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
【課題】ドライバＩＣ収容部を形成する際に、エッチングガスの回り込みによりリード部の絶縁膜がアタックされず、絶縁不良を引き起こすことがない液滴吐出ヘッド等を提供すること。
【解決手段】ノズル基板４０、底壁に振動板１８を形成したキャビティ基板１０、電極基板２０、リザーバ基板３０、キャビティ基板１０上に実装されたドライバＩＣ２と、キャビティ基板１０上に形成されたリード部１４とを備え、個別電極２２とドライバＩＣ２とは配線部３により接続され、配線部３は、その一端が個別電極２２に接続されてキャビティ基板１０に設けた配線引き出し孔１６から引き出され、その他端がドライバＩＣ２に接続される。この場合、個別電極２２とドライバＩＣ２とが接続される配線部３によって、振動板１８と電極凹部２１との間に形成されたギャップＧが封止される。
【解決手段】ノズル基板４０、底壁に振動板１８を形成したキャビティ基板１０、電極基板２０、リザーバ基板３０、キャビティ基板１０上に実装されたドライバＩＣ２と、キャビティ基板１０上に形成されたリード部１４とを備え、個別電極２２とドライバＩＣ２とは配線部３により接続され、配線部３は、その一端が個別電極２２に接続されてキャビティ基板１０に設けた配線引き出し孔１６から引き出され、その他端がドライバＩＣ２に接続される。この場合、個別電極２２とドライバＩＣ２とが接続される配線部３によって、振動板１８と電極凹部２１との間に形成されたギャップＧが封止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
静電駆動方式の液滴吐出ヘッドは、サイズを小さくし、ノズル、吐出室等を高密度化、多列化することが可能で、また、吐出性能及び耐久性に優れたものが望まれている。これを実現するために、近年、リザーバ基板を追加してドライバＩＣをヘッドチップ内に内蔵し、キャビティ基板やノズル基板を薄くした構造が提案されている。
【０００３】
従来の液滴吐出ヘッドに、ヘッドチップ内にドライバＩＣを内蔵し、高密度で小型化したものがある。例えば、ヘッドチップは４層構造で、シリコン製のノズル基板、シリコン製のリザーバ基板、シリコン製のキャビティ基板、及びガラス製の電極基板からなり、製造工程上、キャビティ基板のドライバＩＣ実装部に貫通穴を開ける必要があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７２５７４号公報（第９頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の技術では、キャビティ基板のドライバＩＣ実装部に貫通穴を開ける際、シリコン薄膜を除去するためドライエッチングを行うが、ガスの回り込みにより、リード部の絶縁膜がアタックされて、絶縁不良を引き起こす恐れがある。
【０００６】
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、キャビティ基板のドライバＩＣ実装部に貫通穴を開ける必要がなく、このためエッチングガスの回り込みによりリード部の絶縁膜がアタックされず、絶縁不良を引き起こすことがない液滴吐出ヘッド、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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、液を溜めておく吐出室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電極凹部に形成された電極基板と、吐出室に液を供給するリザーバ、リザーバから吐出室に液を移送するための液供給連通孔、及び吐出室からノズル孔に液を移送するノズル連通孔を有するリザーバ基板と、キャビティ基板上に実装されて個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣと、キャビティ基板上に形成されてドライバＩＣに接続され、ドライバＩＣに入力信号を供給するためのリード部とを備え、
個別電極とドライバＩＣとは配線部により接続され、配線部は、その一端が個別電極に接続されてキャビティ基板に設けた配線引き出し孔より引き出され、その他端がドライバＩＣ２に続されるものである。
【０００８】
キャビティ基板の上部にドライバＩＣを実装し、個別電極からの配線をキャビティ基板の上部へ引き出してドライバＩＣに接続しているので、従来のように、キャビティ基板と電極基板とを接合後に、ドライバＩＣの収容部として機能する貫通穴をキャビティ基板に形成する必要がなく、貫通穴のエッチング時にドライエッチングガスが回り込んで絶縁膜をエッチングすることがない。
【０００９】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、個別電極とドライバＩＣとが接続される配線部によって、振動板と電極凹部との間に形成されたギャップが封止される。
個別電極とドライバＩＣとを接続する配線部によってギャップが封止されるので、従来のように、個別電極封止部として機能する貫通孔をキャビティ基板に形成して、個別電極封止部で封止する必要がない。
【００１０】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、個別電極と配線部とが、それぞれに設けた金属接合部を介して導通されているものである。
個別電極と配線部の一端とにそれぞれ取り付けた金属接合部を接合することにより、個別電極と配線部を容易かつ確実に導通することができる。
【００１１】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバ基板にＩＣ収容穴が設けられ、キャビティ基板に搭載されたドライバＩＣはＩＣ収容穴に収容されているものである。
ドライバＩＣは密閉されたＩＣ収容穴に収容されているので、液滴や外気からドライバＩＣを保護することができる。
【００１２】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバ基板に設けられたＩＣ収容穴が、ノズル基板、リザーバ基板及びキャビティ基板によって閉塞されているものである。
ノズル基板がＩＣ収容穴の上面を、キャビティ基板がＩＣ収容穴の下面を、リザーバ基板がＩＣ収容穴の側面を形成することによって、ＩＣ収容穴が閉塞され、内部にドライバＩＣを密閉しているので、ドライバＩＣを液滴や外気から保護することができる。
【００１３】
本発明に係る液滴吐出装置は、上記のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを搭載したものである。
吐出特性、耐久性に優れた液滴吐出装置を提供することができる。
【００１４】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、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、液を溜めておく吐出室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電極凹部に形成された電極基板と、吐出室に液を供給するリザーバ、リザーバから吐出室に液を移送するための液供給連通孔、及び吐出室からノズル孔に液を移送するノズル連通孔を有するリザーバ基板と、キャビティ基板上に実装されて個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣと、キャビティ基板上に形成されてドライバＩＣに接続され、ドライバＩＣに入力信号を供給するためのリード部とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
ドライバＩＣと個別電極とを接続する配線部の引き出し孔となる引き出し凹部を形成する工程、及び引き出し凹部内に配線部となる部材を充填する工程を有するキャビティ基板の形成工程と、
片面側に電極凹部を形成してその内部に個別電極を形成する工程を有する電極基板の形成工程と、
キャビティ基板と電極基板の、引き出し凹部側の面と個別電極側の面を対向させ、引き出し凹部内の配線部となる部材と個別電極とを接続して、キャビティ基板と電極基板とを接合する工程と、
