液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
【課題】複雑な構造にすることなく、インクのカラー化及びチップサイズの小型化を両立させるとともに、リザーバ間の隔壁の剛性を確保した液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】液滴吐出ヘッド１００は、ノズル列１５が形成されたノズル基板１と、底壁が振動板３２となる複数の圧力室３１が形成されたキャビティ基板３と、複数の圧力室３１の所定個数毎に液体を供給する開口形成された複数のリザーバ２１、ノズル連通穴２４、及び、リザーバ２１の開口部外周の一部を圧力室３１方向に延設させてリザーバ２１と圧力室３１とを連通させる供給口２２が形成されたリザーバ基板２と、振動板３１を駆動する個別電極４２が凹部４５内に形成された電極基板４と、を備え、供給口２２は、リザーバ基板２の開口部の形成面に所定の深さの凹部により構成されている。
【解決手段】液滴吐出ヘッド１００は、ノズル列１５が形成されたノズル基板１と、底壁が振動板３２となる複数の圧力室３１が形成されたキャビティ基板３と、複数の圧力室３１の所定個数毎に液体を供給する開口形成された複数のリザーバ２１、ノズル連通穴２４、及び、リザーバ２１の開口部外周の一部を圧力室３１方向に延設させてリザーバ２１と圧力室３１とを連通させる供給口２２が形成されたリザーバ基板２と、振動板３１を駆動する個別電極４２が凹部４５内に形成された電極基板４と、を備え、供給口２２は、リザーバ基板２の開口部の形成面に所定の深さの凹部により構成されている。
【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及び液滴吐出装置に関し、特にノズル列１列内においてインクのカラー化（液体の多種類化）を可能にした構造の液滴吐出ヘッド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（ＰＺＴ）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ガラス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】
このような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（カラー化）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列当たりのノズルの数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、同時に、チップサイズの小型化が要求されている。そこで、１列のノズル列に対して、複数色の領域に分割した複数のリザーバを設け、ノズル列１列から複数色のインクを吐出し、カラー化及び小型化を実現できるようにした構造のインクジェットヘッドが種々提案されている。このようなインクジェットヘッドは、色毎にリザーバを設け、圧力室及びノズルにインクを供給するようになっている。
【０００５】
そのようなものとして、「紙送り方向に並び、かつキャリッジの移動方向に２列形成された複数の圧力発生室と、前記各圧力発生室を加圧する圧力発生手段とを備えたアクチュエータユニットを、紙送り方向に複数配列し、少なくとも一方の列に並ぶ圧力発生室を、前記紙送り方向に複数の領域に分割して連通するリザーバと、前記各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えた流路ユニットからなるインクジェット式記録ヘッド」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。このような構造とすることは、ノズル列１列内を複数色の領域で分割し、印刷を実行するような場合には、一般的な構造である。
【０００６】
また、「異方性エッチングによって複数のチャネル部（圧力室）とインクリザーバ部とが形成された第１の基板と、前記チャネル部に対応した複数のヒーターを有する基板上に厚膜絶縁層を有し、該厚膜絶縁層にヒーターが配置された第１の凹部と前記チャネル部とインクリザーバ部とを連結する第２の凹部とが形成された第２の基板とを接合してなるインクジェット記録ヘッドにおいて、第２の凹部のチャネル側ないしは中間部の一部が互いに連結され、インクリザーバ側はそれぞれ分割されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド」が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００７】
さらに、「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、底面に振動板を形成し、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、前記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と、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と、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とを有するリザーバ基板とを備え、前記リザーバ基板は、一方の面に前記ノズル基板が接合され、他方の面に前記キャビティ基板が接合されている液滴吐出ヘッド」が提案されている（たとえば、特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２１７４５２号公報（第３頁及び第１図）
【特許文献２】特開平６−１４３５７９号公報（第４頁及び第１図）
【特許文献３】特開２００６−１０３１６７号公報（第６頁及び第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２に記載のインクジェット記録ヘッドは、インクリザーバ部とチャネル部とを同一基板（第１の基板）に異方性エッチングにより形成するものである。一般的に、異方性ウエットエッチングは、バッチ処理による大量生産が可能であり生産性が高い。しかしながら、高密度なノズル列を形成する場合、色毎に分割したリザーバの隔壁が必然と細くなるために、隔壁を形成できない、または隔壁の剛性が低いということになり、各リザーバ間で圧力干渉（クロストーク）が発生し、印刷に影響がでてしまうといった課題があった。また、ウエットエッチングのみでリザーバを形成した場合、異方性エッチングによる（１１１）面の特異形状により最も端の供給口からリザーバまでの流路が狭く形成されてしまい、インク充填不良などが発生しやすいという課題もあった。
【００１０】
特許文献３に記載の液滴吐出ヘッドは、ノズル基板、リザーバ基板、キャビティ基板及び電極基板の４層構造により、キャビティ基板を薄くしてもリザーバの高さを確保し、リザーバの流路抵抗を低くして良好な印刷をできるようにしたものである。しかしながら、リザーバ基板をドライエッチングプロセスのみで製造しており、製造に多くのコストを要することになってしまう。また、リザーバ基板を両面から加工する必要があり、両面位置合わせ精度や基板の薄板化の点で不利であるという課題もあった。したがって、特許文献１〜特許文献３の技術内容を単純に組み合わせたとしても、各課題を解決することにはならず、更なる工夫が要求されることになる。
【００１１】
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、複雑な構造にすることなく、インクのカラー化及びチップサイズの小型化を両立させるとともに、共通インク室（リザーバ）間の隔壁の剛性を確保した液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置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】
【００１２】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、ノズル孔のそれぞれに連通し、底壁が振動板となる複数の圧力室が形成されたキャビティ基板と、複数の圧力室の所定個数毎に液体を供給する開口形成された複数のリザーバ、圧力室とノズル孔とを連通させるノズル連通穴、及び、リザーバの開口部外周の一部を圧力室方向に延設させてリザーバと圧力室とを連通させる供給口が形成されたリザーバ基板と、振動板を駆動する個別電極が凹部内に形成された電極基板と、を備え、供給口は、リザーバ基板の開口部の形成面に所定の深さの凹部により構成されていることを特徴とする。
【００１３】
したがって、複数のノズル孔を所定のピッチで配列して構成されるノズル列１列に複数色（あるいは複数種類の液体）を配置できるので、チップサイズの小型化を実現することができる。また、リザーバ基板において、供給口及びリザーバを同一面上に全てのパターンを形成するため、各パターン同士のアライメント精度を向上することができる。
【００１４】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバの開口部内周側の一部を供給口を構成する凹部の深さと同じとしたことを特徴とする。したがって、リザーバ基板において、供給口及びリザーバの開口部内周側の一部を同一プロセスで形成することができるため、製造に要するプロセス数及びコストを低減することができる。
【００１５】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、供給口及びリザーバの開口部内周側の一部をドライエッチングで加工したことを特徴とする。したがって、上記の効果に加え、ドライエッチング加工で供給口を形成しているため、寸法精度が高く、吐出特性に優れた液滴吐出ヘッドを提供することができる。また、隣接するリザーバ間の隔壁を垂直に加工できるため、高密度なノズル密度でも複数のリザーバが形成できる。さらに、リザーバ端での狭形状を回避できるためリザーバ端のノズルにインク充填が確実に可能となる。
【００１６】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバ基板には結晶方位面が（１００）のシリコン基板を用いたことを特徴とする。したがって、リザーバの開口部内周側の一部以外のリザーバを結晶方位面が（１００）のシリコン基板の化学的な性質を利用して形成することができる。
【００１７】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバの開口部内周側の一部以外の部分をウエットエッチングで加工したことを特徴とする。したがって、エッチング量の多いリザーバを、ドライエッチング加工する部分とウエットエッチングする部分とで分割形成することで、バッチ処理により作製でき、製造に要するコストを低減することが可能となる。
【００１８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、ノズル孔のそれぞれに連通し、底壁が振動板となる複数の圧力室、及び、圧力室の一端を長手方向に延設させた供給口が形成されたキャビティ基板と、複数の圧力室の所定個数毎に液体を供給する開口形成された複数のリザーバ、及び、圧力室とノズル孔とを連通させるノズル連通穴が形成されたリザーバ基板と、振動板を駆動する個別電極が凹部内に形成された電極基板と、を備え、圧力室とリザーバとは、供給口を介して連通しており、供給口は、キャビティ基板の圧力室の形成面に所定の深さの凹部により構成されていることを特徴とする。
【００１９】
したがって、複数のノズル孔を所定のピッチで配列して構成されるノズル列１列に複数色（あるいは複数種類の液体）を配置できるので、チップサイズの小型化を実現することができる。また、キャビティ基板において、供給口及び圧力室を同一面上に全てのパターンを形成するため、各パターン同士のアライメント精度を向上することができる。
【００２０】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、供給口の流路幅を圧力室の流路幅よりも狭くしたことを特徴とする。したがって、供給口を圧力室と同時工程でパターニング形状により形成可能であり、寸法精度の高い供給口を形成でき、吐出特性が優れた液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【００２１】
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。
