CN100379563C - 电极基板及其制造方法、静电致动器、液滴喷吐头 - Google Patents

电极基板及其制造方法、静电致动器、液滴喷吐头 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可以在电极基板上以简易的工序高精度地形成各种形状的凹部的电极基板的制造方法以及电极基板、静电致动器、液滴喷吐头、液滴喷吐装置。本发明的电极基板的制造方法，具有：通过在玻璃基板(4a)上冲压接触压模来冲压成形，形成凹部(41)的第1工序，和在凹部(41)的底面上设置电极(42)的第2工序。优选上述冲压成形是在将所述基板加热到350～800℃的温度的状态下进行的。优选构成玻璃基板(4a)的玻璃的热膨胀系数为20×10-7～90×10-7℃-1。

Description

电极基板及其制造方法、静电致动器、液滴喷吐头
技术领域
本发明涉及使用于静电致动器(actuator)中的电极基板的制造方法以及电极基板、静电致动器、液滴喷吐头、液滴喷吐装置。
背景技术
作为液滴喷吐装置的一例的喷墨头，按照下式方式构成：通过使收容印墨的印墨收容室的壁面的一部分位移，改变上述印墨收容室的容积，从与上述印墨收容室连通的喷嘴喷吐印墨滴(例如，参照专利文献1)。
例如，在专利文献1中上述的喷墨头，为了使印墨收容室的壁面的一部分位移，具备将印墨收容室的壁面的一部分设为振动板的静电致动器。该静电致动器是通过在和上述电极间隔微小间隙而相对置的电极与上述振动板之间施加电压来使在上述电极与上述振动板之间产生静电力、从而使上述振动板振动的器件。上述电极虽然配置在电极基板上，但为了设置上述微小空隙，一般上述电极被设置在形成于上述电极基板上的凹部的底面上。
在专利文献1中，为了减小驱动电压，凹部的底面形成为振动板与电极之间的间隙阶梯或者连续地变化那样的形状。
在将这种凹部形成于玻璃基板上时，采用蚀刻法。特别在专利文献1中，为了将凹部的底面形成为振动板与电极之间的间隙阶梯或者连续地变化那样的形状，采用下式方法：使用具有散射透过的光的光透过区域的光掩模(透过光散射掩模)的方法；或者利用具有多个开口、通过使该开口率变化而使透过率变化的光掩模(灰阶掩模)的方法。
但是，如果采用透过光散射掩模来加工凹部的底面，则难以控制因光掩模造成的光散射，难以将凹部形成为期望的形状。
此外，如果采用灰阶掩模来加工凹部的底面，则难以控制光掩模的透过率的连续性变化，在电极基板的凹部的底面上形成以与开口间距(pitch)相同的间距的波纹状的凹凸。
由此，在专利文献1中所述的方法，难以高精度地将凹部的形状形成期望的形状，因此难以精密地控制电极与振动板之间的间隙。
专利文献1：特开2000一355103号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种可在电极基板上以简易的工序、高精度形成各种形状的凹部的电极基板的制造方法及电极基板、静电致动器、液滴喷吐头、液滴喷吐装置。
上述目的由下述的本发明实现。
在本发明的电极基板的制造方法中，所述电极基板与振动板隔开微小空隙并相面对，通过向该电极基板与所述振动板之间施加电压来产生静电力，从而使所述振动板位移，该制造方法的特征是，具有：第1工序，其通过在以玻璃为主材料构成的基板上冲压接触压模来冲压成形，形成凹部，该凹部用于形成所述微小空隙；和第2工序，其在所述凹部的底面设置电极。
由此，可在电极基板上用简易的工序高精度地形成各种形状的凹部。其结果，在采用所得到的电极基板的静电致动器中，可精密地控制电极基板与振动板之间的间隙。
本发明的电极基板的制造方法，优选在将所述基板加热到350～800℃的温度的状态下进行所述冲压成形。
由此，防止基板的变形或者变质，并可在电极基板上更高精度地形成电极基板。
本发明的电极基板的制造方法，优选所述玻璃的热膨胀系数为20×10-7～90×10-7℃-1。
由此，在接合所得到的电极基板与硅基板时，可将抑制减小产生于这些基板上的应力，防止基板的破损。
本发明的电极基板的制造方法，优选所述玻璃以硼硅酸玻璃为主材料构成。
由此，在接合所得到的电极基板与硅基板时，可将抑制减小产生于这些基板上的应力。
本发明的电极基板的制造方法，优选所述压模以石英为主材料构成。
由此，可谋求压模的耐久性，同时在电极基板上可再现性高地形成凹部。
本发明的电极基板的制造方法，优选所述压模至少在与所述基板冲压接触的面上实施脱型处理。
由此，可从压模上容易地取下以玻璃为主材料的基板。
本发明的电极基板的制造方法，优选所述脱型处理是通过在所述冲压接触面上付与脱型剂进行的。
由此，可以更简单的方法对压模实施脱型处理。
本发明的电极基板的制造方法，优选所述脱型处理，是在所述冲压接触面上，形成以包含Pt的合金和/或包含Ir的合金为主材料构成的薄膜的处理。
由此，可从压模容易地取下以玻璃为主材料的基板。
本发明的电极基板的制造方法，优选通过用于提高所述薄膜与所述压模之间的密合性的基底层，将所述薄膜形成于所述冲压接触面上。
由此，提高压模与薄膜之间的密合性，在将以玻璃为主材料的基板从压模上取下时，防止薄膜从压模上剥离。
本发明的电极基板的制造方法，优选所述基底层以Ni为主材料构成。
由此，更提高了压模与薄膜之间的密合性。
本发明的电极基板的制造方法，优选在所述冲压接触面上实施粗面化加工后进行所述薄膜的形成。
由此，提高压模与薄膜之间的密合性，在将以玻璃为主材料的基板从压模上取下时，防止薄膜从压模上剥离。
