(57)【要約】【課題】アクチュエータ制御用のＩＣをインクジェットヘッド内に埋め込む構造とするとともに耐久性に優れた液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】液滴吐出ヘッド１００は、底壁が振動板８を形成し、液滴を溜めて吐出させる吐出室７が形成されたキャビティ基板３と、振動板８にギャップ１８を隔てて対向し、振動板８を駆動する個別電極１７が形成された電極基板４とを備え、電極基板４には、個別電極１７が形成される凹部１２よりも深い第２の凹部である凹部５０が作製されており、凹部５０に、個別電極１７を駆動するための電力を外部から取り入れるための入力配線２０を形成したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出室が形成され、前記吐出室の底壁が振動板となるキャビティ基板と、
前記振動板にギャップを隔てて対向し、該振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板とを備え、
前記電極基板には、前記個別電極を駆動するための電力を外部から取り入れるための入力配線が形成されており、
前記キャビティ基板と前記電極基板とが重なる領域の外側に、前記入力配線が形成される
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
吐出室が形成され、前記吐出室の底壁が振動板となるキャビティ基板と、
前記振動板にギャップを隔てて対向し、該振動板を駆動する個別電極が第１の凹部に形成された電極基板とを備え、
前記電極基板には、前記第１の凹部よりも深い第２の凹部が作製されており、
前記第２の凹部に、前記個別電極を駆動するための電力を外部から取り入れるための入力配線を形成した
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
吐出室が形成され、前記吐出室の底壁が振動板となるキャビティ基板と、
前記振動板にギャップを隔てて対向し、該振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板とを備え、
前記電極基板には、前記個別電極を駆動するための電力を外部から取り入れるための入力配線を形成されており、
前記キャビティ基板の前記入力配線と対向する領域に周囲よりもくぼませた凹部を作製した
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記電極基板に前記個別電極を駆動させるためのドライバＩＣを搭載し、
前記入力配線からの電力が前記ドライバＩＣに入力される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。  
【請求項５】
前記入力配線の全部を形成できる幅で前記第２の凹部または前記キャビティ基板の前記凹部を形成した
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。  
【請求項６】
前記第２の凹部を、エッチング加工またはサンドブラスト加工で作製する
ことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記キャビティ基板の前記凹部を、エッチング加工で作製する
ことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記請求項１〜７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを搭載した
ことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項９】
ガラス基板に、個別電極を形成する第１の凹部を作製し、該個別電極を駆動するための電力を外部から取り入れるための入力配線を形成する第２の凹部を前記第１の凹部に作製して電極基板とし、
前記電極基板に吐出室が形成されるシリコン基板を接合し、該シリコン基板に前記吐出室を形成してキャビティ基板とする
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
ガラス基板に、個別電極と該個別電極を駆動するための電力を外部から取り入れるための入力配線とを形成する第１の凹部を作製して電極基板とし、
シリコン基板の前記入力配線と対向する領域に、周囲よりもくぼませ凹部を作製してキャビティ基板とした後に、
前記電極基板と前記キャビティ基板とを接合する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記請求項９または１０に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を含む
ことを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクやその他の液体を吐出する液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法に関し、特にアクチュエータ制御用のＩＣをインクジェットヘッド内に埋め込む構造の液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出するための装置として、たとえばインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドが知られている。一般に、このインクジェットヘッドは、インク滴を吐出するための複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル孔に連通する吐出室や、リザーバ等のインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、吐出室に圧力を加えることによりインク滴を選択されたノズル孔より吐出するように構成されている。このようにインク滴を吐出させる方式としては、静電気力を利用する静電駆動方式や、圧電素子による圧電方式、発熱素子を利用するバブルジェット（登録商標）方式等がある。
【０００３】
このうち、静電駆動方式のインクジェットヘッドにおいては、吐出室の底部を振動板としたキャビティ基板と、この振動板に所定のギャップ（空隙）を介して対向する個別電極を形成した電極基板とを接合させた構成となっている。インク滴を吐出する際には、個別電極に駆動電圧を印加してプラスに帯電させ、対応する振動板に駆動電圧を印加してマイナスに帯電させる。そうすると、この時に生じる静電引力により振動板が個別電極側に弾性変形する。そして、この駆動電圧をオフにすると、振動板が復元する。このとき、吐出室の内部の圧力が急激に上昇し、吐出室内のインクの一部をインク滴としてノズル孔から吐出されることになる。
【０００４】
近年、静電駆動方式のインクジェットヘッドでは、高解像度画像の高速印刷及び多色印刷を目的として、ノズル密度の高密度化及び多列化が進んでおり、それに伴って１列当たりのノズル及び吐出室の数が増加し、ノズル列の長尺化が進んでいる。また、インクジェットヘッドの小型化を目的として、アクチュエータ制御用のＩＣをインクジェットヘッド内に埋め込む構造のものも多くなってきている。このようなインクジェットヘッドでは、インク流路及び電気熱変換素子を設けた基板の表面に、アクチュエータ制御用のＩＣを直接実装するととともに、このＩＣを駆動するための入力信号を供給するためのＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を基板に実装していた。
【０００５】
