CN101337461A - 静电执行机构及其制造方法、液滴喷吐头及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明以提供一种了可提高相对振动膜的反复动作的耐久性、且可靠性高的静电执行机构，同时，还可以提供具有这种静电执行机构的液滴喷吐头及它们的制造方法。本发明的静电执行机构包括振动膜(4)以及与振动膜(4)隔开间隙地对置的单独电极(10)，振动膜(4)呈从振动膜(4)的中央部向外周部阶段式变厚的多阶形状。

Description

静电执行机构及其制造方法、液滴喷吐头及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种静电执行机构，液滴喷吐头、静电执行机构的制造方法及液滴喷吐头的制造方法。
背景技术
作为喷吐液滴的液滴喷吐头，诸如存在一种具有静电执行机构的喷墨头。这种喷墨头包括：形成有喷吐室的腔基板；电极玻璃基板，此电极玻璃基板与腔基板接合，且具有形成有与振动膜隔开间隙相对配置的单独电极的凹部；以及喷嘴基板，此喷嘴基板与腔基板的接合有电极玻璃基板的面的反面接合，且形成有喷嘴孔。并且，喷吐室的底壁形成作为能发生弹性形变的振动膜，向这个振动膜与单独电极间施加驱动电压，产生静电力，此静电力使振动膜变形，从而使喷嘴孔喷吐出液滴。
这里，驱动喷墨头使振动膜反复动作后，振动膜会出现裂痕和破损。具体地，应力集中在构成喷吐室壁面的分隔壁部分与振动膜的边界部分(连接部分)，由于此应力的集中，在连接部发生龟裂。于是，现在技术中提案了一种根据振动膜的反复动作，防止龟裂发生的技术，该技术在分隔壁部分与振动膜的连接部形成斜面，从而降低向连接部施加的应力(例如，参照专利文献1、专利文献2)。根据此技术，能够减少应力集中在分隔壁部分与振动膜的连接部，使连接部的耐久性提高。
然而，随着近年来对小型、高密度且利用低电压就能驱动的静电执行机构的期待，必要振动膜薄膜化，但薄膜化后，振动膜容易被破坏，只要将上述现有技术应用到这种薄膜化后的振动膜上，往往会存在防止振动膜受破坏的效果不能充分发挥的问题。
【专利文献1】：日本特开平11-129473号公报(图5)
【专利文献2】：日本特开平11-277742号公报(图1)
发明内容
鉴于这样的问题点，本发明以提供一种使相对振动膜的反复动作的耐久性提升、且可靠性高的静电执行机构为目的。并且，还以提供具有这种静电执行机构的液滴喷吐头及它们的制造方法为目的。
本发明涉及的静电执行机构包括：振动膜；以及对置电极，对置电极与振动膜隔开间隙，且与振动膜对置，振动膜呈从振动膜的中央部向外周部阶段式变厚的多阶形状(多级形状)。
在这里，对应高密度化，振动膜中央部的厚度形成得充分必要地薄。并且，通过采用从振动膜的中央部向外周部阶段式变厚的结构，能够缓和振动膜的整体应力的同时，能够提高振动膜与其支撑部之间的连接部的刚性，并能防止反复动作引起的振动膜发生龟裂。其结果，能够得到一种使相对于振动膜反复动作的耐久性得到提升、且长期可靠性高的静电执行机构。
并且，本发明涉及的静电执行机构在振动膜与支撑振动膜的部分之间的连接部上形成有斜面。
由此，能够使连接部上的应力降低，并进一步提高耐久性。
并且，本发明涉及的静电执行机构中，振动膜由掺杂了硼的硅基板构成。
由此，能够高精度控制振动膜的厚度，静电执行机构能够稳定驱动。
并且，本发明涉及的静电执行机构中，形成有对置电极的电极基板是由硼硅酸玻璃构成。
由此，即使具有由硅构成的振动膜的基板(腔基板)与电极基板相结合，这些基板的膨胀率也不会有大的差异，从而能够防止因热产生的偏移。并且，通过阳极接合能够很容易地将这些基板相接合。
并且，本发明涉及的静电执行机构中，对置电极是由ITO构成。
其优点为：由于ITO是透明的，所以能够在电极基板与硅制振动膜阳极接合时确认放电状态。
