(57)【要約】【課題】ノズル間の圧力干渉がなく、また外気圧の変化に対して影響を受けることなく、安定した吐出特性が得られ、しかも小型化が可能で、高密度化、多ノズル化を容易に実現することが可能な液滴吐出ヘッド等を提供する。【解決手段】液滴を吐出する複数のノズル孔５が形成されたノズル基板１と、底壁が振動板７を形成し、吐出室６となる凹部がノズル孔毎に形成されたキャビティ基板２と、振動板に対向し、振動板を駆動する複数の個別電極８が形成された電極基板３と、吐出室に液滴を供給する第１のリザーバ１１となる凹部が形成されたリザーバ基板４とを備え、ノズル基板、キャビティ基板、電極基板、リザーバ基板はこの順に積層配置され、キャビティ基板には第２のリザーバ１２となる開口部が設けられ、電極基板には第３のリザーバ１３となる開口部が設けられ、第１のリザーバとなる凹部、第２のリザーバとなる開口部、第３のリザーバとなる開口部を、それぞれ連通させる。【選択図】図２
2009029062.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、吐出室となる凹部が前記ノズル孔毎に形成されたキャビティ基
板と、
前記振動板に対向し、前記振動板を駆動する複数の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第１のリザーバとなる凹部が形成されたリザーバ基板とを
備え、
前記ノズル基板、前記キャビティ基板、前記電極基板、前記リザーバ基板はこの順に積
層配置され、
前記キャビティ基板には、前記第２のリザーバとなる開口部が設けられ、
前記電極基板には、第３のリザーバとなる開口部が設けられ、
前記第１のリザーバとなる凹部、前記第２のリザーバとなる開口部、前記第３のリザー
バとなる開口部は、それぞれ連通し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のリザーバとなる凹部には、ダイアフラムが設けら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】
前記リザーバ基板には、外気圧の変化に応じて変位可能な変位板が設けられていること
を特徴とする請求項１または２記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記リザーバ基板が、シリコンであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記キャビティ基板、前記電極基板、前記リザーバ基板は、互いに陽極接合により積層
されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記個別電極に接続されるドライバＩＣが、前記電極基板の前記個別電極が形成された
面と同一の面上に実装されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液
滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至６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８】
シリコン基板に複数のノズル孔を形成し、ノズル基板を形成する工程と、
シリコン基板に、底壁が振動板を形成し、吐出室となる複数の凹部と、第２のリザーバ
となる開口部とを形成し、キャビティ基板を得る工程と、
ガラス基板に、前記振動板を駆動する個別電極と、第３のリザーバとなる開口部とを形
成し、電極基板を得る工程と、
シリコン基板に、第１のリザーバとなる凹部を形成し、リザーバ基板を得る工程と、
を有し、
前記ノズル基板、前記キャビティ基板、前記電極基板、前記リザーバ基板をこの順に積
層させるとともに、前記キャビティ基板と前記電極基板、および、前記電極基板と前記リ
ザーバ基板とを陽極接合することを特徴とする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、インクジェットヘッド等に用いられる液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製
造方法及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出するための液滴吐出ヘッドとして、例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。インクジェットヘッドは、一般に、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
