(57)【要約】【課題】静電型液滴吐出ヘッドの実装密度を向上させてヘッドの小型化を図る。【解決手段】ノズル３２に連通する吐出室１３及び振動板１２が形成されたキャビティ基板１と、振動板１２とギャップ１７を有して対向配置され振動板１２と共に静電アクチュエータを構成する個別電極２３が形成された電極基板２とを備え、電極基板２は、個別電極２３が形成された面と反対側の面の一部に他の部分より凹んだ凹部２９を有し、個別電極２３の電極端子２４が凹部２９の底部に引き出されていて、静電アクチュエータを制御するＩＣ５が凹部２９の内部に配置されて電極端子２４と電気的に接続されている液滴吐出ヘッド。【選択図】図２
2006088611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルに連通する吐出室及び振動板が形成されたキャビティ基板と、
前記振動板とギャップを有して対向配置され前記振動板と共に静電アクチュエータを構
成する個別電極が形成された電極基板とを備え、
前記電極基板は、前記個別電極が形成された面と反対側の面の一部に他の部分より凹ん
だ凹部を有し、前記個別電極の電極端子が前記凹部の底部に引き出されていて、静電アク
チュエータを制御するＩＣが前記凹部の内部に配置されて前記電極端子と電気的に接続さ
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ＩＣが前記凹部の内側に完全に収納されている、ことを特徴とする請求項１又は２
に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記電極端子は貫通穴に金属が埋め込まれて形成されている、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４】
前記凹部は複数の前記個別電極からなる個別電極列が２列並置された列間の境界部に対
応する領域に形成されており、各列の個別電極の電極端子が前記凹部の底部に引き出され
て前記ＩＣに接続されている、ことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の液滴
吐出ヘッド。
【請求項５】
前記電極端子が前記凹部の底部に千鳥形状に引き出されて配置されている、ことを特徴
とする請求項４記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記凹部及び前記電極端子は複数の前記個別電極からなる個別電極列に対して傾斜した
方向に形成されている、ことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の液滴吐出ヘ
ッド。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れかに記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出
装置。
【請求項８】
個別電極を形成しようとする基板の片側面に凹溝を形成する工程と、前記凹溝の内部に
個別電極を形成する工程と、前記個別電極と接続される電極端子を形成するための貫通し
ていない穴を前記基板に形成する工程と、前記穴の内部にシード層を形成して金属を埋め
込む工程と、個別電極を形成した面とは反対面の前記電極端子形成領域を他の部分より凹
んだ凹部に形成する工程と、前記凹部の底部をエッチングして前記埋め込み金属の頭部を
露出させる工程とを有した電極基板形成工程と、
前記吐出室及び前記振動板が形成されているシリコン基板と前記電極基板とを、前記振
動板と前記個別電極とを対向させて接合する工程と、
前記個別電極と前記振動板から構成される静電アクチュエータを制御するＩＣを前記凹
部の内部に配置して前記電極端子と接続する工程と、を備えたことを特徴とする液滴吐出
ヘッドの製造方法。
【請求項９】
個別電極を形成しようとする基板の片側面に凹溝を形成する工程と、前記凹溝の内部に
個別電極を形成する工程と、前記個別電極と接続される電極端子を形成するための貫通し
ていない穴を前記基板に形成する工程と、前記穴の内部にシード層を形成して金属を埋め
込む工程と、個別電極を形成した面とは反対面の前記電極端子形成領域を他の部分より凹
んだ凹部に形成する工程と、前記凹部の底部をエッチングして前記埋め込み金属の頭部を
露出させる工程とを有した電極基板形成工程と、
前記吐出室及び前記振動板を形成しようとするシリコン基板と前記電極基板とを、前記
振動板形成領域と前記個別電極とを対向させて接合する工程と、
前記接合後、前記シリコン基板に前記吐出室及び前記振動板を形成する工程と、
前記個別電極と前記振動板から構成される静電アクチュエータを制御するＩＣを前記凹
部の内部に配置して前記電極端子と接続する工程と、を備えたことを特徴とする液滴吐出
ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記個別電極をガラス基板から構成し、前記シリコン基板と前記電極基板の個別電極と
を短絡して同電位にして、前記電極基板と前記シリコン基板とを陽極接合することを特徴
とする請求項８又は９に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の液状材料をインクジェット方式により吐出する液滴吐出ヘッド、
それを備えた液滴吐出装置、並びにその液滴吐出ヘッドの製造方法に関し、特に静電アク
チュエータを構成している個別電極との接続を個別電極が形成された面とは反対側の面を
