CN101088761A - 静电激励器、液滴喷头及它们的制造方法和液滴喷出装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种静电激励器，绝缘膜的形成不受基板材料限制，也可以应用于玻璃基板，使静电激励器的产生压力提高，同时以低的成本实现静电激励器的驱动稳定性及驱动耐久性的提高。一种静电激励器，其具备形成于基板上的个别电极(5)、通过规定的间隙与该个别电极(5)相对配置的振动板(6)、在所述个别电极(5)和所述振动板(6)之间产生静电力且在该振动板(6)上产生变位的驱动装置，其中，具备所述固定电极及所述可动电极的相对面的一侧或两侧设置的绝缘膜(7)、和设于该绝缘膜(7)上的表面保护膜(8)，所述表面保护膜(8)由陶瓷类硬质膜或碳类硬质膜构成。

Description

静电激励器、液滴喷头及它们的制造方法和液滴喷出装置

技术领域

本发明涉及用于静电驱动方式的喷墨头等的静电激励器、液滴喷头及它们的制造方法和液滴喷出装置。

背景技术

作为用于喷出液滴的液滴喷头，已知有例如搭载于喷墨记录装置上的静电驱动方式的喷墨头。静电驱动方式的喷墨头通常具备由形成于玻璃基板上的个别电极(固定电极)、和通过规定的间隙与该个别电极相对配置的硅制的振动板(可动电极)构成的静电激励器部。而且，还具备形成有用于喷出墨滴的多个喷嘴孔的喷嘴基板、和与该喷嘴基板接合并在与喷嘴基板之间与上述喷嘴孔连通的喷出室、形成有贮存器等墨流路的空腔基板，通过使静电力在上述静电激励器部产生，对喷出室施加压力，从选择的喷嘴孔喷出墨滴。

在现有的静电激励器中，为防止激励器的绝缘膜的绝缘破坏及短路，确保驱动稳定性和驱动耐久性，而在振动板及个别电极的相对面形成绝缘膜。绝缘膜通常使用热氧化硅膜。其理由是由于热氧化硅膜的制造工艺的容易度及绝缘膜特性优良。另外，也提出了利用等离子CVD(ChemicalVapor Deposition)法，通过以TEOS(Tetraethoxysilane：四乙氧基甲硅烷)为原料气体的氧化硅膜在振动板的相对面形成绝缘膜(例如参照专利文献1)。另外，只在振动板一侧形成绝缘膜时，在电介质的绝缘膜内产生残留电荷，使得激励器的驱动稳定性及驱动耐久性降低，因此，提出了在振动板侧和个别电极侧这两侧形成绝缘膜的静电激励器(例如参照专利文献2、专利文献3)。另外，为使上述残留电荷的产生降低，而提出了利用体积电阻高的膜和低的膜只在个别电极侧的表面形成而层电极保护膜的静电激励器(例如参照专利文献4)。进而提出了通过将相对介电常数比氧化硅高的介电材料即High-k材料(高介电常数的栅极绝缘膜)用作激励器的绝缘膜，可提高激励器的产生压力的介电激励器(例如参照专利文献5)。

专利文献1：特开2002-19129号公报

专利文献2：特开平8-118626号公报

专利文献3：特开2003-80708号公报

专利文献4：特开2002-46282号公报

专利文献5：特开2006-271183号公报

在上述现有技术中，在使用热氧化硅膜作为静电激励器的电极绝缘膜时，存在应用受硅基板限制这样应用上的问题。因此，只能够在作为可动电极的振动板侧形成热氧化硅膜。另一方面，如专利文献1所示，在使用TEOS膜时，在CVD法这样的膜的制法上，膜中会混入大量的碳类杂质，进行驱动耐久性试验的结果是，可知多存在因振动板和个别电极的重复接触而使TEOS膜磨损等膜的稳定性上的课题。

在专利文献2中，在振动板侧形成热氧化膜，通过喷溅法在个别电极侧形成氧化硅膜(在此记为喷溅膜)，但由于喷溅膜的绝缘耐压低，故为防止静电激励器的绝缘破坏，就必须加厚膜厚，或另外在振动板侧形成热氧化膜这样的绝缘耐压优良的膜。

另外，在专利文献3中，为如下结构，振动板及个别电极这两电极都由硅基板构成，不仅振动板侧，而且个别电极侧也构成由热氧化膜构成的绝缘膜，进而在硅基板的接合面未设置绝缘膜。但是，硅基板的价格比玻璃基板高，从而存在成本升高的问题。

在专利文献4中，通过体积电阻高的膜和低的膜只在个别电极侧形成二层电极保护膜，振动板由氧化钼、钨、镍等金属构成。但是，在这样的绝缘结构中，存在静电激励器的结构复杂，制造工艺繁杂，成本升高的问题。

在专利文献5中，如后述式(2)所示，通过将相对介电常数比氧化硅高的介电材料用作激励器绝缘膜，提高激励器的产生压力。但是，为驱动激励器，就必须在电极间施加电压，当设于电极上的绝缘膜的绝缘耐压低时，从绝缘耐压的观点来看，可施加在激励器上的电压被极低设置，即使是将所谓的High-k材料作为绝缘膜使用的激励器，在High-k材料的绝缘耐压比氧化硅低的情况下，也难以提高激励器的产生压力(如后述式(2)，必须减小施加电压V)。

再有，在上述专利文献1～5任一项中，作为激励器的绝缘膜，未对所谓的High-k材料和表面保护膜的组合进行公开。特别是表面保护膜是稳定地保护绝缘膜的部件，在保护静电激励器的长期驱动耐久性这一点上是不可缺少的要素部件。

另一方面，在具备静电激励器的静电驱动方式的喷墨头中，近年来，随着高解像度化，进一步要求高密度化、高速度驱动，随之静电激励器也有逐渐微小化的倾向。为对应这样的要求，为使绝缘膜的形成不依赖于基板材料，也可以应用于玻璃基板，且成本低，提高静电激励器的产生压力，同时实现驱动稳定性及驱动耐久性的进一步提高成为重要的课题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种解决上述那样的课题的静电激励器，再有，提供一种可对应随着高解像度化的高密度化、高速驱动的液滴喷头及它们的制造方法以及液滴喷出装置。

为解决上述课题，本发明提供一种静电激励器，其具备：形成于基板上的固定电极、通过规定的间隙与该固定电极相对配置的可动电极、在所述固定电极和所述可动电极之间产生静电力且在该可动电极上产生变位的驱动装置，其中，具备：设在所述固定电极及所述可动电极的相对面的一侧或两侧上的绝缘膜、和设于该绝缘膜上的表面保护膜，所述表面保护膜由陶瓷类硬质膜或碳类硬质膜构成。

本发明中，在固定电极及/或可动电极上形成绝缘膜，进而在该绝缘膜上形成由陶瓷类硬质膜或碳类硬质膜构成的表面保护膜。因此，由于表面保护膜为硬质膜，故即使可动电极与固定电极反复接触，也可以通过硬质膜的表面保护膜保护绝缘膜，因此，可保护绝缘膜的绝缘性，同时，由于表面保护膜为硬质膜，故也不会产生磨损及剥离等。因此，静电激励器的驱动稳定性及驱动耐久性提高。

另外，所述表面保护膜优选由金刚石或类金刚石碳等碳类材料构成。其中，使用类金刚石碳是微量使其与底层绝缘膜的密封性优良，且表面平滑性高、具有低摩擦性。

另外，在所述可动电极的相对面未设置所述绝缘膜和所述表面保护膜的情况下，优选在该相对面进一步设置第二绝缘膜。另外，在固定电极的相对面未设置所述绝缘膜和所述表面保护膜的情况下也相同，优选在该相对面设置第二绝缘膜。该情况下，优选将绝缘膜及第二绝缘膜中至少之一设为绝缘耐压及膜特性优良的热氧化硅膜。