ノズル基板との間で上記ノズル孔に連通する吐出室、リザーバ部等を有するインク流路が
形成されたキャビティ基板とを備え、駆動部により吐出室に圧力を加えることにより吐出
室底部の振動板を変位させて、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。駆動手段としては、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
駆動方式、発熱素子を利用する方式等がある。
【０００３】
かかるインクジェットヘッドに対しては、従来より小型化が進められており、そのよう
なものとしては、例えば特許文献１に開示するものがある。これは、圧電駆動方式による
もので、アクチュエータ、インク圧力室（吐出室）、共通インク室（リザーバ）を異なる
平面上に区画形成し、これらを積層配置する構造である。
また、特許文献２では、アクチュエータと、インク圧力室を異なる平面上に区画形成し
、これらに対して、共通インク室を垂直に配置したインクジェットヘッドが開示されてい
る。
更に、特許文献３や特許文献４等では、アクチュエータ、インク圧力室、共通インク室
を重ねて積層配置したエッジイジェクト方式やフェースイジェクト方式のインクジェット
ヘッドが開示されている。
【０００４】
しかし、インクジェットヘッドの小型化を進めると、共通インク室も小型化してしまい
、コンプライアンスが低下することによりノズル間の圧力干渉が生じる。そのため、例え
ば特許文献５に示すように、共通インク室を設けたリザーバ基板をノズル基板とキャビテ
ィ基板との間に配置したインクジェットヘッドが提案されている。しかし、この構造では
、リザーバ基板が厚くならざるを得ず、小型化には限界がある。
【０００５】
また、振動板と個別電極との間に形成されるアクチュエータ室は、気密封止されていて
、外気と完全に遮断されているため、気圧変化が起こった場合、アクチュエータ室の内圧
が変化し、これに伴い剛性の低い振動板が変位してしまい、アクチュエータ室の体積が変
化することになる。その結果、インク吐出量が安定せず、吐出特性の不安定化を招く原因
となる。そこで、このような振動板の変位を抑制する手段として、従来より以下のような
構造のインクジェットヘッドが知られている。
【０００６】
例えば、特許文献６では、外気圧の変化に応じて変位可能な変位板を有する圧力補償室
をキャビティ基板に形成している。この場合、大きな圧力補償室をキャビティ基板に形成
する必要があり、インクジェットヘッドの小型化が難しいという課題がある。
特許文献７では、外気圧の変化に応じて変位可能な変位板を、振動板、あるいは電極を
設ける部材とは別の材料、例えば、ポリイミドフィルム等により形成している。この場合
、フィルムを接着剤等で貼り付ける工程が必要になり、また、アクチュエータ室（振動室
とも呼ばれる）の気密性を確保することが難しいという課題がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−５８０８９号公報
【特許文献２】特開２００１−３３４６６３号公報
【特許文献３】特開２００１−２５３０７２号公報
【特許文献４】特開２００６−２７２５７４号公報
【特許文献５】特開２００６−１０３１６７号公報
【特許文献６】ＷＯ９９／４７３５７号公報
【特許文献７】特開２００３−９４６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらの従来のインクジェットヘッドに対して、近年更に記録密度を高めて高精細な印
刷を行うとともに、記録速度を速める記録装置が求められてきている。
そのために、更に、インク流路やアクチュエータ等の配置の密度を高める必要があった
。また、更なるヘッドの小型化に向けては、共通インク室や、配線、ＩＣ実装等、更には
外気圧の変化に応じて変位可能な変位板等のインクジェットヘッド内で大きな区画面積を
占める部分の面積を前述のインク流路、アクチュエータの高密度化に併せて縮小する必要
があった。
【０００９】
本発明は、上記のような課題に鑑み、ノズル間の圧力干渉がなく、また外気圧の変化に
対して影響を受けることなく、安定した吐出特性が得られ、しかも小型化が可能で、高密
度化、多ノズル化を容易に実現することが可能な液滴吐出ヘッドを提供することを目的と
し、さらには本発明の液滴吐出ヘッドを搭載することにより、装置の小型化を可能にし、
高精細・高品位の液滴吐出と高速駆動に対応し得る液滴吐出装置を提供することを目的と
している。