【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が組み立てられた状態の縦断面構成を示す縦断面図である。図１に基づいて、液滴吐出ヘッド１００の構成及び動作について説明する。この液滴吐出ヘッド１００は、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１の表面側に設けられたノズル孔１１からインク等の液体を液滴として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。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。
【００２３】
図１に示すように、この液滴吐出ヘッド１００は、複数のノズル孔１１が所定のピッチで配列されてノズル列を構成しているノズル基板１と、各ノズル孔１１から吐出する液滴を貯留するリザーバ（共通液体室）２１が設けられたリザーバ基板２と、リザーバ２１に連通し、各ノズル孔１１に対して独立にインク供給路（供給口２２及び圧力室（キャビティ）３１）が設けられたキャビティ基板３と、キャビティ基板３の圧力室３１の底壁を形成する振動板３２に対向して個別電極４２が配設された電極基板４とが順に積層されて構成されている。
【００２４】
つまり、液滴吐出ヘッド１００は、リザーバ基板２の一方の面にはノズル基板１が、リザーバ基板２の他方の面にはキャビティ基板３が接合されており、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が接合されて構成されている。なお、この実施の形態１では、液滴吐出ヘッド１００が４層構造となっている場合を一例として説明するが、これに限定するものではない。以下に詳述するが、本発明は、リザーバ２１と、圧力室３１とが、それぞれ異なる基板に形成されていれば実施することができる。また、ノズル基板１を上面、電極基板４を下面としている場合を図示しているが、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。
【００２５】
［ノズル基板１］
ノズル基板１は、たとえば厚さ５０μｍ（マイクロメートル）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。ノズル基板１には、所定のピッチでノズル孔１１が複数形成されている。そして、所定のピッチで並んでいる複数のノズル孔１１でノズル列が構成されている（図２参照）。各ノズル孔１１は、後述する各ノズル連通穴２４から移送されたインク等の液体を液滴として外部に吐出する機能を有している。なお、ノズル孔１１を複数段（たとえば、図１に示すような２段）で形成したり、テーパ形状で形成したりすると、液滴を吐出する際の直進性の向上が期待できる。
【００２６】
［リザーバ基板２］
リザーバ基板２は、たとえば厚さ１８０μｍで結晶方位面（１００）を有するシリコン基板を主要な材料として構成されている。このリザーバ基板２には、リザーバ基板２に垂直に貫通し、各ノズル孔１１に独立して連通するノズル連通穴２４が複数形成されている。このノズル連通穴２４は、ノズル孔１１の径よりも少し大きい径で形成するとよい。また、リザーバ基板２には、各圧力室３１に液体を供給するための複数のリザーバ２１が分割形成されている。リザーバ２１のそれぞれは、所定個数の圧力室３１に共通している。このリザーバ２１は、深さの異なる２段構造（段Ａ、段Ｂ）となっている。
【００２７】
また、リザーバ基板２の底面（キャビティ基板３との接合面）には、リザーバ２１から圧力室３１へ液体を移送するための供給口２２が各圧力室３１の位置に合わせて形成されている。すなわち、リザーバ２１は、各供給口２２を介して各圧力室３１、各ノズル連通穴２４及び各ノズル孔１１と連通するようになっている。この供給口２２は、圧力室３１の個数と同数形成されている。また、各リザーバ２１は、キャビティ基板３に形成するインク取入孔３３ａと連通するようになっている。なお、リザーバ２１の形状については、図２で詳細に説明するものとする。
【００２８】
［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で結晶方位面（１１０）を有するシリコン基板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３２となる圧力室（液体圧力室や吐出室、キャビティ等とも称される）３１が複数形成されている。この圧力室３１は、個別電極４２の電極列に対応して形成されており、液体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、圧力室３１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。
【００２９】
この振動板３２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。ＫＯＨ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３２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圧力室３１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３２を所望の厚さに形成することができる。
【００３０】
各圧力室３１は、リザーバ基板２のノズル連通穴２４それぞれに独立して連通するように形成されている。圧力室３１は、上述したように、所定個数を１単位として供給口２２を介してリザーバ２１と連通するようになっている。また、キャビティ基板３には、キャビティ基板３を垂直に貫通し、リザーバ基板２のリザーバ２１と連通するインク取入孔３３ａが形成されている。なお、キャビティ基板３には、図示省略の電力供給手段から電荷を供給する際の端子となる共通電極端子（図示省略）が形成されているものとする。つまり、キャビティ基板３には、共通電極端子を介して駆動制御回路（図示省略）から個別電極４２に供給される電荷と反対の極性の電荷が振動板３２に供給されるようになっているのである。
【００３１】
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３２と個別電極４２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（図示省略）をプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＴＥＯＳ−ｐＣＶＤともいう）法を用いて、０．１μｍ形成するとよい。
【００３２】
このような絶縁膜を形成することで、振動板３２の駆動時における絶縁破壊及びショートを防止できるとともに、液体によるキャビティ基板３のエッチングを防止できる。なお、絶縁膜をＴＥＯＳ膜に限定するものではなく、絶縁性能が向上する物質、たとえばＡｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム（アルミナ））等を用いてもよい。また、キャビティ基板３の上面には、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。この液体保護膜を成膜することで、インク滴で流路が腐食されるのを防止できる。また、この液体保護膜の応力と絶縁膜の応力とを相殺させ、振動板３２の反りを小さくできるという効果もある。
【００３３】
［電極基板４］
電極基板４は、たとえば、厚さ１［ｍｍ］のガラス材を主要な材料として形成するとよい。中でも、キャビティ基板３を構成するシリコン材と熱膨張係数の近い硼珪酸系の耐熱硬質ガラスで形成するのが好ましい。この硼珪酸系の耐熱硬質ガラスで電極基板４を形成すれば、電極基板４とキャビティ基板３とを陽極接合する際、両基板の熱膨張係数が近いため、電極基板４とキャビティ基板３との間に生じる応力を低減することができ、その結果、剥離等の問題を生じることなく、電極基板４とキャビティ基板３とを強固に接合することができる。なお、電極基板４がガラス材で形成されている場合を例に示すが、単結晶シリコンで形成してもよい。
【００３４】
この電極基板４の表面には、キャビティ基板３の各圧力室３１の形状に応じた凹部（ガラス溝）４５が形成されている。この凹部４５は、たとえばエッチングにより深さ０．３μｍ程度で形成するとよい。この凹部４５の内部（特に底部）には、固定電極となる個別電極４２が、一定の間隔を有してキャビティ基板３の各圧力室３１の底面を形成する振動板３２と対向するように作製されている。つまり、凹部４５は、その一部に個別電極４２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。
【００３５】
個別電極４２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ことができる。このようにＩＴＯで個別電極４２を作製すると、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。なお、個別電極４２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、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）あるいは金、銅、クロム等の金属等で作製してもよい。また、個別電極４２は、リード部及び端子部が一体となって作製されている。そして、個別電極４２の一端（端子部）が電力供給手段である駆動制御回路（図示省略）と接続されており、その駆動制御回路から個別電極４２に駆動信号（パルス電圧）が供給されるようになっている。
【００３６】
以上のように構成された電極基板４とキャビティ基板３とを陽極接合により接合して積層体を形成すると、振動板３２と個別電極４２との間には、振動板３２を撓ませる（変位させる）ことができる一定のエアギャップ（空隙）４１が、電極基板４の凹部４５により形成されるようになっている。ここでは、エアギャップ４１が０．２μｍとなっている。このエアギャップ４１は、凹部４５の深さ、個別電極４２及び振動板３２の厚さにより決まることになる。このエアギャップ４１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。
【００３７】
また、このエアギャップ４１の開放端部に、たとえばエポキシ接着剤等からなる封止部４３を形成し、エアギャップ４１内に異物や湿気等が侵入するのを防止するとよい。なお、封止部４３に使用する材料を特に限定するものではなく、エアギャップ４１を気密に封止できるものであればよい。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４３を形成するとよい。なお、エアギャップ４１は、電極基板４に凹部４５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。
【００３８】
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、この液体をリザーバ基板２に形成されているリザーバ２１に供給する流路となるインク取入孔３３ｂ（キャビティ基板３に形成されているインク取入孔３３ａと連通する）が電極基板４を貫通するように形成されている。つまり、キャビティ基板３のインク取入孔３３ａ及び電極基板４のインク取入孔３３ｂが連通することでインク取入孔３３を構成し、リザーバ２１に液体を供給可能になっているのである。このインク取入孔３３は、リザーバ２１のそれぞれに形成されている。
【００３９】
そして、キャビティ基板３の電極基板４の接合面とは反対側の面にリザーバ基板２を接着剤を用いて直接接合し、リザーバ基板２のキャビティ基板３の接合面とは反対側の面にノズル基板１を接着剤を用いて直接接合することによって、液滴吐出ヘッド１００が作製される。なお、個別電極４２にパルス電圧を供給する駆動制御回路を備えたドライバＩＣ等を実装するとよい。また、電極基板４には、ＦＰＣを実装するためのＦＰＣ実装部を形成するとよい。さらに、ここで示した凹部４５の深さやエアギャップ４１の長さ、個別電極４２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。
【００４０】