本发明的电极基板的制造方法，优选所述粗面化加工是逆溅射处理。
由此，由于压模的外表面通过逆溅射处理而被活性化，因此可进一步提高压模与薄膜之间的密合性。
本发明的电极基板的制造方法，优选所述凹部具有深度不同的部分。
由此，在将所得到的电极基板适用于静电致动器时，可谋求驱动电压的减小，同时可得到稳定的作用力。此外，在将该静电致动器适用于液滴喷吐头时，可得到出色的液滴喷吐特性。
本发明的电极基板的制造方法，优选所述凹部延伸为大致直线状，其深度在长度方向中的至少一部分上从其一方向另一方连续或者阶段性地递减。
由此，在将所得到的电极基板适用于静电致动器时，可确实实现驱动电压的减小，同时可得到稳定的作用力。
本发明的电极基板的制造方法，优选所述凹部延伸为大致直线状，其深度在与长度方向成直角的宽度方向上从中央部向两端部递减。
由此，在将所得到的电极基板适用于静电致动器时，可确实实现驱动电压的减小，同时可得到稳定的作用力。
本发明的电极基板的特征是，由本发明的制造方法制造。
由此，在将所得到的电极基板适用于静电致动器时，可谋求驱动电压的减小，同时可得到稳定的作用力。此外，在将该静电致动器适用于液滴喷吐头时，可得到出色的液滴喷吐特性。
本发明的电极基板的特征是，具有：基板，其以玻璃为主材料构成，通过冲压接触压模来冲压成形，形成凹部；和电极，其被设置于所述基板的所述凹部的底面。
由此，在将所得到的电极基板适用于静电致动器时，可谋求驱动电压的减小，同时可得到稳定的作用力。此外，在将该静电致动器适用于液滴喷吐头时，可得到出色的液滴喷吐特性。
本发明的电极基板，优选所述电极是由构成所述电极的材料，通过对构成所述基板的材料进行所述冲压成形，与所述凹部大致同时形成的。
由此，在适用于静电致动器时，由于可由压模的精度更高精度地控制振动板与电极之间的距离(间隙长度)，因此可得到更稳定的作用力。
本发明的静电致动器的特征是，其构成为，具有：本发明的电极基板，和与该电极基板的电极隔开微小空隙并相面对的振动板，通过在所述电极与所述振动板之间施加电压，使它们之间产生静电力，从而使所述振动板位移。
由此，可谋求驱动电压的减小，同时可得到稳定的作用力。此外，在将该静电致动器适用于液滴喷吐头时，可得到出色的液滴喷吐特性。
本发明的液滴喷吐头的特征是，搭载本发明的静电致动器。
由此，可谋求驱动电压的减小，同时可得到稳定的作用力，其结果可得到出色的液滴喷吐特性。
本发明的液滴喷吐装置的特征是，搭载本发明的液滴喷吐头。
由此，可谋求驱动电压的减小，同时可得到稳定的作用力，其结果可得到出色的液滴喷吐特性。
附图说明
图1是表示由第1实施方式的电极基板的制造方法制造电极基板的喷墨头的俯视图。
图2是图1中所示的喷墨头的A-A线剖视图。
图3是图1中所示的喷墨头的B-B线剖视图。
图4是用于说明图1中所示的喷墨头的制造方法的纵向剖视图。
图5是用于说明图1中所示的喷墨头的制造方法的纵向剖视图。
图6是用于说明图1中所示的喷墨头的制造方法的纵向剖视图。
图7是用于说明图1中所示的喷墨头的制造方法的纵向剖视图。
图8是用于说明图1中所示的喷墨头的制造方法的纵向剖视图。
图9是表示冲压成形装置的俯视图。
图10是图9中所示的冲压成形装置的纵向剖视图。
图11是表示图9中所示的冲压成形装置所具备的压模的纵向剖视图。
图12是表示表面处理夹具的纵向剖视图。
图13是表示由第2实施方式的电极基板的制造方法制造电极基板的喷墨头的纵向剖视图。
图14是表示冲压成形装置所具备的压模的其它例子的纵向剖视图。
图15是表示由第3实施方式的电极基板的制造方法制造电极基板的喷墨头的纵向剖视图。
图16是表示冲压成形装置所具备的压模的其它例子的纵向剖视图。
图17是表示由第4实施方式的电极基板的制造方法制造电极基板的喷墨头的纵向剖视图。
图18是表示冲压成形装置所具备的压模的其它例子的纵向剖视图。
图中：1-喷墨头；2-空腔基板；2a-硅基板；21-公共印墨室；22-印墨喷吐室；23-振动板；23a-杂质扩散层；24-密封剂注入槽；3-喷嘴基板；31-印墨孔；32-喷嘴孔；4-电极基板；4a-玻璃基板(以玻璃为主材料的基板)；41-凹部；411-底面；412-底面；413-两端部；414-中央部；415-倾斜面；416-平坦面；42一个别电极；42a-导电膜；43-印墨供给口；44-密封剂注入孔；45-密封剂排出孔；47-电极取出部；51-氧化膜；52-开口部；53-绝缘膜；61-接合基板；62-SiO2膜；7-保护薄膜；8-密封剂；10-冲压成形装置；101-下模；102-压模；102a-凹凸；103-上模；103a-冲压面；104-圆柱状主体；104a-冲压面；105-鼓模；20-表面处理夹具；201-保护夹具；202-O形环；203-基板载置部；204-凹部；205-O形环收纳槽；206-空间；G1、G2、G3-间隙。
具体实施方式
以下，根据附图中所示的优选实施方式详细说明本发明。
<第1实施方式>
首先，说明有关本发明的第1实施方式的电极基板的制造方法。以下，在说明本发明的电极基板的制造方法之前，说明具备由上述制造方法制造的电极基板的喷墨头。
图1是表示第1实施方式的喷墨头的俯视图，图2是图1中所示的喷墨头的A-A线剖视图，图3是图1中所示的喷墨头的B-B线剖视图。还有，以下在图2中，将上侧作为“上”或者“上方”、将下侧作为“下”或者“下方”、将左侧作为“前方”、将右侧作为“后方”进行说明。
