(57)【要約】【課題】  ノズル等を高密度化、多列化することができ、かつサイズが小さく耐久性に優れた液滴吐出ヘッド等を提供する。【解決手段】複数のノズル孔１６が形成されたノズル基板５と、底壁が振動板１１を形成し、吐出室１２が形成されたキャビティ基板３と、個別電極７が形成された電極基板２と、共通液滴室１３、貫通孔１４及びノズル連通孔１５とを有するリザーバ基板４と、個別電極７に駆動信号を供給するドライバＩＣ２０とを備え、キャビティ基板３には第１の穴部２１が貫通され、リザーバ基板４には第２の穴部２３が設けられ、電極基板２にはテーパ状の実装溝６０が設けられており、第１の穴部２１と第２の穴部２３は連通しこれらの連通穴の下部に実装溝６０を備えて収容部２４を形成し、ドライバＩＣ２０は実装溝６０に支持されて収容部２４に収容されている。【選択図】        図１
2006256224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、底壁が振動板を形成し、前
記液滴を溜めておく吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、前記振動板に対向
し、該振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板と、前記吐出室に液滴を供給する
共通液滴室となる凹部、前記共通液滴室から前記吐出室へ液滴を移送するための貫通孔及
び前記吐出室から前記ノズル孔へ液滴を移送するノズル連通孔を有するリザーバ基板と、
前記個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣとを備え、
前記キャビティ基板には第１の穴部が貫通され、前記リザーバ基板には第２の穴部が設
けられ、前記電極基板には実装溝が設けられており、前記第１の穴部と前記第２の穴部は
連通しこれらの連通穴の下部に実装溝を備えて収容部を形成し、前記ドライバＩＣは前記
実装溝に支持されて収容部に収容されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第１の穴部は前記キャビティ基板を貫通し、前記第２の穴部は前記リザーバ基板を
貫通し、前記収容部は、前記ノズル基板、キャビティ基板、リザーバ基板及び電極基板に
よって閉塞されていることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
液滴を吐出する複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、底壁が振動板を形成し、前
記液滴を溜めておく吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、前記振動板に対向
し、該振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板と、前記吐出室に液滴を供給する
共通液滴室となる凹部、前記共通液滴室から前記吐出室へ液滴を移送するための貫通孔及
び前記吐出室から前記ノズル孔へ液滴を移送するノズル連通孔を有するリザーバ基板と、
前記個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣとを備え、
前記キャビティ基板には穴部が設けられ、前記電極基板には実装溝が設けられ、前記ド
ライバＩＣは前記実装溝に支持されて前記穴部と実装溝とからなる収容部に収容されてい
ることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記穴部は前記キャビティ基板を貫通し、前記収容部は、前記キャビティ基板、リザー
バ基板及び電極基板によって閉塞されていることを特徴とする請求項３記載の液滴吐出ヘ
ッド。
【請求項５】
液滴を吐出する複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、底壁が振動板を形成し、前
記液滴を溜めておく吐出室となる凹部が形成されたキャビティ基板と、前記振動板に対向
し、該振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板と、前記個別電極に駆動信号を供
給するドライバＩＣとを備え、
前記キャビティ基板には穴部が設けられ、前記電極基板には実装溝が設けられ、前記ド
ライバＩＣは前記実装溝に支持されて前記穴部と実装溝とからなる収容部に収容されてい
ることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記穴部は前記キャビティ基板を貫通し、前記収容部は、前記ノズル基板、キャビティ
基板及び電極基板によって閉塞されていることを特徴とする請求項５記載の液滴吐出ヘッ
ド。
【請求項７】
前記実装溝の側壁がテーパ状に形成されたことを特徴とする１〜６のいずれかに記載の
液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記ドライバＩＣは前記電極基板の実装溝に支持されて前記個別電極と接続しているこ
とを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
前記電極基板には長辺及び短辺を有する長方形状の個別電極が複数形成され、該個別電
極は、互いの長辺が平行になるように配置され、前記個別電極の短辺方向に伸びる電極列
を複数形成し、前記ドライバＩＣは、前記一対の電極列に接続されることを特徴とする請
求項１〜８のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記ドライバＩＣから配線を引き出す引出溝を封止部材によって封止することを特徴と