ここで、液滴吐出ヘッド１００の動作について説明する。リザーバ基板２のリザーバ２１には、インク取入孔３３を介して外部から液体が供給されている。また、圧力室３１には、供給口２２を介してリザーバ２１から液体が供給されている。圧力室３１内の液体は、ノズル連通穴２４を介してノズル孔１１の先端まで満たされている。そして、各個別電極４２と共通電極端子との間に接続された駆動制御回路によって選択された個別電極４２には０［Ｖ］〜４０［Ｖ］程度のパルス電圧が印加され、その個別電極４２を正に帯電させる。
【００４１】
このとき、対応するキャビティ基板３の振動板３２には共通電極端子を介して負の極性を有する電荷が印加され、正に帯電された個別電極４２に対応する振動板３２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４２と振動板３２との間では静電気力（クーロン力）が発生することになる。そうすると、振動板３２は、静電気力によって個別電極４２側に引き寄せられて撓み、個別電極４２に当接することになる。これによって圧力室３１の容積が増大し、リザーバ２１の内部に溜まっていた液体が圧力室３１に流れ込む。
【００４２】
その後、個別電極４２への電荷の供給を止めると、振動板３２と個別電極４２との間の静電気力がなくなり、振動板３２はその弾性力により元の状態に復元する。このとき、圧力室３１の容積が急激に減少するため、圧力室３１内部の圧力が急激に上昇する。これにより、圧力室３１内の液体の一部が液滴としてノズル孔１１より吐出されることになる。この液滴が、たとえば記録紙等のワーク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、液体がリザーバ２１から供給口２２を通じて圧力室３１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。
【００４３】
図２は、リザーバ２１を説明するための説明図である。図２に基づいて、この実施の形態１の特徴部分であるリザーバ２１について詳細に説明する。また、図２（ａ）が液滴吐出ヘッド１００の一部を透視して上から見た状態を示した平面図であり、図２（ｂ）が液滴吐出ヘッド１００の概略横断面構成を示した断面図である。なお、図２では、リザーバ基板２に２個のリザーバ２１が形成されている場合を例に示している。そして、各リザーバ２１は、供給口２２を介して、たとえば５個以上の圧力室３１と連通している場合を例に示している。なお、リザーバ２１の個数及び各リザーバ２１に連通させる圧力室３１の１単位当たりの個数を特に限定するものではない。
【００４４】
リザーバ２１は、上述したように、深さの異なる２段構造となっている。このリザーバ２１は、段Ａに対応する部分（供給口２２を含む）をドライエッチングで加工し、段Ｂに対応する部分をウエットエッチングで加工するようにして形成されている。すなわち、リザーバ基板２となる結晶方位面（１００）を有するシリコン基板のキャビティ基板３との接合面のリザーバ２１となる部分（開口部内周側の一部）をＡ段の深さとなるようにドライエッチングし、その後、Ｂ段の深さとなるようにウエットエッチングしてリザーバ２１を形成しているのである。
【００４５】
供給口２２は、リザーバ基板２のリザーバ２１の開口部の形成面にドライエッチングで形成する所定の深さ（段Ａ）の凹部により構成されている。この凹部は、リザーバ２１の開口部内周側の一部を形成する際に同時に形成されるようになっている。つまり、図２（ａ）に示すように、供給口２２は、リザーバ２１の開口部外周（圧力室３１側）の一部を液体の流路方向に延設するように構成されている。したがって、供給口２２は、深さが段Ａと同じになっており、リザーバ２１に連通するように形成されている。
【００４６】
また、リザーバ基板２には、複数のリザーバ２１が分割形成されているが、リザーバ２１の開口部周辺をドライエッチングで形成しているので、隣接するリザーバ２１間に所定の厚みの隔壁を形成できる。したがって、各リザーバ２１間で圧力干渉（クロストーク）が発生することがなく、液滴の吐出性能に影響を与えることがない。また、リザーバ２１のＢ段の部分は、ウエットエッチングによって形成され、結晶方位面が（１００）のシリコン基板の化学的な性質を利用して形成されている。したがって、図１及び図２（ｂ）に示すように、各リザーバ２１のＢ段の部分の平面形状は、等脚台形のような平面形状となっている。つまり、リザーバ２１は、キャビティ基板３との接合面側に拡径した断面形状となっている。
【００４７】
さらに、供給口２２の深さをリザーバ２１の開口部内周側の一部の段Ａの深さと同程度にしているので、供給口２２をリザーバ２１の開口部周辺を形成するプロセスと同一のプロセスで形成することができる。したがって、製造プロセスを低減できるとともに、製造に要するコストを低減することもできる。供給口２２は、ドライエッチングで形成するようになっているので、寸法精度の高いものとすることができる。リザーバ基板２の同一面状に全てのパターンを形成することで、供給口２２を含めたリザーバ２１を形成することができ、各パターン同士のアライメント精度を向上することができるという効果も有している。
【００４８】
複数のノズル孔１１は、所定のピッチでノズル列を形成している。図２（ａ）では、１つのノズル列（ノズル列１５）が形成されている場合を例に示している。この１列のノズル列１５に対して、複数のリザーバ２１が分割形成されている。そして、各リザーバ２１には、たとえば色の異なるインク等を貯留させることが可能になっている。このように、１つのノズル列１５に複数色を配置し、液体の多色化を実現するようにしている。したがって、液滴吐出ヘッド１００は、リザーバ２１に貯留する配色を種々変更することで、用途に応じた印刷を容易に実現することができる。また、液滴吐出ヘッド１００は、１つのノズル列１５に複数の色を配置できるので、チップサイズの小型化を実現することができる。
【００４９】
上述したように、液滴吐出ヘッド１００では、リザーバ２１が、圧力室３１が形成されるキャビティ基板３とは別のリザーバ基板２に形成されており、容積確保（コンプライアンス確保）及び流路抵抗低減を可能にしている。図２（ａ）では、ノズル列１５を同一面内で略直線上に配置する場合を例に示しているが、ノズル列１５を構成するノズル孔１１が多少ずれて形成されたことにより、ノズル列１５が厳密に直線上に配置されていない場合もノズル列１５として含むものとする。
【００５０】
なお、液滴吐出ヘッド１００は、図２（ａ）に示すように、複数の個別電極４２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４２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２（ａ）では、個別電極４２の短辺方向に伸びる２つの電極列を示している。また、個別電極４２の短辺が長辺に対して斜めに形成されており、個別電極４２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。
【００５１】
次に、液滴吐出ヘッド１００の製造工程について説明する。
図３及び図４は、リザーバ基板２の製造工程の一例を示す縦断面図である。図３及び図４に基づいて、この実施の形態の特徴事項であるリザーバ基板２の製造工程について説明する。なお、以下に示す基板の厚さやエッチング深さ、温度、圧力等の値はあくまでも一例であり、本発明はこれらの値によって限定されるものではない。なお、実際には、シリコンウエハから複数個分の液滴吐出ヘッドの部材を同時形成するのが一般的であるが、図３及び図４ではその一部分だけを簡略化して示している。
【００５２】
まず、結晶方位面（１００）、厚さ１８０μｍのシリコン基板２’を用意し、このシリコン基板２’に酸化膜６１を形成する。一連のフォトリソグラフィー法により、キャビティ基板３と接合する側の面に、ノズル連通穴２４になる部分２４’、供給口２２及びリザーバ２１になる部分２６をパターニングする。そして、ノズル連通穴２４になる部分２４’の酸化膜６１をエッチングして除去し、供給口２２及びリザーバ２１になる部分２６の酸化膜６１をハーフエッチングして所定の膜厚分を残すように除去する（図３（ａ））。次に、ノズル連通穴２４になる部分２４’を、たとえばＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）によって所望の深さとなるまでドライエッチングする（図３（ｂ））。
【００５３】
それから、酸化膜６１をハーフエッチングして、供給口２２及びリザーバ２１になる部分２６を開口させ、たとえばＩＣＰで所望の深さ（Ａ段に相当する深さ）となるまでドライエッチングする（図３（ｃ））。その後、酸化膜６１を除去し、再度、酸化膜６２を形成する。それから、シリコンマスク等を利用してリザーバ２１になる部分２１’を開口させるようにレジスト６３をパターニングする。その後、レジスト６３のパターニングに応じて、リザーバ２１になる部分２１’の酸化膜６２をパターニングする。そして、リザーバ２１になる部分２１’の酸化膜６２をエッチングして除去する（図３（ｄ））。
【００５４】
レジスト６３を剥離した後、ＫＯＨ（水酸化カリウム水溶液）で所望の深さ（Ｂ段に相当する深さ）となるまでウエットエッチングする（図４（ｅ））。酸化膜６２を剥離した後、シリコン基板２’のノズル基板１と接合する側の面（リザーバ２１を形成した方の面とは反対側の面）から所望の厚さとなるまで薄板化する（図４（ｆ））。最後に、ドライ酸化でインク保護膜（図示省略）を形成する。以上のように、リザーバ基板２が作製される。その後、電極基板４とキャビティ基板３とを陽極接合した接合基板のキャビティ基板３にリザーバ基板２を、このリザーバ基板２にノズル基板１を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。
【００５５】
したがって、供給口２２をリザーバ２１の開口部周辺を形成するプロセスと同一のプロセスで形成することができ、製造プロセスを低減できるとともに、製造に要するコストを低減することもできる。供給口２２は、ドライエッチングで形成するようになっているので、寸法精度の高いものとすることができる。また、リザーバ基板２の同一面状に全てのパターンを形成することで、供給口２２を含めたリザーバ２１を形成することができ、各パターン同士のアライメント精度を向上することができるという効果も有している。
【００５６】
液滴吐出ヘッド１００は、リザーバ２１の開口部周辺をドライエッチングで形成しているので、１列のノズル列１５内に対して隣接するリザーバ２１間に所定の厚みの隔壁を形成でき、各リザーバ２１間で圧力干渉が発生することがない。また、隣接するリザーバ２１間の隔壁を垂直に加工できるため、ノズル密度を高密度としても、リザーバ２１の分割が可能となる。さらに、リザーバ２１の端での狭形状を回避できるため、リザーバ２１の端のノズル孔１１にインク充填が確実に可能となる。
【００５７】
リザーバ基板２に形成するリザーバ２１は、エッチング量が多いため、ドライエッチングする部分（Ａ段）及び、ウエットエッチングする部分（Ｂ段）の２段構造とすることにより、バッチ処理により作製可能なため製造に要するコストを低減することができる。また、リザーバ２１を作製する際のウエットエッチング工程において、リザーバ２１の上底（ノズル基板１側の底面）の形状がＶ字構造となるため、リザーバ２１の淀み点が発生しなくなり、インク充填の再にリザーバ２１内の気泡排出を確実に行なうことでき、良好な印字品質を得ることができる。
【００５８】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る液滴吐出ヘッド１００ａが組み立てられた状態の縦断面構成を示す断面図である。図５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１の表面側に設けられたノズル孔１１からインク等の液体を液滴として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。なお、この実施の形態２では上述した実施の形態１との相違点を中心に説明するものとし、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。
【００５９】
図５に示すように、この液滴吐出ヘッド１００ａは、ノズル基板１と、各ノズル孔１１から吐出する液滴を貯留するリザーバ（共通液体室）２１ａが設けられたリザーバ基板２ａと、リザーバ２１ａに連通し、各ノズル孔１１に対して独立にインク供給路（供給口２２ａ及び圧力室（キャビティ）３１ａ）が設けられたキャビティ基板３ａと、キャビティ基板３ａの圧力室３１ａの底壁を形成する振動板３２に対向して個別電極４２が配設された電極基板４とが順に積層されて構成されている。