并且，本发明涉及的液滴喷吐头包括上述的任一静电执行机构，振动膜构成喷吐液滴的喷吐室的底壁。
由此，能够得到一种相对于振动膜反复动作的耐久性高、且长期可靠性高的液滴喷吐头。
并且，本发明涉及的静电执行机构的制造方法包括：对硅基板反复进行选择性地扩散硼的处理，形成硼掺杂层的工序；以及对形成有硼掺杂层的硅基板进行湿式蚀刻，通过硼掺杂层使蚀刻停止，从而形成振动膜的工序。
由此，能够形成精度好的振动膜的多阶形状，缓和振动膜的全体应力，从而使振动膜的耐久性提升。
并且，本发明涉及的静电执行机构的制造方法使用不同浓度的氢氧化钾水溶液来进行湿式蚀刻。
根据以上做法，能够在振动膜与其支撑部的连接部形成斜面，能够减少应力集中于连接部，防止振动膜发生龟裂等来进一步提升振动膜的耐久性。
并且，本发明涉及的液滴喷吐头的制造方法应用上述静电执行机构的制造方法形成液滴喷吐头的执行机构部分。
由此，能够得到一种相对于振动膜反复动作的耐久性高、且长期可靠性高的液滴喷吐头。
附图说明
图1是与本发明一实施方式相关的喷墨头的分解立体图。
图2是图1的喷墨头的截面图。
图3是图1的腔基板的喷吐室部分的平面图。
图4是表示振动膜的多阶形状的其他构成例的示意图。
图5是表示腔基板的制造方法的示意图(1/2)。
图6是表示腔基板的制造方法的示意图(2/2)。
图7是接着图6的喷墨头的制造工序的示意图(1/2)。
图8是接图7的喷墨头的制造工序的示意图(2/2)。
图9是在振动膜与分隔壁部分的连接部形成的斜面高度与KOH浓度的关系图。
图10是图9的斜面高度的说明图。
具体实施方式
以下，对包括本发明的静电执行机构的液滴喷吐头进行说明。这里，以从喷嘴基板表面设置的喷墨嘴中喷吐墨滴的表面(face)喷吐型喷墨头作为液滴喷吐头的一个例子，参照图1及图2进行说明。并且，本发明并不局限于以下图示的结构、形状，其也适用于从设置在基板端部的喷墨嘴中喷出墨滴的端部喷吐型喷墨头。
图1为本发明一实施方式涉及的喷墨头的分解立体图。图2是图1的喷墨头的截面图。图3是图1的腔基板的喷吐室部分的平面图。图示构成部件时，为了方便观察，包括图1在内的下述附图中的各构成部件的大小关系与实际的大小可能不同。并且，以图的上侧作为上，下侧作为下，喷嘴排列方向作为短边方向，与短边方向垂直的方向作为长边方向进行说明。
本实施方式的喷墨头包括：层叠有腔基板1、电极玻璃基板2以及喷嘴基板3三层结构。
腔基板1是由诸如厚度约50μm的(110)面取向的单晶硅基板(以下仅叫做硅基板)构成。对硅基板实施各向异性湿式蚀刻后，形成底壁为振动膜4的喷吐室5、为了预先储存各喷吐室共同喷吐出的液体的容器6。并且，腔基板1上形成有电极端子7，电极端子7与图2所示的振荡电路11连接。这里，腔基板1的下表面(与电极玻璃基板2相对的面)形成有绝缘膜8。在本例中，此绝缘膜8是通过将TEOS(Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane：硅酸四乙酯、硅酸乙酯)膜以0.1μm的厚度利用等离子体CVD(ChemicalVapor Deposition：化学气相淀积)法沉积而成。这是为了防止喷墨头驱动时的绝缘击穿及短路。
振动膜4其中央部分对应静电执行机构的高密度化，厚度形成得充分薄的同时，构成向外周部阶段式变厚的多阶形状(本例子为3阶结构)。通过这种结构，缓和振动膜4的全体应力的同时，阶段性地提高振动膜4与作为支撑振动膜4的支撑部的分隔壁部分5A间的连接部的刚性，从而防止反复动作引起的龟裂的发生。进一步讲，在上述连接部，形成有具有微小角度的斜面4A。通过这个斜面4A，能够减低分隔壁部分5A与振动膜4的边界(连接部)上的应力。以下，对于振动膜4，按照从与分隔壁部分5A的连接部到中央部的顺序，分别叫做振动膜外周部4a、振动膜中间部4b、振动膜中央部4c。并且，在本例子中，振动膜中央部4c的厚度诸如0.4μm，振动膜中间部4b的厚度为0.6μm，振动膜外周部4a的厚度为0.8μm。振动膜4的厚度分布既可以是如图3所示的角形的多阶形状，也可以是如图4所示的椭圆形的多阶形状。