【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、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、吐出室となる凹部がノズル孔毎に形成されたキャビティ基
板と、振動板に対向し、振動板を駆動する複数の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第１のリザーバとなる凹部が形成されたリザーバ基板とを備え、ノズ
ル基板、キャビティ基板、電極基板、リザーバ基板はこの順に積層配置され、キャビティ
基板には、第２のリザーバとなる開口部が設けられ、電極基板には、第３のリザーバとな
る開口部が設けられ、第１のリザーバとなる凹部、第２のリザーバとなる開口部、第３の
リザーバとなる開口部は、それぞれ連通しているものである。
【００１１】
本発明の液滴吐出ヘッドは、３つのリザーバを備えている。そのため、リザーバの容積
が拡大するため、吐出用液体自体の圧縮によりコンプライアンスが上がり、ノズル間の圧
力干渉が抑制される。したがって、吐出特性の安定した品質の高い液滴吐出ヘッドを実現
することができる。また、ノズル基板、キャビティ基板、電極基板、リザーバ基板がこの
順に積層配置された構成であるので、３つのリザーバを積層配置することができ、液滴吐
出ヘッドの小型化、高密度化、多ノズル化を実現できる。
【００１２】
本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、第１のリザーバとなる凹部には、ダイアフラムが設
けられていることが好ましい。ノズル間の圧力干渉を抑制するためには、リザーバの容積
拡大だけでも可能であるが、第１のリザーバとなる凹部にダイアフラムを設けることによ
り、ダイアフラムがリザーバ内の圧力変動を吸収（緩衝）するため、更に効果的である。
【００１３】
本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、リザーバ基板には、外気圧の変化に応じて変位可能
な変位板を設けることが好ましい。
このように、同じリザーバ基板を利用して変位板を設けることができ、液滴吐出ヘッド
の小型化が可能となる。外気圧の変化に応じて変位可能な変位板を設けているので、外気
圧の変化による振動板の変位を抑制することができ、液滴吐出量のバラツキのない安定し
た吐出が可能となる。
【００１４】
本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、リザーバ基板は、シリコンである。これにより、ダ
イアフラムがシリコンからなるため、耐薬品性が向上する。また、変位板の寸法精度を高
い精度で確保できる。
【００１５】
本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、キャビティ基板、電極基板、リザーバ基板は、互い
に陽極接合により積層されていることが好ましい。
陽極接合により高い接合強度を確保できるとともに、振動板と個別電極との間の気密性
を高くすることができる。
【００１６】
本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、個別電極に接続されるドライバＩＣは、電極基板の
個別電極が形成された面と同一の面上に実装されていることが好ましい。
これによって、ドライバＩＣの実装が容易であるとともに、配線やＩＣ実装面積の小型
化が可能となり、液滴吐出ヘッド自体の小型化に資するものとなる。
【００１７】
本発明に係る液滴吐出装置は、以上のいずれかの液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴
とする。
これにより、装置の小型化を可能にし、高精細・高品位の液滴吐出と高速駆動に対応し
得る液滴吐出装置を実現できる。
【００１８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコン基板に複数のノズル孔を形成し、
ノズル基板を得る工程と、シリコン基板に、底壁が振動板を形成し、吐出室となる複数の
凹部と、第２のリザーバとなる開口部とを形成し、キャビティ基板を得る工程と、ガラス
基板に、振動板を駆動する個別電極と、第３のリザーバとなる開口部とを形成し、電極基
板を得る工程と、シリコン基板に、第１のリザーバとなる凹部を形成し、リザーバ基板を
得る工程と、を有し、ノズル基板、キャビティ基板、電極基板、リザーバ基板をこの順に
積層させるとともに、キャビティ基板と電極基板、および、電極基板とリザーバ基板とを
陽極接合することを特徴とする。
【００１９】