【００６０】
つまり、液滴吐出ヘッド１００ａは、リザーバ基板２ａの一方の面にはノズル基板１が、リザーバ基板２ａの他方の面にはキャビティ基板３ａが接合されており、キャビティ基板３ａのリザーバ基板２ａが接合された面の反対面には、電極基板４が接合されて構成されている。なお、この実施の形態２では、液滴吐出ヘッド１００ａが４層構造となっている場合を一例として説明するが、これに限定するものではない。以下に詳述するが、本発明は、リザーバ２１ａと、圧力室３１ａとが、それぞれ異なる基板に形成されていれば実施することができる。また、ノズル基板１を上面、電極基板４を下面としている場合を図示しているが、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。
【００６１】
この実施の形態２に係る液滴吐出ヘッド１００ａは、リザーバ基板２ａ及びキャビティ基板３ａが、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００のリザーバ基板２及びキャビティ基板３と相違している。すなわち、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００では、供給口２２をリザーバ基板２に形成し、リザーバ２１と圧力室３１とを連通するようにしていたが、実施の形態２に係る液滴吐出ヘッド１００ａでは、供給口２２ａをキャビティ基板３ａに形成し、リザーバ２１ａと圧力室３１ａとを連通するようにしている。以下、リザーバ基板２ａ及びキャビティ基板３ａについて説明する。
【００６２】
［リザーバ基板２ａ］
リザーバ基板２ａは、たとえば厚さ１８０μｍで結晶方位面（１００）を有するシリコン基板を主要な材料として構成されている。このリザーバ基板２ａには、リザーバ基板２と同様にノズル連通穴２４が複数形成されている。また、リザーバ基板２ａには、各圧力室３１ａに液体を供給するための複数のリザーバ２１ａが分割形成されている。リザーバ２１ａのそれぞれは、所定個数の圧力室３１ａに共通している。このリザーバ２１ａは、実施の形態１のリザーバ２１と同様に、深さの異なる２段構造（段Ａ、段Ｂ）となっている。
【００６３】
ただし、リザーバ基板２ａには、リザーバ基板２のような供給口２２が形成されていない。すなわち、リザーバ２１ａは、キャビティ基板３ａに形成する各供給口２２ａを介して各圧力室３１ａ、各ノズル連通穴２４及び各ノズル孔１１と連通するようになっている。また、各リザーバ２１ａは、キャビティ基板３ａに形成するインク取入孔３３ａと連通するようになっている。なお、リザーバ２１ａの形状については、図６で詳細に説明するものとする。
【００６４】
［キャビティ基板３ａ］
キャビティ基板３ａは、たとえば厚さ約５０μｍで結晶方位面（１１０）を有するシリコン基板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３２となる圧力室（液体圧力室や吐出室、キャビティ等とも称される）３１ａが複数形成されている。この圧力室３１ａは、個別電極４２の電極列に対応して形成されており、液体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、圧力室３１ａ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。
【００６５】
また、キャビティ基板３ａには、圧力室３１ａの形成面と同一面に、圧力室３１ａの流路幅（圧力室３１ａの短手方向の幅）よりも狭い流路幅であって、圧力室３１ａとリザーバ２１ａとを連通させる供給口２２ａが形成されている。すなわち、供給口２２ａは、圧力室３１ａの長手方向を、この圧力室３１ａの幅よりも狭くして延設することによって形成されている。この供給口２２ａの端部（圧力室３１ａとは反対側の端部）は、リザーバ２１ａのＢ段の部分にまで延設されている。また、この供給口２２は、圧力室３１ａの個数と同数形成されている。
【００６６】
したがって、各リザーバ２１ａと所定個数を１単位とした圧力室３１ａとは、圧力室３１ａのそれぞれに連通し、延設されている供給口２２ａを介して連通するようになっている。また、各圧力室３１ａは、リザーバ基板２ａのノズル連通穴２４それぞれに独立して連通するように形成されている。以上のように、この実施の形態２では、供給口２２ａをキャビティ基板３ａ側に形成することで、リザーバ２１ａと圧力室３１ａとの連通を図るようにしている。なお、キャビティ基板３ａには、キャビティ基板３と同様に、インク取入孔３３ａ、絶縁膜及び共通電極端子が形成されているものとする。また、その他の構成及び動作については実施の形態１と同様である。
【００６７】
図６は、リザーバ２１ａ及び供給口２２ａを説明するための説明図である。図６に基づいて、この実施の形態２の特徴部分であるリザーバ２１ａ及び供給口２２ａについて詳細に説明する。また、図６（ａ）が液滴吐出ヘッド１００ａの一部を透視して上から見た状態を示した平面図であり、図６（ｂ）が液滴吐出ヘッド１００ａの概略横断面構成を示した断面図である。なお、図６では、リザーバ基板２ａに２個のリザーバ２１ａが形成されている場合を例に示している。そして、各リザーバ２１ａは、供給口２２ａを介して、たとえば５個以上の圧力室３１ａと連通している場合を例に示している。なお、リザーバ２１ａの個数及び各リザーバ２１ａに連通させる圧力室３１ａの１単位当たりの個数を特に限定するものではない。
【００６８】
リザーバ２１ａは、上述したように、深さの異なる２段構造となっている。このリザーバ２１ａは、段Ａに対応する部分をドライエッチングで加工し、段Ｂに対応する部分をウエットエッチングで加工するようにして形成されている。すなわち、リザーバ基板２ａとなる結晶方位面（１００）を有するシリコン基板のキャビティ基板３ａとの接合面のリザーバ２１ａとなる部分（開口部内周側の一部）をＡ段の深さとなるようにドライエッチングし、その後、Ｂ段の深さとなるようにウエットエッチングしてリザーバ２１ａを形成しているのである。
【００６９】
供給口２２ａは、キャビティ基板３ａの圧力室３１ａの形成面に形成する所定の深さの凹部により構成されている。この凹部は、キャビティ基板３ａの圧力室３１ａを形成する際に同時に形成されるようになっている。つまり、図６（ａ）に示すように、供給口２２ａは、圧力室３１ａの端部（リザーバ２１ａ側の端部）をリザーバ２１ａの方向（圧力室３１ａの長手方向）に延設するように構成されている。したがって、供給口２２ａは、深さが圧力室３１ａと同じになっており、リザーバ２１ａに連通するように形成されている。
【００７０】
また、リザーバ基板２ａには、複数のリザーバ２１ａが分割形成されているが、リザーバ２１ａの開口部周辺をドライエッチングで形成しているので、隣接するリザーバ２１ａ間に所定の厚みの隔壁を形成できる。したがって、各リザーバ２１ａ間で圧力干渉が発生することがなく、液滴の吐出性能に影響を与えることがない。また、リザーバ２１ａのＢ段の部分は、ウエットエッチングによって形成され、結晶方位面が（１００）のシリコン基板の化学的な性質を利用して形成されている。したがって、図５及び図６（ｂ）に示すように、各リザーバ２１ａのＢ段の部分の平面形状は、等脚台形のような平面形状となっている。つまり、リザーバ２１ａは、キャビティ基板３ａとの接合面側に拡径した断面形状となっている。
【００７１】
さらに、供給口２２ａを圧力室３１ａの長手方向を延設することで形成しているので、供給口２２ａをキャビティ基板３ａの圧力室３１ａを形成するプロセスと同一のプロセスで形成することができる。したがって、製造プロセスを低減できるとともに、製造に要するコストを低減することもできる。キャビティ基板３ａの同一面状に全てのパターンを形成することで、供給口２２ａを含めた圧力室３１ａを形成することができ、各パターン同士のアライメント精度を向上することができるという効果も有している。なお、液滴吐出ヘッド１００ａは、液滴吐出ヘッド１００の有する効果も同様に有している。
【００７２】
実施の形態３．
図７は、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００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。また、図８は、液滴吐出装置１５０の主要な構成手段の一例を表す図である。図７及び図８に基づいて、実施の形態３に係る液滴吐出装置１５０について説明する。この液滴吐出装置１５０は、液滴吐出方式（インクジェット方式）による印刷を目的とする、いわゆる一般的なシリアル型のインクジェットプリンタである。搭載される液滴吐出ヘッド１００は、上述したように小型化及び低コスト化を実現したものであるので、液滴吐出装置１５０も小型化及び低コスト化に優れたものとなる。
【００７３】
液滴吐出装置１５０は、被印刷物であるプリント紙２１０が支持されるドラム２０１と、プリント紙２１０にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド１００とで主に構成される。また、液滴吐出ヘッド１００にインクを供給するための図示省略のインク供給手段がある。プリント紙２１０は、ドラム２０１の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ２０３により、ドラム２０１に圧着して保持されるようになっている。このドラム２０１の軸方向に平行に設けられている送りネジ２０４によって液滴吐出ヘッド１００が保持されるようになっている。
【００７４】
そして、この送りネジ２０４が回転することによって液滴吐出ヘッド１００がドラム２０１の軸方向に移動する。一方、ドラム２０１は、ベルト２０５等を介してモータ２０６により回転駆動されるようになっている。また、プリント制御手段２０７は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ２０４及びモータ２０６を駆動させるようになっている。さらに、プリント制御手段２０７は、図示省略の発振駆動回路を駆動させて振動板３２を制御しながらプリント紙２１０に印刷を行わせるようになっている。
【００７５】
ここでは、液体をインクとしてプリント紙２１０に吐出するようにし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く、インク以外の液体を吐出する工業用途での液体吐出装置にも応用が可能である。たとえば、カラーフィルタとなる基板に吐出させる用途においては、カラーフィルタ用の顔料を含む液体であってもよい。また、有機化合物等の電界発光素子を用いた表示パネル（ＯＬＥＤ等）の基板に吐出させる用途においては、発光素子となる化合物を含む液体であってもよい。さらに、基板上に配線する用途においては、導電性金属を含む液体であってもよい。
【００７６】
一方、液滴吐出ヘッド１００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）や、ＲＮＡ（Ｒｉｂｏ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ：リボ核酸）、ＰＮＡ（Ｐｅｐｔｉｄｅ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ：ペプチド核酸）等のタンパク質プローブを含む液体を吐出させるようにしてもよい。その他、布等の染料の吐出等にも利用することができる。また、液滴受容物としては、プリント紙２１０等の記録用紙の他、フィルムや織布、不織物等の他のメディア、ガラス基板、シリコン基板等の各種基板のようなワークであってもよい。
【００７７】
本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの製造方法は、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。実施の形態３では、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００を搭載した場合を例に説明したが、実施の形態２に係る液滴吐出ヘッド１００ａを搭載しても同様の効果を得ることができる。また、液滴吐出ヘッド１００及び液滴吐出ヘッド１００ａの構成基板の積層数を３層や４層に限定するものではない。さらに、液滴吐出ヘッド１００の製造工程においても、上述した製造工程に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドが組み立てられた状態の縦断面構成を示す縦断面図である。