接合されたキャビティ基板の引き出し凹部を形成した側の面と反対側の面を研削し引き出し凹部を開口して配線引き出し孔を形成し、配線部となる部材を露出させる工程と、
配線部となる部材の露出部より配線部となる部材をキャビティ基板の表面に沿って延在して配線部を形成する工程と、
キャビティ基板の前記研削した側の面よりエッチングしてキャビティ基板に少なくとも吐出室を形成する工程と、
キャビティ基板上にドライバＩＣを実装して配線部の延在した部分と接続する工程と、
を有するものである。
【００１５】
従来のように、キャビティ基板と電極基板を接合後に、ドライバＩＣの収容部として機能する貫通穴をキャビティ基板に形成する必要がなく、また、個別電極封止部として機能する貫通穴をキャビティ基板に形成する必要がないので、貫通穴のエッチング時にドライエッチングガスが回り込んで絶縁膜をエッチングするということがない。
【００１６】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、引き出し凹部内に配線部となる部材を充填する工程ののちに、充填材の先端に第１の金属接合部を形成する工程をさらに含むと共に、片面側に電極凹部を形成してその内部に個別電極を形成する工程ののちに、個別電極に第１の金属接合部と導通する第２の金属接合部を形成する工程をさらに含むものである。
第１の金属接合部と第２の金属接合部とにより、配線部と個別電極を容易かつ確実に導通することができる。
【００１７】
本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造するものである。
吐出特性、耐久性に優れた液滴吐出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施の形態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に示す液滴吐出ヘッドが組み立てられた状態の縦断面図である。なお、図１及び図２に示す液滴吐出ヘッドは、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吐出型であり、静電気力により駆動される静電駆動方式である。
図１に示すように、液滴吐出ヘッド１は、電極基板２０、キャビティ基板１０、リザーバ基板３０、ノズル基板４０の４つの基板から構成されており、液滴吐出ヘッド１内にドライバＩＣ２が収容されている。
【００１９】
キャビティ基板１０は、例えば厚さ約５０μｍの（１１０）面方位のシリコン（Ｓｉ）単結晶基板で構成され、異方性ウェットエッチングによって、対向する各一対の吐出室１２、及び液供給穴１３が形成されている。一対の吐出室１２の対向側には吐出室１２の短辺方向と平行にドライバＩＣ２に入力信号を供給するためのリード部１４が形成され、さらにその近傍には内壁が酸化膜（ＳｉＯ2 膜）１５で覆われた配線引き出し孔１６が形成されて、キャビティ基板１０を貫通している。
キャビティ基板１０の端部には、スパッタリング法により白金（Ｐｔ）が部分的に成膜されて、振動板（後述）に電圧を印可するための共通電極１７が形成されている。
【００２０】
吐出室１２の底壁には高濃度のボロンドープ層により形成された振動板１８が設けられており、振動板１８を所望の厚さにするため、ボロンドープ層を形成する際、その層の厚みを振動板１８と同じ厚みとする。これはアルカリ性水溶液でシリコンの異方性ウェットエッチングを行った場合、ボロンをドーパントとしたときには、高濃度（約５×１０19ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3以上）の領域で極端にエッチングレートが小さくなることを利用した、いわゆるエッチングストップ技術を用いて行うもので、振動板１８の厚み、吐出室１２の容積を高精度に形成する。
【００２１】
キャビティ基板１０の下面（電極基板２０と対向する側の面）には、絶縁膜となるＴＥＯＳ(Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane:テトラエトキシシラン、珪酸エチル）膜が、例えば０．１μmの厚みでプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により成膜されている（図示せず）。これは、液滴吐出ヘッド１を駆動させたときの絶縁破壊や短絡を防止するためである。
【００２２】
キャビティ基板１０の下面には電極基板２０が接合されている。電極基板２０の厚みは例えば約１ｍｍで、硼珪酸系の耐熱硬質ガラスが用いられている。電極基板２０には、キャビティ基板１０に形成された各吐出室１２に合わせて、エッチングにより深さ例えば約０．２μｍの電極凹部２１が形成されており、その内部に個別電極２２が設けられている。なお、電極凹部２１のパターン形状は個別電極２２の形状よりも少し大きめに作製されている。
【００２３】
個別電極２２の材料として、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、電極凹部２１内に例えば０．１μｍの厚みになるようにスパッタリング法を用いて成膜してある。したがって、振動板１８と個別電極２２との間で形成されるギャップＧは、この電極凹部２１の深さ、個別電極２２の厚みにより決まり、吐出特性に大きく影響する。なお、個別電極２２の材料はＩＴＯに限定するものではなく、クロム（Ｃｒ）等の金属を用いてもよいが、本実施の形態１では、ギャップＧ内の観察がしやすいこと、透明であるので放電したかどうかの確認が行い易い等の理由でＩＴＯを用いている。また、電極基板２０には、キャビティ基板１０の液供給穴１３と重なり、リザーバ基板３０のリザーバ（後述）と連通する液供給穴２３が設けられている。
【００２４】
一対の個別電極２２のそれぞれの対向側の端部には配線部３を構成する引き出し配線３ａが接続され、電極基板２０側からキャビティ基板１０を貫通している。さらに、引き出し配線３ａは、キャビティ基板１０の表面に沿って個別電極２２の対向側に延在して配線部３を構成する延在配線３ｂを形成し、その端部にドライバＩＣ２が接続されている。引き出し配線３ａは、多結晶シリコン膜（ポリシリコン膜、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜）を成膜して形成されており、これにより配線引き出し孔１６を埋めてある。また、引き出し配線３ａよりその対向側に延在する延在配線３ｂもポリシリコン膜によって形成するが、この場合はポリシリコン膜に限定するものではなく、アルミニウム（Ａｌ）ゃ銅（Ｃｕ）のような金属を用いるものであってもよい。
【００２５】
配線部３は、個別電極２２側において、個別電極２２と引き出し配線３ａとは、例えば第１、第２の金属接合部４ａ、４ｂによって金属−金属接合されており、本実施の形態１では銅−銅接合により導通している。第１、第２の金属接合部４ａ、４ｂは、引き出し配線３ａの端部、及び個別電極２２の表面にそれぞれ形成された例えば０．１μｍの膜からなり、これらを熱圧着して、引き出し配線３ａと個別電極２２とを導通させている。金属−金属接合は、銅−銅接合でなくてもよく、金−金（Ａｕ−Ａｕ）接合、アルミニウム−アルミニウム（Ａｌ−Ａｌ）接合であってもよい。こうしてドライバＩＣ２は、個別電極２２と接続する配線部３の他端に接続され、個別電極２２に対する電荷の供給及び停止を制御する。
【００２６】
振動板１８と個別電極２２との間にはギャップＧが形成されており、このギャップＧは個別電極２２と引き出し配線３ａとを接続すると同時に封止され、水分等が混入しないようにされて、振動板１８が個別電極２２に貼りつくことを防いでいる。
【００２７】
リザーバ基板３０は、電極基板２０と反対の面（図１の上面）でキャビティ基板１０に接着されている。リザーバ基板３０は例えば約１８０μｍｍの厚みで、シリコンにより製造されている。リザーバ基板３０には、エッチングにより、吐出室１２、及びノズル孔（後述）と連通するノズル連通穴３１、各ノズル孔（後述）に共通に吐出する液体を溜めておくためのリザーバ３２、リザーバ３２と吐出室１２を連通する液供給連通孔３３、ドライバＩＣ２収容用のＩＣ収容穴３４、及びリザーバ３２に液を供給する液供給穴３５が形成されている。