并且，振动膜4由高浓度的硼掺杂层41构成。这个硼掺杂层41由高浓度(约5×1019atoms/cm3以上)的硼掺杂形成，例如利用碱性水溶液对单结晶硅进行蚀刻的时候，变成使蚀刻速度极端缓慢的所谓的蚀刻停止层。并且，由于硼掺杂层41作为蚀刻停止层发挥作用，所以能够高精度地形成振动膜4的厚度及喷吐室5的容积。
电极玻璃基板2的厚度约为1mm，由图1可看出，其与腔基板1的下表面相接合。在这里，形成电极玻璃基板2的玻璃可以使用诸如热膨胀率与硅相近的硼硅酸玻璃。使用硼硅酸玻璃的情况下，腔基板1与电极玻璃基板2接合的时候，由于它们的膨胀率没有大的差异，所以能够防止因热产生的偏离。并且，在电极玻璃基板2上，在与腔基板1上形成的各喷吐室5相对的位置，设置有深度约0.2μm的凹部9。并且，在凹部9的底面形成有与振动膜4相对的单独电极(对置电极)10，振动膜4与单独电极10之间形成有间隔(空隙)G。在凹部9底部由于设置有单独电极10，凹部9的图案形状制作得要比电极的形状稍大一些。
这里，振动膜4和与振动膜4相隔一定距离(间隙G)对置的单独电极10构成了静电执行机构，在振动膜4和单独电极10间施加电压，产生静电力，使振动膜4变位。
并且，在电极玻璃基板2上，形成有从凹部9向电极玻璃基板2端部延伸的深度约0.2μm的凹部9A，在凹部9A的底面，形成有从单独电极10开始延伸的引导部(装配引导部)10a及端子部10b(以下，单独电极10、引导部10a、端子部10b统称为电极部)。如图2所示，端子部10b在为了配线而在腔基板1的末端部开口的贯通穴21内露出，并通过FPC(Flexible Print Circuit柔性印刷电路)(图中未表示)与振荡电路11连接。振荡电路11通过端子部10b控制向单独电极10提供和停止电荷。并且，间隙G的端部填充有密封材料12，以单独电极为单位进行密封。进行这样的密封后，能够防止振动膜4的底面、单独电极10的表面附着有水分，并能防止因水分附着引起的单独电极10与振动膜4的粘连等。
本实施方式中，作为形成于凹部9底面的电极部的材料，使用掺杂了杂质氧化锡的透明ITO(Indium Tin Oxide：铟锡氧化物)，在凹部9内使用溅射法形成厚度诸如0.1μm的膜。于是，振动膜4与单独电极10之间形成的间隙G由凹部9的深度和电极部的厚度决定。这个间隙G很大地影响了喷吐特性。在此，电极部的材料不局限于ITO，也可以使用铬等金属等材料。本实施方式中，使用ITO的理由在于其是透明的，从而便于确认是否放电等。并且，在电极玻璃基板2中，设置有与容器6连通的墨供给口13。
喷嘴基板3由诸如厚度约180μm的硅基板构成，形成有与喷吐室5连通的喷嘴孔14。并且，在喷嘴基板3的图1中的下表面(与腔基板1接合的接合一侧的面)，为了使喷吐室5和容器6连通而形成孔15。并且，喷嘴基板3的两端形成有与腔基板1中形成的容器6相对，并抑制容器6内的压力变动的隔膜16。为了提高容器6的柔量(compliance)，以及吸收喷墨头驱动时的串扰(crosstalk)，设置了隔膜16。
对如上述构成的喷墨头的动作进行说明。
振荡电路11诸如以24kHz振荡，向单独电极10施加0V和30V的脉冲电位，提供电荷。振荡电路11像这样地进行驱动，向单独电极10提供电荷使其带正电，振动膜4则带负电，并由于静电力被拉向单独电极10而弯曲。由此，喷吐室5的容积扩大。接着，停止向单独电极10提供电荷，振动膜4复原。这时，喷吐室5的容积也复原，利用压力喷吐出与压力差相应的墨滴。这些墨滴喷落在诸如作为记录对象的记录纸上进行印刷等操作。这种方法被叫做拽射(draw fire)法，使用弹簧等把液滴喷出的方法叫做推射(pushdischarge)法。