由此，静电激励器的驱动稳定性及驱动耐久性进一步提高。

另外，通过将绝缘膜及第二绝缘膜中至少之一设为相对介电常数比氧化硅高的介电材料，可提高激励器的产生压力。该情况下，作为相对介电常数比氧化硅高的介电材料，选择使用氧化铝(Al₂O₃)、氧化铪(HfO₂)、氮化硅铪(HfSiN)、氮氧化硅铪(HfSiON)中至少之一。这些材料是所谓的High-k，比其膜的低温成膜性、膜的均质性、制造工艺适应性等优良。

另外，在本发明的静电激励器中，形成有所述固定电极的基板优选玻璃基板。

本发明提供一种静电激励器的制造方法，该静电激励器具备：形成于基板上的固定电极、通过规定的间隙与该固定电极相对配置的可动电极、在所述固定电极和所述可动电极之间产生静电力且在该可动电极上产生变位的驱动装置，其中，包括：在玻璃基板上形成所述固定电极的工序；在所述玻璃基板的所述固定电极上形成绝缘膜的工序；在所述绝缘膜上形成由陶瓷类硬质膜或碳类硬质膜构成的表面保护膜的工序；将硅基板和所述玻璃基板阳极接合的工序；将所述硅基板加工成薄板的工序；在进行所述阳极接合后，从所述硅基板的接合面的相反侧表面进行蚀刻加工，形成所述可动电极的工序；将所述固定电极和所述可动电极之间形成的间隙内的水分除去的工序；将所述间隙的开放端部气体密封的工序。

通过该制造方法，可廉价地得到驱动稳定性及驱动耐久性优良的静电激励器。

本发明提供一种静电激励器的制造方法，该静电激励器具备：形成于基板上的固定电极、通过规定的间隙与该固定电极相对配置的可动电极、在所述固定电极和所述可动电极之间产生静电力且在该可动电极上产生变位的驱动装置，其中，包括：在玻璃基板上形成所述固定电极的工序；在所述玻璃基板的所述固定电极上形成绝缘膜的工序；在硅基板的接合面形成第二绝缘膜的工序；在所述第二绝缘膜上形成由陶瓷类硬质膜或碳类硬质膜构成的表面保护膜的工序；将所述硅基板和所述玻璃基板阳极接合的工序；将所述硅基板加工成薄板的工序；在进行所述阳极接合后，从所述硅基板的接合面的相反侧表面进行蚀刻加工，形成所述可动电极的工序；将所述固定电极和所述可动电极之间形成的间隙内的水分除去的工序；将所述间隙的开放端部气体密封的工序。

通过该制造方法，可廉价地得到驱动稳定性及驱动耐久性优良的静电激励器。

在本发明的静电激励器的制造方法中，由于上述的理由，利用氧化硅膜或相对介电常数比氧化硅膜高的介电材料形成所述绝缘膜及所述第二绝缘膜中至少之一。另外，由金刚石或类金刚石碳等碳类材料形成所述表面保护膜。再有，作为相对介电常数比氧化硅高的介电材料，使用选自氧化铝(Al₂O₃)、氧化铪(HfO₂)、氮化硅铪(HfSiN)、氮氧化硅铪(HfSiON)中至少之一。

另外，由于由金刚石或类金刚石碳等碳类材料构成的表面保护膜难以进行阳极接合，故将所述玻璃基板的接合部的所述表面保护膜的局部除去，且将所述硅基板的接合部的所述表面保护膜的局部除去、或只在该接合部设置其它的氧化硅膜。由此，可确保玻璃基板和硅基板的接合强度。

再有，所述间隙的密封优选在进行将所述间隙内的水分除去的加热真空吸引后，在氮气氛下进行。由此，由于间隙内、即静电激励器内部的绝缘膜及表面保护膜上不存在水分，故可防止可动电极因静电力而成为直接吸附在固定电极上的状态。

本发明提供一种液滴喷头，其具备：具有喷出液滴的单一或多个喷嘴孔的喷嘴基板；在与所述喷嘴基板之间形成有与各所述喷嘴孔连通的成为喷出室的凹部的空腔基板；形成有隔着规定的间隙与在所述喷出室底部构成的可动电极的振动板相对配置的固定电极的个别电极的电极基板，其中，具有所述的任一种静电激励器。

本发明的液滴喷头由于具备上述那样具有优良的驱动稳定性及驱动耐久性的静电激励器，故得到可靠性高、液滴喷出特性优良的液滴喷头。

本发明提供一种液滴喷头的制造方法，该液滴喷头具备：具有喷出液滴的单一或多个喷嘴孔的喷嘴基板；在与所述喷嘴基板之间形成有与各所述喷嘴孔连通的成为喷出室的凹部的空腔基板；形成有隔着规定的间隙与在所述喷出室底部构成的可动电极的振动板相对配置的固定电极的个别电极的电极基板，其中，其适用所述任一种静电激励器的制造方法。

由此，可廉价地制造可靠性高、液滴喷出特性优良的液滴喷头。

另外，本发明的液滴喷出装置由于具备所述的液滴喷头，故可实现高解像度、高密度、高速度的喷墨打印机等。

附图说明

图1是表示本发明实施例1的喷墨头的概略结构的分解立体图；

图2是表示组装状态下的图1的大致右半部分的概略结构的喷墨头的剖面图；

图3是图2的A部放大截面；

图4是图2的a-a放大剖面图；

图5是图2的喷墨头的顶视图；

图6是本发明实施例2的喷墨头的概略剖面图；

图7是图6的B部放大剖面图；

图8是图6的b-b放大剖面图；

图9是本发明实施例3的剖面图的概略剖面图；

图10是图9的C部放大剖面图；

图11图9的c-c放大剖面图；

图12是本发明实施例4的剖面图的概略剖面图；

图13是图12的D部放大剖面图；

图14是图12的d-d放大剖面图；

图15是表示剖面图的制造工序的概略流程的流程图；

图16是表示电极基板的制造工序概要的剖面图；

图17是表示喷墨头的制造工序概要的喷墨头；

图18是本发明实施例5的喷墨头的概略剖面图；

图19是图18的E部放大剖面图；

图20是图18的e-e放大剖面图；

图21是本发明实施例6的喷墨头的概略剖面图；

图22是图21的F部放大剖面图；

图23是图21的f-f放大剖面图；

图24是本发明实施例7的喷墨头的概略剖面图；

图25是图24的H部放大剖面图；

图26是图24的H-H放大剖面图；

图27是本发明实施例8的喷墨头的概略剖面图；

图28是图27的I部放大剖面图；

图29是图27的i-i放大剖面图；

图30是本发明实施例9的喷墨头的概略剖面图；

图31是图30的J部放大剖面图；

图32是图30的j-j放大剖面图；

图33是本发明实施例10的喷墨头的概略剖面图；

图34是图33的K部放大剖面图；

图35是图33的k-k放大剖面图；

图36是本发明实施例11的喷墨头的概略剖面图；

图37是图36的M部放大剖面图；

图38是图36的m-m放大剖面图；

图39是表示电极基板的其它制造工序概要的剖面图；

图40是表示应用了本发明的喷墨头的喷墨打印机之一例的概略立体图。

符号说明

1喷嘴基板；2空腔基板；3电极基板；4静电激励器部；5个别电极(固定电极)；6振动板(可动电极)；7绝缘膜；7a第二绝缘膜；8表面保护膜；8a第二表面保护膜；9驱动控制电路(驱动装置)；10喷墨头；11喷嘴孔；12节流孔；13隔膜部；21喷出室；23贮存器；26公共电极；27氧化硅膜；32凹部；33墨供给孔；34电极取出部；35密封材料；36接合部；200硅基板；300玻璃基板；500喷墨打印机。

具体实施方式

下面，基于附图说明具备应用了本发明的静电激励器的液滴喷头的实施例。在此，作为液滴喷头之一例，参照图1～图5对从设于喷嘴基板表面的喷嘴孔喷出墨滴的面喷出型静电驱动方式的喷墨头进行说明。需要说明的是，本发明不限于下图所示的结构、形状，同样也可以应用于层叠了将喷出室和贮存器部设于不同的基板上的四个基板的四层的结构、及从设于基板端部的喷嘴孔喷出墨滴的边缘喷出型液滴喷头。