利用して行う液滴吐出ヘッドの実装構造及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年におけるインクジェットの小型化要求に応えるため、インクジェットヘッドの実装
構造に関する改善が行われている。その一つの例として、静電アクチュエータを構成する
振動板を有したキャビティ基板と静電アクチュエータを構成する個別電極を有した電極基
板とを対向配置した静電型インクジェットヘッドにおいて、キャビティ基板と対向する電
極基板の裏面（電極形成面の反対側面）に、電極の端子を引き出して配置し、配線基盤等
の余分な配線基板を不要として、ヘッドを小型化するする技術が開示されている（例えば
、特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１−３２０８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
静電アクチュエータを構成している電極の端子を電極基板の裏面に出す場合、上記特許
文献１のように、電極基板の裏面に端子を完全に引き出すための電極基板の厚さ方向に貫
通する穴が必要となる。しかしながら、従来は、その貫通穴を空ける際に穴形状がテーパ
状になって、実装密度が上がらずヘッドが大型化する傾向があった。これを回避するため
に、電極基板の厚みを十分に薄くすることも考えられるが、電極基板の厚みを薄くすると
、基板の反りが発生して電極基板の電気的な接続信頼性が不十分となる問題があった。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、静電型液滴吐出ヘッドを構成する電
極基板の電極形成面と反対の面を有効に利用して、その実装密度の向上及びヘッドの小型
化を図ることを目的とする。また、併せて電極基板の電気的接続信頼性を向上させた静電
型液滴吐出ヘッドを提供することも目的とする。さらに、その液滴吐出ヘッドの製造方法
、並びにその液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の液滴吐出ヘッドは、ノズルに連通する吐出室及び振動板が形成されたキャビテ
ィ基板と、前記振動板とギャップを有して対向配置され前記振動板と共に静電アクチュエ
ータを構成する個別電極が形成された電極基板とを備え、前記電極基板は、前記個別電極
が形成された面と反対側の面の一部に他の部分より凹んだ凹部を有し、前記個別電極の電
極端子が前記凹部の底部に引き出されていて、静電アクチュエータを制御するＩＣが前記
凹部の内部に配置されて前記電極端子と電気的に接続されているものである。
これによれば、静電アクチュエータを制御するＩＣが電極基板の凹部内に収納されてそ
の底部にて電極端子と接合されているため、液滴吐出ヘッドの高密度化及び小型化が図れ
る。なお、前記ＩＣは前記凹部の内側に完全に収納して液滴吐出ヘッドを薄くすることが
好ましい。
また、前記電極端子は貫通穴に金属が埋め込まれて形成されているものであることが好
ましい。この態様の端子は所謂ビアプラグ端子であり、これに静電アクチュエータを制御
するＩＣの端子を接続することで、個別電極と電極端子とＩＣとの接続信頼性が向上し、
液滴吐出ヘッドの信頼性を高めることが可能となる。
【０００６】
なお、前記凹部は複数の前記個別電極からなる個別電極列が２列並置された列間の境界
部に対応する領域に形成され、各列の個別電極の電極端子が前記凹部の底部に引き出され
て前記ＩＣに接続されるようにするのがよい。また、前記電極端子が前記凹部の底部に千
鳥形状に引き出されて配置されてもよい。さらに、前記凹部及び前記電極端子は複数の前
記個別電極からなる個別電極列に対して傾斜した方向に形成されてもよい。これらの構成
により、個別電極をより多く設けることができるため、液滴吐出ヘッドのノズルの実装密
度を向上させることができる。
【０００７】
本発明の液滴吐出装置は、その液滴吐出部に上記何れかの液滴吐出ヘッドを備えたもの
である。これによれば、液滴吐出ヘッドの高密度化により液滴を吐出するノズル間隔が狭
くなって、高品質の液滴塗布や印刷が可能となる。
【０００８】
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、個別電極を形成しようとする基板の片側面に凹
溝を形成する工程と、前記凹溝の内部に個別電極を形成する工程と、前記個別電極と接続
される電極端子を形成するための貫通していない穴を前記基板に形成する工程と、前記穴
の内部にシード層を形成して金属を埋め込む工程と、個別電極を形成した面とは反対面の
前記電極端子形成領域を他の部分より凹んだ凹部に形成する工程と、前記凹部の底部をエ
ッチングして前記埋め込み金属の頭部を露出させる工程とを有した電極基板形成工程と、
前記吐出室及び前記振動板が形成されているシリコン基板と前記電極基板とを、前記振動
板と前記個別電極とを対向させて接合する工程と、前記個別電極と前記振動板から構成さ
れる静電アクチュエータを制御するＩＣを前記凹部の内部に配置して前記電極端子と接続
する工程と、を備えたものである。この方法により、静電アクチュエータを制御するＩＣ
が電極基板の凹部内に収納されてその底部にて電極端子と接合されるため、液滴吐出ヘッ
ドを小型化及び高密度化できる。また、貫通穴に金属が埋め込まれて形成された電極端子
に静電アクチュエータ制御用ＩＣを接続することで、個別電極と電極端子とＩＣとの接続