接下来，振动膜4再次向下弯曲，墨从容器6通过孔15补给到喷吐室5内。并且，利用电极玻璃基板2上形成的墨供给口13，对喷墨头供墨。
这里，本例的喷墨头由于振动膜4的振动膜中央部4c形成得薄，所以与用振动膜外周部4a的厚度构成整个振动膜的情况相比，振动膜4的整体的刚性变低。由于这个原因，能够整体缓和喷墨头驱动时作用的振动膜上的应力，振动膜4的长期可靠性提升。并且，由于振动膜4从中央部向外周部阶段式变厚，所以与单纯将振动膜4同样薄膜化的情况相比，振动膜4的强度按照向连接部(振动膜4与分隔壁部分5A的边界部分)一侧阶段性变高，反复动作的振动膜4的耐久性提升。进而，本例的喷墨头中，在振动膜4与分隔壁部分5A的边界部分(连接部)设有斜面4A，从而可进一步提高振动膜4的耐久性。
并且，振动膜4的梯级结构是以振动膜4的中央部为中心向外周部阶段式变厚的结构，所以振动膜4以其中心部作为中心发生对称的变形动作，能够使静电执行机构稳定驱动。
接下来，用图5～图8，就本实施方式喷墨头的制造方法进行说明。以下所示基板的厚度以及蚀刻的深度、温度、压力等数值终究只用一个例子表示出来，但本发明并不局限于这些数值。并且，实际上由硅基板同时形成多个喷墨头的部件，但图5～图8中只表示其中一部分。
首先，参照图5和图6，就与电极玻璃基板2阳极接合前的腔基板1的制造方法进行说明。
(a)准备(110)面取向的氧气浓度低的硅基板100。并且，在硅基板100上，对与电极玻璃基板2接合的接合面100a进行镜面研磨，制作出厚度为220μm的基板。
(b)在硅基板100的接合面100a的表面，使用等离子体CVD，在成膜时的处理温度为360℃、高频输出为700W、电压为33.3Pa(0.25Torr)、气体流量为TEOS流量100cm3/min(100sccm)、氧气流量1000cm3/min(1000sccm)的条件下，形成厚度为1.0μm的TEOS膜101。
(c)在硅基板100的形成TEOS膜101的面上涂布抗蚀层，布置光致抗蚀图，使得只在与振动膜中央部4c对应的部分以及与振动膜中间部4b对应的部分留有TEOS膜101，用氟酸水溶液蚀刻，对TEOS膜101制作图案。接着，剥离抗蚀层。
(d)使硅基板100上的要形成硼掺杂层一侧的面(接合面100a)与以B2O3为主成份的固体扩散源相对，将硅基板100置于石英舟上。将石英舟置于竖炉中，使炉内为氮气氛，且温度上升至1050℃，这样的温度保持2小时，使硼扩散在硅基板100中。由此，在未被TEOS膜101掩盖的部分、即与振动膜外周部4a对应的部分及其更外侧的部分(喷吐室5以外的部分)形成硼掺杂层41。硼掺杂工序中，硅基板100的投入温度设定为800℃，硅基板100的取出温度也设定为800℃。依据这一点，由于能够快速通过缺氧的生长速度快的区域(从600℃到800℃)，从而能够抑制氧缺陷的发生。
(e)硼掺杂层41的表面形成有硼化合物(SiB6)(没有图示)，但在氧气及水蒸气的气氛中，在600℃的条件下氧化1小时30分钟，该化合物能化学变化成可用氟酸水溶液蚀刻的B2O3+SiO2。
接着，硅基板100用氟酸水溶液浸泡10分钟。于是，蚀刻除去硼掺杂层41的表面部分的B2O3+SiO2(没有图示)，进一步，将TEOS膜101也蚀刻除去，此TEOS膜101掩盖与振动膜中央部4c及振动膜中间部4b对应的部分。