する請求項１〜９のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
ドライバＩＣの収容部に不活性気体を封入することを特徴とする請求項１０記載の液滴
吐出ヘッド。
【請求項１２】
請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドであって、不活性気体はドライ窒素であることを特
徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドが搭載されていることを特徴とする
液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に係り、特に、ノズルや吐出室等を高密度化
、多列化することができ、かつサイズが小さい液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する
ものである。
【背景技術】
【０００２】
静電駆動方式のインクジェットプリンタでは、高解像度画像の高速印刷及び多色印刷の
ために、インクジェットヘッドの多ノズル化及び多列化が進んでおり、それに伴って１列
当たりのノズル数及び吐出室数が増加し、ノズル列の長尺化が進んでいる。
【０００３】
従来の液体噴射ヘッド及び液体噴射装置では、インク流路及び電気熱変換素子を設けた
基板の表面に、素子制御用ＩＣを直接実装すると共に、素子制御用ＩＣを駆動するための
入力信号を供給するＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を基
板に実装していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２１０９６９号公報（第４頁、図１−図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の液体噴射ヘッド及び液体噴射装置では、素子制御用ＩＣがノズル面の一部を形成
しているため、素子制御用ＩＣの表面をインクから保護する層を設けなければならず、そ
のための構造及び製造工程が煩雑となってしまう。また、素子制御用ＩＣが露出した構造
であるため、外気や振動の影響を受けやすく、耐久性が低くなってしまう。さらに、印刷
紙に対して素子制御用ＩＣがノズルよりも近い位置にあるため、インク液滴の飛翔距離が
長くなり、インク液滴が所定の位置に着弾せず、高精細な印刷が困難になってしまう。ま
た、インク流路とＦＰＣがＩＣを挟んで互いに反対側に配置されているため、ノズル列を
多列化した場合に液体噴出ヘッドのサイズが大きくなってしまうなど、多くの問題があっ
た。
【０００５】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ノズル、吐出室等を高密
度化、多列化することができ、かつサイズが小さく耐久性に優れた液滴吐出ヘッド及び液
滴吐出装置を低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する複数のノズル孔が形成されたノズル基
板と、底壁が振動板を形成し、液滴を溜めておく吐出室となる凹部が形成されたキャビテ
ィ基板と、振動板に対向し、振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板と、吐出室
に液滴を供給する共通液滴室となる凹部、共通液滴室から吐出室へ液滴を移送するための
貫通孔及び吐出室からノズル孔へ液滴を移送するノズル連通孔を有するリザーバ基板と、
個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣとを備え、キャビティ基板には第１の穴部が
貫通され、リザーバ基板には第２の穴部が設けられ、電極基板にはテーパ状の実装溝が設
けられており、第１の穴部と第２の穴部は連通しこれらの連通穴の下部に実装溝を備えて
収容部を形成し、ドライバＩＣは実装溝に支持されて収容部に収容されているものである
。このため、液滴吐出ヘッドのサイズを小さくすることができる。また、印刷紙とノズル
の距離を近くすることができ、高精細な印刷が可能となる。さらに、ノズルが形成されて
いる面を平らにすることができ、不要な液滴を除去する工程であるワイピングを容易に行
うことができる。
【０００７】
また、電極基板に設けた実装溝の深さを調節することで、ドライバＩＣの厚みに拘束さ
れることなく、キャビテイ基板とリザーバ基板の厚みを自由に設置することができる。こ
の場合の実装溝は、任意の形状で高精度に形成でき、深さも高精度に制御でき、数百ミク
ロンを超える深い溝も容易に形成でき、かつ電極溝と同時に一括加工することができる。
その際の製造工程数は少なくてすむため、コストを削減することができる。
【０００８】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記の第１の穴部がキャビティ基板を貫通し、
第２の穴部はリザーバ基板を貫通し、収容部が、ノズル基板、キャビティ基板、リザーバ
基板及び電極基板によって閉塞されているものである。このため、収容部の容積を大きく
することができ、比較的大きいドライバＩＣを収容することができる。また、収容部が、
ノズル基板、キャビティ基板、リザーバ基板及び電極基板によって閉塞されているため、
ドライバＩＣを液滴から保護する層を別途設ける必要がなく、外気等からもドライバＩＣ
を保護することができる。
【０００９】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する複数のノズル孔が形成されたノ