信頼性が向上し、液滴吐出ヘッドの信頼性を高めることが可能となる。
【０００９】
また、個別電極を形成しようとする基板の片側面に凹溝を形成する工程と、前記凹溝の
内部に個別電極を形成する工程と、前記個別電極と接続される電極端子を形成するための
貫通していない穴を前記基板に形成する工程と、前記穴の内部にシード層を形成して金属
を埋め込む工程と、個別電極を形成した面とは反対面の前記電極端子形成領域を他の部分
より凹んだ凹部に形成する工程と、前記凹部の底部をエッチングして前記埋め込み金属の
頭部を露出させる工程とを有した電極基板形成工程と、前記吐出室及び前記振動板を形成
しようとするシリコン基板と前記電極基板とを、前記振動板形成領域と前記個別電極とを
対向させて接合する工程と、前記接合後、前記シリコン基板に前記吐出室及び前記振動板
を形成する工程と、前記個別電極と前記振動板から構成される静電アクチュエータを制御
するＩＣを前記凹部の内部に配置して前記電極端子と接続する工程と、を備えたものであ
る。これによれば、上記の方法による効果に加えて、キャビティ基板となるシリコン基板
を電極基板で支持した状態で取り扱えるので、歩留まりの向上、シリコン基板の薄形化及
び大口径化が可能となる。
【００１０】
また、前記個別電極をガラス基板から構成し、前記シリコン基板と前記電極基板の個別
電極とを短絡して同電位にして、前記電極基板と前記シリコン基板とを陽極接合すること
が好ましい。これにより、シリコン基板とガラス基板との間で放電を生じさせることなく
両者を陽極接合でき、また、シリコン基板とガラス基板との間のギャップを、封止材を用
いることなく気密封止することができるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（液滴吐出ヘッド）
図１は本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した分解斜視図である。な
お、図１はノズルが盤面に配置されたフェイス吐出型の液滴吐出ヘッドを表しているが、
ノズルが端面に配置された、エッジ吐出型の液滴吐出ヘッドの場合でも同様に本発明を適
用することができる。この液滴吐出ヘッド１０は、キャビティ基板１、電極基板２、ノズ
ル基板３の３枚の基板を相互に接合した積層構造となっている。以下、それぞれの基板の
構成について詳細に説明する。
【００１２】
キャビティ基板１は、例えば厚さ約１４０μｍの（１１０）面方位のシリコン単結晶基
板（このシリコン基板を含め、以下、単にシリコン基板という）で構成されている。シリ
コン基板に異方性ウェットエッチングをし、底壁が振動板１２となる吐出室１３、各ノズ
ルに共通に吐出する液状の材料を貯めておくためのリザーバ１４等の流路を形成する。キ
ャビティ基板１の電極基板２と対向する面には、絶縁膜となるＴＥＯＳ（Tetraethyl ort
hosilicate Tetraethoxysilane：テトラエトキシシラン、珪酸エチル）膜０．１μｍをプ
ラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法により成膜して、液滴吐出ヘッドを駆動
させた時の絶縁破壊及び短絡を防止している。
【００１３】
電極基板２はキャビティ基板１の流路形成面と反対の面に接合されており、振動板１２
と対向する位置に振動板１２と共に静電アクチュエータを構成する個別電極２３が形成さ
れている。電極基板２の基材はガラス又はシリコンとすることができる。ここでは電極基
板２として厚さ約１ｍｍのガラス基板を用いるものとする。電極基板２には、キャビティ
基板１に形成される各吐出室１３に合わせ、エッチングにより深さ約０．３μｍの凹溝２
２が設けられる。凹溝２２の内部には個別電極２３が形成されており、凹溝２２のパター
ン形状は個別電極２３の形状よりも少し大きくなっている。個別電極２３には、酸化錫を
不純物としてドープした透明のＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）を用い
、それを凹溝２２内にスパッタ法を用いて例えば０．１μｍの厚さに成膜する。なお、個
別電極部２３の材料はＩＴＯに限定するものではなく、クロム等の金属等を材料に用いて
もよい。本実施の形態では、酸化物導電材料として放電が起こりにくく、透明なため放電
したかどうかの確認が行いやすい等の理由でＩＴＯを用いている。
【００１４】
電極基板２の個別電極２３形成面と反対面には、個別電極２３と振動板１２とで構成さ
れる静電アクチュエータを制御するＩＣ５を実装する凹部２９が形成されている。このＩ
Ｃ５は例えば複数のノズルの駆動を選択するスイッチングＩＣである。なお、ここで凹部
２９は、複数の個別電極２３からなる個別電極列が２列並置された列間の境界部対応領域
に形成されており、各列の個別電極２３の個別電極端子が凹部２９の底部に引き出されて
いて、その底部でＩＣ５と導電性接着剤等を利用して電気的に接続されている。なお、電
極基板２にはリザーバ１４と連通する液状材料供給口２６も設けられる。
【００１５】
ノズル基板３は、例えば厚さ約１８０μｍのシリコン基板であり、キャビティ基板１の
流路側に接合されて流路を蓋するように配置されている。ノズル基板３の上面には、吐出
室１３と連通するノズル３２が形成されている。また、ノズル基板３の下面にはオリフィ
ス３３を設けて吐出室１３とリザーバ１４とを連通させている。なお、図１のヘッドでは
、ノズル基板３を上面とし、電極基板２を下面としているが、実際に用いられる場合には