图1～图3中所示的喷墨头1，在空腔(cavity)基板2的下面接合喷嘴基板3，在空腔基板2的上面接合电极基板4。即喷墨头1具有从下方向上方依次层叠电极基板4、空腔基板2、喷嘴基板3的3层结构。
空腔基板2在与喷嘴基板3之间形成槽，以使划分形成共有印墨室21和多个印墨喷吐室22，喷嘴基板3在与空腔基板2之间形成槽，以使划分形成使公共印墨室21与多个印墨喷吐室22连通的印墨孔(orifice)31。即在空腔基板2与喷嘴基板3之间，划分形成公共印墨室21、印墨孔31、多个印墨喷吐室22。这种空腔基板2以及喷嘴基板3分别例如以硅为主材料构成。
喷嘴基板3，在与各印墨喷吐室22的前端部的部分对应的位置上形成喷嘴孔32，喷嘴孔32与印墨喷吐室22连通。
此外，空腔基板2的各印墨喷吐室22的上壁部分薄，作为在朝向面外方向，即在图2中的上下方向可弹性位移的振动板23发挥作用。
此外，电极基板4以玻璃为主材料构成，在与空腔基板2的接合面上，在与各振动板23对应的位置上形成凹部41。
并且，在该凹部41的底面411上，形成由ITO等构成的个别电极42。该个别电极42与振动板23之间间隔微小的空隙并相向对置，振动板23作为与个别电极42对应的公共电极发挥作用。此外，个别电极42被引出至电极基板4的后端部，该后端部分成为外部布线连接用的电极取出部47。该电极取出部47上连接在个别电极42和振动板23之间施加电压的电压施加机构(未图示)。
此外，空腔基板2在与玻璃基板4之间的接合面上，形成密封剂注入槽24。该密封剂注入槽24，在比公共印墨室21更后端侧，延伸在与各凹部41垂直的方向上，在与各凹部41之间的交点处与该凹部41连通。
并且，在电极基板4，在与该密封剂注入槽24的两端部对应的位置上，形成贯通电极基板4的厚度方向、且与密封剂注入槽24连通的密封剂注入孔44以及密封剂排出孔45。
密封剂注入槽24、密封剂注入孔44以及密封剂排出孔45是成为对凹部41填充密封剂时的流路的部分。即在密封剂注入孔44中注入的密封剂8从密封剂注入槽24的一端向另一端流动。流过该密封剂注入槽24的密封剂8的一部分，由毛细管现象引入并填充到各凹部41内的、密封剂注入槽24的附近。并且，在密封剂8到达密封剂注入槽24的另一端、进入密封剂排出孔45时中止密封剂8的注入。由此，振动板23与个别电极42之间的间隙被密闭。
此外，在电极基板4上形成与公共印墨室21连通的印墨供给口43。印墨从外部图中未示出的印墨箱(tank)通过印墨供给口43供给到公共印墨室21。供给公共印墨室21的印墨通过印墨孔31提供给各印墨喷吐室22。
以上所述的喷墨头1中，由振动板23、个别电极42和电压外加机构(图中未示出)构成静电致动器。即如果上述电压施加机构在振动板23与个别电极42之间施加驱动电压，则在振动板23与个别电极42之间产生静电力。由此，振动板23向个别电极42侧弯曲位移，印墨喷吐室22的容积扩大。接着，如果解除驱动电压，则振动板23由其弹性复原力复原，印墨喷吐室22的容积急促收缩。通过此时产生的印墨压力，使装满印墨喷吐室22的印墨的一部分作为印墨滴从与该印墨喷吐室22连通的喷嘴孔32被喷吐。
接着，以制造图1中所示的印墨头的情况为例对适用本发明的电极基板的制造方法的喷墨头的制造方法的一例进行说明。
图4～图8是用于说明喷墨头1的制造工序的模式性纵向剖视图，图9是冲压装置的纵向剖视图，图10是表示图9中所示的冲压成形装置所具备的下模的俯视图，图11是表示图9中所示的冲压成形装置所具备的压模的纵向剖视图，图12是表示表面处理夹具的纵向剖视图。还有，以下在图4～图8中，将上侧作为“上”或者“上方”、将下侧作为“下”或者“下方”、将左侧作为“前方”、将右侧作为“后方”进行说明。
该喷墨头1的制造方法，具有：密封剂注入槽、杂质扩散层以及绝缘膜形成工序；电极基板制作工序；硅基板与电极基板的接合工序；公共印墨室以及印墨喷吐室形成工序；接合基板与喷嘴板的接合工序。以下，对这些工序依次进行说明。
[1]密封剂注入槽、杂质扩散层以及绝缘膜形成工序
(1-1)首先，准备下面被研磨的硅基板2a。
硅基板2a的厚度，虽然没有特别限定，但优选100～1000μm，更优选200～600μm。
并且，如图4(a)所示，在该硅基板2a上进行热氧化处理，形成氧化膜(SiO2膜)51。
作为热氧化处理的方法，没有特别限定，可组合使用蒸气氧化、湿式氧化、干式氧化、高压氧化、稀释氧气氧化等中的一种或者两种以上。例如，在蒸气氧化的情况下，在含有水蒸气的含氧气体环境下进行。
氧化膜51的厚度虽然没有特别限定，但优选0.1～5μm，更优选0.5～2μm。
(1-2)接着，在形成于硅基板2a上的氧化膜51上，由光刻法在与密封剂注入槽24对应的部分上形成具有开口部的光致抗蚀剂(photoresist)。并且，将该光致抗蚀剂作为掩模，对氧化膜51进行蚀刻后，除去光致抗蚀剂。
由此，如图4(b)所示，在氧化膜51的与密封剂注入槽24对应的部分处形成开口部52。
接着，将该氧化膜51作为掩模，对硅基板2a进行蚀刻。由此，如图4(c)所示，形成密封剂注入槽24。
在此，作为蚀刻溶液，可举出氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液、TMAH(氢氧化四甲基铵)水溶液等。例如，在使用氢氧化钾水溶液的情况下，优选氢氧化钾的浓度为10～50重量％。此外，优选处理温度为60～120℃。