【００２８】
ノズル基板４０は、リザーバ基板３０のキャビティ基板１０とは反対の面（図１の上面）で、リザーバ基板３０に接着されている。ノズル基板４０は例えば約５０μｍの厚みでシリコンにより製造されている。ノズル基板４０には、ノズル連通穴３１を通して吐出室１２と連通するノズル孔４１が形成されている。
なお、図ではノズル孔４１を有するノズル基板４０を上面とし、電極基板２０を下面として説明しているが、実際に用いられる場合には、ノズル基板４０の方が電極基板２０よりも下面になることが多い。
【００２９】
本実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１では、ドライバＩＣ２はＩＣ収容穴３４に収容され、キャビティ基板１０の上面に実装されている。ＩＣ収容穴３４は、ノズル基板４０、リザーバ基板３０及びキャビティ基板１０によって閉塞されている。すなわち、ノズル基板４０がＩＣ収容穴３４の上面を、キャビティ基板１０がＩＣ収容穴３４の下面を、リザーバ基板３０がＩＣ収容穴３４の側面を形成することによって、ＩＣ収容穴３４が閉塞されるようになっている。
【００３０】
上記のように構成した本発明の作用を説明する。
図２において、リザーバ３２には外部から液供給穴２３、１３、３５を介して液が供給されている。また、吐出室１２には、リザーバ３２から液供給連通孔３３を介して液が供給されている。
ドライバＩＣ２には、キャビティ基板１０に設けられたリード部１４を介して入力信号が供給されている。また、ドライバＩＣ２は配線部３（延在配線３ｂ及び引き出し配線３ａ）により個別電極２２と接続しており、個別電極２２に対して電荷の供給及び停止を制御する。
【００３１】
ドライバＩＣ２は例えば２４ｋＨｚで発振し、配線部３を通して個別電極２２に０Ｖと３０Ｖのパルス電位を印加して電荷供給を行う。個別電極２２に電荷を供給して正に帯電させると、振動板１８は負に帯電し、静電気力により個別電極２２に引き寄せられて撓み、吐出室１２の容積は広がる。そして、個別電極２２への電荷供給を止めると振動板１８は元に戻るが、そのときの吐出室１２の容積も急激に元の状態に戻るため、その圧力により差分の液滴がノズル孔４１から吐出し、例えば記録対象となる記録紙に着弾することによって記録が行われる。なお、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。
【００３２】
本実施の形態１によれば、リザーバ基板３０にはＩＣ収容穴３４が設けられてドライバＩＣ２が収容され、ＩＣ収容穴３４は閉塞されるているので、ドライバＩＣ２は液滴や外気から保護される。
また、液滴吐出ヘッドは４層構造で、ドライバＩＣ２はＩＣ収容穴３４に収容され、キャビティ基板１０の上面に実装されている。そして、個別電極２２からの引き出し配線３ａをキャビティ基板１０の上面へ引き出し、延在配線３ｂを介してドライバＩＣ２と接続する。このため、従来のように、キャビティ基板と電極基板を接合後に、ドライバＩＣの収容部として機能する貫通穴をキャビティ基板に形成する必要がなく、このため、貫通穴のエッチング時にドライエッチングガスが回り込んで絶縁膜をエッチングすることがない。
また、電極基板２０上の個別電極２２と、キャビティ基板１０を貫通する引き出し配線３ａ（配線部３）は、第１、第２の金属接合部４ａ、４ｂにより導通し、かつ、配線部３によって、振動板１８と電極凹部２１との間に形成されたギャップＧが封止されている。このため、従来のように、キャビティ基板と電極基板を接合後に、個別電極封止部として機能する貫通穴をキャビティ基板に形成する必要がないので、貫通穴のエッチング時にドライエッチングガスが回り込んで絶縁膜をエッチングすることがない。
【００３３】
次に、液滴吐出ヘッドの製造方法について、図３〜図８を用いて説明する。図３、図４は本発明の実施の形態１に係るキャビティ基板１０の製造工程を示す断面図、図５は電極基板２０の製造工程を示す断面図、図６、図７、図８は液滴吐出ヘッドの製造工程を示す断面図である。
まず、キャビティ基板１０の製造工程を説明する。なお、以下に示す数値は その一例を示すもので、これに限定するものではない。
【００３４】
（ａ）、 図３（ａ）に示すように、（１１０）を面方位とする酸素濃度の低いシリコン製のキャビティ基板１０の片面を鏡面研磨し、例えば２２０μｍの厚みの基板を作製する。次に、引き出し配線３ａを通すための配線引き出し孔１６となる引き出し凹部１６ａを、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ法により、例えば約７０μｍエッチングする。
次に、熱酸化を行い、全面に第１の酸化膜（第１のＳｉＯ2 膜）１５ａを例えば２μｍ成膜する。
【００３５】
（ｂ）、 図３（ｂ）に示すように、下面（引き出し凹部１６ａの開口部側）に多結晶シリコン膜であるポリシリコン膜（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜）３００を成膜して、引き出し凹部１６ａの内部を埋める。
【００３６】
（ｃ）、 図３（ｃ）に示すように、ポリシリコン膜３００の成膜面を研磨する。このとき引き出し凹部１６ａの内部に充填されたポリシリコン膜３００は、引き出し配線３ａとなる。
【００３７】
（ｄ）、 図３（ｄ）に示すように、引き出し配線３ａを形成した側に位置する第１の酸化膜１５ａをパターニングして、ボロン拡散部１５０を開口する。
【００３８】
（ｅ）、 図４（ｅ）に示すように、ボロン拡散を行い、ボロン拡散部１５０に深さ例えば約１μｍのボロン拡散層１８ａ（その一部が振動板１８となる）を形成する。
【００３９】
（ｆ）、 図４（ｆ）に示すように、引き出し凹部１６ａの先端に引き出し配線３ａに導通する銅膜（Ｃｕ膜）を０．１μｍ成膜し、パターニングして、第１の金属接合部４ａを形成する。
【００４０】
（ｇ）、 図４（ｇ）に示すように、下面の第１の酸化膜１５ａを剥離する。このとき、引き出し凹部１６ａの内部の第１の酸化膜１５ａは残る。
【００４１】
次に、電極基板２０の製造工程を説明する。
（ａ）、 図５（ａ）に示すように、電極基板２０に電極凹部２１を例えば０．３μｍの深さにエッチングする。
【００４２】
（ｂ）、 図５（ｂ）に示すように、電極部材であるＩＴＯ膜を電極凹部２１内に例えば０．１μｍ成膜し、パターニングして、個別電極２２を形成する。
【００４３】
（ｃ）、 図５（ｃ）に示すように、一対の個別電極２２、２２の対向側端部であって、引き出し配線３ａ（図４（ｇ）参照）との接合部に、銅膜を例えば０．１μｍ成膜し、パターニングして、第２の金属接合部４ｂを形成する。
【００４４】
（ｄ）、 図５（ｄ）に示すように、サンドブラスト法または切削加工により、液供給穴２３を形成する。
【００４５】
次に、液滴吐出ヘッド１の製造工程を説明する。
（ａ）、 図３、図４の製造方法で加工したキャビティ基板１０と、図５の製造方法で加工した電極基板２０とを重ね合わせて３６０℃に加熱した後、まず１ｔｆ加圧し、引き出し配線３ａ側の第１の金属接合部４ａと、個別電極２２側の第２の金属接合部４ｂとを熱圧着する。
次に、電極基板２０に負極、キャビティ基板１０に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加して陽極接合する。これにより、図６（ａ）に示すように、キャビティ基板１０と電極基板２０が接合され、かつ、個別電極２２と引き出し配線３ａとを導通することができる。
【００４６】
（ｂ）、 図６（ｂ）に示すように、電極基板２０とキャビティ基板１０とを陽極接合後、キャビティ基板１０の厚みが例えば約５０μｍになるまで研削、研磨加工する。これにより、引き出し凹部１６ａが開口して配線引き出し孔１６となり、引き出し配線３ａが露出する。
【００４７】
（ｃ）、図６（ｃ）に示すように、ドライバＩＣ実装部に絶縁膜となるＴＥＯＳ膜を例えば１μｍ成膜し、パターニングして、第２の酸化膜（第２のＳｉＯ2 膜）１５ｂを形成する。こうして、第１、第２の酸化膜１５ａ、１５ｂにより、酸化膜１５が形成される。
【００４８】