ズル基板と、底壁が振動板を形成し、液滴を溜めておく吐出室となる凹部が形成されたキ
ャビティ基板と、振動板に対向し、振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板と、
吐出室に液滴を供給する共通液滴室となる凹部、共通液滴室から吐出室へ液滴を移送する
ための貫通孔及び吐出室からノズル孔へ液滴を移送するノズル連通孔を有するリザーバ基
板と、個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣとを備え、キャビティ基板には穴部が
設けられ、電極基板には実装溝が設けられ、ドライバＩＣは実装溝に支持されて穴部と実
装溝とからなる収容部に収容されているものである。このため、液滴吐出ヘッドのサイズ
を小さくすることができる。また、印刷紙とノズルの距離を近くすることができ、高精細
な印刷が可能となる。さらに、ノズルが形成されている面を平らにすることができ、ワイ
ピングを容易に行うことができる。なお、前記リザーバ基板の穴部は、リザーバ基板を貫
通することなくノズル基板側に閉じられた断面逆凹状をなす穴部であってもよい。これに
より、ドライバＩＣの収容部の上面の強度を向上させることができ、ノズル面のワイピン
グ等による破損を防ぐことができる。
【００１０】
また、電極基板に設けた実装溝の深さを調節することで、ドライバＩＣの厚みに拘束さ
れることなく、キャビテイ基板の厚みを設定することができ、またドライバＩＣを確実に
実装することができる。この場合の実装溝は、任意の形状で高精度に形成でき、深さも高
精度に制御でき、数百ミクロンを超える深い溝も容易に形成でき、かつ電極溝と同時に一
括加工することができる。その際の製造工程数は少なくてすむため、コストを削減するこ
ともできる。
【００１１】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記の穴部がキャビティ基板を貫通し、収容部
が、キャビティ基板、リザーバ基板及び電極基板によって閉塞されているものである。こ
のため、ドライバＩＣを液滴から保護する層を別途設ける必要がなく、外気等からもドラ
イバＩＣを保護することが可能となる。
【００１２】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出する複数のノズル孔が形成されたノ
ズル基板と、底壁が振動板を形成し、液滴を溜めておく吐出室となる凹部が形成されたキ
ャビティ基板と、振動板に対向し、振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板と、
個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣとを備え、キャビティ基板には穴部が設けら
れ、電極基板には実装溝が設けられ、ドライバＩＣは実装溝に支持されて穴部と実装溝と
からなる収容部に収容されているものである。このため、液滴吐出ヘッドのサイズを小さ
くすることができる。また、印刷紙とノズルの距離を近くすることができ、高精細な印刷
が可能となる。さらに、ノズルが形成されている面を平らにすることができ、ワイピング
を容易に行うことができる。
【００１３】
また、電極基板に設けた実装溝の深さを調節することで、ドライバＩＣの厚みに拘束さ
れることなく、キャビテイ基板の厚みを設定することができ、またドライバＩＣを確実に
実装することができる。この場合の実装溝は、任意の形状で高精度に形成でき、深さも高
精度に制御でき、数百ミクロンを超える深い溝も容易に形成でき、かつ電極溝と同時に一
括加工することができる。その際の製造工程数は少なくてすむため、コストを削減するこ
ともできる。
【００１４】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記の穴部がキャビティ基板を貫通し、収容部
が、ノズル基板、キャビティ基板及び電極基板によって閉塞されているものである。この
ため、ドライバＩＣを液滴から保護する層を別途設ける必要がなく、外気等からもドライ
バＩＣを保護することが可能となる。
【００１５】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、実装溝の側壁がテーパ状に形成されたものであ
る。このように側壁に適度な傾斜を設けたので、電極が段差によって断線することがない
。
【００１６】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のドライバＩＣが電極基板の実装溝に支持
されて個別電極と接続しているものである。このようにドライバＩＣを個別電極と直接接
続するようにすれば、個別電極の電極引き回し（接続するための配線等）が不要となり、
液滴吐出ヘッドのサイズを小型化することができ、また電極列を構成する個別電極の数を
増加させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記の電極基板には長辺及び短辺を有する長方
形状の個別電極が複数形成され、個別電極は、互いの長辺が平行になるように配置され、
個別電極の短辺方向に伸びる電極列を複数形成し、ドライバＩＣは、一対の電極列に接続
されるものである。このように、個別電極が平行に並んで複数の電極列を形成し、ドライ
バＩＣが２つの電極列に接続されるため、１つのドライバＩＣから２つの電極列に駆動信
号を供給することが可能となり、電極列の多列化が容易となる。またドライバＩＣの個数
が少なくなるため、コストを削減することができ、液滴吐出ヘッドの小型化も可能となる