此后，如图4(d)所示，由氟酸水溶液等除去形成于硅基板2a表面上的氧化膜51。
(1-3)接着，如图4(e)所示，在硅基板2a的下面，掺入杂质，形成杂质扩散层23a。该杂质扩散层23a是在所得到的喷墨头中构成振动板23的层。此外，由于该杂质扩散层23a对蚀刻溶液的蚀刻速度与硅基板2a不同，因此在后工序中进行的硅基板2a的蚀刻时，发挥作为蚀刻停止层的功能。因此，通过控制该杂质扩散层23a的厚度，可形成期望厚度的振动板23。此外，由于杂质扩散层23a与硅基板2a相比是低电阻，因此特别在成为振动板23的部分中作为公共电极可得到良好的导电性。
作为杂质，可举出硼等。
优选杂质的掺杂量为5×10-19～12×10-19atom/cc。如果杂质的掺杂量未达到上述下限值，则在硅基板2a的蚀刻时，根据使用的蚀刻条件等难以准确地在露出杂质扩散层23a时停止蚀刻。此外，具有作为公共电极不能得到充分的导电性的可能性。
(1-4)接着，如图4(f)所示，在杂质扩散层23a上，形成绝缘膜53(图2(f))。
作为绝缘膜53，可举出SiO2等的氧化膜系绝缘膜、Si3N4等的氮化膜系绝缘膜等。
作为绝缘膜53的形成方法，可举出例如等离子CVD、热CVD、激光CVD类化学蒸镀法(CVD)、溅射等的干式电镀法等。
[2]电极基板制作工序
(2-1)接着，制作电极基板4。
首先，如图5(a)所示，准备玻璃基板(以玻璃为主材料的基板)4a。
作为玻璃基板4a，优选采用与空腔基板2之间的热膨胀系数的差小的基板。具体地说，构成玻璃基板4a的玻璃的热膨胀系数优选20×10-7～90×10-7℃-1，更优选35×10-7～45×10-7℃-1。由此，在接合空腔基板2与电极基板4时，这些基板2、4产生的应力被抑制变小，可防止基板的破损。例如，优选在作为空腔基板2使用硅基板2a的情况下，作为玻璃基板4a使用以硼硅酸玻璃为主材料的基板等。这是由于这些材料与硅热膨胀特性近似。
此外，优选该玻璃基板4a的厚度为0.5～1.5mm。
(2-2)接着，在该玻璃基板4a上由冲压成形形成凹部41。
该冲压成形是通过在压模上冲压被加热的玻璃基板4a来进行的，其中压模形成有与应形成于玻璃基板4a上的凹部41对应的凹凸。该冲压成形，采用例如图9以及图10中所示的冲压成形装置进行。
该冲压成形装置10，具有下模101、固定在下模101上的压模102及上模103。
下模101，具有在上面有冲压面104a的圆柱状主体104和覆盖其周围的鼓模105，按照相对圆柱状主体104、鼓模105可相对移动那样构成。此外，在圆柱体主体104处设置加热机构以及冷却机构，以可适当加热或者冷却载置在压模102上的玻璃基板4a。
压模102载置在圆柱体主体104的冲压面104a上、由安装在圆柱体主体104上的卡爪106固定。
该压模102形成为板状，其一方的面与冲压面104a对接，如图11所示，在另一方的面上形成与应形成于玻璃基板4a上的凹部41对应的形状的凹凸102a。即凹凸102a被形成为凹部41的凹凸图案的反转图案。
作为该压模102的构成材料，虽然没有特别限定，但可举出石英、硅、陶瓷、碳等，在这些中也优选使用石英。由此，得到良好的转写性，此外得到耐久性优良的可重复使用的压模102。
此外，在压模102上，优选至少在形成凹凸102a一侧的面上(冲压接触面)实施脱型处理。由此，能够从压模102容易地取下玻璃基板4a。
上述脱型处理，可通过至少在压模102的凹凸102a(冲压接触面)上付与脱型剂来进行。作为脱型剂，可举出Rh、Pd、Ag、Ir、Pt、Au或者包括这些中的至少一种的合金等。
特别地，上述脱型处理，优选至少在压模102的凹凸102a(冲压接触面)上形成由包含Pt的合金以及/或者包含Ir的合金构成的薄膜。由此，可从压模102更容易地取下玻璃基板4a。
在这种情况下，上述薄膜优选通过用于提高上述薄膜与压模102之间的密合性的基底层、至少形成在压模102的凹凸102a(冲压接触面)上。由此，提高压模102与上述薄膜之间的密合性，在将玻璃基板2a从压模102取下时，防止薄膜从压模102剥离。
作为基底层，只要是提高上述薄膜与压模102之间的密合性的层就可以，而没有特别限定，例如可举出以Ni、Cr、Co等的金属为主材料的层，但优选以Ni为主材料的构成。
此外，优选在对压模102的凹凸102a(冲压接触面)实施粗面化加工后进行上述脱型处理。
上述粗面化加工，没有特别限定，例如可举出喷沙(sandblast)处理、喷丸(shotblast)处理、用酸或者碱进行的表面处理、逆溅射处理等。其中，优选逆溅射处理。由此，由于通过逆溅射处理压模102的外表面(凹凸102a)被粗面化，因此更加提高了压模102与上述薄膜之间的密合性。
具体地说，例如对石英制的压模102，在形成以Ni作为主材料构成的基底层后，形成以Pt-Ir合金为主材料构成的薄膜的情况时，优选至少在付与脱型剂的区域通过进行逆溅射处理使表面粗面化后，依次形成基底层、薄膜。由此，压模102与基底层以及/或者薄膜之间的密合性提高，在将玻璃基板4a从压模102取下时，防止基底层和/或薄膜从压模102剥离。
另一方面，上模103具有与下模101的冲压面104a相对置的冲压面103a。该上模103，由图中未示出的气筒(air cylinder)的驱动轴下垂支撑，可沿对下模101接触脱离的方向移动。
(2-3)由该冲压成形装置10进行玻璃基板4a的冲压成形时，在压模102上载置玻璃基板4a，通过加热使其软化。