（ｄ）、 図７（ｄ）に示すように、引き出し配線３ａを第２の酸化膜１５ｂ上に延設してドライバＩＣ実装端子部となるように、ポリシリコン膜を成膜し、パターニングして、延在配線３ｂを形成する。なお、延在配線３ｂはポリシリコン膜に限るものではなく、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などの金属からなる膜であってもよい。こうして、引き出し配線３ａ及び延在配線３ｂによって配線部３が形成される。
【００４９】
（ｅ）、 図７（ｅ）に示すように、シリコンエッチング用のハードマスクとして、ＴＥＯＳ膜を成膜し、パターニングした後（図示せず）、水酸化カリウム水溶液を用いてエッチングし、吐出室１２、液供給穴１３を形成する。エッチング工程では、ボロン拡散層１８ａにおけるエッチングレートの低下によりエッチングストップさせる。エッチング終了後、ＴＥＯＳ膜を剥離する（図示せず）。
【００５０】
（ｆ）、 図７（ｆ）に示すように、ドライバＩＣ２をキャビティ基板１０の上部に実装する。
【００５１】
（ｇ）、 図８（ｇ）に示すように、リザーバ基板３０（製造方法は図示せず）をエポキシ系接着剤によりキャビティ基板１０に接着する。
【００５２】
（ｈ）、 図９（ｈ）に示すように、ノズル基板４０（製造方法は図示せず）をエポキシ系接着剤によりリザーバ基板３０に接着する。
最後にダイシングを行い、個々のヘッドに切断する（図示せず）。
【００５３】
実施の形態２．
図９は、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１を搭載した液滴吐出装置を示した斜視図である。なお、図９に示す液滴吐出装置は、一般的なインクジェットプリンタ１００である。
本実施の形態２に係る液滴吐出装置は、ドライバＩＣ２のＩＣ収容穴３４を形成する際に、リード部１４の絶縁膜がアタックされず、絶縁不良を引き起こすことがないため、吐出特性、耐久性に優れる。
なお、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１は、図９に示すインクジェットプリンタ１００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。
【００５４】
本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、上記した実施の形態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形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図。
【図２】図１に示す液滴吐出ヘッドが組み立てられた状態の縦断面図。
【図３】キャビティ基板の製造工程を示す断面図。
【図４】図３に続くキャビティ基板の製造工程の断面図。
【図５】電極基板の製造工程を示す断面図。
【図６】液滴吐出ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図７】図６に続く液滴吐出ヘッドの製造工程の断面図。
【図８】図７に続く液滴吐出ヘッドの製造工程の断面図。
【図９】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドを示す斜視図。
【符号の説明】
【００５６】
１ 液滴吐出ヘッド、２ ドライバＩＣ、３ 配線部、３ａ 引き出し配線、３ｂ 延在配線、４ａ 第１の金属接合部、４ｂ 第２の金属接合部、１０ キャビティ基板、１２ 吐出室、１４ リード部、１５ 酸化膜、１６ 配線引き出し孔、１６ａ 引き出し凹部、１８ 振動板、２０ 電極基板、２１ 電極凹部、２２ 個別電極、３０ リザーバ基板、３１ ノズル連通孔、３２ リザーバ、３３ 液供給連通孔、３４ ＩＣ収容穴、４０ ノズル基板、４１ ノズル孔、１００ インクジェットプリンタ、Ｇ ギャップ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
静電駆動方式の液滴吐出ヘッドは、サイズを小さくし、ノズル、吐出室等を高密度化、多列化することが可能で、また、吐出性能及び耐久性に優れたものが望まれている。これを実現するために、近年、リザーバ基板を追加してドライバＩＣをヘッドチップ内に内蔵し、キャビティ基板やノズル基板を薄くした構造が提案されている。
【０００３】
従来の液滴吐出ヘッドに、ヘッドチップ内にドライバＩＣを内蔵し、高密度で小型化したものがある。例えば、ヘッドチップは４層構造で、シリコン製のノズル基板、シリコン製のリザーバ基板、シリコン製のキャビティ基板、及びガラス製の電極基板からなり、製造工程上、キャビティ基板のドライバＩＣ実装部に貫通穴を開ける必要があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７２５７４号公報（第９頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の技術では、キャビティ基板のドライバＩＣ実装部に貫通穴を開ける際、シリコン薄膜を除去するためドライエッチングを行うが、ガスの回り込みにより、リード部の絶縁膜がアタックされて、絶縁不良を引き起こす恐れがある。
【０００６】
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、キャビティ基板のドライバＩＣ実装部に貫通穴を開ける必要がなく、このためエッチングガスの回り込みによりリード部の絶縁膜がアタックされず、絶縁不良を引き起こすことがない液滴吐出ヘッド、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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、液を溜めておく吐出室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電極凹部に形成された電極基板と、吐出室に液を供給するリザーバ、リザーバから吐出室に液を移送するための液供給連通孔、及び吐出室からノズル孔に液を移送するノズル連通孔を有するリザーバ基板と、キャビティ基板上に実装されて個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣと、キャビティ基板上に形成されてドライバＩＣに接続され、ドライバＩＣに入力信号を供給するためのリード部とを備え、
個別電極とドライバＩＣとは配線部により接続され、配線部は、その一端が個別電極に接続されてキャビティ基板に設けた配線引き出し孔より引き出され、その他端がドライバＩＣ２に続されるものである。
【０００８】
キャビティ基板の上部にドライバＩＣを実装し、個別電極からの配線をキャビティ基板の上部へ引き出してドライバＩＣに接続しているので、従来のように、キャビティ基板と電極基板とを接合後に、ドライバＩＣの収容部として機能する貫通穴をキャビティ基板に形成する必要がなく、貫通穴のエッチング時にドライエッチングガスが回り込んで絶縁膜をエッチングすることがない。
【０００９】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、個別電極とドライバＩＣとが接続される配線部によって、振動板と電極凹部との間に形成されたギャップが封止される。
個別電極とドライバＩＣとを接続する配線部によってギャップが封止されるので、従来のように、個別電極封止部として機能する貫通孔をキャビティ基板に形成して、個別電極封止部で封止する必要がない。
【００１０】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、個別電極と配線部とが、それぞれに設けた金属接合部を介して導通されているものである。
個別電極と配線部の一端とにそれぞれ取り付けた金属接合部を接合することにより、個別電極と配線部を容易かつ確実に導通することができる。
【００１１】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバ基板にＩＣ収容穴が設けられ、キャビティ基板に搭載されたドライバＩＣはＩＣ収容穴に収容されているものである。
ドライバＩＣは密閉されたＩＣ収容穴に収容されているので、液滴や外気からドライバＩＣを保護することができる。