【図２】リザーバを説明するための説明図である。
【図３】リザーバ基板の製造工程の一例を示す縦断面図である。
【図４】リザーバ基板の製造工程の一例を示す縦断面図である。
【図５】実施の形態２に係る液滴吐出ヘッドが組み立てられた状態の縦断面構成を示す断面図である。
【図６】リザーバ及び供給口を説明するための説明図である。
【図７】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８】液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ ノズル基板、２’ シリコン基板、２ リザーバ基板、２ａ リザーバ基板、 ３ キャビティ基板、３ａ キャビティ基板、４ 電極基板、１１ ノズル孔、１５ ノズル列、２１ リザーバ、２１’ リザーバになる部分、２１ａ リザーバ、２２ 供給口、２２ａ 供給口、２４ ノズル連通穴、２４’ ノズル連通穴になる部分、２６ 供給口及びリザーバになる部分、３１ 圧力室、３１ａ 圧力室、３２ 振動板、３３ インク取入孔、３３ａ インク取入孔、３３ｂ インク取入孔、４１ エアギャップ、４２ 個別電極、４３ 封止部、４５ 凹部、６１ 酸化膜、６２ 酸化膜、６３ レジスト、１００ 液滴吐出ヘッド、１００ａ 液滴吐出ヘッド、１５０ 液滴吐出装置、２０１ ドラム、２０３ 紙圧着ローラ、２０４ ネジ、２０５ ベルト、２０６ モータ、２０７ プリント制御手段、２１０ プリント紙。
【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及び液滴吐出装置に関し、特にノズル列１列内においてインクのカラー化（液体の多種類化）を可能にした構造の液滴吐出ヘッド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（ＰＺＴ）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ガラス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】
このような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（カラー化）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列当たりのノズルの数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、同時に、チップサイズの小型化が要求されている。そこで、１列のノズル列に対して、複数色の領域に分割した複数のリザーバを設け、ノズル列１列から複数色のインクを吐出し、カラー化及び小型化を実現できるようにした構造のインクジェットヘッドが種々提案されている。このようなインクジェットヘッドは、色毎にリザーバを設け、圧力室及びノズルにインクを供給するようになっている。
【０００５】
そのようなものとして、「紙送り方向に並び、かつキャリッジの移動方向に２列形成された複数の圧力発生室と、前記各圧力発生室を加圧する圧力発生手段とを備えたアクチュエータユニットを、紙送り方向に複数配列し、少なくとも一方の列に並ぶ圧力発生室を、前記紙送り方向に複数の領域に分割して連通するリザーバと、前記各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えた流路ユニットからなるインクジェット式記録ヘッド」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。このような構造とすることは、ノズル列１列内を複数色の領域で分割し、印刷を実行するような場合には、一般的な構造である。
【０００６】
また、「異方性エッチングによって複数のチャネル部（圧力室）とインクリザーバ部とが形成された第１の基板と、前記チャネル部に対応した複数のヒーターを有する基板上に厚膜絶縁層を有し、該厚膜絶縁層にヒーターが配置された第１の凹部と前記チャネル部とインクリザーバ部とを連結する第２の凹部とが形成された第２の基板とを接合してなるインクジェット記録ヘッドにおいて、第２の凹部のチャネル側ないしは中間部の一部が互いに連結され、インクリザーバ側はそれぞれ分割されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド」が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００７】
さらに、「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、底面に振動板を形成し、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、前記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と、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と、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とを有するリザーバ基板とを備え、前記リザーバ基板は、一方の面に前記ノズル基板が接合され、他方の面に前記キャビティ基板が接合されている液滴吐出ヘッド」が提案されている（たとえば、特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２１７４５２号公報（第３頁及び第１図）
【特許文献２】特開平６−１４３５７９号公報（第４頁及び第１図）
【特許文献３】特開２００６−１０３１６７号公報（第６頁及び第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２に記載のインクジェット記録ヘッドは、インクリザーバ部とチャネル部とを同一基板（第１の基板）に異方性エッチングにより形成するものである。一般的に、異方性ウエットエッチングは、バッチ処理による大量生産が可能であり生産性が高い。しかしながら、高密度なノズル列を形成する場合、色毎に分割したリザーバの隔壁が必然と細くなるために、隔壁を形成できない、または隔壁の剛性が低いということになり、各リザーバ間で圧力干渉（クロストーク）が発生し、印刷に影響がでてしまうといった課題があった。また、ウエットエッチングのみでリザーバを形成した場合、異方性エッチングによる（１１１）面の特異形状により最も端の供給口からリザーバまでの流路が狭く形成されてしまい、インク充填不良などが発生しやすいという課題もあった。
【００１０】
特許文献３に記載の液滴吐出ヘッドは、ノズル基板、リザーバ基板、キャビティ基板及び電極基板の４層構造により、キャビティ基板を薄くしてもリザーバの高さを確保し、リザーバの流路抵抗を低くして良好な印刷をできるようにしたものである。しかしながら、リザーバ基板をドライエッチングプロセスのみで製造しており、製造に多くのコストを要することになってしまう。また、リザーバ基板を両面から加工する必要があり、両面位置合わせ精度や基板の薄板化の点で不利であるという課題もあった。したがって、特許文献１〜特許文献３の技術内容を単純に組み合わせたとしても、各課題を解決することにはならず、更なる工夫が要求されることになる。
【００１１】
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、複雑な構造にすることなく、インクのカラー化及びチップサイズの小型化を両立させるとともに、共通インク室（リザーバ）間の隔壁の剛性を確保した液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置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】
【００１２】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、ノズル孔のそれぞれに連通し、底壁が振動板となる複数の圧力室が形成されたキャビティ基板と、複数の圧力室の所定個数毎に液体を供給する開口形成された複数のリザーバ、圧力室とノズル孔とを連通させるノズル連通穴、及び、リザーバの開口部外周の一部を圧力室方向に延設させてリザーバと圧力室とを連通させる供給口が形成されたリザーバ基板と、振動板を駆動する個別電極が凹部内に形成された電極基板と、を備え、供給口は、リザーバ基板の開口部の形成面に所定の深さの凹部により構成されていることを特徴とする。
【００１３】
したがって、複数のノズル孔を所定のピッチで配列して構成されるノズル列１列に複数色（あるいは複数種類の液体）を配置できるので、チップサイズの小型化を実現することができる。また、リザーバ基板において、供給口及びリザーバを同一面上に全てのパターンを形成するため、各パターン同士のアライメント精度を向上することができる。
【００１４】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバの開口部内周側の一部を供給口を構成する凹部の深さと同じとしたことを特徴とする。したがって、リザーバ基板において、供給口及びリザーバの開口部内周側の一部を同一プロセスで形成することができるため、製造に要するプロセス数及びコストを低減することができる。
【００１５】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、供給口及びリザーバの開口部内周側の一部をドライエッチングで加工したことを特徴とする。したがって、上記の効果に加え、ドライエッチング加工で供給口を形成しているため、寸法精度が高く、吐出特性に優れた液滴吐出ヘッドを提供することができる。また、隣接するリザーバ間の隔壁を垂直に加工できるため、高密度なノズル密度でも複数のリザーバが形成できる。さらに、リザーバ端での狭形状を回避できるためリザーバ端のノズルにインク充填が確実に可能となる。
【００１６】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバ基板には結晶方位面が（１００）のシリコン基板を用いたことを特徴とする。したがって、リザーバの開口部内周側の一部以外のリザーバを結晶方位面が（１００）のシリコン基板の化学的な性質を利用して形成することができる。
【００１７】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、リザーバの開口部内周側の一部以外の部分をウエットエッチングで加工したことを特徴とする。したがって、エッチング量の多いリザーバを、ドライエッチング加工する部分とウエットエッチングする部分とで分割形成することで、バッチ処理により作製でき、製造に要するコストを低減することが可能となる。
【００１８】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、ノズル孔のそれぞれに連通し、底壁が振動板となる複数の圧力室、及び、圧力室の一端を長手方向に延設させた供給口が形成されたキャビティ基板と、複数の圧力室の所定個数毎に液体を供給する開口形成された複数のリザーバ、及び、圧力室とノズル孔とを連通させるノズル連通穴が形成されたリザーバ基板と、振動板を駆動する個別電極が凹部内に形成された電極基板と、を備え、圧力室とリザーバとは、供給口を介して連通しており、供給口は、キャビティ基板の圧力室の形成面に所定の深さの凹部により構成されていることを特徴とする。
【００１９】
したがって、複数のノズル孔を所定のピッチで配列して構成されるノズル列１列に複数色（あるいは複数種類の液体）を配置できるので、チップサイズの小型化を実現することができる。また、キャビティ基板において、供給口及び圧力室を同一面上に全てのパターンを形成するため、各パターン同士のアライメント精度を向上することができる。
【００２０】
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、供給口の流路幅を圧力室の流路幅よりも狭くしたことを特徴とする。したがって、供給口を圧力室と同時工程でパターニング形状により形成可能であり、寸法精度の高い供給口を形成でき、吐出特性が優れた液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【００２１】
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。