实施例1

图1是将实施例1的喷墨头的概略结构分解表示的分解立体图，以截面表示其局部。图2是表示组装状态的图1的大致右半部的概略结构的喷墨头的剖面图，图3是图2的A部放大剖面图，图4是图2的a-a放大剖面图，图5是图2的剖面图的顶视图。需要说明的是，图1及图2中将通常使用的状态上下反向表示。

本实施例的喷墨头(液滴喷头之一例)10如图1及图2所示，通过将按规定的节距设置多个喷嘴孔11的喷嘴基板1、相当于各喷嘴孔11独立地设置右墨供给路的空腔基板2、与设于空腔基板2上的振动板相对配设有个别电极5的电极基板3粘贴起来而构成。

对喷墨头10的每个喷嘴孔11设置的静电激励器部4如图2～图4所示，具备作为固定电极形成于玻璃制的电极基板3的凹部32内的个别电极5、和作为可动电极在硅制的空腔基板2的喷出室21的底壁构成且隔着规定的间隙G与个别电极5相对培植的振动板6，在个别电极5的相对面(表面)形成有例如通过等离子CVD(Chemical Vapor Deposition)法将TEOS(Tetraethoxysilane：四乙氧基甲硅烷)作为原料玻璃使用的氧化硅膜(下面为了说明方便而简称为“TEOS-SiO₂膜”)作为绝缘膜7。进而在该绝缘膜7上形成有表面保护膜8。

需要说明的是，绝缘膜7不限于TEOS-SiO₂膜，也可以使用相对介电常数比被称为所谓的High-k材料的氧化硅(SiO₂)高的介电材料。作为High-k材料之一例，可列举使用氮氧化硅(SiON)、氧化铝(Al₂O₃、氧化铝)、二氧化铪(HfO₂)、氧化钽(Ta₂O₃)、氮化硅铪(HfSiN)、氮氧化硅铪(HfSiON)、氮化铝(AlN)、氧化锆(ZrO₂)、氧化铈(CeO₂)、氧化钛(TiO₂)、氧化铟(Y₂O₃)、硅酸锆(ZrSiO)、硅铪(HfSiO)、铝酸锆(ZrAlO)、添氮硅铪(HfAlON)、及它们的复合膜等。其中，在考虑膜的低温制膜性、膜的均质性、工艺适应性等时，优选使用氮氧化硅(SiON)、氧化铝(Al₂O₃、氧化铝)、二氧化铪(HfO₂)、氮化硅铪(HfSiON)。

作为表面保护膜8，可使用陶瓷类硬质膜即TiN、TiC、TiCN、TiAlN等、及碳类硬质膜即金刚石或DLC(类金刚石碳)等。其中，优选使用与作为底层绝缘膜的氧化硅膜的密封性优良的DLC。本实施例1及以下所示的各实施例中使用DLC。

另外，硅制的空腔基板2和玻璃制的电极基板3直接或经由氧化硅膜进行阳极接合。而且，在形成于电极基板3上的个别电极5的端子部5a、和形成于空腔基板2的接合面的相反侧的上面的公共电极26上，如图2、图3、图5所示，布线连接作为驱动装置的驱动用集成电路等驱动控制电路9。

如上构成喷墨头10的静电激励器部。

下面，对各基板的结构做更详细地说明。

喷嘴基板1例如由硅基板制造。用于喷出墨滴的喷嘴孔11由例如形成为直径不同的两段圆筒状的喷嘴孔部分即直径小的喷射口部分11a、和直径比11a的直径大的导入口部分11b构成。喷射口部分11a及导入口部分11b相对于基板面垂直且设于同轴上，喷射口部分11a其前端在喷嘴基板1的表面开口，导入口部分11b在喷嘴基板1的背面(与空腔基板2接合的接合侧的面)开口。

另外，在喷嘴基板1上形成有将空腔基板2的喷出室21和贮存器23连通的节流孔12、和用于补偿贮藏室23部的压力变动的隔膜部13。

由于喷嘴孔11由喷射口部分11a和直径比11a大的导入口部分11b两段构成，从而可使墨滴的喷出方向与喷嘴孔11的中心轴方向一致，可发挥稳定的墨喷出特性。即，墨滴的飞翔方向没有偏差、且墨滴不会飞散，可抑制墨滴喷出量的偏差。另外，可将喷嘴密度高密度化。

空腔基板2例如由面方位(110)的硅基板制造。在空腔基板2上，通过蚀刻形成有设于墨流路内的成为喷出室21的凹部22、及成为贮存器23的凹部24。凹部22在对应于上述喷嘴孔11的位置独立形成多个。因此，如图2所示，在将喷嘴基板1和空腔基板2接合时，各凹部22构成喷出室21，并分别与喷嘴孔11连通，另外，还分别与作为墨供给口的上述节流孔12连通。而且，喷出室21(凹部22)的底部成为上述振动板6。另外，该振动板6从硅基板的表面扩散硼(B)，形成硼扩散层，并通过湿式蚀刻蚀刻终止，按该硼扩散层的厚度进行减薄加工。

凹部24用于贮存墨等液体材料，构成与各喷出室21共通的贮存室(公共墨室)23。而且，贮存器23(凹部24)分别经由节流孔12与全部的喷出室21连通。另外，在贮存器23的底部设置贯通后述的电极基板3的孔，通过该孔的墨供给孔33从未图示的墨盒供给墨。

电极基板3例如由玻璃基板制造。其中，优选使用热膨胀系数与空腔基板2的硅基板接近的硼硅酸类耐热硬质玻璃。这是由于，在将电极基板3和空腔基板2进行阳极接合时，由于两基板的热膨胀系数接近，故可降低基板3和空腔基板2之间产生的应力，其结果可不产生剥离等问题而将电极基板3和空腔基板2强固地接合。

在电极基板3上，在与空腔基板2的各振动板6相对的表面位置分别设置凹部32。凹部32通过蚀刻按所需要的深度形成。而且，在各凹部32内，通常由ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)构成的个别电极5通过喷溅形成例如100nm的厚度。另外，在个别电极5的表面形成所希望厚度的由上述TEOS-SiO₂膜构成的绝缘膜7，进而在该绝缘膜7上形成所希望厚度的由DLC构成的表面保护膜8。因此，形成于振动板6和个别电极5之间的间隙(空隙)G由该凹部32的深度、个别电极5、绝缘膜7及表面保护膜8的各厚度决定。由于该间隙G非常受喷墨头的喷出特性影响，故需要高精度地加工个别电极5的厚度、绝缘膜7的厚度、表面保护膜8的厚度。

另外，作为表面保护膜使用的化合物由于通常其膜应力相对于底层绝缘膜非常大，故要防止从底层绝缘膜和表面保护膜的界面的剥离，因此，优选表面保护膜8的膜厚极薄地形成。具体而言，优选相对于绝缘膜7的厚度以10％以下的膜厚形成。

在本实施例中，将TEOS-SiO₂膜设为120nm的厚度作为个别电极5上的绝缘膜7，将DLC设为5nm的厚度作为表面保护膜8，将间隙G的距离设为200nm。另外，将ITO构成的个别电极5的厚度设为100nm。因此，凹部32被蚀刻425nm的深度。

个别电极5具有与挠性布线基板(未图示)连接的端子部5a。端子部5a如图2、图5所示，为进行布线而将该部分的表面保护膜8及绝缘膜7除去，且露出到将空腔基板2的终端部开口的电极取出部34内。

另外，形成于终端部6和个别电极5之间的间隙G的开放端部由环氧等树脂构成的密封材料35密封。由此，可防止湿气及尘埃等侵入到电极间的间隙，且可高度保持喷墨头10的可靠性。

如上所述，通过将喷嘴基板1、空腔基板2及电极基板3如图2所示那样粘贴起来，制造喷墨头10的主体部。即，空腔基板2和电极基板3通过阳极接合而接合，在该空腔基板2的上面(图2中为上面)通过粘接等接合喷嘴基板1。