【００１２】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバ基板に設けられたＩＣ収容穴が、ノズル基板、リザーバ基板及びキャビティ基板によって閉塞されているものである。
ノズル基板がＩＣ収容穴の上面を、キャビティ基板がＩＣ収容穴の下面を、リザーバ基板がＩＣ収容穴の側面を形成することによって、ＩＣ収容穴が閉塞され、内部にドライバＩＣを密閉しているので、ドライバＩＣを液滴や外気から保護することができる。
【００１３】
本発明に係る液滴吐出装置は、上記のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを搭載したものである。
吐出特性、耐久性に優れた液滴吐出装置を提供することができる。
【００１４】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、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、液を溜めておく吐出室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電極凹部に形成された電極基板と、吐出室に液を供給するリザーバ、リザーバから吐出室に液を移送するための液供給連通孔、及び吐出室からノズル孔に液を移送するノズル連通孔を有するリザーバ基板と、キャビティ基板上に実装されて個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣと、キャビティ基板上に形成されてドライバＩＣに接続され、ドライバＩＣに入力信号を供給するためのリード部とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
ドライバＩＣと個別電極とを接続する配線部の引き出し孔となる引き出し凹部を形成する工程、及び引き出し凹部内に配線部となる部材を充填する工程を有するキャビティ基板の形成工程と、
片面側に電極凹部を形成してその内部に個別電極を形成する工程を有する電極基板の形成工程と、
キャビティ基板と電極基板の、引き出し凹部側の面と個別電極側の面を対向させ、引き出し凹部内の配線部となる部材と個別電極とを接続して、キャビティ基板と電極基板とを接合する工程と、
接合されたキャビティ基板の引き出し凹部を形成した側の面と反対側の面を研削し引き出し凹部を開口して配線引き出し孔を形成し、配線部となる部材を露出させる工程と、
配線部となる部材の露出部より配線部となる部材をキャビティ基板の表面に沿って延在して配線部を形成する工程と、
キャビティ基板の前記研削した側の面よりエッチングしてキャビティ基板に少なくとも吐出室を形成する工程と、
キャビティ基板上にドライバＩＣを実装して配線部の延在した部分と接続する工程と、
を有するものである。
【００１５】
従来のように、キャビティ基板と電極基板を接合後に、ドライバＩＣの収容部として機能する貫通穴をキャビティ基板に形成する必要がなく、また、個別電極封止部として機能する貫通穴をキャビティ基板に形成する必要がないので、貫通穴のエッチング時にドライエッチングガスが回り込んで絶縁膜をエッチングするということがない。
【００１６】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、引き出し凹部内に配線部となる部材を充填する工程ののちに、充填材の先端に第１の金属接合部を形成する工程をさらに含むと共に、片面側に電極凹部を形成してその内部に個別電極を形成する工程ののちに、個別電極に第１の金属接合部と導通する第２の金属接合部を形成する工程をさらに含むものである。
第１の金属接合部と第２の金属接合部とにより、配線部と個別電極を容易かつ確実に導通することができる。
【００１７】
本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造するものである。
吐出特性、耐久性に優れた液滴吐出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施の形態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に示す液滴吐出ヘッドが組み立てられた状態の縦断面図である。なお、図１及び図２に示す液滴吐出ヘッドは、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吐出型であり、静電気力により駆動される静電駆動方式である。
図１に示すように、液滴吐出ヘッド１は、電極基板２０、キャビティ基板１０、リザーバ基板３０、ノズル基板４０の４つの基板から構成されており、液滴吐出ヘッド１内にドライバＩＣ２が収容されている。
【００１９】
キャビティ基板１０は、例えば厚さ約５０μｍの（１１０）面方位のシリコン（Ｓｉ）単結晶基板で構成され、異方性ウェットエッチングによって、対向する各一対の吐出室１２、及び液供給穴１３が形成されている。一対の吐出室１２の対向側には吐出室１２の短辺方向と平行にドライバＩＣ２に入力信号を供給するためのリード部１４が形成され、さらにその近傍には内壁が酸化膜（ＳｉＯ2 膜）１５で覆われた配線引き出し孔１６が形成されて、キャビティ基板１０を貫通している。
キャビティ基板１０の端部には、スパッタリング法により白金（Ｐｔ）が部分的に成膜されて、振動板（後述）に電圧を印可するための共通電極１７が形成されている。
【００２０】
吐出室１２の底壁には高濃度のボロンドープ層により形成された振動板１８が設けられており、振動板１８を所望の厚さにするため、ボロンドープ層を形成する際、その層の厚みを振動板１８と同じ厚みとする。これはアルカリ性水溶液でシリコンの異方性ウェットエッチングを行った場合、ボロンをドーパントとしたときには、高濃度（約５×１０19ａｔｏｍｓ・ｃｍ-3以上）の領域で極端にエッチングレートが小さくなることを利用した、いわゆるエッチングストップ技術を用いて行うもので、振動板１８の厚み、吐出室１２の容積を高精度に形成する。
【００２１】
キャビティ基板１０の下面（電極基板２０と対向する側の面）には、絶縁膜となるＴＥＯＳ(Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane:テトラエトキシシラン、珪酸エチル）膜が、例えば０．１μmの厚みでプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により成膜されている（図示せず）。これは、液滴吐出ヘッド１を駆動させたときの絶縁破壊や短絡を防止するためである。
【００２２】
キャビティ基板１０の下面には電極基板２０が接合されている。電極基板２０の厚みは例えば約１ｍｍで、硼珪酸系の耐熱硬質ガラスが用いられている。電極基板２０には、キャビティ基板１０に形成された各吐出室１２に合わせて、エッチングにより深さ例えば約０．２μｍの電極凹部２１が形成されており、その内部に個別電極２２が設けられている。なお、電極凹部２１のパターン形状は個別電極２２の形状よりも少し大きめに作製されている。
【００２３】
個別電極２２の材料として、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、電極凹部２１内に例えば０．１μｍの厚みになるようにスパッタリング法を用いて成膜してある。したがって、振動板１８と個別電極２２との間で形成されるギャップＧは、この電極凹部２１の深さ、個別電極２２の厚みにより決まり、吐出特性に大きく影響する。なお、個別電極２２の材料はＩＴＯに限定するものではなく、クロム（Ｃｒ）等の金属を用いてもよいが、本実施の形態１では、ギャップＧ内の観察がしやすいこと、透明であるので放電したかどうかの確認が行い易い等の理由でＩＴＯを用いている。また、電極基板２０には、キャビティ基板１０の液供給穴１３と重なり、リザーバ基板３０のリザーバ（後述）と連通する液供給穴２３が設けられている。
【００２４】