【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が組み立てられた状態の縦断面構成を示す縦断面図である。図１に基づいて、液滴吐出ヘッド１００の構成及び動作について説明する。この液滴吐出ヘッド１００は、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１の表面側に設けられたノズル孔１１からインク等の液体を液滴として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。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。
【００２３】
図１に示すように、この液滴吐出ヘッド１００は、複数のノズル孔１１が所定のピッチで配列されてノズル列を構成しているノズル基板１と、各ノズル孔１１から吐出する液滴を貯留するリザーバ（共通液体室）２１が設けられたリザーバ基板２と、リザーバ２１に連通し、各ノズル孔１１に対して独立にインク供給路（供給口２２及び圧力室（キャビティ）３１）が設けられたキャビティ基板３と、キャビティ基板３の圧力室３１の底壁を形成する振動板３２に対向して個別電極４２が配設された電極基板４とが順に積層されて構成されている。
【００２４】
つまり、液滴吐出ヘッド１００は、リザーバ基板２の一方の面にはノズル基板１が、リザーバ基板２の他方の面にはキャビティ基板３が接合されており、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が接合されて構成されている。なお、この実施の形態１では、液滴吐出ヘッド１００が４層構造となっている場合を一例として説明するが、これに限定するものではない。以下に詳述するが、本発明は、リザーバ２１と、圧力室３１とが、それぞれ異なる基板に形成されていれば実施することができる。また、ノズル基板１を上面、電極基板４を下面としている場合を図示しているが、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。
【００２５】
［ノズル基板１］
ノズル基板１は、たとえば厚さ５０μｍ（マイクロメートル）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。ノズル基板１には、所定のピッチでノズル孔１１が複数形成されている。そして、所定のピッチで並んでいる複数のノズル孔１１でノズル列が構成されている（図２参照）。各ノズル孔１１は、後述する各ノズル連通穴２４から移送されたインク等の液体を液滴として外部に吐出する機能を有している。なお、ノズル孔１１を複数段（たとえば、図１に示すような２段）で形成したり、テーパ形状で形成したりすると、液滴を吐出する際の直進性の向上が期待できる。
【００２６】
［リザーバ基板２］
リザーバ基板２は、たとえば厚さ１８０μｍで結晶方位面（１００）を有するシリコン基板を主要な材料として構成されている。このリザーバ基板２には、リザーバ基板２に垂直に貫通し、各ノズル孔１１に独立して連通するノズル連通穴２４が複数形成されている。このノズル連通穴２４は、ノズル孔１１の径よりも少し大きい径で形成するとよい。また、リザーバ基板２には、各圧力室３１に液体を供給するための複数のリザーバ２１が分割形成されている。リザーバ２１のそれぞれは、所定個数の圧力室３１に共通している。このリザーバ２１は、深さの異なる２段構造（段Ａ、段Ｂ）となっている。
【００２７】
また、リザーバ基板２の底面（キャビティ基板３との接合面）には、リザーバ２１から圧力室３１へ液体を移送するための供給口２２が各圧力室３１の位置に合わせて形成されている。すなわち、リザーバ２１は、各供給口２２を介して各圧力室３１、各ノズル連通穴２４及び各ノズル孔１１と連通するようになっている。この供給口２２は、圧力室３１の個数と同数形成されている。また、各リザーバ２１は、キャビティ基板３に形成するインク取入孔３３ａと連通するようになっている。なお、リザーバ２１の形状については、図２で詳細に説明するものとする。
【００２８】
［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で結晶方位面（１１０）を有するシリコン基板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３２となる圧力室（液体圧力室や吐出室、キャビティ等とも称される）３１が複数形成されている。この圧力室３１は、個別電極４２の電極列に対応して形成されており、液体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、圧力室３１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。
【００２９】
この振動板３２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。ＫＯＨ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３２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圧力室３１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３２を所望の厚さに形成することができる。
【００３０】
各圧力室３１は、リザーバ基板２のノズル連通穴２４それぞれに独立して連通するように形成されている。圧力室３１は、上述したように、所定個数を１単位として供給口２２を介してリザーバ２１と連通するようになっている。また、キャビティ基板３には、キャビティ基板３を垂直に貫通し、リザーバ基板２のリザーバ２１と連通するインク取入孔３３ａが形成されている。なお、キャビティ基板３には、図示省略の電力供給手段から電荷を供給する際の端子となる共通電極端子（図示省略）が形成されているものとする。つまり、キャビティ基板３には、共通電極端子を介して駆動制御回路（図示省略）から個別電極４２に供給される電荷と反対の極性の電荷が振動板３２に供給されるようになっているのである。
【００３１】
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３２と個別電極４２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（図示省略）をプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＴＥＯＳ−ｐＣＶＤともいう）法を用いて、０．１μｍ形成するとよい。
【００３２】
このような絶縁膜を形成することで、振動板３２の駆動時における絶縁破壊及びショートを防止できるとともに、液体によるキャビティ基板３のエッチングを防止できる。なお、絶縁膜をＴＥＯＳ膜に限定するものではなく、絶縁性能が向上する物質、たとえばＡｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム（アルミナ））等を用いてもよい。また、キャビティ基板３の上面には、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。この液体保護膜を成膜することで、インク滴で流路が腐食されるのを防止できる。また、この液体保護膜の応力と絶縁膜の応力とを相殺させ、振動板３２の反りを小さくできるという効果もある。
【００３３】
［電極基板４］
電極基板４は、たとえば、厚さ１［ｍｍ］のガラス材を主要な材料として形成するとよい。中でも、キャビティ基板３を構成するシリコン材と熱膨張係数の近い硼珪酸系の耐熱硬質ガラスで形成するのが好ましい。この硼珪酸系の耐熱硬質ガラスで電極基板４を形成すれば、電極基板４とキャビティ基板３とを陽極接合する際、両基板の熱膨張係数が近いため、電極基板４とキャビティ基板３との間に生じる応力を低減することができ、その結果、剥離等の問題を生じることなく、電極基板４とキャビティ基板３とを強固に接合することができる。なお、電極基板４がガラス材で形成されている場合を例に示すが、単結晶シリコンで形成してもよい。
【００３４】
この電極基板４の表面には、キャビティ基板３の各圧力室３１の形状に応じた凹部（ガラス溝）４５が形成されている。この凹部４５は、たとえばエッチングにより深さ０．３μｍ程度で形成するとよい。この凹部４５の内部（特に底部）には、固定電極となる個別電極４２が、一定の間隔を有してキャビティ基板３の各圧力室３１の底面を形成する振動板３２と対向するように作製されている。つまり、凹部４５は、その一部に個別電極４２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。
【００３５】
個別電極４２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ことができる。このようにＩＴＯで個別電極４２を作製すると、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。なお、個別電極４２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、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）あるいは金、銅、クロム等の金属等で作製してもよい。また、個別電極４２は、リード部及び端子部が一体となって作製されている。そして、個別電極４２の一端（端子部）が電力供給手段である駆動制御回路（図示省略）と接続されており、その駆動制御回路から個別電極４２に駆動信号（パルス電圧）が供給されるようになっている。
【００３６】
以上のように構成された電極基板４とキャビティ基板３とを陽極接合により接合して積層体を形成すると、振動板３２と個別電極４２との間には、振動板３２を撓ませる（変位させる）ことができる一定のエアギャップ（空隙）４１が、電極基板４の凹部４５により形成されるようになっている。ここでは、エアギャップ４１が０．２μｍとなっている。このエアギャップ４１は、凹部４５の深さ、個別電極４２及び振動板３２の厚さにより決まることになる。このエアギャップ４１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。
【００３７】
また、このエアギャップ４１の開放端部に、たとえばエポキシ接着剤等からなる封止部４３を形成し、エアギャップ４１内に異物や湿気等が侵入するのを防止するとよい。なお、封止部４３に使用する材料を特に限定するものではなく、エアギャップ４１を気密に封止できるものであればよい。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４３を形成するとよい。なお、エアギャップ４１は、電極基板４に凹部４５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。
【００３８】
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、この液体をリザーバ基板２に形成されているリザーバ２１に供給する流路となるインク取入孔３３ｂ（キャビティ基板３に形成されているインク取入孔３３ａと連通する）が電極基板４を貫通するように形成されている。つまり、キャビティ基板３のインク取入孔３３ａ及び電極基板４のインク取入孔３３ｂが連通することでインク取入孔３３を構成し、リザーバ２１に液体を供給可能になっているのである。このインク取入孔３３は、リザーバ２１のそれぞれに形成されている。
【００３９】
そして、キャビティ基板３の電極基板４の接合面とは反対側の面にリザーバ基板２を接着剤を用いて直接接合し、リザーバ基板２のキャビティ基板３の接合面とは反対側の面にノズル基板１を接着剤を用いて直接接合することによって、液滴吐出ヘッド１００が作製される。なお、個別電極４２にパルス電圧を供給する駆動制御回路を備えたドライバＩＣ等を実装するとよい。また、電極基板４には、ＦＰＣを実装するためのＦＰＣ実装部を形成するとよい。さらに、ここで示した凹部４５の深さやエアギャップ４１の長さ、個別電極４２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。
【００４０】
ここで、液滴吐出ヘッド１００の動作について説明する。リザーバ基板２のリザーバ２１には、インク取入孔３３を介して外部から液体が供給されている。また、圧力室３１には、供給口２２を介してリザーバ２１から液体が供給されている。圧力室３１内の液体は、ノズル連通穴２４を介してノズル孔１１の先端まで満たされている。そして、各個別電極４２と共通電極端子との間に接続された駆動制御回路によって選択された個別電極４２には０［Ｖ］〜４０［Ｖ］程度のパルス電圧が印加され、その個別電極４２を正に帯電させる。