最后，如图2、图5简化所示，驱动IC等驱动控制电路9经由上述挠性布线基板(未图示)与各个别电极5的端子部5a和空腔基板2上面的公共电极26连接。

如上完成喷墨头10。

其次，说明如上述那样构成的喷墨头10的动作。

若通过驱动控制电路9在个别电极5和空腔基板2的公共电极26之间施加脉冲电压，则振动板6被吸引向个别电极5侧并吸附，在喷出室21内产生负压，吸引贮存器23内的墨，使墨产生振动(弯液面振动)。当在该墨的振动大致最大的时刻将电压解除时，振动板6脱离，将墨从喷嘴11挤出，喷出墨液滴。

此时，振动板6通过形成于个别电极5上的由TEOS-SiO₂膜构成的绝缘膜7和形成于其上的由DLC构成的表面保护膜8吸着在个别电极5侧。即，振动板6重复进行与个别电极5侧的表面保护膜8的抵接及脱离。此时，在表面保护膜8上作用重复的接触引起的压力等，但由于表面保护膜8由DLC硬质膜形成，而且DLC硬质膜与作为底层保护膜的TEOS-SiO₂膜的密封性优良，表面平滑性高，且具有低摩擦性，因此，在表面保护膜8上不会产生剥离及磨损等。因此，即使是通常作为个别电极5的绝缘膜7使用的TEOS-SiO₂膜，由于用DLC硬质膜保护表面，故受TEOS-SiO₂膜的影响也少，可确保TEOS-SiO₂膜的绝缘性及密封性等特性。

另外，该喷墨头10由于具备上述那样构成的静电激励器部4，故即使将静电激励器部4微小化，也能够使驱动耐久性及驱动的稳定性优良，且能够高速驱动及高密度化。

需要说明的是，在本实施例1中，为在固定电极(个别电极)侧形成绝缘膜7、在其上形成表面保护膜8的结构，但也可以为相反的结构，即在可动电极(振动板)侧形成绝缘膜7，在其上形成表面保护膜8的结构。例如，在振动板上构成TEOS-SiO₂膜等作为可动电极上的绝缘膜的情况下，优选在其绝缘膜上进一步形成表面保护膜。该情况下，由于在硅基板和玻璃基板的接合部设置表面保护膜会使接合强度降低，故优选在除去接合部后只与接合部局部接合。

实施例2

图6是本发明实施例2的喷墨头10的概略剖面图，图7是图6B部的放大剖面图，图8是图6的b-b放大剖面图。

本实施例2中，为在振动板6侧形成热氧化硅膜作为第二绝缘膜7a，在个别电极5侧与实施例1相同，形成由TEOS-SiO₂膜构成的绝缘膜7，在其上形成由DLC构成的表面保护膜8的静电激励器部4的结构。作为第二绝缘膜7a的热氧化硅膜在空腔基板2与电极基板3接合的一侧的整个相对面形成。

就膜厚而言，设由振动板6侧的热氧化硅膜构成的第二绝缘膜7a为50nm，设由个别电极5侧的TEOS-SiO₂膜构成的绝缘膜7为60nm，设由DLC构成的表面保护膜8为5nm，设间隙G的距离为200nm。个别电极5为100nm的厚度。其它结构由于与实施例1相同，故对应部分使用同一符号，其说明省略。以下的实施例3～11中，对应部分也使用同一符号。

在本实施例2中，由于可进一步在振动板侧形成绝缘耐压、膜特性优良的热氧化硅膜7a，故可得到可高电压驱动、驱动耐久性及驱动稳定性优良的静电激励器。

实施例3

图9是实施例3的喷墨头10的概略剖面图，图10是图9C部的放大剖面图，图11是图9的c-c放大剖面图。

在本实施例3中，为在振动板6侧形成热氧化硅膜作为第二绝缘膜7a，进而在其上形成由DLC构成的表面保护膜8，在个别电极5侧形成由TEOS-SiO₂膜构成的绝缘膜7的静电激励器部4的结构。即，在实施例2的振动板6侧的热氧化硅膜上形成由DLC构成的表面保护膜8。需要说明的是，由于由DLC构成的第二表面保护膜8a难以进行阳极接合，因此，要将与空腔基板2和电极基板3的接合部36对应的部分的DLC膜除去，使底层绝缘膜的热氧化硅膜露出，经由该热氧化硅膜进行阳极接合。

就膜厚而言，设由振动板6侧的热氧化硅膜构成的第二绝缘膜7a为50nm，设由个别电极5侧的TEOS-SiO₂膜构成的绝缘膜7为60nm，设由DLC构成的表面保护膜8为5nm，设间隙G的距离为200nm，个别电极5为100nm的厚度。

在本实施例3中，由于与实施例2相同，可进一步在振动板6侧形成绝缘耐压、膜特性优良的热氧化硅膜7a，故可得到可高电压驱动、驱动耐久性及驱动稳定性优良的静电激励器。

作为在振动板侧设置DLC的优点，硅相对于玻璃，可以以在面内均匀的状态形成更平滑的膜，其结果具有可抑制晶片内的激励器特性的偏差的特点。另外，在捕获抵接电压的低电压化，将振动板薄板化的情况下，通过在振动板侧设置应力大的DLC，从而也具有容易得到振动板脱离所需的恢复力，可低电压驱动激励器的优点。

实施例4

图12是本发明实施例4的喷墨头10的概略剖面图，图13是图12D部的放大剖面图，图14是图12的d-d放大剖面图。

在本实施例4中，为也将振动板6侧设为与实施例1的个别电极5侧相同的绝缘结构的静电激励器部4的结构。在振动板6侧通过热氧化硅膜以外的电介质层形成绝缘膜时，优选在该绝缘膜上进一步形成表面保护膜。

在本实施例4中，在振动板6侧形成TEOS-SiO₂膜作为第二绝缘膜7a，进而在其上形成由DLC构成的第二表面保护膜8a。需要说明的是，在本实施例4中，由于由DLC构成的第二表面保护膜8a难以进行阳极接合，故如上所述，要将与空腔基板2和电极基板3的接合部对应的部分的DLC膜除去，使底层绝缘膜露出，或如图12、图14所示，只在该接合部设置氧化硅膜27，经由底层绝缘膜或另外设置的氧化硅膜进行阳极接合。

另外，由于振动板的相对面形成的表面保护膜为与个别电极的相对面形成的表面保护膜为同种DLC，故可将激励器随激励器的驱动引起的接触带电带来的带电量增加抑制在最小限，使激励器的驱动耐久性提高。

就膜厚而言，设由振动板6侧的TEOS-SiO₂膜构成的第二绝缘膜7a为50nm，设由DLC构成的第二表面保护膜8a为5nm，设由个别电极5侧的TEOS-SiO₂膜构成的绝缘膜7为60nm，设由DLC构成的表面保护膜8为5nm，设间隙G的距离为200nm。个别电极5为100nm的厚度。其它结构与实施例1相同，具有同样的效果。

其次，参照图15～图17对该喷墨头10的制造方法之一例说明其概要。图15是表示喷墨头10的制造工序的概略流程的流程图，图16是表示电极基板3的制造工序概要的剖面图，图17是表示剖面图10的制造工序概要的剖面图。

图15中，步骤S1～S5表示电极基板3的制造工序，步骤S6表示作为空腔基板2的基础的硅基板的制造工序。

在此，主要对实施例1所示的喷墨头10的制造方法进行说明，但根据需要也对其它实施例2～4有所言及。

电极基板3如下制造。

首先，在由硼硅酸玻璃等构成的板厚约1mm的玻璃基板300上，使用例如金、铬的蚀刻掩模，利用氟酸进行蚀刻，形成所希望深度的凹部32。需要说明的是，该凹部32为形状比个别电极31的形状稍大的槽状的凹部，在每个个别电极5上形成多个。

然后，例如通过喷溅法形成10nm厚度的ITO(Indium Tin Oxide)膜，通过光刻法对该ITO膜进行图案形成，蚀刻除去成为个别电极5的以外的部分，形成作为墨供给孔33的孔部33a(图15中S1、图16(a))。