そのようなものとして、「液体吐出口から液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を一面上に有し、前記液体吐出口に連通する液体供給口が設けられた素子基板と、外部取出し電極を備えたプリント基板と、前記エネルギー発生素子に接続される出力側電極と前記外部取出し電極に接続される入力側電極とが設けられた、前記エネルギー発生素子用の制御用ＩＣ部品と、を具備し、前記制御用ＩＣ部品の少なくとも前記出力側電極が前記素子基板の前記一面上に設けられた液体噴射ヘッド」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１０９６９号公報（第５頁及び第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の液体噴射ヘッドは、制御用ＩＣの表面がノズル面の一部を形成しているため、制御用ＩＣの表面を保護する層を設けなければならず、構造及び製造工程が煩雑になってしまうという問題点があった。また、制御用の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という問題点があった。さらに、印刷紙に対して制御用ＩＣがノズルよりも近い位置に配置されているため、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という問題点があった。
【０００８】
ＦＰＣから制御用ＩＣを駆動する入力信号を供給するための配線と、その上部にあるキャビティ基板等のシリコン基板との間に不要な回路が形成されてしまい、制御用ＩＣに正常な入力信号が入力されないという問題があった。つまり、正常な入力信号が供給されないと、制御用ＩＣは誤動作する可能性が大きいのである。また、インク流路とＦＰＣとが制御用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という問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、アクチュエータ制御用のＩＣをインクジェットヘッド内に埋め込む構造とするとともに耐久性に優れた液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、吐出室が形成され、吐出室の底壁が振動板となるキャビティ基板と、振動板にギャップを隔てて対向し、該振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板とを備え、電極基板には、個別電極を駆動するための電力を外部から取り入れるための入力配線が形成されており、キャビティ基板と電極基板とが重なる領域の外側に、入力配線が形成されることを特徴とする。
【００１１】
したがって、入力配線の対向位置にキャビティ基板が存在しないので、入力配線とキャビティ基板との間で予期していない不要な回路が形成されなくて済み、入力配線を流れる各信号が正常な波形を有したままの状態でドライバＩＣに入力されることになる。すなわち、異常な波形を有した信号が入力されることによって発生するドライバＩＣの誤動作を、防止することができるのである。また、ドライバＩＣが誤動作を起こさないので、高画質な印字かつ高速な印刷が可能となる。さらに、ドライバＩＣが誤動作を起こさないので、耐久性に優れている。
【００１２】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、吐出室が形成され、吐出室の底壁が振動板となるキャビティ基板と、振動板にギャップを隔てて対向し、該振動板を駆動する個別電極が第１の凹部に形成された電極基板とを備え、電極基板には、第１の凹部よりも深い第２の凹部が作製されており、第２の凹部に、個別電極を駆動するための電力を外部から取り入れるための入力配線を形成したことを特徴とする。
【００１３】
したがって、電極基板に第２の凹部を形成することで入力配線とキャビティ基板との間の距離を長くできるので、入力配線とキャビティ基板との間で予期していない不要な回路が形成されなくて済み、入力配線を流れる各信号が正常な波形を有したままの状態でドライバＩＣに入力されることになる。すなわち、異常な波形を有した信号が入力されることによって発生するドライバＩＣの誤動作を、防止することができるのである。また、ドライバＩＣが誤動作を起こさないので、高画質な印字かつ高速な印刷可能となる。さらに、ドライバＩＣが誤動作を起こさないので、耐久性に優れている。
【００１４】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、吐出室が形成され、吐出室の底壁が振動板となるキャビティ基板と、振動板にギャップを隔てて対向し、該振動板を駆動する個別電極が形成された電極基板とを備え、電極基板には、個別電極を駆動するための電力を外部から取り入れるための入力配線を形成されており、キャビティ基板の入力配線と対向する領域に周囲よりもくぼませた凹部を作製したことを特徴とする。
【００１５】
したがって、キャビティ基板に凹部を形成することで入力配線とキャビティ基板との間の距離を長くできるので、入力配線とキャビティ基板との間で予期していない不要な回路が形成されなくて済み、入力配線を流れる各信号が正常な波形を有したままの状態でドライバＩＣに入力されることになる。すなわち、異常な波形を有した信号が入力されることによって発生するドライバＩＣの誤動作を、防止することができるのである。また、ドライバＩＣが誤動作を起こさないので、高画質な印字かつ高速な印刷可能となる。さらに、ドライバＩＣが誤動作を起こさないので、耐久性に優れている。
【００１６】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、電極基板に個別電極を駆動させるためのドライバＩＣを搭載し、入力配線からの電力がドライバＩＣに入力されることを特徴とする。したがって、入力配線とキャビティ基板との間で予期していない不要な回路が形成されなくて済み、入力配線を流れる各信号が正常な波形を有したままの状態でドライバＩＣに入力されることになる。
【００１７】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、入力配線の全部を形成できる幅で第２の凹部またはキャビティ基板の凹部を形成したことを特徴とする。したがって、液滴吐出ヘッドの構造を複雑にすることなく、隣接する入力配線同士の干渉も受けずに、入力配線とキャビティ基板との間で予期していない不要な回路が形成されなくて済む。本発明に係る液滴吐出ヘッドは、第２の凹部を、エッチング加工またはサンドブラスト加工で作製することを特徴とする。したがって、特別な加工方法で第２の凹部を形成しなくて済むので、製造に要する手間及び費用を低減することができる。
【００１８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、キャビティ基板の凹部を、エッチング加工で作製することを特徴とする。したがって、特別な加工方法でキャビティ基板の凹部を形成しなくて済むので、更に製造に要する手間及び費用を低減することができる。また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする。したがって、上述の液滴吐出ヘッドの効果をすべて有している。
【００１９】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ガラス基板に、個別電極を形成する第１の凹部を作製し、該個別電極を駆動するための電力を外部から取り入れるための入力配線を形成する第２の凹部を第１の凹部に作製して電極基板とし、電極基板に吐出室が形成されるシリコン基板を接合し、該シリコン基板に吐出室を形成してキャビティ基板とすることを特徴とする。したがって、複雑な製造工程を要しなくて済み、製造に要する手間及び費用を低減することができるとともに、ドライバＩＣに正常な波形の信号を供給できる液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【００２０】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、ガラス基板に、個別電極と該個別電極を駆動するための電力を外部から取り入れるための入力配線とを形成する第１の凹部を作製して電極基板とし、シリコン基板の入力配線と対向する領域に、周囲よりもくぼませた凹部を作製してキャビティ基板とした後に、電極基板とキャビティ基板とを接合することを特徴とする。したがって、複雑な製造工程を要しなくて済み、製造に要する手間及び費用を低減することができるとともに、ドライバＩＣに正常な波形の信号を供給できる液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【００２１】