。
【００１８】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ドライバＩＣから配線を引き出す引出溝を封止
部材によって封止するものである。このため、ウエハからヘッドチップに切り出すダイシ
ングの際に、ドライバＩＣの実装溝に水が浸入するのを防ぐことができ、外気等からもド
ライバＩＣを保護することが可能となる。
【００１９】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ドライバＩＣの収容部に不活性気体を封入する
ものである。このため、水分等の反応物質によりドライバＩＣと個別電極の接合部が劣化
するのを防ぐことができる。
【００２０】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ドライバＩＣの収容部にドライ窒素を封入する
ものである。このため、水分等の反応性物質によりドライバＩＣと個別電極の接合部が劣
化することを防ぐ構造を、安価に実現することができる。
【００２１】
本発明に係る液滴吐出装置は、上記のいずれかの液滴吐出ヘッドが搭載されているもの
である。このため、高精細な印刷が可能で、耐久性の高い液滴吐出装置を得ることができ
る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
実施形態１．
図１は本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図、図２は図１の液滴吐出
ヘッドが組み立てられた状態の縦断面図（図１のＡ−Ａ断面図）、図３は図１の液滴吐出
ヘッドが組み立てられた状態の縦断面図（図１のＢ−Ｂ断面図）である。なお、図１〜図
３に示す液滴吐出ヘッドは、ノズル基板の表面側に設けたノズル孔から液滴を吐出するフ
ェイスインクジェットタイプのものであり、また静電気力により駆動される静電駆動方式
のものである。図に示すように、液滴吐出ヘッド１は、電極基板２、キャビティ基板３、
リザーバ基板４、ノズル基板５の４つの基板から構成されている。リザーバ基板４の一方
の面にはノズル基板５が接合されており、リザーバ基板４の他方の面にはキャビティ基板
３が接合されている。また、キャビティ基板３のリザーバ基板４が接合された面の反対側
の面には、電極基板２が接合されている。なお、液滴吐出ヘッド１には、個別電極７に駆
動信号を供給するドライバＩＣ２０が設けられている。
【００２３】
電極基板２は、シリコンと線膨張係数が近似する硼珪酸ガラス等のガラスから形成され
ているが、単結晶シリコンから形成するようにしてもよい。電極基板２には電極室である
凹部６が形成され、この凹部６の内には、それぞれ個別電極７が一定の間隔を有して振動
板１１（後述）と対向するように、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）
をスパッタすることにより作製されている。また、個別電極７はその一端がドライバＩＣ
２０と接続されており、ドライバＩＣ２０から駆動信号が供給されるようになっている。
【００２４】
凹部６はその一部が個別電極７が設けられるように、これらの形状に類似したやや大き
めの形状にパターン形成され、これらの凹部６の間にはこれらと直交する形でＩＣ実装溝
６０が形成され、このＩＣ実装溝６０に薄板化していない安価なドライバＩＣ２０を実装
できるようにしてある。ＩＣ実装溝６０には、実装されたドライバＩＣ２０がこれと接続
する個別電極７やドライバＩＣ２０からのリード線２５が段差によって断線しないように
、ＩＣ実装溝６０のそれぞれの側壁に適度な傾斜を有するテーパ部６１が設けてある。こ
のＩＣ実装溝６０の深さは自由に調節できるので、キャビティ基板３とリザーバ基板４の
厚みを自由に設定することができる。なお、電極基板２には液滴供給孔１０ａが形成され
ており、この液滴供給孔１０ａは電極基板２を貫通している。
【００２５】
こうして液滴吐出ヘッド１は、複数の個別電極７が長辺及び短辺を有する長方形状に形
成されており、この個別電極７の各長辺が平行になるように配置され、個別電極７の短辺
方向に電極列を２列形成している。また、ドライバＩＣ２０は２つの電極列の間に設けら
れ、両方の電極列に接続しているため、ドライバＩＣ２０から２つの電極列に駆動信号を
供給することが可能となり、電極列の多列化が容易となる。また、ドライバＩＣ２０の個
数が少なくなるため、コストを削減することができ、液滴吐出ヘッド１の小型化も可能と
なる。なお、図１に示す液滴吐出ヘッド１では、２個のドライバＩＣ２０が設置されてい
るが、これらのドライバＩＣ２０を１個のＩＣで構成したり、３個以上のＩＣで構成する
ようにしてもよい。
【００２６】
キャビティ基板３は、例えば単結晶シリコンからなり、底壁が振動板１１である吐出室
１２となる凹部１２ａが形成されている。なお、凹部１２ａは個別電極７（電極列）に対
応して２列に形成されている。また、キャビティ基板３には、凹部１２ａの間にキャビテ
ィ基板３を貫通する第１の穴部２１と、振動板１１に電圧を印加するための共通電極２２
とを有し、この共通電極２２はＦＰＣ３０と接続している。キャビティ基板３はその全面
にプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、
ＴＥＯＳ（ＴｅｔｒａＥｔｈｙｌＯｒｔｈｏＳｉｌｉｃａｔｅ）からなる絶縁膜を形成し
ている。これは、振動板１１の駆動時における絶縁破壊及びショートを防止するためと、
インク等の液滴によるキャビティ基板３のエッチングを防止するためのものである。また