(f)与工序(b)同样，在接合面100a一侧使用等离子体CVD，在成膜时的处理温度为360℃、高频输出为700W、电压为33.3Pa(0.25Torr)、气体流量为TEOS流量100cm3/min(100sccm)、氧气流量1000cm3/min(1000sccm)的条件下，形成厚度为1.0μm的TEOS膜102。(g)在硅基板100的形成TEOS膜102的面上涂布抗蚀层，布置光致抗蚀图，使得只在与振动膜中央部4c对应的部分留有TEOS膜102，用氟酸水溶液蚀刻，对TEOS膜102制作图案。接着，剥离抗蚀层。
(h)使硅基板100上的要形成硼掺杂层一侧的面(接合面100a)与以B2O3为主成份的固体扩散源相对，将硅基板100置于石英舟上。将石英舟置于竖炉中，使炉内为氮气氛，且温度上升至1050℃，这样的温度保持2小时，使硼扩散在硅基板100中。由此，状态变为：在与振动膜中间部4b对应的部分，扩散有对应扩散时间为2小时的硼，在与振动膜外周部4a对应的部分及其更外侧的部分(喷吐室以外的部分)扩散有对应4小时的硼。因此，振动膜外周部4a对应的部分及其更外侧的部分(喷吐室以外的部分)的硼的浓度要比振动膜中间部4b对应的部分浓，并且这些部分都处于硼扩散进入了硅基板100更内部的状态。硼掺杂工序中，硅基板100的投入温度设定为800℃，硅基板100的取出温度也设定为800℃。依据这一点，由于能够快速通过缺氧(氧缺陷)的生长速度快的区域(从600℃到800℃)，从而能够抑制缺氧的发生。
(i)硼掺杂层41的表面形成有硼化合物(SiB6)(没有图示)，但在氧气及水蒸气的气氛中，在600℃的条件下氧化1小时30分钟，该化合物能化学变化成可用氟酸水溶液蚀刻的B2O3+SiO2。
接着，硅基板100用氟酸水溶液浸泡10分钟。于是，蚀刻除去硼掺杂层41的表面部分的B2O3+SiO2，进一步，将TEOS膜102也蚀刻除去，此TEOS膜102掩盖与振动膜中央部4c对应的部分。
(j)使硅基板100上的要形成硼掺杂层一侧的面(接合面100a)与以B2O3为主成份的固体扩散源相对，将硅基板100置于石英舟上。将石英舟置于竖炉中，使炉内为氮气氛，且温度上升至1050℃，这样的温度保持3小时，使硼扩散在硅基板100中。由此，状态变为：在与振动膜中央部4c对应的部分扩散有对应3小时的硼，在与振动膜中间部4b对应的部分扩散有对应5小时的硼，在与振动膜外周部4a对应的部分及其更外侧的部分(喷吐室以外的部分)扩散有对应扩散时间为7小时的硼。因此，振动膜外周部4a对应的部分及其更外侧的部分(喷吐室以外的部分)以及振动膜中间部4b对应的部分的硼的浓度要比振动膜中央部4c对应的部分浓，并且这些部分都处于硼扩散进入了硅基板100更内部的状态。硼掺杂工序中，硅基板100的投入温度设定为800℃，硅基板100的取出温度也设定为800℃。依据这一点，由于能够快速通过氧缺陷的生长速度快的区域(从600℃到800℃)，从而能够抑制氧缺陷的发生。
(k)硼掺杂层41的表面形成有硼化合物(SiB6)(没有图示)，但在氧气及水蒸气的气氛中，在600℃的条件下氧化1小时30分钟，该化合物能化学变化成可用氟酸水溶液蚀刻的B2O3+SiO2。
接着，硅基板100用氟酸水溶液浸泡10分钟，蚀刻除去硼掺杂层41的整个表面的B2O3+SiO2。
接着，在形成有硼掺杂层41的面上，利用等离子体CVD法，在成膜时的处理温度为360℃、高频输出为250W、电压为66.7Pa(0.5Torr)、气体流量为TEOS流量100cm3/min(100sccm)、氧气流量为1000cm3/min(1000sccm)的条件下，形成厚度为0.1μm的TEOS绝缘膜8。
像以上说明的那样，对硅基板100反复进行选择性地扩散硼的工序，由硼掺杂层41预先形成振动膜形状，对形成有硼掺杂层41的硅基板100进行湿式蚀刻，留下硼掺杂层41，形成多阶形状的振动膜4，从而能够形成精度好的多阶形状。
下面，用图7及图8说明到喷墨头制造完成的制造工序。