本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上述の液滴吐出ヘッドの製造方法を含むことを特徴としている。したがって、上述の液滴吐出ヘッドの製造方法の効果をすべて有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１.
図１は、本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００を分解した状態を示す分解斜視図である。図１に基づいて、液滴吐出ヘッド１００の構成について説明する。この液滴吐出ヘッド１００は、静電気力により駆動される静電駆動方式の静電アクチュエータの代表として、ノズル基板の表面側に設けられたノズル孔から液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプの液滴吐出ヘッドを表している。また、図１は、駆動信号を供給するためのＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）の一部を含めて示している。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図の上側を上とし、下側を下として説明するものとする。
【００２３】
図１に示すように、この液滴吐出ヘッド１００は、電極基板４、キャビティ基板３、リザーバ基板２及びノズル基板１の４つの基板が順に積層されて接合された４層構造を特徴としている。リザーバ基板２の一方の面（上面）にはノズル基板１が接合されており、リザーバ基板２の他方の面（下面）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２が接合された面の反対面には、電極基板４が接合されている。すなわち、電極基板４、キャビティ基板３、リザーバ基板２、ノズル基板１の順で接合されている。さらに、液滴吐出ヘッド１００には、個別電極１７に駆動信号を供給するドライバＩＣ１５が設けられている。
【００２４】
［電極基板４］
電極基板４は、たとえば、厚さ１ｍｍのホウ珪酸ガラス等のガラスを主要な材料として形成するとよい。ここでは、電極基板４がホウ珪酸ガラスで形成されている場合を例に示すが、たとえば、電極基板４を単結晶シリコンで形成してもよい。この電極基板４の表面には、後述するキャビティ基板３の吐出室７の形状に合わせた第１の凹部である凹部（ガラス溝）１２が形成されている。この凹部１２は、たとえばエッチングにより深さ０．３μｍで形成するとよい。
【００２５】
また、この凹部１２の内部（特に底部）には、固定電極となる個別電極１７が、一定の間隔を有して後述のキャビティ基板３の各吐出室７（振動板８）と対向するように作製されている。そして、凹部１２は、その一部が個別電極１７を装着できるように、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ている。この個別電極１７は、たとえばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）を０．１μｍの厚さでスパッタして作製するとよい。
【００２６】
このようにＩＴＯで個別電極１７作製すると、透明なので放電したかどうかの確認が行いやすいという利点がある。さらに、個別電極１７は、その一端（電極基板４の中心側）がドライバＩＣ１５と接続されており、そのドライバＩＣ１５から個別電極１７に駆動信号が供給されるようになっている。このドライバＩＣ１５は、個別電極１７の２つの電極列の間（電極基板４の中心）における凹部１２に実装され、両方の電極列に接続されるようになっている。したがって、ドライバＩＣ１５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。
【００２７】
また、電極基板４の凹部１２には、ＦＰＣ３０を実装するためのＦＰＣ実装部１３が形成されている。ＦＰＣ実装部１３には、ＦＰＣ３０からドライバＩＣ１５を駆動する入力信号を供給するための入力配線２０が形成されており、ＦＰＣ３０とドライバＩＣ１５とを接続するようになっている。図１に示すように、入力配線２０は、凹部１２よりも更に深く作製されている第２の凹部である凹部５０に形成されている。この凹部５０については、図７で詳細に説明するものとする。
【００２８】
なお、電極基板４とキャビティ基板３とを接合した後に、電極基板４とキャビティ基板３との間に形成される所定の空隙であるギャップ１８を封止するための封止部１４を形成するとよい。また、この実施の形態１では、２つのドライバＩＣ１５を液滴吐出ヘッド１００に搭載した場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、ドライバＩＣ１５は、駆動させる個別電極１７の個数に応じて搭載する個数を決定するとよい。
【００２９】
電極基板４とキャビティ基板３とを接合して積層体を形成すると、振動板８と個別電極１７との間には、振動板８を撓ませる（変位させる）ことができる一定のギャップ（空隙）１８が、電極基板４の凹部１２により形成されるようになっている。このギャップ１８は、たとえば深さ０．２μｍとなるように形成するとよい。このギャップ１８は、凹部１２の深さ、個別電極１７及び振動板８の厚さにより決まることになる。このギャップ１８は、液滴吐出ヘッド１００の吐出特性に大きく影響するため、厳格な精度管理が要求される。なお、振動板８は、静電気力で駆動するのでアクチュエータとして機能するようになっている。
【００３０】
このギャップ１８は、各振動板８に対向する位置に細長い一定の深さを有するように形成されている。なお、ギャップ１８は、電極基板４に凹部１２を形成する他に、キャビティ基板３となるシリコン基板に凹部を形成したり、スペーサを挟むことによって設けたりすることも可能である。また、個別電極１７は、一定の間隔の隙間をもって振動板８に対向しており、ギャップ１８の底面に沿って電極基板４の末端まで伸びている。そして、この末端でドライバＩＣ１５と接続されるようになっている。  
【００３１】
この液滴吐出ヘッド１００は、複数の個別電極１７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１７が、互いの長辺が平行になるように配置されている。そして、図１では、個別電極１７の短辺方向に伸びる１つの電極列を示している。なお、個別電極１７の短辺が長辺に対して斜めに形成されており、個別電極１７が細長い平行四辺形状になっている場合には、長辺方向に直角方向に伸びる電極列を形成するようにすればよい。
【００３２】
なお、電極基板４には、図示省略の外部のインクタンクから供給される液体を取り入れる流路となるインク供給孔１１が設けられている。このインク供給孔１１は、電極基板４を貫通している。また、個別電極１７をＩＴＯで作製した場合を例に示したが、これに限定するものではなく、クロム等の金属等で作製してもよい。さらに、ここで示した凹部１２の深さやギャップ１８の長さ、個別電極１７の厚さは一例であり、ここで示す値に限定するものではない。
【００３３】
［キャビティ基板３］
キャビティ基板３は、たとえば厚さ約５０μｍ（マイクロメートル）の（１１０）面方位のシリコン単結晶基板（以下、単にシリコン基板という）を主要な材料として構成されている。このシリコン基板にドライエッチングまたは異方性ウエットエッチングのいずれかあるいは双方を行い、底壁が可撓性を有する振動板８となる吐出室（または、圧力室）７が複数形成されている。この吐出室７は、個別電極１７の電極列に対応して形成されており、インク等の液滴が保持されて吐出圧が加えられるようになっている。また、吐出室７は、紙面手前側から奥側にかけて平行に並んで形成されているものとする。なお、キャビティ基板３の中央部には、凹部１２の形状に対応した貫通穴２４が形成されている。