、電極基板２が上面になり、ノズル基板３の方が下面となることが多い。
【００１６】
図２は本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの断面構造を示す断面図である。ここで
は、図１で示した３枚の基板１，２，３が接合された状態を示している。キャビティ基板
１とノズル基板３との間には、吐出室１３、リザーバ１４及びオリフィス１５からなる流
路が形成されている。そして、吐出室１３はノズル３２に連通し、リザーバ１４は液状材
料供給口２６に連通している。一方、キャビティ基板１と電極基板２とは、振動板１２と
個別電極２３とが凹溝２２の段差に起因するギャップ１７を介して対向して接合されてい
る。また、吐出性能に大きく影響する振動板１２と個別電極２３との間のギャップ（空隙
）１７の値は、この例では、約０．２μｍ（２００ｎｍ）となっている。
【００１７】
電極基板２の個別電極２３形成面と反対面には、個別電極列が２列並置された列間の境
界部に対応する領域に凹部２９が形成されており、その底部に個別電極端子２４が引き出
されている。個別電極端子２４は電極基板２に形成された貫通穴にＣｕ等の導電性に優れ
た金属が埋め込まれて形成されている。そして、その凹部２９に静電アクチュエータを制
御するＩＣ５（ここではスイッチングＩＣ）が挿入配置されて、その底部で個別電極端子
２４と電気的に接続されている。
【００１８】
符号１８はキャビティ基板１に形成された共通電極を示しており、この共通電極１８を
利用して発振回路４から振動板１２に発振信号を付加する。この発振回路４とＩＣ５との
作用により所定の個別電極２３とそれに対応する振動板１２とからなる静電アクチュエー
タを充放電させ、その静電アクチュエータに対応するノズル３２から液滴を吐出させる。
【００１９】
上記実施形態の液滴吐出ヘッドによれば、ＩＣ５の実装部を電極基板２１の裏面とした
ことにより、電極基板２を有効利用でき、電極基板２を大きくすることなく液滴吐出ヘッ
ドを小型化及び高密度化できる。また、実装されるＩＣ５の端面を電極基板２の内側に完
全に収容することにより、液滴吐出ヘッドを薄くでき更なる小型化が可能となる。
さらに、個別電極２３を透明電極のＩＴＯにより構成し、個別電極端子２４をＣｕ等の
導電性に優れた金属としたことにより、静電アクチュエータの駆動耐久性を確保し、異物
等のギャップ内の状態を検査可能にすると共に、接続の信頼性を高くすることが可能とな
っている。
【００２０】
ここで、凹部２９の個別電極列に対する位置及び凹部２９内の個別電極端子２４の配置
の態様を図３に例示しておく。まず、図３（ａ）に示すように、凹部２９を、複数の個別
電極２３からなる個別電極列が２列並置された列間の境界部に対応する領域において個別
電極２３と直交する方向に形成し、各列の個別電極端子２４が凹部２９の底部にそれぞれ
一列に引き出されて配置される態様とすることができる。
また、図３（ｂ）に示すように、凹部２９を、複数の個別電極２３からなる個別電極列
が２列並置された列間の境界部に対応する領域において個別電極２３と直交する方向に形
成し、各列の個別電極端子２４が凹部２９の底部に千鳥形状に引き出されて配置された態
様とすることもできる。この場合には、図３（ａ）に比較してノズルの実装密度を大幅に
向上させることができる。
さらに、図３（ｃ）に示すように、前記凹部及び前記電極端子が複数の前記個別電極か
らなる個別電極列に対して傾斜した方向に形成される態様とすることもできる。この場合
にも、図３（ａ）に比較してノズルの実装密度を向上させることができる。加えて、ノズ
ルピッチとＩＣ５のピッチ変換を容易に実施して、ＩＣ５の端子ピッチを変更することな
く、様々なピッチを有するパネル等の画素ピッチにノズルピッチを合わせることが可能と
なる。
【００２１】
次に、上記のような本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法について説明す
る。図４は本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を示す工程図であり、この
図４に基づいて液滴吐出ヘッドの製造プロセスの一例を説明する。
【００２２】
（ａ）まず、電極基板２とする約１ｍｍ厚さのガラス基板２１の表面に、個別電極端子２
４を埋め込む穴を形成しようとする部分をレジスト又はＣｒをマスクとして区画形成して
パターニング後、ＣＨＦ３やＣＦ４等のガスを単独又は混合して用いてＲＩＥ（反応性イ
オンエッチング）により、ガラス基板２１を３０~１００μｍの深さまで垂直にエッチン
グして未貫通の穴（以後、個別電極端子形成部とも称する）２４ａを加工する。
（ｂ）続いて、ギャップ１７及び個別電極２３を形成するための凹溝２２を、Ｃｒをマス
クとして区画形成後、ウエットエッチングして５０~３００nmの深さに加工する。
（ｃ）続いて、Ｃｒのマスクを剥離後、ＩＴＯを約１００nmの厚みにスパッタリングして
成膜した後、フォトレジストをエッチングマスクとして凹溝２２内にＩＴＯの個別電極２
３を区画形成する。
また、個別電極形成側面に金属（ここではＣｕ）をスパッタリングして、個別電極端子
形成部２４ａをメッキにより金属を埋め込むためのシード層とし、その後、個別電極端子
形成部２４ａをフォトレジストで区画形成して、個別電極端子形成部２４ａに金属（Ｃｕ
）を電解メッキにより埋め込んで個別電極端子２４を形成する。なお、個別電極端子２４