、キャビティ基板３には、キャビティ基板３を貫通する液滴供給孔１０ｂが形成され、さ
らに電極基板２に設けた封止穴６３と連通する封止溝６４ａが設けてある。
【００２７】
なお、液滴吐出ヘッド１の振動板１１は、高濃度のボロンドープ層から形成するように
してもよい。水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液による単結晶シリコンのエッチング
におけるエッチングレートは、ドーパントがボロンの場合、約５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3 以上の高濃度の領域において、非常に小さくなる。このため、振動板１１の部分を高
濃度のボロンドープ層とし、アルカリ溶液による異方性エッチングによって、吐出室１２
となる凹部１２ａを形成する際に、ボロンドープ層が露出してエッチングレートが極端に
小さくなる、いわゆるエッチングストップ技術を用いることにより、振動板１１を所望の
厚さに形成することができる。
【００２８】
上記の電極基板２及びキャビティ基板３が接合された後に、ドライバＩＣ２０からリー
ド線２５を引き出す引出し溝６２を含めて実装したドライバＩＣ２０を密閉する場合があ
り、この場合は引出し溝６２近傍を封止すべく封止材６４を挿入するように、電極基板２
に封止穴６３が設けてあり、キャビテイ基板３には封止溝６４ａが設けてある。また、キ
ャビテイ基板３の第１の穴部２１と電極基板２の凹部６との間にも、封止材６４ｂが設け
てある。
【００２９】
リザーバ基板４は、例えば単結晶シリコンからなり、吐出室１２に液滴を供給するため
の共通液滴室１３となる凹部１３ａが２つ形成されており、凹部１３ａの底面には、共通
液滴室１３から吐出室１２へ液滴を移送するための貫通孔１４が形成されている。また、
凹部１３ａの底面には、凹部１３ａの底面を貫通する液滴供給孔１０ｃが形成されている
。このリザーバ基板４に形成された液滴供給孔１０ｃと、キャビティ基板３に形成された
液滴供給孔１０ｂ及び電極基板２に形成された液滴供給孔１０ａは、リザーバ基板４、キ
ャビティ基板３及び電極基板２が接合された状態において互いに繋がって、外部から共通
液滴室１３に液滴を供給するための液滴供給孔１０を形成する。さらに、リザーバ基板４
の共通液滴室１３の間には、リザーバ基板４を貫通する第２の穴部２３が形成されている
。なおこの第２の穴部２３は、リザーバ基板４を貫通することなくノズル基板５側が閉じ
られた断面逆凹状をなす穴部であってもよい。
【００３０】
キャビティ基板３に設けられた第１の穴部２１と、リザーバ基板４に設けられた第２の
穴部２３とが連通し、さらに電極基板２に設けられたＩＣ実装溝６０とによって、収容部
２４が形成されている。そして、この収容部２４の内部には、ドライバＩＣ２０が、電極
基板２に形成されたＩＣ実装溝６０に取り付けられた状態で収容されている。また、リザ
ーバ基板４の凹部１３ａと第２の穴部２３との間には、各々の吐出室１２に連通し、吐出
室１２からノズル基板５のノズル孔１６に液滴を移送するためのノズル連通孔１５が形成
されている。
【００３１】
ノズル基板５はシリコン基板からなり、リザーバ基板４のノズル連通孔１５と連通する
複数のノズル孔１６が形成されている。なお、ノズル孔１６は２段に形成され、液滴を吐
出する際の直進性を向上させている。
【００３２】
このようにして構成された液滴吐出ヘッド１では、ドライバＩＣ２０が収容部２４の内
部に収容され電極基板２に設けたＩＣ実装溝６０に取り付けられており、この収容部２４
は、ノズル基板５、キャビティ基板３、リザーバ基板４及び電極基板２によって閉塞され
ている。即ち、ノズル基板５が収容部２４の上面を、電極基板２が収容部２４の下面を、
キャビティ基板３及びリザーバ基板４が収容部２４の側面を形成することにより、収容部
２４が閉塞されるようになっている。
【００３３】
次に、液滴吐出ヘッドの動作について説明する。共通液滴室１３には外部から液滴供給
孔１０を介してインク等の液滴が供給されている。また、吐出室１２には共通液滴室１３
から貫通孔１４を介して液滴が供給されている。ドライバＩＣ２０には、ＦＰＣ３０のＩ
Ｃ用配線３１及び電極基板２に設けられたリード部２５を介して、液滴吐出装置の制御部
（図示せず）から駆動信号（パルス電圧）が供給されている。そして、ドライバＩＣ２０
から個別電極７にパルス電圧を印加し、個別電極７をプラスに帯電させ、対応する振動板
１１を、共通電極用配線３２を介して、液滴吐出装置の制御部から駆動信号（パルス電圧
）を供給して、マイナスに帯電させる。このとき、振動板１１は、静電気力によって個別
電極７側に吸引されて撓む。
【００３４】
次に、パルス電圧をオフにすると、振動板１１にかけられた静電気力がなくなり、振動
板１１は復元する。このとき、吐出室１２の内部の圧力が急激に上昇し、吐出室１２内の
液滴がノズル連通孔１５を通過して、ノズル孔１６から吐出される。そして、再びパルス
電圧が印加され、振動板１１が個別電極７側に撓むことにより、液滴が共通液滴室１３か
ら貫通孔１４を通じて吐出室１２内に補給される。
【００３５】
なお、液滴吐出ヘッド１の共通液滴室１３への液滴の供給は、例えば液滴供給孔１０に
接続された液滴供給管（図示せず）により行われる。
また、本実施の形態１では、ＦＰＣ３０が、ＦＰＣ３０の長手方向が電極列を形成する
個別電極７の短辺方向と平行となるように、ドライバＩＣ２０と接続されている。これに
より、複数の電極列を有する液滴吐出ヘッド１とＦＰＣ３０を、コンパクトに接続するこ
とが可能となる。
【００３６】
次に、液滴吐出ヘッド１の電極基板２およびリザーバ基板４の製造工程を説明する。な