加热温度优选在玻璃基板4a的结晶化温度以上，更优选为350～800℃，最优选550～700℃。如果加热温度未达到上述下限值，则因构成玻璃基板4a的材料等，不能使玻璃基板4a充分软化，有压模102的凹凸102a不能充分复制到玻璃基板4a的可能性。此外，如果加热温度超过上述上限值，则具有因冲压成形装置的冲压条件等对压模102等冲压成形装置的各部分带来损害的可能性。
接着，使上模103向下模101下降。并且，将上模103的冲压面103a与玻璃基板4a对接、加压。由此，玻璃基板4a被冲压在压模102上，压模102的凹凸102a被复制。
该加压的荷重，优选10～50Kg/cm2，更优选20～30Kg/cm2。如果荷重没有达到上述下限值，则因构成玻璃基板4a或压模102的材料、或加热温度等，难以将压模102的凹凸102a充分复制到玻璃基板上。另外，如果超过上述上限值，则难以将玻璃基板4a形成为适当的厚度。
然后，维持用上模103进行的加压状态，冷去玻璃基板。其结果，以复制了凹凸102a的状态固化玻璃基板4a，如图5(b)所示，得到以凹凸102a的反转图案形成凹凸、即凹部41的玻璃基板4a。
(2-4)接着，在如上所述那样形成的凹部41的底面上形成个别电极42。
首先，如图5(c)所示，在玻璃基板4a的凹部41形成一侧的面上形成导电膜42a。
作为导电膜42a的构成材料，只要是可形成在玻璃基板4a上且能发挥作为电极的功能的材料就可以，而没有特别限定，可举出例如Pd、Pt、Au、W、Ta、Mo、Al、Cr、Ti、Cu或者包含它们的合金等的金属材料、ITO、FTO、ATO、SnO2等的导电性氧化物等。进一步，可组合使用这些中的一种或者两种以上。
作为导电膜42a的形成方法，可举出例如等离子CVD、热CVD、激光CVD类的化学蒸镀法(CVD)、真空蒸镀、溅射(低温溅射)、离子电镀法等的干式电镀法、电解电镀、浸渍电镀、无电解电镀等的湿式电镀法、熔射法、溶胶一凝胶法、MOD法、金属箔的接合等。
在此，令导电膜42a的厚度比凹部41的深度更浅。
接着，在导电膜42a上由光刻法形成与个别电极42对应的平面形状的光致抗蚀剂。并且，以该光致抗蚀剂为掩模，蚀刻导电膜42a后，剥离除去光致抗蚀剂。由此，如图5(d)所示，个别电极42形成在玻璃基板4a的凹部41的低面上。
作为该导电膜42a的蚀刻方法，例如可组合使用等离子蚀刻、反应离子蚀刻、光束蚀刻、光辅助蚀刻等的物理性蚀刻法、湿式蚀刻等的化学蚀刻法等中的一种或者两种以上。
接着，如图5(e)所示，在玻璃基板4a的、与印墨供给口43、密封剂注入孔44以及密封剂排出孔45对应的位置上用金刚钻(diamond drill)等进行穿孔加工，形成这些各孔43、44、45。
由以上的工序制造电极基板4。
[3]基板与电极基板的接合工序
接着，如图6(a)、(b)所示，通过阳极接合等接合制作的电极基板4与形成了密封剂注入槽24、杂质扩散层23a及绝缘膜53的硅基板2a，使得电极基板4的形成个别电极42侧的面与硅基板2a的形成绝缘膜53的侧的面相面对，且密封注入孔44以及密封剂排出孔45与密封剂注入槽24的两端部对应。由此，可得到接合基板61。在该接合基板61中，密封剂注入槽24、凹部41、密封剂注入孔44以及密封剂排出孔45连通。
[4]印墨喷吐室、公共印墨室及电极取出部形成工序
(4-1)接着，在电极基板4的下面贴付保护薄膜7，用研磨机等切削硅基板2a的上侧，使硅基板2a薄板化。
该切削后的硅基板2a的厚度优选为50～300μm，更优选10～200μm。
接着，安装接合基板61以使电极基板4的贴付保护薄膜7的面与表面处理夹具对接。图12表示该表面处理夹具的一例。
图12中所示的表面处理夹具20是按照由真空吸引固定接合基板61的方式构成的器件，具有保护夹具201与O形环202。
保护夹具201具有作为比接合基板61的平面形状大一圈的凹部形成的基板载置部203、形成于该基板载置部203的底面的多个凹部204、形成于基板载置部203的外周附近的O形环收纳槽205。在该O形环收纳槽205中收纳O形环202。还有，在并用以上那种表面处理夹具20与保护膜7的情况下，保护膜7的贴付区域比O形环202更靠内侧。
将接合基板61固定在该表面处理夹具上时，首先载置接合基板61，使得电极基板4的贴付保护薄膜7的面与基板载置部203对接。由此，在各凹部204与接合基板61之间形成空间206。然后，将该接合基板61与表面处理夹具20搬入真空容器内，使真空容器内缓缓减压后，急速地变为大气压。此时，由于相对外部为大气压而在空间206内维持减压状态，因此接合基板61被吸引，被吸附固定在基板载置部203上。
由此通过使用表面处理夹具20，即使对用保护薄膜7难以得到较强耐药品性的强碱性蚀刻溶液，也可确实地保护电极基板4的下面。
然后，如图6(c)所示，如上所述在将接合基板61安装在表面处理夹具20上的状态下，对硅基板2a的上面整面进行湿式蚀刻，进一步将硅基板2a薄板化。
优选蚀刻量为5～30μm，更优选10～20μm。
在此，作为蚀刻溶液，可使用氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液、TMAH(氢氧化四甲基铵)水溶液等。
在使用氢氧化钾水溶液的情况下，氢氧化钾的浓度以及处理温度与上述的情况相同。
此外，蚀刻后的硅基板2a的厚度优选为50～300μm，更优选100～200μm。