この製造方法により、複数のリザーバを作製することができ、ノズル間の圧力干渉のな
い安定した吐出特性が得られ、しかも小型化が可能で、高密度化、多ノズル化を容易に実
現することが可能な液滴吐出ヘッドが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を適用した液滴吐出ヘッドの一実施の形態について図面に基づいて説明す
る。ここでは、液滴吐出ヘッドの一例として、静電駆動方式のインクジェットヘッドにつ
いて図１及び図２を参照して説明する。なお、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限
定されるものではない。
【００２１】
図１は本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの概略の構成を分解して示す分解
斜視図で、一部を断面図で示してある。図２は組立状態のインクジェットヘッドの部分断
面図である。
このインクジェットヘッド１０は、ノズル基板１、キャビティ基板２、電極基板３、リ
ザーバ基板４の４枚の基板をこの順に積層して構成されている。なお、このインクジェッ
トヘッド１０は１個につきノズル孔５が２列に形成された構成となっているが、当該ヘッ
ド部分は単列のノズル孔５を有する構成としても良いものである。また、ノズル孔５の数
は制限されない。
【００２２】
ノズル基板１は、例えば単結晶のシリコン基板から作製されており、インク滴を吐出す
るための複数のノズル孔５がドライエッチングによる穴あけ加工により形成されている。
ノズル孔５は、小径孔と大径孔の２段の孔が同心状にあけられているが、ノズル孔５の形
態、構造はこれに限られるものではない。また、ノズル基板１のキャビティ基板２との接
合面にはインク供給口１８となる細溝１９が形成されている。なお、この細溝１９は、後
述するキャビティ基板２の各吐出室６と第２のリザーバ１２とを区画する隔壁の上面に設
けてもよい。
【００２３】
キャビティ基板２は、例えば面方位が（１１０）の単結晶のシリコン基板から作製され
ており、吐出室６となる凹部２１と、各吐出室６（凹部２１）に対して共通インク室であ
る第２のリザーバ１２となる貫通開口部２２とが形成されている。ここに、「貫通開口部
」とは、当該基板を貫通する状態に設けられた開口部をいい、底面のある「凹部」という
ものと区別する。
吐出室６となる凹部２１の底壁は、例えばボロン拡散層により極めて薄い厚みで高精度
に形成されており、面外変形を行う振動板７として機能するようになっている。
また、キャビティ基板２のほぼ中央部には、図１に示すように、後述するドライバＩＣ
５０のＩＣ挿入口２３が設けられている。
このように構成されたキャビティ基板２の上面（図２において上面）に、上述したノズ
ル孔５が形成されたノズル基板１が接着接合される。
【００２４】
電極基板３は、例えばホウ珪酸系のガラス基板から作製されており、このガラス基板の
上面（キャビティ基板２との接合面）には、振動板７と対応する部位に溝部３１がエッチ
ングにより形成され、さらに溝部３１の中に、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からな
る個別電極８が形成されている。さらに、この電極基板３のガラス基板には、第３のリザ
ーバ１３となる貫通開口部３２が、第２のリザーバ１２となる貫通開口部２２と直結する
ように形成されている。すなわち、この貫通開口部３２は、図１に示すように、貫通開口
部２２の直下に位置して、その底部における大面積の長方形の開口部とほぼ同形状に形成
されている。
なお、電極基板３に第３のリザーバ１３を設けることは、必ずしも必須ではない。後述
するリザーバ基板４に設けられる第１のリザーバ１１と第２のリザーバ１２とを連通させ
る貫通孔としてもよい。但し、当該貫通孔は、上述したインク供給口１８となる細溝１９
よりも断面積が十分に大きく、流路抵抗が低いものとする必要がある。
【００２５】
個別電極８は、振動板７と所定の間隔を隔てて対向配置されており、個別電極８と振動
板７との間に形成される空間は、封止材３５により気密に封止されたアクチュエータ室２
４となっている。また、図示は省略するが、振動板７と個別電極８のいずれか一方または
両方に、絶縁破壊や短絡等を防止するための絶縁膜が形成されている。絶縁膜はＳｉＯ2
やＳｉＮなど、あるいはＡｌ2Ｏ3やＨｆＯ2等のいわゆるＨｉｇｈ−ｋ材（高誘電率絶縁
膜）等が用いられる。このような、振動板７、個別電極８、および絶縁膜（不図示）によ
り静電アクチュエータが構成されている。