【００３４】
さらに、キャビティ基板３の下面（電極基板４と対向する面）には、振動板８と個別電極１７との間を電気的に絶縁するためのＴＥＯＳ膜（ここでは、Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：テトラエトキシシラン（珪酸エチル）を用いてできるＳｉＯ2 膜をいう）である絶縁膜２３（図５参照）をプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＴＥＯＳ−ｐＣＶＤともいう）法を用いて、０．１μｍ成膜している。これは、振動板８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。
【００３５】
ここでは、絶縁膜２３がＴＥＯＳ膜である場合を示しているが、これに限定するものではなく、絶縁性能が向上する物質であればよい。たとえば、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム（アルミナ））を用いてもよい。また、キャビティ基板３の上面にも、図示省略の液体保護膜となるＳｉＯ2 膜（ＴＥＯＳ膜を含む）を、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法により成膜するとよい。液体保護膜を成膜することによって、インク滴で流路が腐食されるのを防止できるからである。この液体保護膜の応力と絶縁膜２３の応力とを相殺させ、振動板８の反りを小さくできるという効果もある。
【００３６】
なお、振動板８は、高濃度のボロンドープ層で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／ｃｍ3 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８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７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８を所望の厚さに形成することができる。
【００３７】
また、キャビティ基板３にも、インク供給孔１１が設けられている（電極基板４に設けられたインク供給孔１１と連通するようになっている）。さらに、キャビティ基板３には、外部電極端子としての共通電極端子１６が形成されている。この共通電極端子１６は、図示省略の外部の発振回路等から振動板８に個別電極１７と反対の極性の電荷が供給する際の端子となるものである。なお、電極基板４に凹部５０を形成するのではなく、キャビティ基板３の下面に周囲よりもくぼませた凹部５１を形成するようにしてもよい（実施の形態２（特に図１１）で詳細に説明する）。
【００３８】
［リザーバ基板２］
リザーバ基板２は、たとえば単結晶シリコンを主要な材料としており、各吐出室７にインク等の液滴を供給するためのリザーバ１０が各吐出室７に共通して形成されている。このリザーバ１０の底面には、リザーバ１０から吐出室７へ液滴を移送するための供給口９が各吐出室７の位置に合わせて形成されている。また、リザーバ１０の底面には、リザーバ１０の底面を貫通するインク供給孔１１が形成されている。
【００３９】
このインク供給孔１１と、キャビティ基板３に形成されたインク供給孔１１と、電極基板４に形成されたインク供給孔１１とは、リザーバ基板２、キャビティ基板３及び電極基板４が接合された状態において互いに連通するようになっており、外部のインクタンクから液滴が供給されるようになっている。さらに、各吐出室７とノズル基板１に設けられたノズル孔５との間の流路となり、吐出室７で加圧されたインク滴がノズル孔５に移送する流路となる複数のノズル連通孔６が各ノズル孔５に合わせて形成されている。なお、リザーバ基板２の中央部には、貫通穴２４の形状に対応した貫通穴２５が形成されている。
【００４０】
［ノズル基板１］  
ノズル基板１は、たとえば厚さ１００μｍのシリコン基板を主要な材料としており、各々のノズル連通孔６と連通する複数のノズル孔５が形成されている。そして、各ノズル孔５は、各ノズル連通孔６から移送された液滴を外部に吐出するようになっている。なお、ノズル孔５を複数段で形成すると、液滴を吐出する際の直進性の向上が期待できる。ここでは、ノズル孔５を有するノズル基板１を上面とし、電極基板４を下面として説明するが、実際に用いられる場合には、ノズル基板１の方が電極基板４よりも下面となることが多い。
【００４１】
なお、電極基板４、キャビティ基板３、リザーバ基板２及びノズル基板１を接合するときに、シリコンからなる基板とホウ珪酸ガラスからなる基板を接合する場合（電極基板４とキャビティ基板３とを接合する場合）は陽極接合により、シリコンからなる基板同士を接合する場合（キャビティ基板３とリザーバ基板２、リザーバ基板２とノズル基板１）は直接接合によって接合することができる。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。
【００４２】
図２は、液滴吐出ヘッド１００の断面構成を示す縦断面図である。この図は、液滴吐出ヘッド１００が組み立てられた状態のＡ−Ａ断面（図１参照）を示す縦断面図である。図２に基づいて、液滴吐出ヘッド１００の組み立てられた状態の構成及び動作について説明する。図２に示すように、液滴吐出ヘッド１００は、キャビティ基板３と接合した電極基板４の各個別電極１７の端部を露出させるため、キャビティ基板３の中央部を開口して貫通穴２４を形成している。
【００４３】
そして、個別電極１７に対する電力（電荷）供給手段となるドライバＩＣ１５は、貫通穴２４において各個別電極１７と電気的に接続し、選択した個別電極１７に電荷を供給するようになっている。つまり、この液滴吐出ヘッド１００では、ドライバＩＣ１５が液滴吐出ヘッド１００の内部に収容されており、上面をノズル基板１、側面をリザーバ基板２及びキャビティ基板３、下面を電極基板４によって閉塞されるようになっている。つまり、キャビティ基板３の貫通穴２４と、リザーバ基板２の貫通穴２５とで収容部２６を形成し、この収容部２６にドライバＩＣ１５が収容されるようになっている。なお、収容部２６は、液滴や外気からドライバＩＣ１５を保護するために密閉するのが望ましい。
【００４４】
また、電極基板４とキャビティ基板３とを接合した際に形成されるギャップ１８を密閉するために貫通穴２４側に封止部１４を形成するようになっている。こうすることで、ギャップ１８を気密に封止することができる。なお、封止部１４に使用する材料を特に限定するものではなく、ギャップ１８を気密封止できる材料であればよい。たとえば、水分透過性の低い酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）や、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、ポリパラキシリレン等で封止部１４を形成するとよい。
【００４５】
ここで、液滴吐出ヘッド１００の動作について簡単に説明する。リザーバ１０には、インク供給孔１１を介して外部からインク等の液滴が供給されている。また、吐出室７には、供給口９を介してリザーバ１０から液滴が供給されている。ドライバＩＣ１５には、ＦＰＣ３０を介して液滴吐出装置の図示省略の制御部から駆動信号（パルス電圧）が供給されている。そして、ドライバＩＣ１５によって選択された個別電極１７には０Ｖ〜４０Ｖ程度のパルス電圧が印可され、その個別電極１７を正に帯電させる。
【００４６】
このとき、共通電極端子１６を介してキャビティ基板３には負の極性を有する電荷が外部の発振回路等から供給され、正に帯電された個別電極１７に対応する振動板８を相対的に負に帯電させる。そのため、選択された個別電極１７と振動板８との間では静電気力が発生することになる。そうすると、振動板８は、静電気力によって個別電極１７側に引き寄せられて撓むことになる。これにより吐出室７の容積は広がる。