【００４１】
このとき、対応するキャビティ基板３の振動板３２には共通電極端子を介して負の極性を有する電荷が印加され、正に帯電された個別電極４２に対応する振動板３２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４２と振動板３２との間では静電気力（クーロン力）が発生することになる。そうすると、振動板３２は、静電気力によって個別電極４２側に引き寄せられて撓み、個別電極４２に当接することになる。これによって圧力室３１の容積が増大し、リザーバ２１の内部に溜まっていた液体が圧力室３１に流れ込む。
【００４２】
その後、個別電極４２への電荷の供給を止めると、振動板３２と個別電極４２との間の静電気力がなくなり、振動板３２はその弾性力により元の状態に復元する。このとき、圧力室３１の容積が急激に減少するため、圧力室３１内部の圧力が急激に上昇する。これにより、圧力室３１内の液体の一部が液滴としてノズル孔１１より吐出されることになる。この液滴が、たとえば記録紙等のワーク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、液体がリザーバ２１から供給口２２を通じて圧力室３１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。
【００４３】
図２は、リザーバ２１を説明するための説明図である。図２に基づいて、この実施の形態１の特徴部分であるリザーバ２１について詳細に説明する。また、図２（ａ）が液滴吐出ヘッド１００の一部を透視して上から見た状態を示した平面図であり、図２（ｂ）が液滴吐出ヘッド１００の概略横断面構成を示した断面図である。なお、図２では、リザーバ基板２に２個のリザーバ２１が形成されている場合を例に示している。そして、各リザーバ２１は、供給口２２を介して、たとえば５個以上の圧力室３１と連通している場合を例に示している。なお、リザーバ２１の個数及び各リザーバ２１に連通させる圧力室３１の１単位当たりの個数を特に限定するものではない。
【００４４】
リザーバ２１は、上述したように、深さの異なる２段構造となっている。このリザーバ２１は、段Ａに対応する部分（供給口２２を含む）をドライエッチングで加工し、段Ｂに対応する部分をウエットエッチングで加工するようにして形成されている。すなわち、リザーバ基板２となる結晶方位面（１００）を有するシリコン基板のキャビティ基板３との接合面のリザーバ２１となる部分（開口部内周側の一部）をＡ段の深さとなるようにドライエッチングし、その後、Ｂ段の深さとなるようにウエットエッチングしてリザーバ２１を形成しているのである。
【００４５】
供給口２２は、リザーバ基板２のリザーバ２１の開口部の形成面にドライエッチングで形成する所定の深さ（段Ａ）の凹部により構成されている。この凹部は、リザーバ２１の開口部内周側の一部を形成する際に同時に形成されるようになっている。つまり、図２（ａ）に示すように、供給口２２は、リザーバ２１の開口部外周（圧力室３１側）の一部を液体の流路方向に延設するように構成されている。したがって、供給口２２は、深さが段Ａと同じになっており、リザーバ２１に連通するように形成されている。
【００４６】
また、リザーバ基板２には、複数のリザーバ２１が分割形成されているが、リザーバ２１の開口部周辺をドライエッチングで形成しているので、隣接するリザーバ２１間に所定の厚みの隔壁を形成できる。したがって、各リザーバ２１間で圧力干渉（クロストーク）が発生することがなく、液滴の吐出性能に影響を与えることがない。また、リザーバ２１のＢ段の部分は、ウエットエッチングによって形成され、結晶方位面が（１００）のシリコン基板の化学的な性質を利用して形成されている。したがって、図１及び図２（ｂ）に示すように、各リザーバ２１のＢ段の部分の平面形状は、等脚台形のような平面形状となっている。つまり、リザーバ２１は、キャビティ基板３との接合面側に拡径した断面形状となっている。
【００４７】
さらに、供給口２２の深さをリザーバ２１の開口部内周側の一部の段Ａの深さと同程度にしているので、供給口２２をリザーバ２１の開口部周辺を形成するプロセスと同一のプロセスで形成することができる。したがって、製造プロセスを低減できるとともに、製造に要するコストを低減することもできる。供給口２２は、ドライエッチングで形成するようになっているので、寸法精度の高いものとすることができる。リザーバ基板２の同一面状に全てのパターンを形成することで、供給口２２を含めたリザーバ２１を形成することができ、各パターン同士のアライメント精度を向上することができるという効果も有している。
【００４８】
複数のノズル孔１１は、所定のピッチでノズル列を形成している。図２（ａ）では、１つのノズル列（ノズル列１５）が形成されている場合を例に示している。この１列のノズル列１５に対して、複数のリザーバ２１が分割形成されている。そして、各リザーバ２１には、たとえば色の異なるインク等を貯留させることが可能になっている。このように、１つのノズル列１５に複数色を配置し、液体の多色化を実現するようにしている。したがって、液滴吐出ヘッド１００は、リザーバ２１に貯留する配色を種々変更することで、用途に応じた印刷を容易に実現することができる。また、液滴吐出ヘッド１００は、１つのノズル列１５に複数の色を配置できるので、チップサイズの小型化を実現することができる。
【００４９】
上述したように、液滴吐出ヘッド１００では、リザーバ２１が、圧力室３１が形成されるキャビティ基板３とは別のリザーバ基板２に形成されており、容積確保（コンプライアンス確保）及び流路抵抗低減を可能にしている。図２（ａ）では、ノズル列１５を同一面内で略直線上に配置する場合を例に示しているが、ノズル列１５を構成するノズル孔１１が多少ずれて形成されたことにより、ノズル列１５が厳密に直線上に配置されていない場合もノズル列１５として含むものとする。
【００５０】
なお、液滴吐出ヘッド１００は、図２（ａ）に示すように、複数の個別電極４２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４２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２（ａ）では、個別電極４２の短辺方向に伸びる２つの電極列を示している。また、個別電極４２の短辺が長辺に対して斜めに形成されており、個別電極４２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。
【００５１】
次に、液滴吐出ヘッド１００の製造工程について説明する。
図３及び図４は、リザーバ基板２の製造工程の一例を示す縦断面図である。図３及び図４に基づいて、この実施の形態の特徴事項であるリザーバ基板２の製造工程について説明する。なお、以下に示す基板の厚さやエッチング深さ、温度、圧力等の値はあくまでも一例であり、本発明はこれらの値によって限定されるものではない。なお、実際には、シリコンウエハから複数個分の液滴吐出ヘッドの部材を同時形成するのが一般的であるが、図３及び図４ではその一部分だけを簡略化して示している。
【００５２】
まず、結晶方位面（１００）、厚さ１８０μｍのシリコン基板２’を用意し、このシリコン基板２’に酸化膜６１を形成する。一連のフォトリソグラフィー法により、キャビティ基板３と接合する側の面に、ノズル連通穴２４になる部分２４’、供給口２２及びリザーバ２１になる部分２６をパターニングする。そして、ノズル連通穴２４になる部分２４’の酸化膜６１をエッチングして除去し、供給口２２及びリザーバ２１になる部分２６の酸化膜６１をハーフエッチングして所定の膜厚分を残すように除去する（図３（ａ））。次に、ノズル連通穴２４になる部分２４’を、たとえばＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）によって所望の深さとなるまでドライエッチングする（図３（ｂ））。
【００５３】
それから、酸化膜６１をハーフエッチングして、供給口２２及びリザーバ２１になる部分２６を開口させ、たとえばＩＣＰで所望の深さ（Ａ段に相当する深さ）となるまでドライエッチングする（図３（ｃ））。その後、酸化膜６１を除去し、再度、酸化膜６２を形成する。それから、シリコンマスク等を利用してリザーバ２１になる部分２１’を開口させるようにレジスト６３をパターニングする。その後、レジスト６３のパターニングに応じて、リザーバ２１になる部分２１’の酸化膜６２をパターニングする。そして、リザーバ２１になる部分２１’の酸化膜６２をエッチングして除去する（図３（ｄ））。
【００５４】
レジスト６３を剥離した後、ＫＯＨ（水酸化カリウム水溶液）で所望の深さ（Ｂ段に相当する深さ）となるまでウエットエッチングする（図４（ｅ））。酸化膜６２を剥離した後、シリコン基板２’のノズル基板１と接合する側の面（リザーバ２１を形成した方の面とは反対側の面）から所望の厚さとなるまで薄板化する（図４（ｆ））。最後に、ドライ酸化でインク保護膜（図示省略）を形成する。以上のように、リザーバ基板２が作製される。その後、電極基板４とキャビティ基板３とを陽極接合した接合基板のキャビティ基板３にリザーバ基板２を、このリザーバ基板２にノズル基板１を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。
【００５５】
したがって、供給口２２をリザーバ２１の開口部周辺を形成するプロセスと同一のプロセスで形成することができ、製造プロセスを低減できるとともに、製造に要するコストを低減することもできる。供給口２２は、ドライエッチングで形成するようになっているので、寸法精度の高いものとすることができる。また、リザーバ基板２の同一面状に全てのパターンを形成することで、供給口２２を含めたリザーバ２１を形成することができ、各パターン同士のアライメント精度を向上することができるという効果も有している。
【００５６】
液滴吐出ヘッド１００は、リザーバ２１の開口部周辺をドライエッチングで形成しているので、１列のノズル列１５内に対して隣接するリザーバ２１間に所定の厚みの隔壁を形成でき、各リザーバ２１間で圧力干渉が発生することがない。また、隣接するリザーバ２１間の隔壁を垂直に加工できるため、ノズル密度を高密度としても、リザーバ２１の分割が可能となる。さらに、リザーバ２１の端での狭形状を回避できるため、リザーバ２１の端のノズル孔１１にインク充填が確実に可能となる。
【００５７】
リザーバ基板２に形成するリザーバ２１は、エッチング量が多いため、ドライエッチングする部分（Ａ段）及び、ウエットエッチングする部分（Ｂ段）の２段構造とすることにより、バッチ処理により作製可能なため製造に要するコストを低減することができる。また、リザーバ２１を作製する際のウエットエッチング工程において、リザーバ２１の上底（ノズル基板１側の底面）の形状がＶ字構造となるため、リザーバ２１の淀み点が発生しなくなり、インク充填の再にリザーバ２１内の気泡排出を確実に行なうことでき、良好な印字品質を得ることができる。
【００５８】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る液滴吐出ヘッド１００ａが組み立てられた状態の縦断面構成を示す断面図である。図５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１の表面側に設けられたノズル孔１１からインク等の液体を液滴として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。なお、この実施の形態２では上述した実施の形態１との相違点を中心に説明するものとし、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。
【００５９】
図５に示すように、この液滴吐出ヘッド１００ａは、ノズル基板１と、各ノズル孔１１から吐出する液滴を貯留するリザーバ（共通液体室）２１ａが設けられたリザーバ基板２ａと、リザーバ２１ａに連通し、各ノズル孔１１に対して独立にインク供給路（供給口２２ａ及び圧力室（キャビティ）３１ａ）が設けられたキャビティ基板３ａと、キャビティ基板３ａの圧力室３１ａの底壁を形成する振動板３２に対向して個別電極４２が配設された電極基板４とが順に積層されて構成されている。
【００６０】