また、各アクチュエータ室２４に連通する連通口３３が、電極基板３のガラス基板およ
び各個別電極８を貫通して設けられている。
【００２６】
さらに、各個別電極８の端子部８ａには、静電アクチュエータを駆動するためのドライ
バＩＣ５０が実装されている。ドライバＩＣ５０は、キャビティ基板２に設けられたＩＣ
挿入口２３を通して、静電アクチュエータ（個別電極８）が形成された面と同一面に実装
されている。このため、ドライバＩＣ５０の実装が容易になる。
ドライバＩＣ５０への入力配線部５１とＦＰＣ実装端子（ＩＣ入力端子）５２とが、ガ
ラス基板の一方もしくは両方の側端部に形成されている。
【００２７】
ドライバＩＣ５０は、ガラス基板に形成された個別電極８の端子部およびＩＣ入力端子
に接続すべく、異方性導電接着剤にて接合し、実装されている。ＦＰＣ（不図示）はＦＰ
Ｃ実装端子５２に接続されて、外部の回路と電気的に接続される。
これらの個別電極８の端子部には、ＩＣ実装により、ＩＣのセグメント出力端子が接続
される。
ＦＰＣ実装端子５２は、ＩＣ入力端子、および共通電極端子を形成している。ＩＣ入力
端子は、静電アクチュエータ駆動用の電源Ｖｐ、ＩＣ駆動用電源Ｖｃｃ、接地電位ＧＮＤ
や、ロジック系の信号のクロックＣＬＫ、データＤＩ、ラッチＬＰ等の端子からなり、Ｆ
ＰＣ実装端子とＩＣ実装端子との間を配線形成されている。また、共通電極端子はキャビ
ティ基板２と接続される貫通穴電極（一部不図示のＦＰＣ接続端子列５２の両外側の端子
）と配線接続されている。本実施形態では、共通電極端子はドライバＩＣ５０を介さずに
、ＦＰＣと接続されている。
このように構成された電極基板３は、個別電極８が形成されたガラス基板の上面に、上
述したキャビティ基板２が陽極接合されている。
【００２８】
リザーバ基板４は、例えば面方位が（１００）の単結晶のシリコン基板から作製されて
おり、第１のリザーバ１１となる凹部４１と、圧力補償室１６となる凹部４２とが区画形
成されている。凹部４１は、深さの深い第１段目の凹部４１ａと、深さの浅い第２段目の
凹部４１ｂとから形成されており、第１段目の凹部４１ａと第２段目の凹部４１ｂとはリ
ブ状の段差部４１ｃを介して連結している。また、第１段目の凹部４１ａの底部は厚肉に
形成されており、第２段目の凹部４１ｂの底部は背面側に凹部４３を形成することで、薄
肉に形成されている。このように構成することにより、第２段目の凹部４１ｂの底部がダ
イアフラム１５を形成している。このように、ダイアフラム１５は、面積をあまり大きく
することなく、第１のリザーバ１１となる凹部４１の底部の一部として形成されている。
しかも、このダイアフラム１５は、その一辺をリブ状の段差部４１ｃによって支持されて
いるため、ダイアフラム１５の安定した支持および振動動作を確保することができる。
また、第１段目の凹部４１ａの底部にはインク取り入れ口４４が形成され、インク取り
入れ口４４には不図示のインクタンクとインク供給管を介して接続するための接続部材４
５が接着接合されている。
なお、ダイアフラム１５は凹部４１の底面全体に形成してもよいが、上記のように凹部
４１の底面を肉厚の厚い部分と薄い部分とに分割する構成とした方が好ましい。凹部４１
の肉厚の厚い部分は、不動であり、また強度も増すため、インク取り入れ口４４等のイン
クタンク接続手段の取付が容易であり、破損等のおそれも少ないからである。
【００２９】
圧力補償室１６となる凹部４２の底部は、シリコン基板の両面から凹部４２と凹部４６
とをエッチングにより形成することにより、振動板７よりも剛性の低い変位板１７として
形成されている。
このように構成されたリザーバ基板４は、上述した電極基板３の個別電極８と反対側の
面に陽極接合されている。
【００３０】
ここで、インクジェットヘッド１０の動作を簡単に説明する。インクは、不図示のイン
クタンクより供給され、リザーバ基板４に設けられた第１のリザーバ１１から、電極基板
３に設けられた第３のリザーバ１３または貫通孔、キャビティ基板２に設けられた第２の
リザーバ１２を経由し、ノズル基板１のノズル孔５の先端に至るまで、各インク流路を気
泡を生じることなく満たしており、図２に矢印で示す方向にインクは流れる。
印刷を行う際には、ドライバＩＣ５０によりノズルを選択し、振動板７と個別電極８と
の間に所定のパルス電圧を印加すると、静電引力が発生して振動板７は個別電極８側へ引
き寄せられて撓み、個別電極８に当接して、吐出室６内に負圧を発生させる。これにより
、第２のリザーバ１２内のインクがインク供給口１８を通じて吐出室６内に吸引され、イ
ンクの振動（メニスカス振動）を発生させる。このインクの振動が略最大となった時点で