其次，通过等离子CVD(Chemical Vapor Deposition)法例如在玻璃基板300的整个表面形成例如120nm厚度的以TEOS作为原料气体使用的TEOS-SiO₂膜作为个别电极5的绝缘膜7。之后，通过光刻法在该TEOS-SiO₂膜上进行图案形成(图15中S3)。然后，干式蚀刻TEOS-SiO₂膜，在各个别电极5上形成TEOS-SiO₂膜。然后将上述抗蚀剂剥离(图15中S4、图16(b))。

其次，如图16(c)所示，使用硅掩模301在各个别电极5上的TEOS-SiO₂膜上，利用等离子CVD法形成例如厚度5nm的成为表面保护膜8的DLC膜(图15中S5)。

如上制造电极基板3。

需要说明的是，实施例2和实施例4的情况中可用与上述完全相同的方法制造电极基板3。实施例3的情况只要如上述那样在各个别电极5上形成TEOS-SiO₂膜即可。

空腔基板2是在如上述那样制造的电极基板3上阳极接合硅基板200后制造。

首先，制造在例如厚度280μm的硅基板200的整个单面上形成例如厚度0.8μm的硼扩散层201的硅基板200(图15中S6、图17(a))。

需要说明的是，实施例2的情况中，将硅基板200热氧化，在整个基板上形成所希望厚度的热氧化膜。

实施例3的情况中，进一步通过等离子CVD法在硅基板200的接合面侧的热氧化膜上全面形成所希望厚度的DLC膜。然后，将对应于与电极基板3接合的接合部36的请于稍大地形成图案，通过O₂的灰化(ashing)除去该区域的DLC膜部分，使底层绝缘膜的热氧化膜露出。

实施例4的情况中，在通过等离子CVD法在硅基板200的接合面侧的整个表面形成所希望厚度的TEOS-SiO₂膜后，在其上如上所述那样全面形成DLC膜，进而将对应于与电极基板3接合的接合部36的区域稍大地形成图案，通过O₂的灰化除去该区域的DLC膜部分，使底层绝缘膜的TEOS-SiO₂膜露出。

其次，将如上制造的硅基板200在上述电极基板3上对准，进行阳极接合(图15中S7、图17(b))。

接着，将完成该接合的硅基板200的整个表面进行研磨加工，将其厚度减薄至例如50μm左右(图15中S8、图17(c))，进而通过湿式蚀刻将该硅基板200的整个表面进行轻微腐蚀，除去加工痕迹(图15中S9)。

其次，通过光刻法对加工成薄板的完成接合的硅基板200的表面进行抗蚀剂图案形成(图15中S10)，通过进行湿式蚀刻或干式蚀刻形成墨流路槽(图15中S11)。由此形成成为喷出室21的凹部22、成为贮存器23的凹部24、及成为电极取出部34的凹部27(图17(d))。此时，由于在硼扩散层201的表面蚀刻停止，故可将振动板6的厚度高精度地形成，同时可防止表面皲裂。

其次，在通过ICP(Inductively Coupled Plasma)干式蚀刻除去凹部27的底部，将电极取出部34开口后(图17(e))，将附着于静电激励器内部的水分除去(图15中S12)。水分的除去是将硅基板放入例如真空容器内，在氮气氛下进行的。而且，在经过所需要的时间后，在氮气氛下对间隙开放端部涂敷环氧树脂等密封材料35，进行气密密封(图15中S13、图17(f))。这样，在除去静电激励器内部(间隙内)的附着水分后，进行气密密封，由此可提高静电激励器的驱动耐久性。

另外，通过进行微等离子加工等，将凹部24的底部贯穿，形成墨供给孔33。另外，为防止墨流路槽的腐蚀，而通过等离子CVD法在该硅基板的表面形成由TEOS-SiO₂膜构成的墨保护膜(未图示)。另外，在硅基板上形成由金属构成的公共电极26。

经由以上的工序，由与电极基板3接合的硅基板200制造空腔基板2。

然后，在该空腔基板2的表面上，通过粘接，接合预先形成有喷嘴孔11等的喷嘴基板1(图14中S14、图17(g))。最后，若通过进行切割切断为各磁头片，作为完成上述的喷墨头10的主体部(图15中S15)。

根据本实施例的喷墨头10的制造方法，由于空腔基板2和电极基板3通过直接接合法进行阳极接合，故可以以高的可靠性保持接合强度，同时可廉价地制造具备驱动耐久性及喷出特性优良的静电激励器的喷墨头。

另外，由于由与预先制造的电极基板3接合的状态下的硅基板200制造空腔基板2，故成为通过该电极基板3支承空腔基板2的装填，因此，即使将空腔基板2薄板化，也不会有裂纹或缺陷产生，从而使处理变容易。因此，与单独制造空腔基板2的情况相比，成品率提高。

其次，实施例5～11表示使用上述所谓的High-k材料作为绝缘膜提高静电激励器的产生压力的结构。

实施例5

图18是本发明实施例5的喷墨头10的概略剖面图，图19是图18的E部放大剖面图，图20是图18的e-e放大剖面图。

本实施例5的静电激励器部4为个别电极5侧及振动板6侧都使用例如氧化铝作为绝缘膜7、7a的结构。由DLC构成的表面保护膜8在个别电极5侧的氧化铝膜上形成。

就膜厚而言，设个别电极5侧的氧化铝膜为40nm，设振动板6侧的氧化铝膜为100nm，设表面保护膜8的DLC膜为5nm。间隙G的距离为200nm，个别电极5为100nm的膜厚。

在此，对具有绝缘膜的静电激励器的产生压力进行说明。

若设静电能量为E、振动板6相对于个别电极5的任意位置为x、振动板6的面积为S、施加电压为V、绝缘膜厚度为t、真空中的介电常数为ε₀、绝缘膜的相对介电常数为ε_r，则吸引驱动时的振动板6的静电压力(产生压力)P由下式表示。

数1

$P\left(x\right)=\frac{1}{S}\frac{\∂E\left(x\right)}{\∂x}=-\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0}{2}\frac{V^2}{{(\frac{t}{{\mathrm{\ϵ}}_r}+x)}^2}$ (式1)

另外，若将不驱动振动板6时的自振动板6到个别电极5的距离(间隙距离)设为d，则振动板6在驱动时的平均压力P_e由下式表示。

数2

$P_e=\frac{1}{d}{\∫}_0^d$ $P\left(x\right)=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r}{2}\frac{V^2}{t(\frac{t}{{\mathrm{\ϵ}}_r}+d)}$ (式2)

而且，就设有不同材料的绝缘膜、例如由氧化铝和氧化铪这两种材料构成的绝缘膜时的静电激励器的平均压力P_e而言，若设氧化铝的膜厚为t₁、氧化铪的膜厚为t₂、氧化铝的相对介电常数为ε₁、氧化铪的相对介电常数为ε₂，则可从式(2)导出式(3)。另外，若设表面保护膜8的DLC膜厚为t₃、相对介电常数为ε₃，则导出式(3a)。

数3

$P_e=\frac{{\mathrm{\ϵ}0V}^{22}}{2(\frac{t1}{\mathrm{\ϵ}1}+\frac{t2}{\mathrm{\ϵ}2})(d+\frac{t1}{\mathrm{\ϵ}1}+\frac{t2}{\mathrm{\ϵ}2})}$ (式3)

或

$P_e=\frac{{\mathrm{\ϵ}0V}^2}{2(\frac{t1}{\mathrm{\ϵ}1}+\frac{t2}{\mathrm{\ϵ}2}+\frac{t3}{\mathrm{\ϵ}3})(d+\frac{t1}{\mathrm{\ϵ}1}+\frac{t2}{\mathrm{\ϵ}2}+\frac{t3}{\mathrm{\ϵ}3})}$ (式3)

从上述式(2)可知，绝缘膜的相对介电常数越大、或相对介电常数相对于绝缘膜厚度的比(t/ε)越小，平均压力P e越高。因此，若应用相对介电常数比氧化硅高的Hihgt-k材料作为绝缘膜，则可提高静电激励器的发生压力。