(a)这里制作电极玻璃基板2。首先准备约1mm的玻璃基板，对于该玻璃基板的其中一面，按照单独电极10的形状图案，形成深度为0.2μm的凹部9及凹部9A。并且，在凹部9及凹部9A内，使用诸如溅射法形成0.1μm厚的电极部(单独电极10、引导部10a、端子部10b)。并且，通过喷砂法或切削加工形成墨供给口13。由此制作电极玻璃基板2。
(b)按照图5及图6的制造方法制作的硅基板100与电极玻璃基板2经360℃加热后，电极玻璃基板2与负极，硅基板100与正极连接，施加800V的电压阳极接合。
(c)阳极接合后，对硅基板100进行研磨加工，直至硅基板100的厚度变为约60μm。其后，为除去加工变质层，用浓度32wt％的氢氧化钾水溶液将硅基板100蚀刻掉约10μm。这样，硅基板100厚度约为50μm。
(d)在硅基板100的与电极玻璃基板2接合的面的整个反面，使用等离子体CVD，在成膜时的处理温度为360℃、高频输出为700W、电压为33.3Pa(0.25Torr)、气体流量为TEOS流量100cm3/min(100sccm)、氧气流量1000cm3/min(1000sccm)的条件下，成膜1.0μm的TEOS蚀刻掩模200。
(e)对TEOS蚀刻掩模200布置光致抗蚀图，并用氟酸水溶液蚀刻，对成为喷吐室5的部分201以及成为贯通孔(取出电极用的贯通孔及密封用的贯通孔)21的部分202制作图案。接着，剥离抗蚀层。
(f)对TEOS蚀刻掩模200布置光致抗蚀图，并用氟酸水溶液仅蚀刻掉0.7μm，对成为容器6的部分203制作图案。成为容器6的部分203的TEOS蚀刻掩模200的剩余厚度为0.3μm。这是为了使容器6最终具有厚度，从而提高容器6的刚性。接着，剥离抗蚀层。
(g)对接合完毕的基板用浓度35wt％的氢氧化钾水溶液浸泡，使用TEOS蚀刻掩模200进行蚀刻，使成为喷吐室5的部分111及成为贯通孔21的部分112的厚度变为约10μm。成为容器6的部分203还未开始蚀刻。
在该蚀刻工序中，氢氧化钾水溶液从电极玻璃基板2的墨供给口13浸入，在硅基板100的与电极玻璃基板2的接合面上，对与墨供给口13对应的部分进行蚀刻。由于硅基板100的与电极玻璃基板2的接合面形成有硼掺杂层41，所以硼掺杂层41部分的蚀刻速率降低，但是，这里蚀刻的时候使用了浓度较浓的氢氧化钾水溶液，所以蚀刻穿透硼掺杂层41进一步向硅基板100的内部推进。
(h)为了除去成为容器6的部分203的TEOS蚀刻掩模200，在氟酸水溶液中浸泡接合完毕的基板。
(i)接合完毕的基板用3wt％的浓度的氢氧化钾水溶液浸泡，继续蚀刻到硼掺杂层41的蚀刻速率降低引起的蚀刻停止充分有效为止。由此，振动膜4形成的同时，喷吐室5及容器6也形成了。通过使用上述两种浓度不同的氢氧化钾水溶液进行蚀刻，能够抑制振动膜4的表面粗糙。并且，振动膜4的厚度在振动膜中央部4c为0.4μm，在振动膜中间部4b为0.6μm，在振动膜外周部为0.8μm。并且，由于使用了硼蚀刻停止技术，从而能够高精度地控制厚度，能够使喷墨头的喷涂性能稳定化。
容器6具有约10μm的厚度，与成为振动膜4、贯通孔21的部分112相比刚性要高。
并且，形成振动膜4时的上述蚀刻工序中，首先，工序(g)中使用高浓度的氢氧化钾水溶液，蚀刻到硼掺杂层41附近，接着，工序(i)中使用低浓度的氢氧化钾水溶液蚀刻到硼掺杂层41的蚀刻停止充分有效为止。这种蚀刻方法在日本特开平11-129473号公报中公开，采用这项技术，在振动膜4与分隔壁部分5A的连接部分能够形成斜面4A。此斜面4A可以起到降低在振动膜4与分隔壁部分5A的边界(连接部)上的应力的效果。
图9是表示在振动膜与分隔壁部分的连接部形成的斜面的高度与氢氧化钾(KOH)浓度的关系的图，图10是图9的斜面高度的说明图，是放大表示振动膜及斜面部分的截面图。