、電圧を解除すると、振動板７は個別電極８から離脱して、振動板７の復元力によりイン
クを選択されたノズル孔５から押し出し、インク滴を記録紙（不図示）に向けて吐出する
。
【００３１】
本実施形態に係るインクジェットヘッド１０によれば、以下に示すような効果がある。
【００３２】
このインクジェットヘッド１０は、少なくとも２つ、好ましくは３つのリザーバを備え
ているので、共通インク室の容積を大きくすることができる。その結果、共通インク室の
容積拡大により、インク自体の圧縮からコンプライアンスを上げることができる。つまり
、インク滴吐出時の圧力変動をインク自体の圧縮で吸収するという圧力吸収効果が上がる
ことになる。また、第２のリザーバ１２が極端に高いアスペクト比でない限り、共通イン
ク室が流路として断面積が広くなるため、流路抵抗も下がる。したがって、共通インク室
の容積拡大により、インクノズル間の圧力干渉のない吐出特性の安定したインクジェット
ヘッドを実現することができる。
また、電極基板３にも、３つ目の共通インク室として第３のリザーバ１３を設けること
で、共通インク室の容積をより拡大することが可能となり、圧力吸収効果をより一層向上
させることが可能となる。
【００３３】
更に、第１のリザーバ１１には、ダイアフラム１５が設けられているので、ダイアフラ
ム１５の振動により共通インク室内の圧力変動を吸収できるため、インクノズル間の圧力
干渉のない吐出特性の安定したインクジェットヘッドを実現することができる。
また、ダイアフラム１５はシリコンにより形成されているので、より耐薬品性に優れた
インクジェットヘッドを構成することができる。
【００３４】
このインクジェットヘッド１０は、ノズル基板１、キャビティ基板２、電極基板３、リ
ザーバ基板４が、この順に積層配置された構造となっている。そのため、インクジェット
ヘッド１０が長手方向に大きくなることがなく、大きな区画面積を占めるリザーバを複数
設けることで縮小化でき、これによってインクジェットヘッドの小型化と、ノズル密度の
高密度化、多ノズル化とを同時に実現することができる。
【００３５】
ドライバＩＣ５０は、電極基板３の個別電極８が形成された面と同一の面上に実装する
構造であるため、ドライバＩＣ５０の実装が容易であるとともに、配線やＩＣの実装面積
の小型化も可能となっている。また、電極基板３の製造も容易である。
【００３６】
リザーバ基板４には、密閉されたアクチュエータ室２４に連通口３３を通じて連通する
圧力補償室１６が設けられ、圧力補償室１６には外気圧の変化に応じて変位可能な変位板
１７が設けられている。したがって、例えば外気圧がアクチュエータ室２４の内圧に比べ
て低い場合には、振動板７が個別電極８から離れる方向に上に凸状に変位しようとするが
、変位板１７が逆に下側へ凸状に変位するため、振動板７の上方向への変位を抑制するこ
とができる。この作用は外気圧がアクチュエータ室２４の内圧に比べて高い場合にも同様
である。その結果、外気圧の変化にかかわらず、振動板７を常に正規の位置に保持するこ
とができ、アクチュエータ室２４の体積が変化しないため、インク吐出量のバラツキがな
く、安定した吐出特性が得られる。
【００３７】
圧力補償室１６は、同じリザーバ基板４に設けられているので、インクジェットヘッド
の小型化を実現できる。
変位板１７は、シリコンにて構成されているため、寸法精度が高い。
リザーバ基板４と電極基板３とは陽極接合されているため、圧力補償室１６の気密性が
高い。
【００３８】
次に、本発明のインクジェットヘッドの製造方法について、図３〜図６を参照して概要
を説明する。図３は本発明のインクジェットヘッドの製造工程の一例を示すフローチャー
ト、図４はキャビティ基板の製造工程の説明図、図５は電極基板の製造工程の説明図、図
６はリザーバ基板の製造工程の説明図である。
【００３９】
まず、図３及び図５を参照して、電極基板３の製造方法を説明する。
（Step１）約１ｍｍの厚みのガラス基板３００を用意し、両面を研磨する。
（Step２）ガラス基板３００の一方の面に、エッチングマスク３０１として金・クロムを
フォトリソグラフィーによりレジストパターニングしてフッ酸によってエッチングするこ
とにより、所望の深さの個別電極用の溝部３１を形成する（図５（ａ）、（ｂ）参照）。
（Step３）上記溝部３１が形成されたガラス基板３００の表面に、例えば、スパッタ法に
よりＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜８０を１００ｎｍの厚みで全面に形成し（図５（ｃ）
参照）、ついで、このＩＴＯ膜８０をフォトリソグラフィーによりレジストパターニング