お、キャビティ基板３およびノズル基板５の製造工程については、従来の液滴吐出ヘッド
の製造工程とほぼ同様であるため、説明を省略する。
まず、電極基板２の製造工程を、図４を用いて説明する。図４（ａ）に示すように、Ｃ
ｒ／Ａｕスパッタによって電極素材２ａの一方の面にＡｕの膜を形成し、その上にＣｒの
膜を形成する。これらのＣｒ／Ａｕ膜５０の上に、キャビティ基板３の振動板１１とほぼ
同じ間隔及び形状となる電極溝である凹部６を設けるために、レジストパターンを形成し
、Ｃｒエッチング液及びＡｕエッチング液でエッチングを行い、Ｃｒ／Ａｕパターニング
を行い、レジストを除去する。
【００３７】
次に、図４（ｂ）に示すように、Ｃｒ／Ａｕの膜５０を除去した部分をフッ酸系エッチ
ング液でエッチングして、凹部６の一部を構成する第１の溝部６ａを形成する。
次に、図４（ｃ）に示すように、図４（ｂ）で形成した第１の溝部６ａの中央部にサン
ドブラストによってＩＣ実装溝６０となる第２の溝部６０ａを形成する。この場合、第２
の溝部６０ａのテーパ部６１となる傾斜部６１ａは、加工条件によりある程度制御して形
成することができる。
【００３８】
次に、図４（ｄ）に示すように、ＩＴＯ（錫添加酸化インジウム）スパッタによるスパ
ッタリングを行って、電極素材２ａの先と同じ側の面に個別電極７となるＩＴＯ７ａを全
面成膜する。
次に、電極形状のレジストパターンを形成し、ＩＴＯエッチング液でエッチングを行っ
て、図４（ｅ）に示すようにＩＴＯパターニングを行い、個別電極７を形成し、レジスト
を除去する。
最後に、図４（ｆ）に示すように、ブラストで液滴供給穴１０ａを形成し、また、封止
材を挿入する封止穴６３（図３参照）を形成する。
こうして、電極基板５を完成する。
【００３９】
図４による電極基板２の製造工程では、ウエットエッチングで電極室の凹部６の第１の
溝部６ａを形成（図４（ｂ））したのち、サンドブラストで第２の溝部６０ａを形成（図
４（ｃ））したが、ウエットエッチングで電極室の凹部６の第１の溝部６ａを形成（図４
（ｂ））したのち、ダイサーによるハーフカットで第２の溝部６０ａを形成するようにし
てもよい。この場合の傾斜部６１ａは、ブレードの形状によってある程度制御することが
できる。
【００４０】
このように、電極基板２の製造工程では、ウエットエッチングで電極室の凹部６の第１
の溝部６ａを形成（図４（ｂ））したのち、サンドブラスト（図４（ｃ））もしくはダイ
サーによるハーフカットで、ＩＣ実装溝６０となる第２の溝部６０ａを形成したが、プレ
ス成形を用いて行うこともできる。これによれば、Ｃｒ／Ａｕマスクを電極溝形状にパタ
ーニングする工程（図４（ａ））、及びウエットエッチングによって電極溝を形成する工
程（図４（ｂ））の２工程を経ることなく、プレス成形によって、直接に、電極室の凹部
６の第１の溝部６ａ及び第２の溝部６０ａを同時成型することができる。従ってこの場合
は、図４（ａ），（ｂ）に示す工程を経ることなく、プレス成形によって図４（ｃ）に示
す工程より開始されることになる。このプレス成形によれば、電極室の凹部６の第２の溝
部６０ａの傾斜部６１ａは、型で精度よく制御することができ、また、型を用いることに
より、電極溝パターンとＩＣ実装溝パターンを同時に成形することができる。
【００４１】
なお、上記の製造工程を採用する場合、ドライバＩＣ２０から外部へ配線を引き出す引
き出す引出し溝６２が存在し、ＩＣ実装溝６０をヘッドごとに閉じる構造にはできず、ウ
エハからヘッドチップに切り出すダイシングの際に水が浸入しないように、引出し溝６２
の封止工程が必要になる場合がある。この場合は、電極素材２ａの封止穴６３より封止材
６４を入れて封止し、実装したドライバＩＣ２０を密閉する工程が必要になる。
【００４２】
次に、リザーバ基板４の製造工程を図５、図６を用いて説明する。まず、単結晶シリコ
ンからなる材料基板４ａを準備し、図５（ａ）に示すように、熱酸化等によって材料基板
４ａの全面に酸化シリコンからなるエッチングマスク３１を形成し、その後、材料基板４
ａの表面にレジストをパターニングして、フッ酸等でエッチングすることにより、材料基
板４ａの一方の表面の液滴供給孔１０ｃ、貫通孔１４及びノズル連通孔１５に対応する部
分のエッチングマスク３１を除去する。
【００４３】
次に、図５（ｂ）に示すように、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  
Ｐｌａｓｍａ）放電によるドライエッチングによって材料基板４ａをエッチングして、液
滴供給孔１０となる凹部１０ｄ、貫通孔１４となる凹部１４ａ、及びノズル連通孔１５と
なる凹部１５ａを形成する。なお、ＩＣＰ放電によるドライエッチングの代わりに、水酸
化カリウム水溶液等によるウェットエッチングを行うようにしてもよい。
【００４４】
次に、図５（ｃ）に示すように、材料基板４ａの貫通孔となる凹部１４ａ等が形成され
ている面に、レジスト等を用いて支持基板３２を接着する。この支持基板３２として、例
えばガラス基板やシリコン基板を用いることができる。
次に、図５（ｄ）に示すように、材料基板４ａの表面にレジストをパターニングして、
フッ酸水溶液等でエッチングすることにより、支持基板３２が接合されている面と反対面
の共通液滴室１３、貫通孔１４及びノズル連通穴１５に対応する部分のエッチングマスク
３１を除去する。
【００４５】
次に、図６（ｅ）に示すように、ＩＣＰ放電によるドライエッチングによって材料基板
４ａをエッチングすることにより、支持基板３２が接合されている面と反対面に、共通液
滴室１３となる凹部１３ｂ、及びノズル連通孔１５となる凹部１５ｂを形成していく。