とする金属はＣｕに限られるものではなく、Ａｌ、Ｗ等の導電性に優れた他の金属も利用
できる。
この場合、個別電極２３の区画形成と、個別電極端子形成部２４ａへの金属の埋め込み
の順番はどちらが先でも良い。個別電極２３の区画形成を先に行う場合には、金属を埋め
込む際のメッキ前処理としての金属のスパッタが不要となるのに対して、個別電極端子形
成部２４ａへの金属の埋め込みのを先に形成する場合には、個別電極端子２４のギャップ
内形成部分をＩＴＯで覆うことができるので、金属イオンによるギャップ１７内の汚染に
よる、静電アクチュエータの耐久性低下を防止することが可能となる。
（ｄ）次に、ガラス基板２１の個別電極２３形成側と反対の面に、静電アクチュエータを
制御するＩＣを実装するための凹部２９を形成する。凹部２９の形成は、ガラス基板２１
の凹部２９形成領域を、ダイヤモンド研石によるグラインディング加工、レジストで保護
して窒化ボロンの粉を吹き付けるブラスト加工、あるいはレーザー加工により行うことが
できる。
（ｅ）続いて、ガラス基板２１の凹部２９が形成された面をふっ酸系の溶液により全面エ
ッチングして、個別電極端子２４である金属の頭部（接点部）を凹部２９の底部に露出さ
せて引き出す。また、液状材料供給口（図示せず）を凹部２９の加工と同時に行っても良
いし、別途ドリル等で形成しても良い。ただし、後述するウェットエッチングの際にエッ
チング液がギャップ１７内に入り込むのを防止するため、この時点では液状材料供給口を
貫通させないでおくことが望ましい。
以上のような工程により、ガラスを基材とした電極基板２が完成する。
【００２３】
（ｆ）次に、完成した電極基板２とシリコン基板１１とを陽極接合する。陽極接合により
、電極基板２とシリコン基板１１との間には、凹溝２２に起因するギャップ１７が形成さ
れて、それが気密封止される。これにより、別途、樹脂等で個別電極部を封止する必要な
く、より簡便にギャップ１７の気密封止を確保することが可能となる。
なお、電極基板２にシリコン基板１１を陽極接合する際に、均一なギャップを形成し、
かつ振動板（又は振動板形成領域）と個別電極２３が貼りつかないように、シリコン基板
１１と個別電極２３を同（等）電位とすべく接合時の冶具等により短絡する。等電位を確
保するには、接合時の冶具と個別電極端子２４、同冶具とシリコン基板１１をそれぞれ接
触させて短絡する。
（ｇ）その後、必要に応じてシリコン基板１１を研削して所定の厚さにした後、シリコン
基板１１に吐出室１３等の流路や振動板１２を形成する。シリコン基板１１に流路や振動
板を形成するには、シリコン基板１１を異方性エッチングして行う。これらの異方性エッ
チング加工は、電極基板２にシリコン基板１１を接合した後、あるいは電極基板２にシリ
コン基板１１を接合する前のどちらでも良い。接合後に加工を行えば、シリコン基板１１
が薄い場合にも割れずに容易に加工が可能となる。
続いて、流路が形成されたシリコン基板１１（キャビティ基板１）の上にノズル基板３
を接着接合して流路溝を閉溝して流路を形成する。その後、ダイシング等により接合ウエ
ハを分離して個別の液滴吐出ヘッドを得る。
最後に、ＩＣ５を電極基板２の凹部２９へ挿入して、ＩＣ５と個別電極端子２４とを、
導電性接着剤を利用して電気的及び機械的に接合する。
なお、以上のようにして製造された液滴吐出ヘッドを実際の利用に供するには、共通電
極１８、スイッチングＩＣ５、及び不図示の外部駆動回路との接続を行うと共に、液状材
料供給管を液状材料供給口に接続する。
【００２４】
上記の製造方法によれば、静電アクチュエータを制御するＩＣ５が電極基板２の凹部２
９内に収納されてその底部で個別電極端子と接合されるため、液滴吐出ヘッドを小型化及
び高密度化できる。
また、個別電極２３を酸化物である透明電極のＩＴＯにより構成し、個別電極端子２４
をＣｕ等の導電性に優れた金属とすることにより、静電アクチュエータの駆動耐久性を確
保し、ギャップ１７内での異物等の状態を検査可能にすると共に接続の信頼性を高くする
ことが可能となる。
また、シリコン基板１１とガラス基板２１を接合した後に、流路を形成する方法を用い
ることで、薄いシリコン基板１１の取り扱いが容易となり、基板の割れを低減することが
できる。また、シリコン基板１１の大口径化が可能となるので、一枚の基板から多くの液
滴吐出ヘッドを取り出すことができるため、生産性を向上させることができる。
さらに、電極基板２とシリコン基板１１とを陽極接合した後に、シリコン基板１１に流
路形成用のパターニングを行うため、電極基板２とシリコン基板１１（キャビティ基板１
）との合わせ精度が向上し、高密度化に対応することができる。
【００２５】
次に、キャビティ基板１の加工工程を示す図５及び図６を用いて、シリコン基板１１を
電極基板２へ接合する前に、シリコン基板１１に流路を形成する方法を説明する。
（ａ）まず、例えば面方位が（１１０）で酸素濃度の低いシリコン基板１１の両面を鏡面
研磨し、厚さが１４０μｍのシリコン基板１１を作製する。
（ｂ）続いて、このシリコン基板１１を熱酸化炉にセットし、温度が１０７５℃の酸素及
び水蒸気雰囲気中で４時間熱酸化処理を施し、シリコン基板１１の両面に酸化膜（ＳｉＯ
2膜）１３１を、例えば１．２μｍ成膜する。この熱酸化工程では、シリコン基板１１の
投入温度を８００℃とし、温度を１０７５℃まで上げた後に、シリコン基板１１の取出し
時の温度も８００℃とする。これにより、シリコン基板１１の酸素欠陥の成長速度が早い
６００℃から８００℃の領域を素早く通過させることができ、酸素欠陥の成長を抑制する