另外，在应用了Hight-k材料作为绝缘膜的喷墨头10中，即使减小振动板6的面积，也可以得到墨滴的喷出所需要的功率。因此，在喷墨头1中减小振动板6的宽度，减小喷出室21的节距、即喷嘴11的凹点，由此可提高解像度，可得到能够高速地进行更高精度的印刷的喷墨头10。另外，通过缩短振动板6的长度，可提高墨流路中的响应性，提高驱动频率，且可进行更高速的印刷。

另外，例如若将绝缘膜7、7a的相对介电常数整体设为2倍，则即使将绝缘膜7、7a的厚度设为2倍，也能够得到大致同等的产生压力，因此，可将静电激励器中的TDDB(Time Depend Dielectric Breakdown、长时间的绝缘破坏强度)、TZDB(Time Zero Dielectric Breakdown、瞬间的绝缘破坏强度)等耐绝缘破坏强度提高大致2倍。

表1中表示本发明实施例1～11中应用的各种绝缘膜、表面保护膜的特性。从表1可知，氧化铝(Al₂O₃)和氧化铪(HfO₂)的相对介电常数与氧化硅(SiO₂)相比，都比其大许多。因此，若使用氧化铝及氧化铪等高介电材料作为绝缘膜，则可提高静电激励器的产生压力。

表1

(绝缘膜特性比较)

绝缘膜	相对介电常数	绝缘耐压	接合强度
				SiO2	3.8	8MV/cm	○
Al2O3	7.8-8	6MV/cm	△
				HfO2	18.0-24	4MV/cm	×
DLC	3-5	1MV/cm以下	×

另外，从上述式(2)、式(3)可知，与静电激励器的产生压力的提高相关的参数是为相对介电常数相对于绝缘膜厚度的比(t/ε)，在绝缘膜有多种时，相对介电常数相对于绝缘膜厚度的比的和为(t₁/ε₁+t₂/ε₂)，因此，将计算该参数的值示于表2。

表2

	现有例(SiO2：110nm)	实施例5、6(Al2O3：140nm、DLC：5nm)
			t/ε(t1/ε1 +t2/ε2)	28.95	19.20

表2表示现有例和实施例5的情况。表2中，t、ε的各下标的1表示氧化铝，下标2表示DLC。现有例中，只形成有110nm厚度的氧化硅作为绝缘膜，实施例5中，如上所述，个别电极5侧的氧化铝膜为40nm，振动板6侧的氧化铝膜为100nm，氧化铝膜的膜厚合计为140nm。另外，表面保护膜8的DLC膜的膜厚为5nm。需要说明的是，实施例5以下的实施例中，相对介电常数通过将氧化硅设为3.8、将氧化铝设为7.8、将氧化铪设为18.0、将DLC设为4.0进行计算。

本实施例5的静电激励器如上所述，为在个别电极5侧及振动板侧6都形成有高介电材料的氧化铝膜作为绝缘膜7、7a的结构，因此，与目前只设有氧化硅膜的静电激励器相比，具有如下效果。

(1)激励器的产生压力提高。

通过使用高介电材料的氧化铝，如表2所示，可减小t/ε的值，因此，可提高激励器的产生压力。

(2)可确保绝缘耐压。

由于加工能氧化铝膜设为足够厚，故可确保所需的绝缘耐压。

(3)可确保接合强度。

由于在硅基板的接合面上形成氧化铝膜，从而可确保作为激励器最低限度需要的接合强度。

(4)绝缘耐久性提高。

通过将DLC膜作为表面保护膜使用，可大幅度提高驱动耐久性。

另外，在形成DLC膜时，如本实施例5所示，在构成电极基板3的保留基板上形成是理想的。其理由列举如下两个。

(a)DLC膜由于其接合强度降低，故需要除去空腔基板2和电极基板3(玻璃基板)的接合部分的DLC膜。在除去DLC膜时，需要进行构图，在玻璃基板侧形成DLC膜使构图而言变容易，从而能够更可靠、简便地进行除去。

(b)DLC膜由于其膜应力高，故当在薄膜振动板侧形成DLC膜时，即使振动板挠曲，施加振动板抵接所需要的抵接电压，也有时会局部不能抵接。另一方面，在玻璃基板侧形成DLC膜时，由于绝缘膜、ITO膜下为厚的玻璃，因此，与在振动板侧形成DLC膜的情况相比，容易受应力的影响。

对上述(a)做进一步说明，例如在振动板侧形成DLC膜时，为将接合部分的DLC膜完全除去，就需要非常高精度的图案形成。相反，在比接合部的面积窄的范围内只是除去DLC膜时，稍微有不能除去的DLC膜，就有可能使激励器的接合强度局部降低。

另外，在比接合部的面积宽的范围内将DLC膜除去时，可能产生与相对侧的个别电极表面直接接触的绝缘膜露出部分，从而局部可能因振动板的应力集中等而使寿命降低。

另一方面，在玻璃基板侧形成DLC膜时，为将接合部分的DLC膜完全除去，只要通过构图完全除去即可，而且，由于个别电极部分设于表面以下的低的位置，故DLC膜的除去是容易的。因此，能够更可靠、简便地确保激励器的接合强度。

因此，在将DLC膜作为表面保护膜使用时，优选在玻璃基板侧形成DLC膜。

再有，DLC膜如实施例1之后的各附图所示，在各个别电极5的相对面的绝缘膜7的表面或/及各振动板6的相对面的第二绝缘膜7a的表面分别单独形成。

实施例6

图21是本发明实施例6的喷墨头10的概略剖面图，图22是图21的F部放大剖面图，图23是图21的f-f放大剖面图。

本实施例6的静电激励器部4具有与实施例5相同的绝缘结构，在个别电极5侧及振动板6侧都使用氧化铝作为绝缘膜7、7a。由DLC膜构成的表面保护膜8形成于振动板6侧的氧化铝膜上。

就膜厚而言，与实施例5相同，设个别电极5侧的氧化铝膜为40nm，设振动板6侧的氧化铝膜为100nm，设表面保护膜8的DLC膜为5nm。间隙G的距离为200nm，个别电极5为100nm的膜厚。

计算与本实施例6的静电激励器的产生压力的提高相关的参数(相对介电常数相对于绝缘膜厚度的比)的值如上述表2所示。

因此。本实施例6中，有关激励器的产生压力、绝缘耐压、接合强度、及驱动耐久性，得到与实施例5相同的效果。

作为在振动板侧设置DLC的优点，硅相对于玻璃，可在面内以均匀的状态形成更平滑的膜，其结果是可抑制晶片内的激励器的特性偏差。另外，在获取抵接电压的低点压化，将振动板薄板化时，通过在振动板侧设置应力大的DLC，也具有容易得到振动板的脱离所需要的恢复力，可低电压驱动激励器的优点。

实施例7

图24是本发明实施例7的喷墨头10的概略剖面图，图25是图24的H部的放大剖面图，图26是图24的h-h放大剖面图。

本实施例7的静电激励器部4是形成热氧化硅膜(SiO₂膜)作为振动板6侧的第二绝缘膜7a。个别电极5侧的绝缘膜7与实施例5相同，形成氧化铝膜，进而在其上形成由DLC构成的表面保护膜8。

就膜厚而言，设个别电极5侧的氧化铝膜为40nm，设振动板6侧的热氧化硅膜为80nm，设表面保护膜8的DLC膜为5nm。间隙G的距离为200nm，个别电极5为100nm的膜厚。

计算与本实施例7的静电激励器的产生压力的提高相关的参数(相对介电常数相对于绝缘膜厚度的比)的值如表3所示。表3中，t、ε的各下标1表示氧化硅，下标2表示氧化铝，下标3表示DLC。现有例与表2相同。

表3

	现有例(SiO2：110nm)	实施例7、8(SiO2：80nm、Al2O3：40nm、DLC：5nm)
			t/ε(t1/ε1+t2/ε2+t3/ε3)	28.95	27.43