如图9所示，KOH的浓度达到30wt％以上，即形成斜面。本例子中，使用浓度35wt％的KOH进行最初的蚀刻，形成具有约6μm高的斜面。下一步用浓度3wt％的KOH进行蚀刻，减少斜面高度，剩下具有微小角度的斜面4A。
下面，继续进行制造工序的说明。
(j)蚀刻完成后，接合完毕的基板用氟酸水溶液浸泡，剥离硅基板100表面的TEOS蚀刻掩模200。
(k)为除去残留在成为贯通孔(电极取出用的贯通孔及密封用的贯通孔)21的部分112上的硅薄膜以及绝缘膜8，在硅基板100表面安装与成为贯通孔21的部分112相对应的部分开口的硅掩模(图中未显示)。接着，在RF功率200W、压力40Pa(0.3Torr)、CF4流量30cm3/min(30sccm)的条件下，执行1小时的RIE干法蚀刻，只在成为贯通孔21的部分112施加等离子体，开口。这时，间隙G向大气开放。
以上是腔基板1的制作。
(l)进行了间隙G内的水分去除及疏水化处理后，间隙G的端部被填充诸如环氧树脂的密封材料，对每个单独电极10进行密封。
(m)用环氧系粘结剂在腔基板1的上表面粘接喷嘴基板3。(n)进行划片，切断成单独的喷吐头。
根据所述的制造方法，振动膜4以振动膜中央部4c为中心向外周部阶段式变厚的3段形状的喷墨头制造完成。
如上所述，使用高浓度与低浓度的氢氧化钾水溶液对硅基板100进行2阶段的蚀刻，在振动膜4与分隔壁部分5A的连接部形成具有微小角度的斜面4A。这个斜面4A能够降低连接部上的应力，并能够提高相对于振动膜4的反复动作的耐久性。
并且，由于使用的是在硅基板100与电极玻璃基板2接合后，形成喷吐室5的各部分的方法，所以基板的处理变得更为容易，能够降低基板的裂化，并且能够使基板尺寸增大。如果基板尺寸能够增大，就能够从一片基板制作出多个喷墨头，从而提高生产性。
上述实施方式中，对喷墨头的制造方法进行了描述，但本发明并不局限于所述的实施方式，在本发明的思想范围内还能够作各种变更。例如，通过改变喷嘴孔14喷吐出的液体材料，本发明喷墨头除可用于喷墨打印机以外，还可作为为了液晶显示器的滤色器的制造、有机EL显示装置的发光部分的形成、用于遗传基因检查等的生物分子溶液的微阵列的制造等各种用途的液滴喷吐装置使用。

Claims (9)

1.一种静电执行机构，其特征在于，包括：
振动膜；以及
对置电极，所述对置电极与所述振动膜隔开间隙，且与所述振动膜对置，
所述振动膜呈从所述振动膜的中央部向外周部阶段式变厚的多阶形状。
2.根据权利要求1所述的静电执行机构，其特征在于，
在所述振动膜和支撑所述振动膜的部分之间的连接部上形成有斜面。
3.根据权利要求1或2所述的静电执行机构，其特征在于，
所述振动膜由掺杂了硼的硅基板构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的静电执行机构，其特征在于，
形成有所述对置电极的电极基板由硼硅酸玻璃构成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的静电执行机构，其特征在于，
所述对置电极由ITO构成。
6.一种液滴喷吐头，其特征在于，
包括权利要求1至5中任一项所述的静电执行机构，
其中，所述振动膜构成喷吐液滴的喷吐室的底壁。
7.一种静电执行机构的制造方法，其特征在于，包括：
对硅基板反复进行选择性地扩散硼的处理，形成硼掺杂层的工序；以及
对形成有所述硼掺杂层的硅基板进行湿式蚀刻，通过所述硼掺杂层使蚀刻停止，从而形成振动膜的工序。
8.根据权利要求7所述的静电执行机构的制造方法，其特征在于，
使用不同浓度的氢氧化钾水溶液来进行所述湿式蚀刻。
9.一种液滴喷吐头的制造方法，其特征在于，
使用权利要求7或8中所述的静电执行机构的制造方法形成液滴喷吐头的执行机构部分。
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