し、個別電極となる部分以外をエッチング除去して、溝部３１内に個別電極８を形成する
（図５（ｄ）参照）。また、個別電極８上に絶縁膜を形成する場合は、例えば、個別電極
８部のみ開口したようなメタルマスクを電極基板３の上に被せ、ＴＥＯＳ（Tetraethoxys
ilane：テトラエトキシシラン）を原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ（Chemical Vapo
r Deposition）法により、ＳｉＯ2膜を形成すればよい。
（Step４）次に、ガラス基板３００の他方の面に、例えばドライフィルム３０２を貼り付
けて、第３のリザーバ１３および連通口３３にそれぞれ対応する部分をフォトリソグラフ
ィーによりレジストパターニングし（図５（ｅ）参照）、サンドブラスト加工により第３
のリザーバ１３となる貫通開口部３２と連通口３３とを形成する（図５（ｆ）参照）。そ
の後、ドライフィルム３０２を剥離する（図５（ｇ）参照）。
以上のプロセスにより、ウエハ状の電極基板３が作製される。
【００４０】
次に、図４を参照して、キャビティ基板２の製造方法を説明する。
図４（ａ）に示すように、例えば、厚みが２８０μｍのシリコン基板２００を用意し、
その両面に熱酸化膜２０１を形成し、吐出室用の凹部２１および第２のリザーバ１２にそ
れぞれ対応する部分をフォトリソグラフィーによりレジストパターニングする。このとき
、第２のリザーバ１２に対応する部分は、シリコン基板両面の熱酸化膜２０１に対してパ
ターニングする。
次に、図４（ｂ）に示すように、ＫＯＨ水溶液による異方性ウェットエッチングにより
、底壁を振動板７とする吐出室用の凹部２１と、第２のリザーバ１２となる貫通開口部２
２とが形成される。その後、熱酸化膜２０１を剥離する（図４（ｃ）参照）。
最後に、シリコン基板２００の表面に、ＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane：テトラエトキ
シシラン）を原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法に
より、ＳｉＯ2膜からなる表面保護膜（耐インク保護膜）を形成する。また、振動板７の
個別電極８と対向する面に絶縁膜を形成する場合は、表面保護膜の形成と同様に、プラズ
マＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を形成すればよい。
【００４１】
次に、図６を参照して、リザーバ基板４の製造方法を説明する。
図６（ａ）に示すように、例えば、厚みが５２５μｍのシリコン基板４００を用意し、
その両面に厚みが約１μｍの熱酸化膜４０１を形成し、一方の熱酸化膜４０１に対して、
第１のリザーバ１１となる第１段目の凹部４１ａに対応する部分をフォトリソグラフィー
によりレジストパターニングする。
次に、図６（ｂ）に示すように、同じ面の熱酸化膜４０１に対し２回目のパターニング
を行い、フッ酸水溶液とフッ化アンモニウム水溶液を１対６で混合した緩衝フッ酸水溶液
で、第１のリザーバ１１の第２段目の凹部４１ｂおよび圧力補償室１６の凹部４２にそれ
ぞれ対応する部分をハーフエッチングする。なお、反対面の熱酸化膜４０１に対してはエ
ッチングされないようにレジストで保護する。
次に、図６（ｃ）に示すように、反対面の熱酸化膜４０１に対して３回目のパターニン
グを行い、上記同様の緩衝フッ酸水溶液で、凹部４３、４６およびインク取り入れ口４４
にそれぞれ対応する部分をハーフエッチングする。
次に、図６（ｄ）に示すように、ＫＯＨ水溶液による異方性ウェットエッチングにより
、第１段目の凹部４１ａに対応する部分を掘り下げ、ついで、図６（ｅ）に示すように、
第２段目の凹部４１ｂ、凹部４２、４３、４６およびインク取り入れ口４４に残っている
熱酸化膜４０１を緩衝フッ酸水溶液でハーフエッチングして除去する。
次に、図６（ｆ）に示すように、ＫＯＨ水溶液による異方性ウェットエッチングにより
、第１のリザーバ１１となる凹部４１、圧力補償室１６となる凹部４２、これらの背面側
の凹部４３、４６およびインク取り入れ口４４が同時に形成される。これにより、所望の
厚みのダイアフラム１５および変位板１７が形成される。
最後に、図６（ｇ）に示すように、熱酸化膜４０１を剥離する。
また、リザーバ基板４の両面に表面保護膜を必要とする場合は、熱酸化膜を更に形成して
やればよい。
以上のプロセスにより、ウエハ状のリザーバ基板４が作製される。
【００４２】
再び、図３に示すように、
（Step５）ウエハ状のキャビティ基板２と電極基板３とをアライメントして陽極接合する