【００４７】
次に、個別電極１７へのパルス電圧の供給を止めると、振動板８と個別電極１７との間の静電気力がなくなり、振動板８は元の状態に復元する。このとき、吐出室７の内部の圧力が急激に上昇し、吐出室７内の液滴がノズル連通孔６を通過してノズル孔５から吐出されることになる。この液滴が、たとえば記録紙に着弾することによって印刷等が行われるようになっている。その後、液滴がリザーバ１０から供給口９を通じて吐出室７内に補給され、初期状態に戻る。このような方法は、引き打ちと呼ばれるものであるが、バネ等を用いて液滴を吐出する押し打ちと呼ばれる方法もある。
【００４８】
なお、液滴吐出ヘッド１００のリザーバ１０への液滴の供給は、たとえばインク供給孔１１に接続された図示省略の液滴供給管により行われている。また、ＦＰＣ３０が、ＦＰＣ３０の長手方向が電極列を形成する個別電極１７の短辺方向と平行となるようにドライバＩＣ１５と接続されている。たとえば、個別電極１７の短辺が長辺に対して斜めになっており、個別電極１７が細長い平行四辺形状になっている場合には、個別電極１７の長辺と直角方向にＦＰＣ３０を接続すればよい。これにより、複数の電極列を有する液滴吐出ヘッド１００とＦＰＣ３０とをコンパクトに接続することができる。
【００４９】
図３は、液滴吐出ヘッド１００が搭載された液滴吐出装置の制御系を示す概略ブロック図である。なお、この液滴吐出装置が一般的なインクジェットプリンタである場合を例に示す。図に基づいて、液滴吐出ヘッド１００が搭載された液滴吐出装置の制御系について説明する。ただし、液滴吐出ヘッド１００が搭載された液滴吐出装置の制御系を、ここで示した場合に限定するものではない。
【００５０】
インクジェットプリンタは、液滴吐出ヘッド１００を駆動制御するための駆動制御装置４１を備えている。この駆動制御装置４１は、ＣＰＵ（中央処理装置）４２ａを中心に構成された制御部４２を備えている。ＣＰＵ４２ａは、パーソナルコンピュータや遠隔制御装置（リモコン）等の外部装置４３から印刷情報が入力されるようになっている。この印刷情報は、バス５２を介して入力されたり、赤外線信号等の無線信号で入力されたりするようになっている。また、ＣＰＵ４２ａには、内部バス５３を介してＲＯＭ４４ａ、ＲＡＭ４４ｂ及びキャラクタジェネレータ４４ｃが接続されている。
【００５１】
制御部４２では、ＲＡＭ４４ｂ内の記憶領域を作業領域として用いて、ＲＯＭ４４ａ内に格納されている制御プログラムを実行し、キャラクタジェネレータ４４ｃから発生するキャラクタ情報に基づき、液滴吐出ヘッド１００を駆動するための制御信号を生成する。制御信号は、論理ゲートアレイ４５及び駆動パルス発生回路４６を介して、印刷情報に対応した駆動制御信号となって、コネクタ４７を経由して液滴吐出ヘッド１００に内蔵されたドライバＩＣ１５に供給されるほか、ＣＯＭ発生回路４６ａに供給される。また、ドライバＩＣ１５には、印字用の駆動パルス信号Ｖ３、制御信号ＬＰ、極性反転制御信号ＲＥＶ等（図４参照）も供給されるようになっている。なお、ＣＯＭ発生回路４６ａは、たとえば駆動パルスを発生するための図示省略の共通電極ＩＣで構成するとよい。
【００５２】
ＣＯＭ発生回路４６ａでは、供給された上記の各信号に基づき、液滴吐出ヘッド１００の共通電極端子１６、すなわち各振動板８に印加すべき駆動信号（駆動電圧パルス）をその図示省略の共通出力端子ＣＯＭから出力するようになっている。また、ドライバＩＣ１５では、供給された上記の各信号及び電源回路７０から供給される駆動電圧Ｖｐに基づき、各個別電極１７に印加すべき駆動信号（駆動電圧パルス）を、各個別電極１７に対応した個数の個別出力端子ＳＥＧから出力するようになっている。そして、共通出力端子ＣＯＭの出力と個別出力端子ＳＥＧの出力との電位差が、各振動板８とそれに対向する個別電極１７との間に印加される。振動板８の駆動時（液滴の吐出時）には指定された向きの駆動電位差波形を与え、非駆動時には駆動電位差を与えないようになっている。
【００５３】
図４は、ドライバＩＣ１５及びＣＯＭ発生回路４６ａの内部構成の一例を示す概略ブロック図である。なお、ドライバＩＣ１５及びＣＯＭ発生回路４６ａは、１組で６４個の個別電極１７及び振動板８に駆動信号を供給するものとする。また、ドライバＩＣ１５が、電源回路７０から高電圧系の駆動電圧Ｖｐ及び論理回路系の駆動電圧Ｖｃｃが供給されて動作するＣＭＯＳの６４ビット出力の高耐圧ドライバである場合を例に示している。
【００５４】
ドライバＩＣ１５は、供給された駆動制御信号に応じて、駆動電圧パルスとＧＮＤ電位の一方を、個別電極１７に印加する。ドライバＩＣ１５は、６４ビットのシフトレジスタ６１を有し、シフトレジスタ６１はシリアルデータとして論理ゲートアレイ４５より送信された６４ビット長のＤＩ信号入力を、ＤＩ信号に同期する基本クロックパルスであるＸＳＣＬパルス信号入力によりデータをシフトアップし、シフトレジスタ８１内のレジスタに格納するスタティクシフトレジスタとなっている。ＤＩ信号は、６４個の個別電極１７のそれぞれを選択するための選択情報をオン／オフにより示す制御信号であり、この信号がシリアルデータとして送信される。
【００５５】
また、ドライバＩＣ１５は、６４ビットのラッチ回路６２を有し、ラッチ回路６２はシフトレジスタ６１内に格納された６４ビットデータを制御信号（ラッチパルス）ＬＰによりラッチしてデータを格納し、格納されたデータを６４ビット反転回路６３に信号出力するスタティクラッチである。ラッチ回路６２では、シリアルデータのＤＩ信号が各振動板８の駆動を行うための６４セグメント出力を行うための６４ビットのパラレル信号へと変換される。
【００５６】
反転回路６３では、ラッチ回路６２から入力される信号と、ＲＥＶ信号との排他的論理和をレベルシフタ６４へ出力する。レベルシフタ６４は、反転回路６３からの信号の電圧レベルをロジック系の電圧レベル（５Ｖレベル又は３．３Ｖレベル）からヘッド駆動系の電圧レベル（０〜４５Ｖレベル）に変換するレベルインターフェイス回路である。ＳＥＧドライバ６５は、６４チャンネルのトランスミッションゲート出力となっていて、レベルシフタ６４の入力によりＳＥＧ１〜ＳＥＧ６４のセグメント出力に対して、駆動電圧パルス入力か又はＧＮＤ入力のいずれかを出力する。ＣＯＭ発生回路４６ａに内蔵されたＣＯＭドライバ６６は、ＲＥＶ入力に対して駆動電圧パルスか又はＧＮＤ入力のいずれかをＣＯＭへ出力する。
【００５７】
ＸＳＣＬ、ＤＩ、ＬＰ及びＲＥＶの各信号は、ロジック系の電圧レベルの信号であり、論理ゲートアレイ４５よりドライバＩＣ１５に送信される信号である。このように、ドライバＩＣ１５及びＣＯＭ発生回路４６ａを構成することにより、駆動するセグメント数（振動板８の数）が増加した場合においても容易に液滴吐出ヘッド１００の振動板８の駆動する駆動電圧パルスとＧＮＤとを切り替えることが可能となる。
【００５８】
なお、上記の各信号は、電極基板４に形成されている入力配線２０を介してドライバＩＣ１５に供給されるようになっている。この入力配線２０とキャビティ基板３との距離が短いと、予定していない回路が入力配線２０とキャビティ基板３との間に形成されてしまう。そうすると、正常な信号がドライバＩＣ１５に供給されないことになり、ドライバＩＣ１５が誤動作する可能性が高くなる。そこで、この実施の形態１では、電極基板４に凹部５０を形成しているのである。
【００５９】
図５は、入力配線２０とキャビティ基板３との関係を説明するための説明図である。図５に基づいて、入力配線２０とキャビティ基板３との電気的な関係について説明する。なお、図５は、電極基板４に凹部５０が形成されていない状態を示している。図５に示すように、電極基板４には、複数の入力配線２０が形成されている。この各入力配線２０は、上記の信号それぞれに対応しており、ドライバＩＣ１５に供給される信号の数だけ形成されるようになっている。ここでは、入力配線２０Ａ及び入力配線２０Ｂの２つの入力配線２０を例に説明する。