次に、図６（ｆ）に示すように、共通液滴室１３となる凹部１３ｂと、貫通孔１４とな
る凹部１４ａが連通して、共通液滴室１３となる凹部１３ａ及び貫通孔１４を形成する。
また、ノズル連通孔１５となる凹部１５ａと凹部１５ｂが連通することにより、ノズル連
通孔１５を形成する。
最後に、図６（ｇ）に示すように、材料基板４ａから支持基板３２を取り外して、フッ
酸水溶液によってすべてのエッチングマスク３１を除去することにより、リザーバ基板４
が完成する。
【００４６】
上記のようにして製造した電極基板２、リザーバ基板４、また、従来の製造方法とほぼ
同様の方法で製造したキャビティ基板３、ノズル基板５を、図７に示すように、電極基板
２、キャビティ基板３、リザーバ基板４、ノズル基板５の順に接合して、液滴吐出ヘッド
１を形成する。なお、電極基板２、キャビティ基板３、リザーバ基板４、ノズル基板５を
接合するときに、シリコンからなる基板とホウ珪酸酸ガラスからなる基板を接合する場合
は陽極接合により行い、シリコンからなる基板同士を接合する場合は直接接合によって行
うことができる。また、シリコンからなる基板同士は、接着剤を用いて接合することもで
きる。
【００４７】
本実施の形態１では、キャビティ基板３に第１の穴部２１を設け、リザーバ基板４に第
２の穴部２３を設け、電極基板２にＩＣ実装溝６０を設けて、第１の穴部２１、第２の穴
部２３、及びＩＣ実装溝６０を含む電極基板２によって収容部２４を形成し、この収容部
２４にドライバＩＣ２０を収容するようにしたので、液滴吐出ヘッド１のサイズを小さく
することができる。また、これにより、印刷紙とノズル１６の距離を近くすることができ
、高精細な印刷が可能となる。さらに、ノズル１６が形成されている面を平らにすること
ができるため、不要な液滴を除去する工程であるワイピングを容易に行うことができる。
【００４８】
また、電極基板２に設けたＩＣ実装溝６０の深さを調節することで、ドライバＩＣ２０
がノズル基板５を突き破ることなく確実に実装することが可能となる。さらに、ＩＣ実装
溝６０の深さを自由に調節することができるので、ドライバＩＣ２０の厚みに拘束される
ことなく、キャビティ基板３とリザーバ基板４の厚みを自由に設定することができる。Ｉ
Ｃ実装溝６０を設けなければ、ドライバＩＣ２０は、キャビテイ基板３とリザーバ基板４
を合わせた厚みと同程度若しくはそれ以下の厚みにしなければならず、ドライバＩＣ２０
の薄板化工程などでコストが上昇することになる。
【００４９】
また、上記電極基板２の加工工程によれば、ＩＣ実装溝６０を任意の形状に高精度に形
成することができ、数百ミクロンを超える深い実装溝も容易に形成でき、またＩＣ実装溝
６０は個別電極７の凹部６と同時に一括して加工することもでき、コスト削減効果もある
。さらに、収容部２４が、ノズル基板５、キャビティ基板３、リザーバ基板４及び電極基
板２によって閉塞されているため、ドライバＩＣ２０を液滴から保護する層を別途設ける
必要がなく、外気等からもドライバＩＣ２０を保護することができる。
また、ドライバＩＣ２０から配線を引き出す引出し溝６２を封止することで、実装した
ＩＣ２０を密閉することができる。こうすると、ウェハからヘッドチップを切り出すダイ
シングの際に、ＩＣ実装溝６０に水が侵入するのを防ぐことができる。
【００５０】
さらに、個別電極７が平行に並んで複数の電極列を形成し、ドライバＩＣ２０が２つの
電極列に接続されるため、ドライバＩＣ２０から２つの電極列に駆動信号を供給すること
が可能となり、電極列の多列化が容易となる。またドライバＩＣ２０の個数が少なくなる
ため、コストを削減することができ、液滴吐出ヘッド１の小型化も可能となる。
また、シリコン製のキャビティ基板３と電極基板２との線膨張係数が近似している場合
は、熱変化に起因する剥離等の欠陥を抑制することができる。
【００５１】
実施形態２．
図８は、本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの縦断面図である。なお、実施形態
１と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。本実施形態２に係る液滴吐出ヘッド
１は、リザーバ基板４に、実施形態１で示したような第２の穴部２３が形成されておらず
、キャビティ基板３に第１の穴部２１に相当する穴部２５がキャビテイ基板３を貫通して
形成されており、また電極基板２には、ドライバＩＣ２０を電極基板２上に装着するため
のテーパ部６１を備えたＩＣ実装溝６０が形成されている。そして、リザーバ基板４が上
面を、電極基板２のＩＣ実装溝６０が下面を、キャビテイ基板３が側面を形成することに
より閉塞された収容部２４を形成している。なお、上記の説明では、穴部２５はキャビテ
イ基板３を貫通しているが、キャビテイ基板３を貫通することなくリザーバ基板４側が閉
じられた断面逆凹状をなす穴部であってもよい。この場合は収容部２４の上面はキャビテ
イ基板３となる。これにより、ドライバＩＣの収容部の上面の強度を向上させることがで
き、ノズル面のワイピング等による破損を防ぐことができる。
【００５２】
実施形態３．
図９は、本発明の実施形態３に係る液滴吐出ヘッドの縦断面図である。なお、実施の形
態１と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。本実施形態３に係る液滴吐出ヘッ
ド１は、３層構造の液滴吐出ヘッドであり、実施形態１に示したリザーバ基板４は使用せ
ず、電極基板２、キャビティ基板３及びノズル基板５から構成されている。そして、リザ
ーバ１３となる凹部１３ａはキャビティ基板３に形成されており、リザーバ１３と吐出室