ことができる。
【００２６】
（ｃ）次に、吐出室１３、リザーバ１４を形成する際のエッチング保護膜となるレジスト
をシリコン基板１１にパターニングする。具体的には、シリコン基板の両面にレジストを
スピンコーティング等でコーティングし、このレジストを露光、現像することによりパタ
ーニングする。それから、シリコン基板１１をふっ酸溶液に浸して吐出室１３やリザーバ
１４等の形成される部分の酸化膜１３１をエッチング除去する。その後、シリコン基板１
１の両面のレジストを剥離する。
【００２７】
（ｄ）続いて、吐出室１３等が形成される面の反対面の酸化膜１３１をエッチングにより
除去するため、吐出室１３等が形成される面にレジストをコーティングする。その後、ふ
っ酸溶液でエッチングして吐出室１３等が形成される面の反対面の酸化膜１３１を除去す
る。そして、吐出室１３等が形成される面からレジストを剥離する。
【００２８】
さらに、吐出室１３等が形成される面の反対面に付着している微小粒子及び金属を除去
するために、スクラブ洗浄を行う。スクラブ洗浄としては、ブラシスクラブ洗浄や超音波
スクラブ洗浄を行うことができる。
（ｅ）次に、吐出室１３等が形成される面の反対面にボロンドープ層１３２を形成する。
具体的には、シリコン基板１１をＢ2Ｏ3を主成分とする固体の拡散源に対向させて石英ボ
ートにセットし、この石英ボートを例えば縦型炉に入れる。そして縦型炉の内部を、温度
が１０５０℃の窒素雰囲気にして７時間保持し、シリコン基板１１にボロンを拡散させて
、ボロンドープ層１３２を形成する。このとき（ｂ）の工程と同様に、シリコン基板１１
の投入温度を８００℃とし、温度を１０５０℃まで上げた後に、シリコン基板１１の取出
し時の温度も８００℃とする。これにより、シリコン基板１１の酸素欠陥の成長速度が早
い６００℃から８００℃の領域を素早く通過させることができ、酸素欠陥の成長を抑制す
ることができる。
【００２９】
なお、上記ボロン拡散工程において、ボロンドープ層１３２の表面にＳｉＢ6膜（図示
せず）が形成されるが、温度が６００℃の酸素及び水蒸気雰囲気中で１時間３０分程度酸
化することで、ふっ酸溶液でエッチング可能なＢ2Ｏ3とＳｉＯ2に化学変化させることが
できる。このようにＳｉＢ6膜をＢ2Ｏ3とＳｉＯ2に化学変化させた後に、吐出室１３等が
形成される面の反対面にレジストをコーティングして、ふっ酸溶液によってＢ2Ｏ3とＳｉ
Ｏ2を除去し、その後レジストを剥離する。
【００３０】
（ｆ）その後、ボロンドープ層１３２の表面にプラズマＣＶＤによって厚さ３μｍのＴＥ
ＯＳ膜１３３を形成する。このプラズマＣＶＤによるＴＥＯＳ膜１３３の成膜条件は、例
えば、温度３６０℃、高周波出力７００Ｗ、圧力３３．３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）、Ｔ
ＥＯＳ流量１００ｃｍ3／分（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3／分（１０００
ｓｃｃｍ）である。このＴＥＯＳ膜１３３は、後の水酸化カリウム水溶液によるシリコン
基板エッチングの際のエッチングマスクとなる。
（ｇ）そして、シリコン基板１１を３５重量％の水酸化カリウム水溶液で、吐出室１３を
構成する底壁（振動板１２となるもの）が厚さ１０μｍになるまでエッチングする。
【００３１】
（ｈ）さらに、シリコン基板１１を３重量％の水酸化カリウム水溶液でエッチングを行い
、ボロンドープ層１３２によるエッチングストップが十分効くまでエッチングを続ける。
ここでエッチングストップとは、エッチングされるシリコン基板１１の表面から気泡が発
生しなくなった状態をいうものとし、実際には気泡が発生しなくなるまでエッチングを行
う。これにより最終形状の吐出室１３が形成されることとなる。
上記のように、２種類の濃度の異なる水酸化カリウム水溶液を使用してエッチングを行
うことにより、吐出室１３の底壁である振動板１２の面荒れを０．０５μｍ以下に抑える
ことができ、液滴吐出ヘッド１０の吐出性能を安定化することができる。
【００３２】
（ｉ）水酸化カリウム水溶液によるエッチングが終了した後に、シリコン基板１１をふっ
酸溶液でエッチングして、酸化膜１３１及びＴＥＯＳ膜１３３を除去する。
その後、シリコン基板１１の表面をクリーニングする。このクレーニングは、例えばシ
リコン基板１１の両面に１分間Ｏ2プラズマ処理を施して行う。このＯ2プラズマ処理の処
理条件は、例えば、温度３６０℃、圧力６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、Ｏ2流量１０
００ｃｍ3／分（１０００ｓｃｃｍ）、高周波出力２５０Ｗである。
【００３３】
（ｊ）次に、プラズマＣＶＤ法によりシリコン基板１１の両面に厚さ０．１μｍのＴＥＯ
Ｓ絶縁膜１３４を形成する。このときの成膜条件は、例えば温度３６０℃、高周波出力２
５０Ｗ、圧力３３．３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）、ＴＥＯＳ流量１００ｃｍ３／分（１０
０ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3／分（１０００ｓｃｃｍ）である。
その後、シリコン基板１１をダイシングしてキャビティ基板１を完成させる。
【００３４】
以上のようにして得られたキャビティ基板１を、図４において説明したような本発明に