还有，此时，通过电极基板的下面由保护膜以及表面处理夹具保护，防止蚀刻溶液向印墨供给口43、密封剂注入孔44以及密封剂排出孔45的侵入。
此外，如果如上所述那样通过切削加工和蚀刻两个阶段将硅基板2a薄板化，则由切削加工可以高速切削比较厚的厚度，此外，由蚀刻可将硅基板2a的被切削的加工面变为较平滑的缺欠少的面。因此，可将硅基板2a以短时间薄板化，此外可得到良好的表面性。
接着，根据需要，洗净硅基板2a，取下表面处理夹具20。
该硅基板2a的洗净，虽然没有特别限定，但优选以依次进行用氨过氧化氢水溶液的洗净、水洗、干燥后，取下表面处理夹具20，在贴付保护膜7的状态下再次进行水洗的工序。由此，对付着在与O形环的接触面的附近的蚀刻溶液等难以洗净的蚀刻溶液，也可确实地洗净除去。
(4-2)接着，由硫酸过氧化氢混合液等洗净硅基板2a的上面。然后，如图6(d)所示，在硅基板2a上成膜SiO2膜62。
作为SiO2膜62的成膜方法，虽然没有特别限定，但可采用例如等离子CVD、热CVD、激光CVD类的化学蒸镀法(CVD)、溅射等的干式电镀法等。
此外，优选SiO2膜62的厚度为0.1～10μm，更优选为0.5～2μm。
然后，在该SiO2膜62上，由光刻法形成在与公共印墨室21、印墨喷吐室22以及电极取出部47对应的部分具有开口部的光致抗蚀剂。接着，以该光致抗蚀剂为掩模，对SiO2膜62进行蚀刻。此时，如图7(a)所示，以在与印墨喷吐室22以及电极取出部47对应的部分几乎完全除去SiO2膜62、在与公共印墨室21对应的部分残留一部分SiO2膜62的方式进行蚀刻(半蚀刻)。
作为蚀刻溶液，虽然没有特别限定，但可使用氟酸水溶液、氟化铵水溶液等。
还有，即使在以上那样用硫酸过氧化氢混合液进行的洗净工序～SiO2膜的蚀刻工序中，也根据需要优选使用保护薄膜7以及表面处理夹具20。由此，在各工序中，防止从孔43、44、45侵入硫酸过氧化氢混合液、用于显影光致抗蚀剂的显影液以及水洗水、用于蚀刻SiO2膜62的蚀刻溶液以及水洗水。此外，用于用保护薄膜7闭塞孔43、44、45，可确切地进行向例如在各工序中采用的装置的真空吸附。
(4-3)接着，在电极基板4的下面贴付保护薄膜7，将接合基板61安装于图12中所示的表面处理夹具20上。
然后，如图7(b)所示，用氢氧化钾水溶液，对与印墨喷吐室22以及电极取出部47对应部分的硅基板2a进行中途停止的蚀刻。
在用该氢氧化钾水溶液进行的蚀刻中，氢氧化钾水溶液的浓度以及处理温度与上述的情况相同。
接着，由氟酸水溶液除去残存于与公共印墨室21对应的部分的SiO2膜62。
在此之后，如图7(c)所示，用氢氧化钾水溶液对与公共印墨室21、印墨喷吐室22以及电极取出部47对应部分的硅基板2a进行蚀刻，直到在与印墨喷吐室22以及电极取出部47对应部分露出杂质扩散层23a为止。由于对氢氧化钾水溶液、杂质扩散层23a的蚀刻速率比硅基板2a的蚀刻速率更小，因此可以在该杂质扩散层23a露出时确实停止蚀刻。另一方面，由于在与公共印墨室21对应的部分用氢氧化钾水溶液进行的蚀刻开始时间，比在与印墨喷吐室22以及电极取出部47对应的部分更迟，因此在杂质扩散层23a上硅基板2a变薄残存的状态下结束蚀刻。
此外，此时由于残存在与印墨喷吐室22对应的部分的层成为振动板23，因此其厚度处于适当范围是很重要的。该振动板23的厚度，虽然根据该振动板的位移范围、驱动电压等而不同，但适宜为1.0～20μm。
接着，如图7(d)所示，使用氟酸水溶液，除去残存于硅基板2a表面的SiO2膜62。
然后，如图8(a)所示，用例如激光加工，对与公共印墨室21对应部分的底部进行开口，使印墨供给口43与公共印墨室21连通。
根据以上工序，得到空腔基板2。
作为在激光加工中采用的激光，可举出YAG激光、飞(femto)秒激光等。
接着，如图8(b)所示，从密封剂注入孔44注入密封剂8，密闭空腔基板2与电极基板4之间的间隙。
[5]空腔基板与喷嘴基板的接合工序
接着，如图8(c)所示，接合空腔基板2、与形成了印墨孔31和喷嘴孔32的喷嘴基板3，以使喷嘴孔32在印墨喷吐室22的前端附近。由此，在空腔基板2与喷嘴基板3之间，划分出公共印墨室21、印墨喷吐室22以及印墨孔31。
然后，通过按每个喷头芯片切割如上所述那样形成的基板2、3、4的层叠体，制造喷墨头。
如上所述，在该静电致动器用电极基板的制造方法中，使用玻璃基板4a作为电极基板4，通过冲压成形玻璃基板4a形成成为个别电极42的凹部41。即，由于作为形成个别电极的凹部的形成方法不使用蚀刻法，因此能够避免图案的拓宽或使用灰度色标时产生的小波状的凹凸。
并且，在冲压成形中，由于压模的凹凸图案精密地被复制在玻璃基板上，因此实现例如静电致动器的各部的高密度化，并且即使在凹部的形状被微细化的情况下，也可高精度地形成该微细的凹部的形状。
此外，由于在冲压成形中，可重复使用相同压模，因此能够再现性优良地制造电极基板，也可降低制造成本。
因此，在将如上所述那样制造的电极基板适用于例如喷墨头的情况下，可实现印墨喷吐特性的提高、喷嘴孔的高密度化以及制造成本的减小。
<第2实施方式>
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。以下，对第2实施方式，以与上述的第1实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