１２は貫通穴１４の代わりに、ノズル基板５に形成されたオリフィス２７によって連通す
るようになっている。なお、オリフィス２７は、キャビティ基板３に設けるようにしても
よい。
【００５３】
本実施形態３に係る液滴吐出ヘッド１は、個別電極７からなる２列の電極列を有してお
り、キャビティ基板３には穴部２６がキャビテイ基板３を貫通して形成されている。また
電極基板２には、ドライバＩＣ２０を電極基板２上に装着するためのテーパ部６１を備え
たＩＣ実装溝６０が形成されている。そして、ノズル基板５が上面を、電極基板２のＩＣ
実装溝６０が下面を、キャビテイ基板３が側面を形成することにより閉塞された収容部２
４を形成している。なお、上記の説明では、穴部２６はキャビテイ基板３を貫通している
が、キャビテイ基板３を貫通することなくノズル基板５側が閉じられた断面逆凹状をなす
穴部であってもよい。この場合は収容部２４の上面はキャビテイ基板３となる。
その他の構成、作用、効果については、実施形態１に示した場合と実質的に同一なので
説明を省略する。
【００５４】
実施形態４．
図１０は本発明の実施形態４に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図、図１１は図１０を組
み立てた状態の斜視図である。本実施形態４の係る液滴吐出ヘッド１は、個別電極７等か
ら構成される電極列が６列であり、それに対応して吐出室１２となる凹部１２ａ等も６列
形成されている。また、ドライバＩＣ２０は、２個の電極列ごとに２個ずつ設置されてお
り、ドライバＩＣ２０の両側に形成された電極列に駆動信号を供給するようになっている
。
【００５５】
本実施形態４では、図１１のＡ−Ａ断面が図２に相当し、Ｂ−Ｂ断面が図３に相当する
。そして、電極基板２に設けたＩＣ実装溝６０は、一対の電極列イ，ロ，ハごとに３箇所
設けられている。
本実施形態４では電極列を６列形成しているため、例えば電極列（吐出室７の列）ごと
に色の異なるインクを吐出するようにすれば、容易に多色化することが可能となる。
その他の構成、作用、効果については、実施形態１に示した場合と実質的に同様なので
説明を省略する。
【００５６】
実施形態５．
図１２は、実施形態１から実施形態４に示したいずれかの液滴吐出ヘッドを搭載した液
滴吐出装置を示した斜視図である。なお、図１２に示す液滴吐出装置１００は、一般的な
インクジェットプリンタである。
実施形態１から実施形態４に係る液滴吐出ヘッド１は、上記のようにサイズが小さく、
耐久性に優れており、また１枚のＦＰＣ３０で接続を行うため、液滴吐出装置１００は小
型で耐久性が高い。
【００５７】
実施形態１から実施形態４に係る液滴吐出ヘッド１は、図１２に示すインジェットプリ
ンタの他に、液滴を種々変更することで、プロテインチップやＤＮＡチップの作成のため
の液滴吐出装置（ディスペンサ）への応用が可能であり、また有機ＥＬ製造装置や液晶表
示装置のカラーフィルタ製造装置の液滴吐出装置への応用が可能であり、さらに配線基板
をインクジェット法により作成するプリント配線基板製造装置の液滴吐出装置への応用が
可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図。
【図２】図１の組立て状態のＡ−Ａ縦断面図。
【図３】図１の組立て状態のＢ−Ｂ縦断面図。
【図４】図１に示す液滴吐出ヘッドの電極基板の製造工程を示す説明図。
【図５】図１に示す液滴吐出ヘッドのリザーバ基板の製造工程を示す説明図。
【図６】図５の続きの製造工程を示す説明図。
【図７】図１に示す液滴吐出ヘッドが組立てられた状態の要部の断面図。
【図８】本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの縦断面図。
【図９】本発明の実施形態３に係る液滴吐出ヘッドの縦断面図。
【図１０】本発明の実施形態４に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図。
【図１１】図１０を組立てた状態の斜視図。
【図１２】本発明のインクジェットプリンタの斜視図。
【符号の説明】
【００５９】
１  液滴吐出ヘッド、２  電極基板、３  キャビティ基板、４  リザーバ基板、５  ノ
ズル基板、６  凹部、７  個別電極、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  液滴供給孔、１１
振動板、１２  吐出室、１２ａ  凹部、１３  共通液滴室、１３ａ  凹部、１４  貫通
孔、１５  ノズル連通孔、１６  ノズル孔、２０  ドライバＩＣ、２１  第１の穴部、２
２  共通電極、２３  第２の穴部、２４  収容部、２５  リード部、３０  ＦＰＣ、３１
ＩＣ用配線、３２  共通電極用配線、６０  ＩＣ実装溝、６１  テーパ部、６２  引出
し溝、６３  封止穴、６４  封止材、６４ａ  封止溝、１００  液滴吐出装置。
【図１】
2006256224.tif 000003
【図２】
2006256224.tif 000004
【図３】
2006256224.tif 000005
【図４】
2006256224.tif 000006
【図５】
2006256224.tif 000007
【図６】
2006256224.tif 000008
【図７】
2006256224.tif 000009
【図８】
2006256224.tif 000010
【図９】
2006256224.tif 000011
【図１０】
2006256224.tif 000012
【図１１】
2006256224.tif 000013
【図１２】
2006256224.tif 000014