【００６０】
液滴吐出ヘッド１００は、入力配線２０Ａ及び入力配線２０Ｂの横方向については十分絶縁されるように設計されている。図５に示すように、入力配線２０Ａと入力配線２０Ｂとは、２０μｍ〜５０μｍ程度の間隔に設計され、形成されている。しかしながら、縦方向（つまり、各入力配線２０とキャビティ基板３との間）については小型化の要請から十分絶縁されているとは言えない。すなわち、図５に示すように、各入力配線２０とキャビティ基板３とは、通常０．１μｍ〜０．５μｍ程度の間隔に設計され、形成されているのである。
【００６１】
そうすると、入力配線２０Ａと入力配線２０Ｂとが電気的に独立してしないことになり、入力配線２０Ａと入力配線２０Ｂとで互いに干渉し合うことになってしまう。すなわち、入力配線２０Ａとキャビティ基板３とで、入力配線２０Ｂとキャビティ基板３とでそれぞれ予期していない回路が形成されてしまい、正常な信号がドライバＩＣ１５に供給されないことになってしまうのである。
【００６２】
たとえば、キャビティ基板３の下面に形成される絶縁膜２３と入力配線２０Ａ及び入力配線２０Ｂとの間隔が狭い場合は、キャビティ基板３には所定の抵抗値（図６で示すＲｓｉ）があり、対向する電極間（キャビティ基板３及び各入力配線２０）でコンデンサが形成されることになる（図６で示すＣｉｎ）。また、絶縁膜２３にピンホールのような部分がある場合は、そこから電流がリークしてしまい、対向する電極間で抵抗が形成されることになる（図６で示すＲｉｎ）。本来、このような回路が形成されないことが望ましいのである。                                            
【００６３】
図６は、各入力配線２０及びキャビティ基板３との間に形成される回路を説明するための説明図である。図６に基づいて、キャビティ基板３及び各入力配線２０との間に形成されてしまう予期しない回路について説明する。この図６では、３種類の信号（信号「Ｖ３」、信号「ＶＰ」及び信号「ＸＳＣＬ」）を例に示しているが、入力配線２０の本数に応じた図３及び図４で示したような種々の信号がドライバＩＣ１５に供給されるようになっている。
【００６４】
図６には、共通電極端子１６に印加されるヘッド駆動用の信号である信号「Ｖ３」（３０Ｖ前後）の信号波形を（ａ）、入力配線２０Ａを介してドライバＩＣ１５に供給される信号「Ｖｐ」（４０Ｖ前後）の信号波形を（ｂ）、入力配線２０Ｂを介してドライバＩＣ１５に供給される信号「ＸＳＣＬ」（５Ｖ前後）の信号波形を（ｃ）としてそれぞれ図示している。また、Ｒｓｉがキャビティ基板３（Ｓｉ）の抵抗を、Ｒｉｎが絶縁膜２３の抵抗を、Ｃｉｎが絶縁膜２３の容量をそれぞれ示している。
【００６５】
図６に示すように、これらの信号は、それぞれ正常な波形をもってドライバＩＣ１５に入力されることが望ましい。そうすれば、ドライバＩＣ１５は、入力した信号に応じて正常に動作することができる。しかしながら、入力配線２０Ａ及び入力配線２０Ｂと、キャビティ基板３との距離が狭いと、図６に示すような回路が各入力配線２０とキャビティ基板３との間に形成されてしまうことがある。このような回路が形成されると、隣接する入力配線２０同士で干渉し合うことになり、各信号が有する本来の正常な波形が変形したものとなってしまう。
【００６６】
ａ−ｂ間では、絶縁膜２３の容量及び抵抗により信号「Ｖ３」の波形が正常にキャビティ基板３の共通電極端子１６に印加されなくなることがある。これによって、液滴吐出ヘッド１００の正常動作ができなくなってしまうことがある。また、ｂ−ｃ間では絶縁膜２３及びキャビティ基板３を介して信号「ＸＳＣＬ」の正常な信号波形を形成できなくなることがある。これによって、ドライバＩＣ１５の動作が不安定となり液滴吐出ヘッド１００の正常動作ができなくなる。さらに、ｃ−ａ間では、ｂ−ｃ間と同様なことが生じる。つまり、信号「Ｖ３」の立ち上り、立下りの際に流れる電流の影響を受けることにより、信号「ＸＳＣＬ」の正常な信号波形を形成できなくなることがある。
【００６７】
したがって、実施の形態１では、凹部５０を形成して各入力配線２０とキャビティ基板３との間の距離を長くするようにしているのである。この実施の形態１では、各入力配線２０の対向位置にキャビティ基板３が積層されるようになっている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。極端な例を挙げれば、各入力配線２０の対向位置にキャビティ基板３を存在させないようにしてもよい。つまり、入力配線２０は、キャビティ基板３と対向しない領域に形成するとよい。そうすれば、各入力配線２０とキャビティ基板３との間に図６で示したような回路が形成されないようにできる。
【００６８】
図７は、凹部５０を詳細に説明するための説明図である。図７に基づいて、実施の形態１の特徴部分である凹部５０について説明する。この実施の形態１では、各入力配線２０とキャビティ基板３との間の空隙を拡大するように電極基板４に凹部５０を形成している。この空隙は、１０μｍ以上あることが望ましいが、ドライバＩＣ１５に供給される各信号の電圧値に基づいて決定すればよい。そうすれば、各入力配線２０とキャビティ基板３（共通電極端子１６）との距離が増すため、抵抗大かつ容量小、すなわち回路形成がなくなるため、各信号の波形が正常にドライバＩＣ１５（共通電極端子１６）に伝達されることになる。したがって、ドライバＩＣ１５の誤動作を防止でき、高画質な印字が高速で印刷可能となる。また、ドライバＩＣ１５が誤動作を起こさないので、耐久性に優れている。
【００６９】
なお、実施の形態１では、凹部５０が入力配線２０の本数に対応して形成されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。つまり、各入力配線２０とキャビティ基板３と間の距離を増加させればよいので、幅の広い１つの凹部５０を形成し、そこに入力配線２０全部を形成するようにしてもよい。また、凹部５０をいくつか形成し、そこに入力配線２０を数本ずつに分けて形成するようにしてもよい。
【００７０】
次に、液滴吐出ヘッド１００を構成する電極基板４の製造工程について説明する。図８及び図９は、この実施の形態１の特徴部分である電極基板４の製造工程の一例を示す断面図である。図８及び図９に基づいて、液滴吐出ヘッド１００を構成する電極基板４の製造工程について説明する。なお、ここでは、電極基板４の製造工程の一例を示すが、これに限定するものではない。また、図８（ａ）〜図８（ｄ）、図９（ｈ）及び図９（ｉ）は縦断面図として、図８（ｅ）、図９（ｆ）及び図９（ｇ）は横断面図として表している。
【００７１】
まず、所定の厚さ（たとえば、１ｍｍの厚さ）に加工された硼珪酸系のガラス基板４’を用意する（図８（ａ））。次に、このガラス基板４’の表面に、たとえばスパッタによりクロム（Ｃｒ）からなるエッチングマスク８０を形成し、フォトリソグラフィーによってエッチングマスク８０の表面に所定形状の図示省略のレジストをパターニングしてエッチングを行い、エッチングマスク８０に凹部５０に対応する形状の開口部を形成する（図８（ｂ））。
【００７２】
それから、たとえばフッ酸水溶液でガラス基板４’をエッチングすることにより、凹部５０を形成していく（図８（ｃ））。そして、レジストを有機剥離液等で剥離後、ガラス基板４’をクロムエッチング液に浸しエッチングマスク８０を除去する（図８（ｄ））。次に、ガラス基板４’の表面に、エッチングマスク８１を形成し、フォトリソグラフィーによってエッチングマスク８１の表面に所定形状の図示省略のレジストをパターニングしてエッチングを行い、エッチングマスク８１に凹部１２に対応する形状の開口部を形成する（図８（ｅ））。そして、たとえばフッ酸水溶液でガラス基板４’をエッチングすることにより、凹部５０及び凹部１２の部分を掘り下げる（図９（ｆ））。なお、凹部５０をエッチングで形成するのではなく、サンドブラスト加工によって形成してもよい。
【００７３】