首先，对具备由在第2实施方式中所述的电极基板的制造方法得到的电极基板的喷墨头进行说明。
图13是表示第2实施方式的喷墨头的纵向剖视图。还有，以下图13将上侧作为“上”或者“上方”、将下侧作为“下”或者“下方”、将左侧作为“前方”、将右侧作为“后方”进行说明。
在图13中所示的喷墨头1，除形成于电极基板4的凹部41的形状不同以外，与第1实施方式的喷墨头相同。
在该喷墨头1中，在电极基板4的与空腔基板2之间的接合面上，在与各振动板23对应的位置上形成凹部41。
并且，在该第2实施方式中，电极基板4的凹部41的底面412变为阶梯状，以使特别在振动板23与个别电极42之间从后端侧朝向前端侧，形成阶段性变大的间隙G1、G2、G3。即凹部41具有深度不同的部分，其深度在长度方向上从其一端朝向另一端阶段性地递减。
在该喷墨头1中，在施加驱动电压时，振动板23中与间隙G1对应的部分首先被个别电极42吸引，接着与间隙G2对应的部分、在此之后与间隙G3对应的部分被个别电极42吸引。由此，通过振动板23的各部分阶段性地被个别电极42吸引，产生微小的印墨压力波动，分断喷射印墨小滴。由此，实现驱动电压的降低，并可得到充分的作用力，其结果可得到良好的印墨喷吐特性。
接着，以制造图13中所示的喷墨头的情况为例，对适用第2实施方式中所述的电极基板的制造方法的喷墨头制造方法进行说明。
图14是表示在第2实施方式中使用的压模的纵向剖视图。
该喷墨头的制造方法，除了在第1实施方式中的工序[2]中采用与图11中所示的压模不同的压模以外，与第1实施方式相同。
即，如图14所示，在该制造方法中使用的压模102上形成凹凸102a，该凹凸102a是与凹部41对应的凹凸图案的反转图案，该凹部41是应形成于如图13所示的喷墨头1的电极基板4上的成为阶梯状的凹部。然后，将该压模102搭载在冲压成形装置10上，通过冲压成形玻璃基板4a制造电极基板4。
在该第2实施方式中，也可得到与上述实施方式1相同的作用、效果。
此外，在该第2实施方式中，由于按照使该凹部的底面成为阶梯状的方式制造电极基板，因此在将以该方法制造的电极基板适用于例如喷墨头的情况下，可得到更出色的印墨喷吐特性。
<第3实施方式>
接着，对本发明的第3实施方式进行说明。以下，对第3实施方式，以与上述的第1实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
首先，对具备由在第3实施方式中所述的电极基板的制造方法得到的电极基板的喷墨头进行说明。
图15是表示第3实施方式的喷墨头的纵向剖视图。还有，以下在图15中，将上侧作为“上”或者“上方”、将下侧作为“下”或者“下方”、将左侧作为“前方”、将右侧作为“后方”进行说明。
在图15中所示的喷墨头1，除形成于电极基板4的凹部41的形状不同以外，与第1实施方式的喷墨头相同。
在该喷墨头1中，在电极基板4的与空腔基板2之间的接合面上，在与各振动板23对应的位置上形成凹部41。
并且，在该第3实施方式中，凹部41的底面形成为曲面状，以使特别在振动板23与个别电极42之间的间隙，在凹部41的宽度方向(与振动板23的长度方向成直角的方向)上从中央部向两端部413渐渐变小。即凹部41具有深度不同的部分，其深度在与长轴方法成直角的宽度方向上从中央部向两端部递减。
由此，该喷墨头1以较低的驱动电压使振动板23的两端部位移。并且，如上所述，由于通过振动板23的两端部位移、振动板23的中央部与个别电极42之间的间隔变小，因此振动板23的中央部也以较低的驱动电压位移。由此，通过振动板23与个别电极42之间的间隔从中心部向两端部渐渐变小，作为整体可由低电压驱动。
接着，以制造图15中所示的喷墨头的情况为例，对适用第3实施方式中所述的电极基板的制造方法的喷墨头制造方法进行说明。
图16是表示在第3实施方式中使用的压模的纵向剖视图。
该喷墨头的制造方法，除了在第1实施方式中的工序[2]中采用与图11中所示的压模不同的压模以外，与第1实施方式相同。
即，如图16所示，在该制造方法中使用的压模102上形成凹凸102a，该凹凸102a为与凹部41对应的凹凸图案的反转图案，该凹部41是应形成于图15中所示的喷墨头1的电极基板4上的成为曲面状的凹部。然后，将该压模102搭载在冲压成形装置10上，通过冲压成形玻璃基板4a制造电极基板4。
在该第3实施方式中，也可得到与上述实施方式1相同的作用、效果。
此外，在该第3实施方式中，由于按照凹部41的底面成为曲面状的方式制造电极基板，因此在将该电极基板适用于例如喷墨头的情况下，可以更低的驱动电压驱动。
<第4实施方式>
接着，对本发明的第4实施方式进行说明。以下，对第4实施方式，以与上述的第1实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
首先，对具备由在第4实施方式中所述的电极基板的制造方法得到的电极基板的喷墨头进行说明。
图17是表示第4实施方式的喷墨头的纵向剖视图。还有，以下在图17中，将上侧作为“上”或者“上方”、将下侧作为“下”或者“下方”、将左侧作为“前方”、将右侧作为“后方”进行说明。
在图17中所示的喷墨头1，除形成于电极基板4的凹部41的形状不同以外，与第1实施方式的喷墨头相同。
在该喷墨头1中，在电极基板4的与空腔基板2之间的接合面上，在与各振动板23对应的位置上形成凹部41。