一対の個別電極２２のそれぞれの対向側の端部には配線部３を構成する引き出し配線３ａが接続され、電極基板２０側からキャビティ基板１０を貫通している。さらに、引き出し配線３ａは、キャビティ基板１０の表面に沿って個別電極２２の対向側に延在して配線部３を構成する延在配線３ｂを形成し、その端部にドライバＩＣ２が接続されている。引き出し配線３ａは、多結晶シリコン膜（ポリシリコン膜、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜）を成膜して形成されており、これにより配線引き出し孔１６を埋めてある。また、引き出し配線３ａよりその対向側に延在する延在配線３ｂもポリシリコン膜によって形成するが、この場合はポリシリコン膜に限定するものではなく、アルミニウム（Ａｌ）ゃ銅（Ｃｕ）のような金属を用いるものであってもよい。
【００２５】
配線部３は、個別電極２２側において、個別電極２２と引き出し配線３ａとは、例えば第１、第２の金属接合部４ａ、４ｂによって金属−金属接合されており、本実施の形態１では銅−銅接合により導通している。第１、第２の金属接合部４ａ、４ｂは、引き出し配線３ａの端部、及び個別電極２２の表面にそれぞれ形成された例えば０．１μｍの膜からなり、これらを熱圧着して、引き出し配線３ａと個別電極２２とを導通させている。金属−金属接合は、銅−銅接合でなくてもよく、金−金（Ａｕ−Ａｕ）接合、アルミニウム−アルミニウム（Ａｌ−Ａｌ）接合であってもよい。こうしてドライバＩＣ２は、個別電極２２と接続する配線部３の他端に接続され、個別電極２２に対する電荷の供給及び停止を制御する。
【００２６】
振動板１８と個別電極２２との間にはギャップＧが形成されており、このギャップＧは個別電極２２と引き出し配線３ａとを接続すると同時に封止され、水分等が混入しないようにされて、振動板１８が個別電極２２に貼りつくことを防いでいる。
【００２７】
リザーバ基板３０は、電極基板２０と反対の面（図１の上面）でキャビティ基板１０に接着されている。リザーバ基板３０は例えば約１８０μｍｍの厚みで、シリコンにより製造されている。リザーバ基板３０には、エッチングにより、吐出室１２、及びノズル孔（後述）と連通するノズル連通穴３１、各ノズル孔（後述）に共通に吐出する液体を溜めておくためのリザーバ３２、リザーバ３２と吐出室１２を連通する液供給連通孔３３、ドライバＩＣ２収容用のＩＣ収容穴３４、及びリザーバ３２に液を供給する液供給穴３５が形成されている。
【００２８】
ノズル基板４０は、リザーバ基板３０のキャビティ基板１０とは反対の面（図１の上面）で、リザーバ基板３０に接着されている。ノズル基板４０は例えば約５０μｍの厚みでシリコンにより製造されている。ノズル基板４０には、ノズル連通穴３１を通して吐出室１２と連通するノズル孔４１が形成されている。
なお、図ではノズル孔４１を有するノズル基板４０を上面とし、電極基板２０を下面として説明しているが、実際に用いられる場合には、ノズル基板４０の方が電極基板２０よりも下面になることが多い。
【００２９】
本実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１では、ドライバＩＣ２はＩＣ収容穴３４に収容され、キャビティ基板１０の上面に実装されている。ＩＣ収容穴３４は、ノズル基板４０、リザーバ基板３０及びキャビティ基板１０によって閉塞されている。すなわち、ノズル基板４０がＩＣ収容穴３４の上面を、キャビティ基板１０がＩＣ収容穴３４の下面を、リザーバ基板３０がＩＣ収容穴３４の側面を形成することによって、ＩＣ収容穴３４が閉塞されるようになっている。
【００３０】
上記のように構成した本発明の作用を説明する。
図２において、リザーバ３２には外部から液供給穴２３、１３、３５を介して液が供給されている。また、吐出室１２には、リザーバ３２から液供給連通孔３３を介して液が供給されている。
ドライバＩＣ２には、キャビティ基板１０に設けられたリード部１４を介して入力信号が供給されている。また、ドライバＩＣ２は配線部３（延在配線３ｂ及び引き出し配線３ａ）により個別電極２２と接続しており、個別電極２２に対して電荷の供給及び停止を制御する。
【００３１】
ドライバＩＣ２は例えば２４ｋＨｚで発振し、配線部３を通して個別電極２２に０Ｖと３０Ｖのパルス電位を印加して電荷供給を行う。個別電極２２に電荷を供給して正に帯電させると、振動板１８は負に帯電し、静電気力により個別電極２２に引き寄せられて撓み、吐出室１２の容積は広がる。そして、個別電極２２への電荷供給を止めると振動板１８は元に戻るが、そのときの吐出室１２の容積も急激に元の状態に戻るため、その圧力により差分の液滴がノズル孔４１から吐出し、例えば記録対象となる記録紙に着弾することによって記録が行われる。なお、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。
【００３２】
本実施の形態１によれば、リザーバ基板３０にはＩＣ収容穴３４が設けられてドライバＩＣ２が収容され、ＩＣ収容穴３４は閉塞されるているので、ドライバＩＣ２は液滴や外気から保護される。
また、液滴吐出ヘッドは４層構造で、ドライバＩＣ２はＩＣ収容穴３４に収容され、キャビティ基板１０の上面に実装されている。そして、個別電極２２からの引き出し配線３ａをキャビティ基板１０の上面へ引き出し、延在配線３ｂを介してドライバＩＣ２と接続する。このため、従来のように、キャビティ基板と電極基板を接合後に、ドライバＩＣの収容部として機能する貫通穴をキャビティ基板に形成する必要がなく、このため、貫通穴のエッチング時にドライエッチングガスが回り込んで絶縁膜をエッチングすることがない。
また、電極基板２０上の個別電極２２と、キャビティ基板１０を貫通する引き出し配線３ａ（配線部３）は、第１、第２の金属接合部４ａ、４ｂにより導通し、かつ、配線部３によって、振動板１８と電極凹部２１との間に形成されたギャップＧが封止されている。このため、従来のように、キャビティ基板と電極基板を接合後に、個別電極封止部として機能する貫通穴をキャビティ基板に形成する必要がないので、貫通穴のエッチング時にドライエッチングガスが回り込んで絶縁膜をエッチングすることがない。
【００３３】
次に、液滴吐出ヘッドの製造方法について、図３〜図８を用いて説明する。図３、図４は本発明の実施の形態１に係るキャビティ基板１０の製造工程を示す断面図、図５は電極基板２０の製造工程を示す断面図、図６、図７、図８は液滴吐出ヘッドの製造工程を示す断面図である。
まず、キャビティ基板１０の製造工程を説明する。なお、以下に示す数値は その一例を示すもので、これに限定するものではない。
【００３４】
（ａ）、 図３（ａ）に示すように、（１１０）を面方位とする酸素濃度の低いシリコン製のキャビティ基板１０の片面を鏡面研磨し、例えば２２０μｍの厚みの基板を作製する。次に、引き出し配線３ａを通すための配線引き出し孔１６となる引き出し凹部１６ａを、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ法により、例えば約７０μｍエッチングする。
次に、熱酸化を行い、全面に第１の酸化膜（第１のＳｉＯ2 膜）１５ａを例えば２μｍ成膜する。
【００３５】
（ｂ）、 図３（ｂ）に示すように、下面（引き出し凹部１６ａの開口部側）に多結晶シリコン膜であるポリシリコン膜（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜）３００を成膜して、引き出し凹部１６ａの内部を埋める。
【００３６】
（ｃ）、 図３（ｃ）に示すように、ポリシリコン膜３００の成膜面を研磨する。このとき引き出し凹部１６ａの内部に充填されたポリシリコン膜３００は、引き出し配線３ａとなる。
【００３７】
（ｄ）、 図３（ｄ）に示すように、引き出し配線３ａを形成した側に位置する第１の酸化膜１５ａをパターニングして、ボロン拡散部１５０を開口する。
【００３８】
（ｅ）、 図４（ｅ）に示すように、ボロン拡散を行い、ボロン拡散部１５０に深さ例えば約１μｍのボロン拡散層１８ａ（その一部が振動板１８となる）を形成する。
【００３９】
（ｆ）、 図４（ｆ）に示すように、引き出し凹部１６ａの先端に引き出し配線３ａに導通する銅膜（Ｃｕ膜）を０．１μｍ成膜し、パターニングして、第１の金属接合部４ａを形成する。
【００４０】
（ｇ）、 図４（ｇ）に示すように、下面の第１の酸化膜１５ａを剥離する。このとき、引き出し凹部１６ａの内部の第１の酸化膜１５ａは残る。