次に、レジストを有機剥離液等で剥離後、ガラス基板４’をクロムエッチング液に浸しエッチングマスク８１を除去すれば、凹部５０及び凹部１２が形成される（図９（ｇ））。このように、エッチングマスク８０及びエッチングマスク８１を用いてパターニングとエッチングとを繰り返し行うことにより、ガラス基板４’の底面に凹部５０を形成することができるとともに、凹部５０よりも浅い深さの凹部１２が形成できる。
【００７４】
この凹部５０の深さは、凹部５０に形成される入力配線２０の厚さに応じて設定するとよい。つまり、凹部５０に形成される入力配線２０とキャビティ基板３との間の空隙に１０μｍ以上の距離を有するように凹部５０の深さを設定すればよい。なお、凹部５０の深さは、エッチング時間を調整することによって所要の寸法に形成することができる。また、凹部５０深さが入力配線２０とキャビティ基板３との間に１０μｍ以上の距離を有するよう形成されている場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、搭載されるドライバＩＣ１５に入力される各信号の電圧値に基づいて凹部５０の深さを設定するとよい。
【００７５】
その後、このガラス基板４’の全面に、たとえばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜８５をスパッタにより成膜する（図９（ｈ））。ＩＴＯ膜８５の厚さは、たとえば０．１μｍとなるように成膜するとよい。そして、フォトリソグラフィーによって図示省略のレジストをパターニングしてエッチングすることにより、個別電極１７及び入力配線２０の部分に対応するＩＴＯパターンを形成する（図９（ｉ））。ここでは、個別電極１７及び入力配線２０の材料がＩＴＯである場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、クロム等の金属等を用いてもよい。ただし、ＩＴＯは、透明であるので放電したかどうかの確認が行いやすいことなどの理由から、一般にＩＴＯが用いられることが多い。
【００７６】
以上のように、ガラス基板４’を加工して電極基板４が作製される。その後、この電極基板４に、振動板８を個別電極１７に対向させて絶縁膜２３を介してキャビティ基板３を陽極接合し、更にそのキャビティ基板３にリザーバ基板２を、リザーバ基板２にノズル基板１をそれぞれエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合することにより液滴吐出ヘッド１００が作製される。なお、ここでは、被加工基板としてガラス基板４’を用いた場合を例に説明したが、基板材料は特に限定されるものではなく、たとえばシリコン基板を用いてもよい。
【００７７】
実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２に係る液滴吐出ヘッド１００ａを分解した状態を示す分解斜視図である。図１０に基づいて、液滴吐出ヘッド１００ａの構成について説明する。この液滴吐出ヘッド１００ａは、静電気力により駆動される静電駆動方式の静電アクチュエータの代表として、ノズル基板の表面側に設けられたノズル孔から液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプの液滴吐出ヘッドを表している。また、図１０は、駆動信号を供給するためのＦＰＣの一部を含めて示している。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００７８】
実施の形態２に係る液滴吐出ヘッド１００ａは、電極基板４に凹部５０を形成するのではなく、キャビティ基板３ａの下面に凹部５１を形成している点で実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００と異なっている。すなわち、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００では、電極基板４に凹部５０を形成することで各入力配線２０とキャビティ基板３ａとの間の空隙に所定以上の距離を設けた場合を示しているが、実施の形態２に係る液滴吐出ヘッド１００ａでは、キャビティ基板３ａに凹部５１を形成することで各入力配線２０とキャビティ基板３ａとの間の空隙に所定以上の距離を設けた場合を示している。この凹部５１は、キャビティ基板３ａの入力配線２０と対向する領域に周囲よりも凹ませて作製したものである。
【００７９】
したがって、実施の形態２では、凹部５１を形成して各入力配線２０とキャビティ基板３ａとの間の距離を長くするようにしているのである。この実施の形態２では、各入力配線２０の対向位置にキャビティ基板３ａが積層されるようになっている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。極端な例を挙げれば、各入力配線２０の対向位置にキャビティ基板３ａを存在させないようにしてもよい。つまり、図１５に示すとおり入力配線２０は、キャビティ基板３ａと対向しない領域に形成するとよい。そうすれば、各入力配線２０とキャビティ基板３ａとの間に図６で示したような回路が形成されないようにできる。
【００８０】
図１１は、凹部５１を詳細に説明するための説明図である。図１１に基づいて、実施の形態２の特徴部分である凹部５１について説明する。この実施の形態２では、各入力配線２０とキャビティ基板３ａとの間の空隙を拡大するようにキャビティ基板３ａに凹部５１を形成している。この空隙は、１０μｍ以上あることが望ましいが、ドライバＩＣ１５に供給される各信号の電圧値に基づいて決定すればよい。そうすれば、各入力配線２０とキャビティ基板３ａ（共通電極端子１６）との距離が増すため、抵抗大かつ容量小、すなわち回路形成がなくなるため、各信号の波形が正常にドライバＩＣ１５（共通電極端子１６）に伝達されることになる。したがって、ドライバＩＣ１５の誤動作を防止でき、高画質な印字が高速で印刷可能となる。また、ドライバＩＣ１５が誤動作を起こさないので、耐久性に優れている。
【００８１】
なお、実施の形態２では、凹部５１が入力配線２０の本数に対応して形成されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。つまり、各入力配線２０とキャビティ基板３ａと間の距離を増加させればよいので、幅の広い１つの凹部５１を形成し、そこに入力配線２０全部を形成するようにしてもよい。また、凹部５１をいくつか形成し、そこに入力配線２０を数本ずつに分けて形成するようにしてもよい。
【００８２】
次に、液滴吐出ヘッド１００ａを構成するキャビティ基板３ａの製造工程について説明する。図１２及び図１３は、この実施の形態２の特徴部分であるキャビティ基板３ａの製造工程の一例を示す縦断面図である。図１２及び図１３に基づいて、液滴吐出ヘッド１００ａを構成するキャビティ基板３ａの製造工程について説明する。なお、ここでは、キャビティ基板３ａの製造工程の一例を示すが、これに限定するものではない。
【００８３】
まず、単結晶シリコンウェハ等のシリコン基板３ａ’を用意する（図１２（ａ））。このシリコン基板３ａ’を機械研削等によって薄板化して、所定の厚さにする。そして、熱酸化やプラズマＣＶＤ等によりシリコン基板３ａ’の全面に酸化シリコン膜８３を形成する（図１２（ｂ））。その後、酸化シリコン膜８３の表面にレジストを塗布し凹部５１の形状をフォトリソグラフィー等によりパターニングして、凹部５１を形成する部分の酸化シリコン膜８３をフッ酸等により除去する（図１２（ｃ））。
【００８４】
それから、酸化シリコン膜８３をエッチングマスクとして、たとえば水酸化カリウム水溶液でシリコン基板３ａ’の一方の面をエッチングして凹部５１を形成する。（図１２（ｄ））。そして、シリコン基板３ａ’に形成されている酸化シリコン膜８３をすべて除去する（図１２（ｅ））。その後、シリコン基板３ａ’の凹部５１が形成された側の面にボロンを高濃度に拡散して、ドープ層８４を形成する（図１２（ｆ））。このドープ層８４は、例えば２μｍの厚さで形成するとよい。
【００８５】