本实施例7的静电激励器由于其个别电极5侧的绝缘膜7由氧化铝膜形成，故与实施例5相同，可提高激励器的产生压力。

就绝缘耐压而言，由于设有足够厚度的绝缘耐压优良的热氧化硅膜，故可确保需要的绝缘耐压。

就接合强度而言，由于得到氧化硅彼此之间的接合，故可确保与现有的静电激励器同等的接合强度。

就驱动耐久性而言，由于使用DLC作为表面保护膜，故与实施例5相同，可大幅提高驱动耐久性。

实施例8

图27是本发明实施例8的喷墨头10的概略剖面图，图28是图27的I部的放大剖面图，图29是图27的i-i放大剖面图。

本实施例8的静电激励器部4为与实施例7相同的绝缘结构，由热氧化硅膜(SiO₂膜)形成振动板6侧的第二绝缘膜7a，由氧化铝膜形成个别电极5侧的绝缘膜7。由DLC构成的表面保护膜8在振动板6侧的热氧化硅膜上形成。

就膜厚而言，与实施例7相同，设个别电极5侧的氧化铝膜为40nm，设振动板6侧的热氧化硅膜为80nm，设表面保护膜8的DLC膜为5nm。间隙G的距离为200nm，个别电极5为100nm的膜厚。

计算与本实施例8的静电激励器的产生压力的提高相关的参数(相对介电常数相对于绝缘膜厚度的比)的值如表3所示。

因此，本实施例8中，有关激励器的产生压力、绝缘耐压、接合强度、及驱动耐久性，得到与实施例7相同的效果。

作为在振动板侧设置DLC的优点，硅相对于玻璃，可在面内以均匀的状态形成更平滑的膜，其结果是可抑制晶片内的激励器的特性偏差。另外，在获取抵接电压的低点压化，将振动板薄板化时，通过在振动板侧设置应力大的DLC，也具有容易得到振动板的脱离所需要的恢复力，可低电压驱动激励器的优点。

实施例9

图30是本发明实施例9的喷墨头10的概略剖面图，图31是图30的J部的放大剖面图，图26是图24的j-j放大剖面图。

本实施例9的静电激励器部4是使用氧化铪作为个别电极5侧的绝缘膜7，使用氧化铝作为振动板6侧的第二绝缘膜7a。由DLC构成的表面保护膜8在个别电极5侧的氧化铪膜上形成。

就膜厚而言，设个别电极5侧的氧化铪膜为40nm，设振动板6侧的氧化铝膜为100nm，设表面保护膜8的DLC膜为5nm。间隙G的距离为200nm，个别电极5为100nm的膜厚。

计算与本实施例9的静电激励器的产生压力的提高相关的参数(相对介电常数相对于绝缘膜厚度的比)的值如表4所示。表4中，t、ε的各下标1表示氧化硅，下标2表示氧化铪，下标3表示DLC。现有例与表2相同。

表4

	现有例(SiO2：110nm)	实施例9(Al2O3：100nm、HfO2：40nm、DLC：5nm)
			t/ε(t1/ε1+t2/ε2+t3/ε3)	28.95	16.29

本实施例9的静电激励器由于其个别电极5侧的绝缘膜7由氧化铪膜形成，且振动板6侧的第二绝缘膜7a由氧化铝膜形成，故如表4所示，由于可使t/ε的值非常小，故可更进一步提高激励器的产生压力。

就绝缘耐压而言，由于设有足够厚度的绝缘耐压较优良的氧化铝膜，故可确保必要的绝缘耐压。

就接合强度而言，由于接合部为氧化铝膜，故可确保最低限所需的接合强度。

就驱动耐久性而言，由于使用DLC作为表面保护膜，故与实施例5相同，可大幅提高驱动耐久性。

实施例10

图33是本发明实施例10的喷墨头10的概略剖面图，图34是图33的K部的放大剖面图，图35是图33的k-k放大剖面图。

本实施例10的静电激励器部4是使用氧化铪作为个别电极5侧的绝缘膜7，使用热氧化硅膜作为振动板6侧的第二绝缘膜7a。由DLC构成的表面保护膜8、8a在个别电极5侧及振动板6侧这两者的绝缘膜上形成。

就膜厚而言，设个别电极5侧的氧化铪膜为40nm，设振动板6侧的热氧化硅膜为90nm，设表面保护膜的DLC膜为5nm。间隙G的距离为200nm，个别电极5为100nm的膜厚。

计算与本实施例10的静电激励器的产生压力的提高相关的参数(相对介电常数相对于绝缘膜厚度的比)的值如表5所示。表5中，t、ε的各下标1表示氧化硅，下标2表示氧化铪，下标3表示DLC。现有例与表2相同。

表5

	现有例(SiO2：110nm)	实施例1 0(SiO2：90nm、HfO2：40nm、DLC：10nm)
			t/ε(t1/ε1+t2/ε2+t3/ε3)	28.95	28.40

本实施例10的静电激励器的情况中，特别是由DLC构成的表面保护膜8、8a在两个绝缘膜7、7a上形成，因此，接触带电的显影几乎没有问题而减轻，其结果具有驱动耐久性显著提高的效果。

就激励器的产生压力、绝缘耐压及接合强度而言，具有与实施例7相同的效果。

实施例11

图36是本发明实施例11的喷墨头10的概略剖面图，图37是图36的M部的放大剖面图，图38图36的m-m放大剖面图。

本实施例11的静电激励器部4是使用氧化铪膜作为个别电极5侧的绝缘膜7，使用氧化铝膜作为振动板6侧的第二绝缘膜7a。即，在本实施例11中，实施例9的绝缘结构中，是在个别电极5侧及振动板6侧这两者绝缘膜上形成由DLC构成的表面保护膜8、8a的结构。

由于在振动板的相对面形成的表面保护膜是与在个别电极的相对面形成的表面保护膜同种类的DLC，因此，可将随着驱动激励器产生的接触带电的激励器的带电量增加抑制在最低限，从而激励器的驱动耐久性提高。

就膜厚而言，设个别电极5侧的氧化铪膜为40nm，设振动板6侧的氧化铝膜为100nm，设表面保护膜8的DLC膜为5nm。间隙G的距离为200nm，个别电极5为100nm的膜厚。

计算与本实施例11的静电激励器的产生压力的提高相关的参数(相对介电常数相对于绝缘膜厚度的比)的值如表6所示。表6中，t、ε的各下标1表示氧化铝，下标2表示氧化铪，下标3表示DLC。现有例与表2相同。

表6

	现有例(SiO2：110nm)	实施例11(Al2O3：120nm、HfO2：40nm、DLC：10nm)
			t/ε(t1/ε1+t2/ε2+t3/ε3)	28.95	20.10

本实施例11的静电激励器的情况中，由于由DLC构成的表面保护膜8、8a在两个绝缘膜7、7a上形成，故驱动耐久性进一步大幅度地提高。

激励器的产生压力、绝缘耐压及接合强度具有与实施例9相同的效果。

在以上的实施例5～11中，个别电极5侧及振动板6侧的至少之一为由High-k材料构成的绝缘膜和在其上设有由DLC构成的表面保护膜的结构，因此，不使激励器的产生压力降低，而可提高驱动驱动耐久性，因此，与将实施例1～4所示的氧化硅膜和DLC组合的结构相比，可发挥更优良的性能。

其次，图39表示上述实施例5中的电极基板3的其它制造方法。实施例5～11中的喷墨头10的制造方法基本上与图17相同，故使用图17说明其概要。

图39中，(a)的个别电极5的制造工序与图16(a)大致相同。而且，如图39(b)所示，作为个别电极5侧的绝缘膜7，利用ECR(ElectronCyclotron Resonance)喷溅法在玻璃基板300的接合面侧的整个表面形成所希望厚度的氧化铝膜。接着，利用以甲苯气体为原料气体的平行平板型RF-CVD法在该氧化铝膜上全面成膜所希望厚度的DLC膜。

接着，如图39(c)所示，只是将与玻璃基板300的接合部36及个别电极5的端子部5a对应的部分进行的构图，通过O₂灰化将该部分的DLC膜除去。在除去DLC膜后，进一步通过CHF₃的RIE(Reactive Ion Etching)干式蚀刻将该部分的氧化铝膜除去。然后通过等离子加工等形成成为墨供给孔33的孔部33a。

