形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜電激勵(lì)器，其特征在于，在所述對(duì)置電極的各段的邊界部，在相鄰的段的上段端部，形成至少由1個(gè)凹部形成的段差轉(zhuǎn)移部、或者在所述相鄰的段的下段端部，形成由至少1個(gè)凸部形成的段差轉(zhuǎn)移部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的靜電激勵(lì)器，其特征在于，與所述對(duì)置電極的長(zhǎng)邊方向正交的寬度是，隨著從所述槽部的長(zhǎng)邊方向端部向中央部，每個(gè)各段面依次變寬。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的靜電激勵(lì)器，其特征在于，所述電極基板，由硼硅酸玻璃構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的靜電激勵(lì)器，其特征在于，所述對(duì)置電極，由ITO構(gòu)成。
8.一種液滴噴頭，其特征在于，具備權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的靜電激勵(lì)器，所述振動(dòng)板構(gòu)成將液滴保留并將其噴出的壓力室的壁面。
9.一種液滴噴吐裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求8所述的液滴噴頭。
10.一種設(shè)備，其具備權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的靜電激勵(lì)器。
11.一種靜電激勵(lì)器的制造方法，包括槽形成工序，在電極基板上實(shí)施多次蝕刻，形成平面形狀為大致長(zhǎng)方形狀，且隨著向其長(zhǎng)邊方向的中央部而變深的階梯狀的槽部；電極形成工序，在所述槽部的內(nèi)部將電極材料成膜，形成具有與該槽部的段差相對(duì)應(yīng)的段差形狀的對(duì)置電極；和接合工序，將結(jié)束了所述各工序后的電極基板、與構(gòu)成一方電極的振動(dòng)板或者之后形成振動(dòng)板的基板，按照使所述對(duì)置電極與所述振動(dòng)板或者所述基板的振動(dòng)板形成預(yù)定面對(duì)置的方式進(jìn)行接合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的靜電激勵(lì)器的制造方法，其特征在于，使所述槽部的各段的段差，隨著從所述槽部的長(zhǎng)邊方向端部向中央部，逐漸變小。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的靜電激勵(lì)器的制造方法，其特征在于，與所述槽部的長(zhǎng)邊方向正交的寬度，隨著從所述槽部的長(zhǎng)邊方向端部向中央部，每個(gè)各段面依次變寬。
14.根據(jù)權(quán)利要求11～13中任一項(xiàng)所述的靜電激勵(lì)器的制造方法，其特征在于，使在所述槽部的內(nèi)部形成的對(duì)置電極的平坦部的厚度，比所述槽部的任一個(gè)段差更厚。
15.根據(jù)權(quán)利要求11～14中任一項(xiàng)所述的靜電激勵(lì)器的制造方法，其特征在于，在所述槽形成工序中，在所述槽部的各段的邊界部，按照相鄰的段相互進(jìn)入到對(duì)方側(cè)的方式形成槽。
16.根據(jù)權(quán)利要求11～14中任一項(xiàng)所述的靜電激勵(lì)器的制造方法，其特征在于，在所述槽形成工序中，在所述槽部的各段的邊界部，在相鄰的段的上段端部形成至少由1個(gè)凹部形成的段差轉(zhuǎn)移部、或者在所述相鄰的下段端部形成至少由1個(gè)凸部形成的段差轉(zhuǎn)移部。
17.一種液滴噴頭的制造方法，其特征在于，應(yīng)用所述權(quán)利要求12～16中任一項(xiàng)所述的靜電激勵(lì)器的制造方法，構(gòu)成將液滴保留并將其噴出的壓力室的壓力變動(dòng)機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種靜電激勵(lì)器，具備構(gòu)成一方的電極的振動(dòng)板(12)、和形成與振動(dòng)板(12)隔著間隙(20)對(duì)置的對(duì)置電極(17)的電極基板(3)，對(duì)置電極(17)在形成于電極基板(3)上的平面形狀為大致長(zhǎng)方形的槽部(19)中形成，且靜電激勵(lì)器形成為隨著向槽部(19)的長(zhǎng)邊方向的中央部，間隙(20)變大的多段的面。這樣便提供一種以很低的驅(qū)動(dòng)電壓便可驅(qū)動(dòng)的靜電激勵(lì)器以及其制造方法、應(yīng)用該靜電激勵(lì)器的液滴噴頭以及其制造方法、搭載該液滴噴頭的液滴噴吐裝置、搭載所述靜電激勵(lì)器的設(shè)備。
文檔編號(hào)B41J2/14GK1820947SQ200610004250
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2006年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月17日
發(fā)明者藤井正寬, 松野靖史, 佐野朗 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社