そして、再びシリコン基板３ａ’の全面に、熱酸化やプラズマＣＶＤ等により酸化シリコン膜８５を形成する（図１３（ｇ））。その後、吐出室７、貫通孔２４及びインク供給孔１１となる部分の酸化シリコン膜８５を、フォトリソグラフィー等によりパターニングしてフッ酸等により除去する（図１３（ｈ））。それから、酸化シリコン膜８５をエッチングマスクとして、たとえば水酸化カリウム水溶液でシリコン基板３ａ’の凹部５１を形成していない側の面をエッチングして吐出室７、貫通孔２４及びインク供給孔１１を形成する（図１３（ｉ））。
【００８６】
なお、ドープ層８４は、吐出室７となる底面部分において、エッチングストップ層として機能するようになっている。この吐出室７となる底面部分は、液滴吐出ヘッド１００ａにおいて振動板８として機能することになる。また、貫通穴２４及びインク供給孔１１に残ったシリコンの薄膜は、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）等によって除去するとよい。そして、シリコン基板３ａ’に形成されている酸化シリコン膜８５をすべて除去する（図１３（ｊ））。次に、シリコン基板３ａの凹部５１が形成されていない面に共通電極端子１６を形成する（図１３（ｋ））。最後に、シリコン基板３ａ’の凹部５１が形成された側の面に、酸化シリコン等からなる絶縁膜２３を形成してキャビティ基板３ａが作製される。
【００８７】
なお、キャビティ基板３ａが完成した後の液滴吐出ヘッド１００ａの製造工程は、一般の静電駆動方式の液滴吐出ヘッドの製造工程と同様である。すなわち、陽極接合等により個別電極１７等の形成された電極基板４ａをキャビティ基板３ａに接合し、キャビティ基板３ａにリザーバ基板２を、リザーバ基板２にノズル基板１をそれぞれエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合することにより液滴吐出ヘッド１００ａが作製される。ここでは、凹部５１を形成した後に、吐出室７や貫通孔２４、インク供給孔１１を形成した場合を例に説明したが、順番が逆になってもよい。
【００８８】
実施の形態３．
図１５は、上述した液滴吐出ヘッド１００または液滴吐出ヘッド１００ａを搭載した液滴吐出装置１５０の一例を示した斜視図である。図１５に示す液滴吐出装置１５０は、一般的なインクジェットプリンタである。なお、この液滴吐出装置１５０は、周知の製造方法によって製造することができる。上述した液滴吐出ヘッド１００及び液滴吐出ヘッド１００ａは、各入力配線２０とキャビティ基板３ａまたはキャビティ基板３ａとの間の距離を長くしたことに特徴を有するものである。
【００８９】
なお、液滴吐出ヘッド１００及び液滴吐出ヘッド１００ａは、図１５に示す液滴吐出装置１５０の他に、液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することができる。また、液滴吐出ヘッド１００及び液滴吐出ヘッド１００ａは、圧電駆動方式の液滴吐出装置や、バブルジェット（登録商標）方式の液滴吐出装置にも使用できる。
【００９０】
たとえば、液滴吐出ヘッド１００及び液滴吐出ヘッド１００ａをディスペンサとし、生体分子のマイクロアレイとなる基板に吐出する用途に用いる場合では、ＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ：デオキシリボ核酸）、他の核酸（例えば、Ｒｉｂｏ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ：リボ核酸、Ｐｅｐｔｉｄｅ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ：ペプチド核酸等）タンパク質等のプローブを含む液体を吐出させるようにしてもよい。
【００９１】
なお、本発明の実施の形態に係る静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びに静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法は、上述の実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において変更することができる。また、液滴吐出ヘッド１００及び液滴吐出ヘッド１００ａが電極基板、キャビティ基板、リザーバ基板及びノズル基板からなる４層構造を例に説明するが、これに限定するものではなく、ドライバＩＣ１５をヘッド内に埋め込む構造のものであれば適用可能である。
【００９２】
また、実施の形態１で説明した液滴吐出ヘッド１００の特徴部分である凹部５０と実施の形態２で説明した液滴吐出ヘッド１００ａの特徴部分である凹部５１とを組み合わせるようにして各入力配線２０とキャビティ基板３またはキャビティ基板３ａとの間の距離を長くするようにしてもよい。さらに、凹部５０と凹部５１とが交互に配置するように、凹部５０を電極基板４に形成し、凹部５１をキャビティ基板３ａに形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解した状態を示す分解斜視図である。
【図２】液滴吐出ヘッドの断面構成を示す縦断面図である。
【図３】液滴吐出ヘッドが搭載された液滴吐出装置の制御系を示す概略ブロック図である。
【図４】ドライバＩＣ及びＣＯＭ発生回路の内部構成の一例を示す概略ブロック図である。
【図５】入力配線とキャビティ基板との関係を説明するための説明図である。
【図６】各入力配線及びキャビティ基板との間に形成される回路を説明するための説明図である。
【図７】凹部５０を詳細に説明するための説明図である。
【図８】実施の形態１の特徴部分である電極基板の製造工程の一例を示す縦断面図である。
【図９】実施の形態１の特徴部分である電極基板の製造工程の一例を示す縦断面図である。
【図１０】実施の形態２に係る液滴吐出ヘッドを分解した状態を示す分解斜視図である。
【図１１】凹部５１を詳細に説明するための説明図である。
【図１２】実施の形態２の特徴部分であるキャビティ基板の製造工程の一例を示す縦断面図である。
【図１３】実施の形態２の特徴部分であるキャビティ基板の製造工程の一例を示す縦断面図である。
【図１４】液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の一例を示した斜視図である。
【図１５】液滴吐出ヘッドを分解した状態を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  ノズル基板、２  リザーバ基板、３  キャビティ基板、３ａ  キャビティ基板、３ａ’  シリコン基板、４  電極基板、４’  ガラス基板、４ａ  電極基板、５  ノズル孔、６  ノズル連通孔、７  吐出室、８  振動板、９  供給口、１０  リザーバ、１１  インク供給孔、１２  凹部（第１の凹部）、１３  ＦＰＣ実装部、１４  封止部、１５  ドライバＩＣ、１６  共通電極端子、１７  個別電極、１８  ギャップ、２０  入力配線、２３  絶縁膜、２４  貫通穴、２５  貫通穴、２６  収容部、３０  ＦＰＣ、４１  駆動制御装置、４２  制御部、４２ａ  ＣＰＵ、４３  外部装置、４４ａ  ＲＯＭ、４４ｂ  ＲＡＭ、４４ｃ  キャラクタジェネレータ、４５  論理ゲートアレイ、４６  駆動パルス発生回路、４６ａ  ＣＯＭ発生回路、４７  コネクタ、５０  凹部（第２の凹部）、５１  凹部、５２  バス、  ５３  内部バス、６１  シフトレジスタ、６２  ラッチ回路、６３  反転回路、６４  レベルシフタ、６５  ＳＥＧドライバ、６６  ＣＯＭドライバ、７０  電源回路、８０  エッチングマスク、８１  エッチングマスク、８３  酸化シリコン膜、８４  ドープ層、８５  ＩＴＯ膜、８６  酸化シリコン膜、１００  液滴吐出ヘッド、１００ａ  液滴吐出ヘッド、１５０  液滴吐出装置。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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