并且，在该第4实施方式中，凹部41的底面由倾斜面415与平坦面416构成，以使特别在振动板23与个别电极42之间的间隙在凹部41的宽度方向(与振动板23的长度方向成直角的方向)，从一端部向中央部变大、并从中央部向另一端部变为大致一定。即，凹部41具有深度不同的部分，在长度方向中其深度的一部分(倾斜面415)从其一方向另一方连续减小。
该喷墨头1中，可得到与上述第2、3实施方式的喷墨头相同的效果。即在施加驱动电压时，首先振动板23的与凹部41的倾斜面415对应的部分被个别电极42吸引，在此之后，与凹部41的平坦面416对应的部分被吸引。由此，通过振动板23的各部分阶段性地被个别电极42吸引，可得到良好的印墨喷吐特性。此外，由于通过以比较低的驱动电压使振动板23的一端部位移，从而使振动板23的另一端部的间隔变小，因此作为整体可以低电压驱动。
接着，以制造图17中所示的喷墨头的情况为例，对适用第4实施方式中所述的电极基板的制造方法的喷墨头的制造方法进行说明。
图18是表示在第4实施方式中使用的压模的纵向剖视图。
该喷墨头的制造方法，除了在第1实施方式中的工序[2]中采用与图11中所示的压模不同的压模以外，与第1实施方式相同。
即，如图18所示，在该制造方法中使用的压模102上形成凹凸102a，该凹凸102a为凹部的凹凸图案的反转图案，该凹部具有应形成于图17中所示的喷墨头的电极基板上的倾斜面415以及平坦面416。然后，将该压模102搭载在冲压成形装置10上，通过冲压成形玻璃基板4a制造电极基板4。
在该第4实施方式中，也可得到与上述实施方式1相同的作用、效果。
此外，在该第4实施方式中，由于按照在凹部41的底面形成倾斜面与平坦面的方式制造电极基板，因此在将由该制造方法制造的电极基板适用于例如喷墨头的情况下，可得到更出色的印墨喷吐特性，此外可以更低的驱动电压驱动。
以上，虽然对本发明的电极基板的制造方法进行了说明，但本发明并不限于此。
例如，本发明的电极基板的制造方法，也可在上述的工序中根据需要追加1或者两个以上的任意目的的工序。
此外，具备由本发明制造的电极基板的静电致动器，不限于喷墨式打印机，也可用于其他的液滴喷吐装置中。例如，作为其它的液滴喷吐装置，可举出用于蛋白质芯片或DNA芯片的制作、有机EL制造装置或液晶显示装置的滤色片的制造、由喷墨法进行的布线基板的制作等的装置中。此外，显然上述静电致动器也可以用于光扫描器等、液滴喷吐装置以外的装置中。

Claims (19)

1.一种电极基板的制造方法，所述电极基板与振动板隔开微小空隙并相面对，通过向该电极基板与所述振动板之间施加电压来产生静电力，从而使所述振动板位移，其特征在于，具有：
第1工序，其通过在以玻璃为主材料构成的基板上冲压接触压模来冲压成形，形成凹部，该凹部用于形成所述微小空隙；和第2工序，其在所述凹部的底面设置电极。
2.根据权利要求1中所述的电极基板的制造方法，其特征在于，
在将所述基板加热到350～800℃的温度的状态下进行所述冲压成形。
3.根据权利要求1或2中所述的电极基板的制造方法，其特征在于，
所述玻璃的热膨胀系数为20×10-7～90×10-7℃-1。
4.根据权利要求3中所述的电极基板的制造方法，其特征在于，
所述玻璃以硼硅酸玻璃为主材料构成。
5.根据权利要求1中所述的电极基板的制造方法，其特征在于，
所述压模以石英为主材料构成。
6.根据权利要求1中所述的电极基板的制造方法，其特征在于，
所述压模至少在与所述基板冲压接触的面上实施脱型处理。
7.根据权利要求6中所述的电极基板的制造方法，其特征在于，
所述脱型处理是通过在所述冲压接触面上付与脱型剂进行的。
8.根据权利要求6中所述的电极基板的制造方法，其特征在于，
所述脱型处理，是在所述冲压接触面上，形成以包含Pt的合金和/或包含Ir的合金为主材料构成的薄膜的处理。
9.根据权利要求8中所述的电极基板的制造方法，其特征在于，
通过用于提高所述薄膜与所述压模之间的密合性的基底层，将所述薄膜形成于所述冲压接触面上。
10.根据权利要求9中所述的电极基板的制造方法，其特征在于，
所述基底层以Ni为主材料构成。
11.根据权利要求8中所述的电极基板的制造方法，其特征在于，
在所述冲压接触面上实施粗面化加工后进行所述薄膜的形成。
12.根据权利要求11中所述的电极基板的制造方法，其特征在于，
所述粗面化加工是逆溅射处理。
13.根据权利要求1中所述的电极基板的制造方法，其特征在于，
所述凹部具有深度不同的部分。
14.根据权利要求13中所述的电极基板的制造方法，其特征在于，
所述凹部延伸为大致直线状，其深度在长度方向中的至少一部分上从其一方向另一方连续或者阶段性地递减。
15.根据权利要求13中所述的电极基板的制造方法，其特征在于，
所述凹部延伸为大致直线状，其深度在与长度方向成直角的宽度方向上从中央部向两端部递减。
16.一种电极基板，其特征在于，
由权利要求1至15中的任一项的制造方法制造。
17.一种静电致动器，其特征在于，
具有：权利要求16中所述的电极基板，和与该电极基板的电极隔开微小空隙并相面对的振动板，
通过在所述电极与所述振动板之间施加电压，使它们之间产生静电力，从而使所述振动板位移。
18.一种液滴喷吐头，其特征在于，
搭载权利要求17中所述的静电致动器。
19.一种液滴喷吐装置，其特征在于，
搭载权利要求18中所述的液滴喷吐头。
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