如上可制造实施例5的电极基板3。

需要说明的是，实施例7的情况中，也可以为与上述相同的方法，实施例6及实施例8的情况中，也可以只在个别电极5侧形成氧化铝膜。另外，实施例9～11的情况中，通过上述相同的方法在个别电极5侧形成氧化铪膜，进而在其上形成DLC膜作为表面保护膜。

如上可制造实施例6～11的电极基板3。

在制造空腔基板2时，在实施例5及实施例9的情况中，只要利用ECR(Electron Cyclotron Resonance)喷溅法在如图14(a)所示的硅基板200的的硼扩散层201的下面全面成膜氧化铝膜即可。

实施例6及实施例11的情况中，在硼扩散层201的下面全面成膜氧化铝膜后，在其上全面成膜DLC膜，进而将对应于接合部36的区域稍大地构图，通过O₂灰化将该部分的DLC膜除去。

实施例7的情况中，只要在形成硼扩散层201后，将硅基板200整体热氧化即可。

实施例8及实施例10的情况中，在如上述那样将硅基板200热氧化后，在接合面侧的热氧化硅膜上全面成膜DLC膜，进而将对应于接合部36的区域稍大地形成图案，通过O₂灰化将该部分的DLC膜除去。

然后，经由图14(b)～(g)所示的工序，可制造各实施例5～11的喷墨头10的主体部。

在以上实施例中，对静电激励器及喷墨头以及它们的制造方法进行了叙述，但本发明不限于上述实施例，在本发明的思想范围内可进行各种变更。例如本发明的静电激励器也可以应用于光开关及反射镜器件、微泵、激光打印机的激光操作反射镜的驱动部等。另外，通过改变从喷嘴孔喷出的液状材料，出喷墨打印机以外，还可以作为液晶显示器的彩色滤色器的制造、有机EL显示装置发光部分的形成、用于遗传检查等的生体分子溶液的微矩阵的制造等各种用途的液滴喷出装置加以利用。

例如图40表示具备本发明的喷墨头的平面打印机的概要。

该喷墨打印机500具有：将记录纸501向副扫描方向Y搬运的压纸卷筒502、喷墨嘴面与该压纸卷筒502对置的喷墨头10、用于使该喷墨头10朝主扫描方向X往复移动的滑架503、向喷墨头10的各喷墨嘴供给墨的墨容器504。

因此，可实现高解像度、高速驱动的喷墨打印机。

Claims (19)

1、一种静电激励器，其具备：形成于基板上的固定电极、隔着规定的间隙与该固定电极相对配置的可动电极、在所述固定电极和所述可动电极之间产生静电力并在该可动电极发生变位的驱动装置，其特征在于，具备：设于所述固定电极及所述可动电极的相对面的一侧或两侧上的绝缘膜、和设于该绝缘膜上的表面保护膜，所述表面保护膜由陶瓷类硬质膜或碳类硬质膜构成。

2、如权利要求1所述的静电激励器，其特征在于，所述表面保护膜由金刚石或类金刚石碳等碳类材料构成。

3、如权利要求1或2所述的静电激励器，其特征在于，在所述可动电极的相对面上未设置所述绝缘膜和所述表面保护膜的情况下，在其相对面上设置第二绝缘膜。

4、如权利要求1或2所述的静电激励器，其特征在于，在所述固定电极的相对面上未设置所述绝缘膜和所述表面保护膜的情况下，在其相对面上设置第二绝缘膜。

5、如权利要求1～4中任一项所述的静电激励器，其特征在于，形成有所述固定电极的基板是玻璃基板。

6、如权利要求3～5中任一项所述的静电激励器，其特征在于，所述绝缘膜及所述第二绝缘膜的至少一个是氧化硅膜。

7、如权利要求3～6中任一项所述的静电激励器，其特征在于，所述绝缘膜及所述第二绝缘膜的至少一个是相对介电常数比氧化硅高的介电材料。

8、如权利要求7所述的静电激励器，其特征在于，作为相对介电常数比氧化硅高的介电材料，从氧化铝Al₂O₃、氧化铪HfO₂、氮化硅铪HfSiN、氮氧化硅铪HfSiON中选择至少一个。

9、一种静电激励器的制造方法，该静电激励器具备：形成于基板上的固定电极、隔着规定的间隙与该固定电极相对配置的可动电极、在所述固定电极和所述可动电极之间产生静电力并在该可动电极发生变位的驱动装置，该静电激励器的制造方法的特征在于，包括：

在玻璃基板上形成所述固定电极的工序；

在所述玻璃基板的所述固定电极上形成绝缘膜的工序；

在所述绝缘膜上形成由陶瓷类硬质膜或碳类硬质膜构成的表面保护膜的工序；

将硅基板和所述玻璃基板阳极接合的工序；

将所述硅基板加工成薄板的工序；

在所述阳极接合后，从所述硅基板的与接合面相反的表面进行蚀刻加工，形成所述可动电极的工序；

将形成于所述固定电极和所述可动电极之间的间隙内的水分除去的工序；

气密地密封所述间隙的开放端部的工序。

10、一种静电激励器的制造方法，该静电激励器具备：形成于基板上的固定电极、隔着规定的间隙与该固定电极相对配置的可动电极、在所述固定电极和所述可动电极之间产生静电力并在该可动电极发生变位的驱动装置，该静电激励器的制造方法的特征在于，包括：

在玻璃基板上形成所述固定电极的工序；

在所述玻璃基板的所述固定电极上形成绝缘膜的工序；

在硅基板的接合面上形成第二绝缘膜的工序；

在所述第二绝缘膜上形成由陶瓷类硬质膜或碳类硬质膜构成的表面保护膜的工序；

将所述硅基板和所述玻璃基板阳极接合的工序；

将所述硅基板加工成薄板的工序；

在所述阳极接合后，从所述硅基板的与接合面相反的表面进行蚀刻加工，形成所述可动电极的工序；

将形成于所述固定电极和所述可动电极之间的间隙内的水分除去的工序；

气密地密封所述间隙的开放端部的工序。

11、如权利要求9或10所述的静电激励器的制造方法，其特征在于，由氧化硅膜或相对介电常数比氧化硅高的介电材料形成所述绝缘膜及所述第二绝缘膜的至少一个。

12、如权利要求11所述的静电激励器的制造方法，其特征在于，作为相对介电常数比氧化硅高的介电材料，从氧化铝Al₂O₃、氧化铪HfO₂、氮化硅铪HfSiN、氮氧化硅铪HfSiON中选择至少一个。

13、如权利要求9～12中任一项所述的静电激励器的制造方法，其特征在于，所述表面保护膜由金刚石或类金刚石碳等碳类材料构成。

14、如权利要求9、11～13中任一项所述的静电激励器的制造方法，其特征在于，将所述玻璃基板的接合部的所述表面保护膜的一部分除去。

15、如权利要求10～14中任一项所述的静电激励器的制造方法，其特征在于，将所述硅基板的接合部的所述表面保护膜的一部分除去，或只在该接合部设置氧化硅膜。

16、如权利要求9～15中任一项所述的静电激励器的制造方法，其特征在于，所述间隙的密封在进行了将所述间隙内的水分除去的加热吸真空后，在氮气氛下进行。

17、一种液滴喷头，其具备：具有喷出液滴的单一或多个喷嘴孔的喷嘴基板；在与所述喷嘴基板之间形成有与各个所述喷嘴孔连通的成为喷出室的凹部的空腔基板；形成有隔着规定的间隙与在所述喷出室底部构成的可动电极的振动板相对配置的固定电极的个别电极的电极基板，其特征在于，具有权利要求1～8中任一项所述的静电激励器。

18、一种液滴喷头的制造方法，该液滴喷头具备：具有喷出液滴的单一或多个喷嘴孔的喷嘴基板；在与所述喷嘴基板之间形成有与各个所述喷嘴孔连通的成为喷出室的凹部的空腔基板；形成有隔着规定的间隙与在所述喷出室底部构成的可动电极的振动板相对配置的固定电极的个别电极的电极基板，该液滴喷头的制造方法的特征在于，

适用权利要求9～16中任一项所述静电激励器的制造方法。

19、一种液滴喷出装置，其特征在于，具备权利要求17所述的液滴喷头。

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