特有の構成を備えた電極基板２と陽極接合により接合する。なお、電極基板２の基材をガ
ラスではなくシリコンから構成した場合には、上記の陽極接合に代えてシリコン基板同士
の直接接合を行う。この直接接合は、シリコンキャビティ基板とシリコン電極基板とを洗
浄して重ね合わせ、例えば１１００℃、１時間の熱処理により行うことができる。この、
直接接合の場合には、ギャップ１７を封止材等で封止して気密状態とする。
その後、キャビティ基板１の流路が形成された側にノズル基板３を接着剤等により接合
する。
そして最後に、ＩＣ５を電極基板２の凹部２９へ挿入し、ＩＣ５と個別電極端子２４と
を、導電性接着剤を利用して電気的及び機械的に接合して、液滴吐出ヘッド１０を完成さ
せる。
【００３５】
上記方法によっても、図４で説明した方法の場合と同様、静電アクチュエータを制御す
るＩＣ５を、電極基板２の個別電極２３形成面と反対の面の凹部２９内に収納してその底
部で個別電極端子２４と接合させるようにしているので、液滴吐出ヘッド１０を小型化及
び高密度化できる。また、個別電極端子２４をビア成形しているため、その接続信頼性が
向上し、液的吐出ヘッド１０の信頼性を高めることが可能となる。
【００３６】
（上記液滴吐出ヘッドを備えた印刷装置）
図７は本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置としての印刷装置の主要な構
成を表した図である。この印刷装置はいわゆるシリアル型の装置である。図７において、
被印刷物であるプリント紙１１０が支持されるドラム１１１と、プリント紙１１０にイン
クを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド１１２とで主に構成される。また、図示していな
いが、液滴吐出ヘッド１１２にインクを供給するためのインク供給手段がある。プリント
紙１１０は、ドラム１１１の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ１１３により、ドラ
ム１１１に圧着して保持される。そして、送りネジ１１４がドラム１１１の軸方向に平行
に設けられ、液滴吐出ヘッド１１２が保持されている。送りネジ１１４が回転することに
よってに液滴吐出ヘッド１１２がドラム１１１の軸方向に移動するようになっている。
【００３７】
一方、ドラム１１１は、ベルト１１５等を介してモータ１１６により回転駆動される。
また、プリント制御回路１１７は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ１１４、
モータ１１６を駆動させ、また、ここでは図示していないが、液滴吐出ヘッド１１２にあ
る発振回路４を駆動させて振動板１２を振動させ、制御をしながら印刷を行わせる。
【００３８】
以上のような印刷装置によれば、ノズルが高密度に実装された液滴吐出ヘッド１１２か
らのインク吐出による印刷が可能となり、印刷の精度及び品質が向上する。
【００３９】
（上記液滴吐出ヘッドを備えた有機ＥＬ表示パネル製造装置）
図８は本発明に係る液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置としての有機ＥＬ表示パネル
（以下、ＯＥＬ基板という）の製造装置を表す図である。図８において、１２０は上述の
実施の形態で説明したものと同様の液滴吐出ヘッドである。ここで、液滴吐出ヘッド１２
０は、図の矢印Ｘ，Ｙ、Ｚ方向へ３次元的に移動できるものとする。
【００４０】
Ｙ方向駆動軸１２２にはＹ方向駆動モータ１２３が接続されている。Ｙ方向駆動モータ
１２３は、例えばステッピングモータ等である。制御装置１２８からＹ軸方向の駆動信号
が供給されると、Ｙ方向駆動軸１２２を回転させる。Ｙ方向駆動軸１２２が回転させられ
ると、液滴吐出ヘッド１２０はＹ方向駆動軸１２２の方向に沿って移動する。Ｘ方向ガイ
ド軸１２４は、基台１２７に対して動かないように固定されている。
【００４１】
設置台１２１は、製造すべきＯＥＬ用基板１３０を設置させるものである。設置台１２
１には、ＯＥＬ用基板１３０を基準位置に固定するための機構が備えられている。設置台
１２１には設置台駆動モータ１２５が備えられている。設置台駆動モータ１２５も、例え
ばステッピングモータ等である。制御装置１２８からＸ軸方向の駆動信号が供給されると
、設置台１２１をＸ軸方向に移動させる。すなわち、設置台１２１をＸ軸方向に駆動し、
液滴吐出ヘッド１２０をＹ軸方向に駆動させることで、液滴吐出ヘッド１２０をＯＥＬ用
基板１３０上のいずれの場所にも自在に移動させることができる。また、ＯＥＬ用基板１
３０に対する液滴吐出ヘッド１２０の相対速度も、各軸方向の駆動機構によって駆動する
設置台１２１と液滴吐出ヘッド１２０の速度によって定まる。
【００４２】
制御装１２８は、液滴吐出ヘッド１２０の発振回路（図示せず）を発振させるための液
滴吐出用の電圧を印加し、インク吐出の制御を行う。また、Ｙ方向駆動モータ１２３には
、液滴吐出ヘッド１２０のＹ軸方向の移動を制御する駆動信号を送信する。設置台駆動モ
ータ１２５には設置台１２１のＸ軸方向の移動を制御する駆動信号を送信する。
【００４３】
クリーニング機構部１２６は、液滴吐出ヘッド１２０を清掃する清掃用布を備えている
。特に図示していないが、クリーニング機構部１２６にもＸ方向駆動モータが備えられて
いる。そして、このＸ方向駆動モータを駆動することにより、クリーニング機構１２６は
、Ｘ方向ガイド軸１２４に沿って移動する。このクリーニング機構１２６の移動も制御装