【００４１】
次に、電極基板２０の製造工程を説明する。
（ａ）、 図５（ａ）に示すように、電極基板２０に電極凹部２１を例えば０．３μｍの深さにエッチングする。
【００４２】
（ｂ）、 図５（ｂ）に示すように、電極部材であるＩＴＯ膜を電極凹部２１内に例えば０．１μｍ成膜し、パターニングして、個別電極２２を形成する。
【００４３】
（ｃ）、 図５（ｃ）に示すように、一対の個別電極２２、２２の対向側端部であって、引き出し配線３ａ（図４（ｇ）参照）との接合部に、銅膜を例えば０．１μｍ成膜し、パターニングして、第２の金属接合部４ｂを形成する。
【００４４】
（ｄ）、 図５（ｄ）に示すように、サンドブラスト法または切削加工により、液供給穴２３を形成する。
【００４５】
次に、液滴吐出ヘッド１の製造工程を説明する。
（ａ）、 図３、図４の製造方法で加工したキャビティ基板１０と、図５の製造方法で加工した電極基板２０とを重ね合わせて３６０℃に加熱した後、まず１ｔｆ加圧し、引き出し配線３ａ側の第１の金属接合部４ａと、個別電極２２側の第２の金属接合部４ｂとを熱圧着する。
次に、電極基板２０に負極、キャビティ基板１０に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加して陽極接合する。これにより、図６（ａ）に示すように、キャビティ基板１０と電極基板２０が接合され、かつ、個別電極２２と引き出し配線３ａとを導通することができる。
【００４６】
（ｂ）、 図６（ｂ）に示すように、電極基板２０とキャビティ基板１０とを陽極接合後、キャビティ基板１０の厚みが例えば約５０μｍになるまで研削、研磨加工する。これにより、引き出し凹部１６ａが開口して配線引き出し孔１６となり、引き出し配線３ａが露出する。
【００４７】
（ｃ）、図６（ｃ）に示すように、ドライバＩＣ実装部に絶縁膜となるＴＥＯＳ膜を例えば１μｍ成膜し、パターニングして、第２の酸化膜（第２のＳｉＯ2 膜）１５ｂを形成する。こうして、第１、第２の酸化膜１５ａ、１５ｂにより、酸化膜１５が形成される。
【００４８】
（ｄ）、 図７（ｄ）に示すように、引き出し配線３ａを第２の酸化膜１５ｂ上に延設してドライバＩＣ実装端子部となるように、ポリシリコン膜を成膜し、パターニングして、延在配線３ｂを形成する。なお、延在配線３ｂはポリシリコン膜に限るものではなく、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などの金属からなる膜であってもよい。こうして、引き出し配線３ａ及び延在配線３ｂによって配線部３が形成される。
【００４９】
（ｅ）、 図７（ｅ）に示すように、シリコンエッチング用のハードマスクとして、ＴＥＯＳ膜を成膜し、パターニングした後（図示せず）、水酸化カリウム水溶液を用いてエッチングし、吐出室１２、液供給穴１３を形成する。エッチング工程では、ボロン拡散層１８ａにおけるエッチングレートの低下によりエッチングストップさせる。エッチング終了後、ＴＥＯＳ膜を剥離する（図示せず）。
【００５０】
（ｆ）、 図７（ｆ）に示すように、ドライバＩＣ２をキャビティ基板１０の上部に実装する。
【００５１】
（ｇ）、 図８（ｇ）に示すように、リザーバ基板３０（製造方法は図示せず）をエポキシ系接着剤によりキャビティ基板１０に接着する。
【００５２】
（ｈ）、 図９（ｈ）に示すように、ノズル基板４０（製造方法は図示せず）をエポキシ系接着剤によりリザーバ基板３０に接着する。
最後にダイシングを行い、個々のヘッドに切断する（図示せず）。
【００５３】
実施の形態２．
図９は、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１を搭載した液滴吐出装置を示した斜視図である。なお、図９に示す液滴吐出装置は、一般的なインクジェットプリンタ１００である。
本実施の形態２に係る液滴吐出装置は、ドライバＩＣ２のＩＣ収容穴３４を形成する際に、リード部１４の絶縁膜がアタックされず、絶縁不良を引き起こすことがないため、吐出特性、耐久性に優れる。
なお、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１は、図９に示すインクジェットプリンタ１００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。
【００５４】
本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、上記した実施の形態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形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図。
【図２】図１に示す液滴吐出ヘッドが組み立てられた状態の縦断面図。
【図３】キャビティ基板の製造工程を示す断面図。
【図４】図３に続くキャビティ基板の製造工程の断面図。
【図５】電極基板の製造工程を示す断面図。
【図６】液滴吐出ヘッドの製造工程を示す断面図。
【図７】図６に続く液滴吐出ヘッドの製造工程の断面図。
【図８】図７に続く液滴吐出ヘッドの製造工程の断面図。
【図９】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドを示す斜視図。
【符号の説明】
【００５６】
１ 液滴吐出ヘッド、２ ドライバＩＣ、３ 配線部、３ａ 引き出し配線、３ｂ 延在配線、４ａ 第１の金属接合部、４ｂ 第２の金属接合部、１０ キャビティ基板、１２ 吐出室、１４ リード部、１５ 酸化膜、１６ 配線引き出し孔、１６ａ 引き出し凹部、１８ 振動板、２０ 電極基板、２１ 電極凹部、２２ 個別電極、３０ リザーバ基板、３１ ノズル連通孔、３２ リザーバ、３３ 液供給連通孔、３４ ＩＣ収容穴、４０ ノズル基板、４１ ノズル孔、１００ インクジェットプリンタ、Ｇ ギャップ。
【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、液を溜めておく吐出室が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個別電極が電極凹部に形成された電極基板と、
前記吐出室に液を供給するリザーバ、前記リザーバから前記吐出室に液を移送するための液供給連通孔、及び前記吐出室から前記ノズル孔に液を移送するノズル連通孔を有するリザーバ基板と、
前記キャビティ基板上に実装されて前記個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣと、
前記キャビティ基板上に形成されて前記ドライバＩＣに接続され、前記ドライバＩＣに入力信号を供給するためのリード部とを備え、
前記個別電極と前記ドライバＩＣとは配線部により接続され、前記配線部は、その一端が前記個別電極に接続され、前記キャビティ基板に設けた配線引き出し孔から引き出され、その他端がドライバＩＣに接続されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記個別電極と前記ドライバＩＣとが接続される配線部によって、前記振動板と前記電極凹部との間に形成されたギャップが封止され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】
前記個別電極と前記配線部とが、それぞれに取り付けた金属接合部を介して導通さ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】
前記リザーバ基板にＩＣ収容穴が設けられ、前記キャビティ基板に搭載されたドライバＩＣは前記ＩＣ収容穴に収容されてい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】
前記リザーバ基板に設けられたＩＣ収容穴は、前記ノズル基板、前記リザーバ基板及び前記キャビティ基板によって閉塞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】
請求項１〜５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７】