。これにより、第２のリザーバ１２となる貫通開口部２２と第３のリザーバ１３となる貫
通開口部３２とが直結する。
（Step６）更に、上記のように作製されたウエハ状のリザーバ基板４を、既にキャビティ
基板２が陽極接合された電極基板３の反対面にアライメントして陽極接合する。これによ
り、電極基板３との間に第１のリザーバ１１と圧力補償室１６とが区画形成される。
ここで、Step５とStep６においては、キャビティ基板２と電極基板３、電極基板３とリ
ザーバ基板４をあらかじめアライメントを行っておけば、キャビティ基板２と電極基板３
の陽極接合と、電極基板３とリザーバ基板４の陽極接合を連続して行うことができるため
、工程が簡略化できる。
（Step７）チップのドライバＩＣ５０を電極基板３に実装する。なお、電極基板３のガラ
ス基板には、スパッタ法によりＩＣ入力配線部５１およびＩＣ入力端子５２が形成されて
いるものとする。
（Step８）上記のように作製されたキャビティ基板２の表面上にノズル基板１を接着接合
する。ノズル基板１は、別工程にて作製されており、例えば厚みが１８０μｍのシリコン
基板を用いて、これにドライエッチングにより複数の吐出室用の凹部２１と同数、同ピッ
チでノズル孔５を形成する。その後、表面処理を行い、ノズル基板１を作製する。
（Step９）そして、ダイシングにより複数個のヘッドチップに分割する。
（Step１０）最後に、このヘッドチップに、導電性接着剤を用いてＦＰＣ６０を電気的に
接続し、またインクタンクと接続されるインク供給管７０を上記接続部材４５に接続する
。
以上により、本実施形態に示したインクジェットヘッドの組立が完了する。
【００４３】
このインクジェットヘッドの製造方法によれば、以下のような効果がある。
ウェットエッチングにより、第１のリザーバ１１と変位板１７とを同時に作製すること
ができる。
また、ウェットエッチングにより製造するので、第１のリザーバ１１と変位板１７とを
高精度、高品質に形成することができる。
キャビティ基板２と電極基板３、電極基板３とリザーバ基板４を連続して陽極接合でき
るので、製造が容易であり、また接合強度も高く、信頼性が高い。
【００４４】
以上の実施形態では、インクジェットヘッド、およびその製造方法について述べたが、
本発明は上記の実施形態に限定されるものでなく、本発明の思想の範囲内で種々変更する
ことができる。例えば、本発明の液滴吐出ヘッドは、ノズル孔より吐出される液状材料を
変更することにより、図７に示すようなインクジェットプリンタ１００のほか、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、遺伝子検査等に
用いられる生体分子溶液のマイクロアレイの製造など様々な用途の液滴吐出装置として利
用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す部分断面の分解斜視図。
【図２】組立状態のインクジェットヘッドの部分断面図。
【図３】本発明のインクジェットヘッドの製造工程の一例を示すフローチャート。
【図４】キャビティ基板の製造工程の説明図。
【図５】電極基板の製造工程の説明図。
【図６】リザーバ基板の製造工程の説明図。
【図７】本発明のインクジェットヘッドを適用したインクジェットプリンタの一例を示す概略斜視図。
【符号の説明】
【００４６】
１  ノズル基板、２  キャビティ基板、３  電極基板、４  リザーバ基板、５  ノズル
孔、６  吐出室、７  振動板、８  個別電極、１０  インクジェットヘッド、１１  第１
のリザーバ、１２  第２のリザーバ、１３  第３のリザーバ、１５  ダイアフラム、１６
圧力補償室、１７  変位板、１８  インク供給口、１９  細溝、２１  凹部、２２  貫
通開口部、２３  ＩＣ挿入口、２４  アクチュエータ室、３１  溝部、３２  貫通開口部
、３３  連通口、４１  凹部、４１ａ  第１段目の凹部、４１ｂ  第２段目の凹部、４１
ｃ  段差部、４２  凹部、４３  凹部、４４  インク取り入れ口、４５  接続部材、４６
凹部、５０  ドライバＩＣ、５１  入力配線部、５２  ＦＰＣ実装端子（ＩＣ入力端子
）、６０  ＦＰＣ、７０  インク供給管、１００  インクジェットプリンタ、２００  シ
リコン基板、３００  ガラス基板、４００  シリコン基板。
【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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