置１２８によって制御される。ヒータ１２９は、照明の照射によりＯＥＬ用基板１３０を
加熱し、インクの蒸発、乾燥等を行う。このヒータ１２９の照明の照射に関する制御も制
御装置１２８が行う。
【００４４】
なお、本実施の形態では、液滴吐出ヘッド１２０はＹ軸方向にしか移動せず、Ｘ軸方向
については設置台１２１が移動するようにした。これを逆にしてもよいし、また、液滴吐
出ヘッド１２０又は設置台１２１のどちらか一方又は双方がＸ軸方向及びＹ軸方向の双方
に移動できるようにしてもよい。
【００４５】
次に、本発明に係る部分のＯＥＬ基板の製造について説明する。ＯＥＬに発光層等を形
成する方法として、例えば発光材料を蒸着させる方法も採ることができる。ただ、液滴吐
出方式でＯＥＬ基板の製造を行うと、電界発光素子となる高分子有機化合物の塗布とパタ
ーニングとが一度で行える。また目的の位置に直接吐出するので、電界発光素子となる有
機化合物を無駄にせず必要最小限の量を吐出するだけで済む。
【００４６】
そこで本実施の形態では、例えばガラス等の透明基板上にＩＴＯ電極、正孔注入層及び
正孔輸送層を形成した後、例えば、赤、緑、青に発光する発光材料を溶媒に溶かした溶液
を液滴吐出ヘッド１２０から基板上に吐出し、塗布する。そして、その溶液の溶媒を蒸発
させて発光層を形成するようにする（通常は、加法原色の３色である赤、緑、青の発光材
料を用いるので、以下はこれらの発光材料を念頭に説明するが、これに限定されるもので
はない）。ここで赤の発光層となる部分には、ローダミンＢをドープしたＰＰＶ（ポリ（
ｐ・フェニレンビニレン））のキシレン溶液を用いる。また緑の発光層となる部分にはＭ
ＥＨ・ＰＰＶのキシレン溶液を用いる。さらに青の発光層となる部分にはクマリンをドー
プしたＰＰＶのキシレン溶液を用いる。ここで、赤、青又は緑の発光層に用いる有機化合
物及び溶液はさまざまあるので、特に上記に示したものでなくてもよい。また、中間色を
発色するような材料を用いてもよい。
【００４７】
そして、電子注入層として例えばＰＰＶを溶媒に溶かして塗布した後にコーティング乾
燥する。その後、例えばアルミニウムリチウム合金の陰極電極をパターニングして、ＯＥ
Ｌ基板を作製する。
【００４８】
以上の有機ＥＬ表示パネル製造装置によれば、ノズルが高密度に実装された液滴吐出ヘ
ッド１２０からの発光材料吐出による発光層の形成が可能となり、ＯＥＬ基板の精度及び
品質が向上する。
【００４９】
（液滴吐出ヘッドのその他への適用）
以上、本発明の液滴吐出ヘッドを印刷装置とＯＥＬ基板の製造装置に利用することにつ
いて説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＤＮＡ
（Deoxyribo Nucleic Acids ：デオキシリボ核酸）、他の核酸（例えば、Ribo Nucleic A
cid：リボ核酸、Peptide Nucleic Acids：ペプチド核酸等）等、バイオ、ウイルス等の生
体化学に関する分子（生体分子）のマイクロアレイ、物質検査のマイクロアレイ等を製造
、検査等をするスポッタ等の装置にも利用することもできる。また、カラーフィルタや電
気配線回路を形成するための化合物を含む溶液、染料の金属の液滴吐出にも用いることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドを分解して示した分解斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの断面構造を示す断面図。
【図３】個別電極列に対する凹部の位置及び個別電極端子の配置の説明図。
【図４】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を示す工程図。
【図５】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの別の製造方法を示す工程図。
【図６】図５の続きを示す工程図。
【図７】液滴吐出ヘッドを用いた印刷装置の主要な構成を表す図。
【図８】液滴吐出ヘッドを用いた有機ＥＬ表示パネル製造装置の例を表す図。
【符号の説明】
【００５１】
１  キャビティ基板、２  電極基板、３  ノズル基板、４  発振回路、５  ＩＣ、１０  
液滴吐出ヘッド、１１  シリコン基板、１２  振動板、１３  吐出室、１４  リザーバ、
１７  ギャップ、１８  共通電極、２１  ガラス基板、２２  凹溝、２３  個別電極、２
４  個別電極端子、２４ａ  穴（個別電極端子形成部）  ２６  液状材料供給口、２９  
凹部、３２  ノズル、３３  オリフィス、１１０  プリント紙、１１１  ドラム、１１２
液滴吐出ヘッド、１１３  紙圧着ローラ、１１４  送りネジ、１１５  ベルト、１１６
モータ、１１７  プリント制御回路、１２０  液滴吐出ヘッド、１２１  設置台、１２
２  Ｙ方向駆動軸、１２３  Ｙ方向駆動モータ、１２４  Ｘ方向ガイド軸、１２５  設置
台駆動モータ、１２６  クリーニング機構部、１２７  基台、１２８  制御装置、１２９
ヒータ、１３０  ＯＥＬ用基板。
【図１】
2006088611.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006088611.tif 000009
【図８】
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