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、液を溜めておく吐出室が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個別電極が電極凹部に形成された電極基板と、前記吐出室に液を供給するリザーバ、前記リザーバから前記吐出室に液を移送するための液供給連通孔、及び前記吐出室から前記ノズル孔に液を移送するノズル連通孔を有するリザーバ基板と、前記キャビティ基板上に実装されて前記個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣと、前記キャビティ基板上に形成されて前記ドライバＩＣに接続され、前記ドライバＩＣに入力信号を供給するためのリード部とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記ドライバＩＣと前記個別電極とを接続する配線部の配線引き出し孔となる引き出し凹部を形成する工程、及び前記引き出し凹部内に前記配線部となる部材を充填する工程を有するキャビティ基板の形成工程と、
片面側に電極凹部を形成してその内部に前記個別電極を形成する工程を有する電極基板の形成工程と、
前記キャビティ基板と前記電極基板の、前記引き出し凹部側の面と前記個別電極側の面を対向させ、前記引き出し凹部内の配線部となる部材と前記個別電極とを接続して、前記キャビティ基板と前記電極基板とを接合する工程と、
前記接合されたキャビティ基板の前記引き出し凹部を形成した側の面と反対側の面を研削し前記引き出し凹部を開口して配線引き出し孔を形成し、前記配線部となる部材を露出させる工程と、
前記配線部となる部材の露出部より前記配線部となる部材を前記キャビティ基板の表面に沿って延在して前記配線部を形成する工程と、
前記キャビティ基板の前記研削した側の面よりエッチングして前記キャビティ基板に少なくとも吐出室を形成する工程と、
前記キャビティ基板上にドライバＩＣを実装して前記配線部の延在した部分と接続する工程と、
を有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８】
前記引き出し凹部内に前記配線部となる部材を充填する工程ののちに、前記充填材の先端に第１の金属接合部を形成する工程をさらに含むと共に、
片面側に前記電極凹部を形成してその内部に個別電極を形成する工程ののちに、前記個別電極に前記第１の接合部と導通する第２の金属接合部を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項７または８記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
【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、液を溜めておく吐出室が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個別電極が電極凹部に形成された電極基板と、
前記吐出室に液を供給するリザーバ、前記リザーバから前記吐出室に液を移送するための液供給連通孔、及び前記吐出室から前記ノズル孔に液を移送するノズル連通孔を有するリザーバ基板と、
前記キャビティ基板上に実装されて前記個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣと、
前記キャビティ基板上に形成されて前記ドライバＩＣに接続され、前記ドライバＩＣに入力信号を供給するためのリード部とを備え、
前記個別電極と前記ドライバＩＣとは配線部により接続され、前記配線部は、その一端が前記個別電極に接続され、前記キャビティ基板に設けた配線引き出し孔から引き出され、その他端がドライバＩＣに接続されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記個別電極と前記ドライバＩＣとが接続される配線部によって、前記振動板と前記電極凹部との間に形成されたギャップが封止され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】
前記個別電極と前記配線部とが、それぞれに取り付けた金属接合部を介して導通さ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】
前記リザーバ基板にＩＣ収容穴が設けられ、前記キャビティ基板に搭載されたドライバＩＣは前記ＩＣ収容穴に収容されてい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】
前記リザーバ基板に設けられたＩＣ収容穴は、前記ノズル基板、前記リザーバ基板及び前記キャビティ基板によって閉塞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】
請求項１〜５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７】
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、液を溜めておく吐出室が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個別電極が電極凹部に形成された電極基板と、前記吐出室に液を供給するリザーバ、前記リザーバから前記吐出室に液を移送するための液供給連通孔、及び前記吐出室から前記ノズル孔に液を移送するノズル連通孔を有するリザーバ基板と、前記キャビティ基板上に実装されて前記個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣと、前記キャビティ基板上に形成されて前記ドライバＩＣに接続され、前記ドライバＩＣに入力信号を供給するためのリード部とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記ドライバＩＣと前記個別電極とを接続する配線部の配線引き出し孔となる引き出し凹部を形成する工程、及び前記引き出し凹部内に前記配線部となる部材を充填する工程を有するキャビティ基板の形成工程と、
片面側に電極凹部を形成してその内部に前記個別電極を形成する工程を有する電極基板の形成工程と、
前記キャビティ基板と前記電極基板の、前記引き出し凹部側の面と前記個別電極側の面を対向させ、前記引き出し凹部内の配線部となる部材と前記個別電極とを接続して、前記キャビティ基板と前記電極基板とを接合する工程と、
前記接合されたキャビティ基板の前記引き出し凹部を形成した側の面と反対側の面を研削し前記引き出し凹部を開口して配線引き出し孔を形成し、前記配線部となる部材を露出させる工程と、
前記配線部となる部材の露出部より前記配線部となる部材を前記キャビティ基板の表面に沿って延在して前記配線部を形成する工程と、
前記キャビティ基板の前記研削した側の面よりエッチングして前記キャビティ基板に少なくとも吐出室を形成する工程と、
前記キャビティ基板上にドライバＩＣを実装して前記配線部の延在した部分と接続する工程と、
を有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８】
前記引き出し凹部内に前記配線部となる部材を充填する工程ののちに、前記充填材の先端に第１の金属接合部を形成する工程をさらに含むと共に、
片面側に前記電極凹部を形成してその内部に個別電極を形成する工程ののちに、前記個別電極に前記第１の接合部と導通する第２の金属接合部を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項７または８記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１２５６８１（Ｐ２０１０−１２５６８１Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０２０２５（Ｐ２００８−３０２０２５）
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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