つまり、液滴吐出ヘッド１００ａは、リザーバ基板２ａの一方の面にはノズル基板１が、リザーバ基板２ａの他方の面にはキャビティ基板３ａが接合されており、キャビティ基板３ａのリザーバ基板２ａが接合された面の反対面には、電極基板４が接合されて構成されている。なお、この実施の形態２では、液滴吐出ヘッド１００ａが４層構造となっている場合を一例として説明するが、これに限定するものではない。以下に詳述するが、本発明は、リザーバ２１ａと、圧力室３１ａとが、それぞれ異なる基板に形成されていれば実施することができる。また、ノズル基板１を上面、電極基板４を下面としている場合を図示しているが、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。
【００６１】
この実施の形態２に係る液滴吐出ヘッド１００ａは、リザーバ基板２ａ及びキャビティ基板３ａが、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００のリザーバ基板２及びキャビティ基板３と相違している。すなわち、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００では、供給口２２をリザーバ基板２に形成し、リザーバ２１と圧力室３１とを連通するようにしていたが、実施の形態２に係る液滴吐出ヘッド１００ａでは、供給口２２ａをキャビティ基板３ａに形成し、リザーバ２１ａと圧力室３１ａとを連通するようにしている。以下、リザーバ基板２ａ及びキャビティ基板３ａについて説明する。
【００６２】
［リザーバ基板２ａ］
リザーバ基板２ａは、たとえば厚さ１８０μｍで結晶方位面（１００）を有するシリコン基板を主要な材料として構成されている。このリザーバ基板２ａには、リザーバ基板２と同様にノズル連通穴２４が複数形成されている。また、リザーバ基板２ａには、各圧力室３１ａに液体を供給するための複数のリザーバ２１ａが分割形成されている。リザーバ２１ａのそれぞれは、所定個数の圧力室３１ａに共通している。このリザーバ２１ａは、実施の形態１のリザーバ２１と同様に、深さの異なる２段構造（段Ａ、段Ｂ）となっている。
【００６３】
ただし、リザーバ基板２ａには、リザーバ基板２のような供給口２２が形成されていない。すなわち、リザーバ２１ａは、キャビティ基板３ａに形成する各供給口２２ａを介して各圧力室３１ａ、各ノズル連通穴２４及び各ノズル孔１１と連通するようになっている。また、各リザーバ２１ａは、キャビティ基板３ａに形成するインク取入孔３３ａと連通するようになっている。なお、リザーバ２１ａの形状については、図６で詳細に説明するものとする。
【００６４】
［キャビティ基板３ａ］
キャビティ基板３ａは、たとえば厚さ約５０μｍで結晶方位面（１１０）を有するシリコン基板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３２となる圧力室（液体圧力室や吐出室、キャビティ等とも称される）３１ａが複数形成されている。この圧力室３１ａは、個別電極４２の電極列に対応して形成されており、液体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、圧力室３１ａ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。
【００６５】
また、キャビティ基板３ａには、圧力室３１ａの形成面と同一面に、圧力室３１ａの流路幅（圧力室３１ａの短手方向の幅）よりも狭い流路幅であって、圧力室３１ａとリザーバ２１ａとを連通させる供給口２２ａが形成されている。すなわち、供給口２２ａは、圧力室３１ａの長手方向を、この圧力室３１ａの幅よりも狭くして延設することによって形成されている。この供給口２２ａの端部（圧力室３１ａとは反対側の端部）は、リザーバ２１ａのＢ段の部分にまで延設されている。また、この供給口２２は、圧力室３１ａの個数と同数形成されている。
【００６６】
したがって、各リザーバ２１ａと所定個数を１単位とした圧力室３１ａとは、圧力室３１ａのそれぞれに連通し、延設されている供給口２２ａを介して連通するようになっている。また、各圧力室３１ａは、リザーバ基板２ａのノズル連通穴２４それぞれに独立して連通するように形成されている。以上のように、この実施の形態２では、供給口２２ａをキャビティ基板３ａ側に形成することで、リザーバ２１ａと圧力室３１ａとの連通を図るようにしている。なお、キャビティ基板３ａには、キャビティ基板３と同様に、インク取入孔３３ａ、絶縁膜及び共通電極端子が形成されているものとする。また、その他の構成及び動作については実施の形態１と同様である。
【００６７】
図６は、リザーバ２１ａ及び供給口２２ａを説明するための説明図である。図６に基づいて、この実施の形態２の特徴部分であるリザーバ２１ａ及び供給口２２ａについて詳細に説明する。また、図６（ａ）が液滴吐出ヘッド１００ａの一部を透視して上から見た状態を示した平面図であり、図６（ｂ）が液滴吐出ヘッド１００ａの概略横断面構成を示した断面図である。なお、図６では、リザーバ基板２ａに２個のリザーバ２１ａが形成されている場合を例に示している。そして、各リザーバ２１ａは、供給口２２ａを介して、たとえば５個以上の圧力室３１ａと連通している場合を例に示している。なお、リザーバ２１ａの個数及び各リザーバ２１ａに連通させる圧力室３１ａの１単位当たりの個数を特に限定するものではない。
【００６８】
リザーバ２１ａは、上述したように、深さの異なる２段構造となっている。このリザーバ２１ａは、段Ａに対応する部分をドライエッチングで加工し、段Ｂに対応する部分をウエットエッチングで加工するようにして形成されている。すなわち、リザーバ基板２ａとなる結晶方位面（１００）を有するシリコン基板のキャビティ基板３ａとの接合面のリザーバ２１ａとなる部分（開口部内周側の一部）をＡ段の深さとなるようにドライエッチングし、その後、Ｂ段の深さとなるようにウエットエッチングしてリザーバ２１ａを形成しているのである。
【００６９】
供給口２２ａは、キャビティ基板３ａの圧力室３１ａの形成面に形成する所定の深さの凹部により構成されている。この凹部は、キャビティ基板３ａの圧力室３１ａを形成する際に同時に形成されるようになっている。つまり、図６（ａ）に示すように、供給口２２ａは、圧力室３１ａの端部（リザーバ２１ａ側の端部）をリザーバ２１ａの方向（圧力室３１ａの長手方向）に延設するように構成されている。したがって、供給口２２ａは、深さが圧力室３１ａと同じになっており、リザーバ２１ａに連通するように形成されている。
【００７０】
また、リザーバ基板２ａには、複数のリザーバ２１ａが分割形成されているが、リザーバ２１ａの開口部周辺をドライエッチングで形成しているので、隣接するリザーバ２１ａ間に所定の厚みの隔壁を形成できる。したがって、各リザーバ２１ａ間で圧力干渉が発生することがなく、液滴の吐出性能に影響を与えることがない。また、リザーバ２１ａのＢ段の部分は、ウエットエッチングによって形成され、結晶方位面が（１００）のシリコン基板の化学的な性質を利用して形成されている。したがって、図５及び図６（ｂ）に示すように、各リザーバ２１ａのＢ段の部分の平面形状は、等脚台形のような平面形状となっている。つまり、リザーバ２１ａは、キャビティ基板３ａとの接合面側に拡径した断面形状となっている。
【００７１】
さらに、供給口２２ａを圧力室３１ａの長手方向を延設することで形成しているので、供給口２２ａをキャビティ基板３ａの圧力室３１ａを形成するプロセスと同一のプロセスで形成することができる。したがって、製造プロセスを低減できるとともに、製造に要するコストを低減することもできる。キャビティ基板３ａの同一面状に全てのパターンを形成することで、供給口２２ａを含めた圧力室３１ａを形成することができ、各パターン同士のアライメント精度を向上することができるという効果も有している。なお、液滴吐出ヘッド１００ａは、液滴吐出ヘッド１００の有する効果も同様に有している。
【００７２】
実施の形態３．
図７は、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００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。また、図８は、液滴吐出装置１５０の主要な構成手段の一例を表す図である。図７及び図８に基づいて、実施の形態３に係る液滴吐出装置１５０について説明する。この液滴吐出装置１５０は、液滴吐出方式（インクジェット方式）による印刷を目的とする、いわゆる一般的なシリアル型のインクジェットプリンタである。搭載される液滴吐出ヘッド１００は、上述したように小型化及び低コスト化を実現したものであるので、液滴吐出装置１５０も小型化及び低コスト化に優れたものとなる。
【００７３】
液滴吐出装置１５０は、被印刷物であるプリント紙２１０が支持されるドラム２０１と、プリント紙２１０にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド１００とで主に構成される。また、液滴吐出ヘッド１００にインクを供給するための図示省略のインク供給手段がある。プリント紙２１０は、ドラム２０１の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ２０３により、ドラム２０１に圧着して保持されるようになっている。このドラム２０１の軸方向に平行に設けられている送りネジ２０４によって液滴吐出ヘッド１００が保持されるようになっている。
【００７４】
そして、この送りネジ２０４が回転することによって液滴吐出ヘッド１００がドラム２０１の軸方向に移動する。一方、ドラム２０１は、ベルト２０５等を介してモータ２０６により回転駆動されるようになっている。また、プリント制御手段２０７は、印画データ及び制御信号に基づいて送りネジ２０４及びモータ２０６を駆動させるようになっている。さらに、プリント制御手段２０７は、図示省略の発振駆動回路を駆動させて振動板３２を制御しながらプリント紙２１０に印刷を行わせるようになっている。
【００７５】
ここでは、液体をインクとしてプリント紙２１０に吐出するようにし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く、インク以外の液体を吐出する工業用途での液体吐出装置にも応用が可能である。たとえば、カラーフィルタとなる基板に吐出させる用途においては、カラーフィルタ用の顔料を含む液体であってもよい。また、有機化合物等の電界発光素子を用いた表示パネル（ＯＬＥＤ等）の基板に吐出させる用途においては、発光素子となる化合物を含む液体であってもよい。さらに、基板上に配線する用途においては、導電性金属を含む液体であってもよい。
【００７６】
一方、液滴吐出ヘッド１００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）や、ＲＮＡ（Ｒｉｂｏ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ：リボ核酸）、ＰＮＡ（Ｐｅｐｔｉｄｅ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ：ペプチド核酸）等のタンパク質プローブを含む液体を吐出させるようにしてもよい。その他、布等の染料の吐出等にも利用することができる。また、液滴受容物としては、プリント紙２１０等の記録用紙の他、フィルムや織布、不織物等の他のメディア、ガラス基板、シリコン基板等の各種基板のようなワークであってもよい。
【００７７】
本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの製造方法は、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。実施の形態３では、実施の形態１に係る液滴吐出ヘッド１００を搭載した場合を例に説明したが、実施の形態２に係る液滴吐出ヘッド１００ａを搭載しても同様の効果を得ることができる。また、液滴吐出ヘッド１００及び液滴吐出ヘッド１００ａの構成基板の積層数を３層や４層に限定するものではない。さらに、液滴吐出ヘッド１００の製造工程においても、上述した製造工程に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドが組み立てられた状態の縦断面構成を示す縦断面図である。
【図２】リザーバを説明するための説明図である。
【図３】リザーバ基板の製造工程の一例を示す縦断面図である。
【図４】リザーバ基板の製造工程の一例を示す縦断面図である。
【図５】実施の形態２に係る液滴吐出ヘッドが組み立てられた状態の縦断面構成を示す断面図である。
【図６】リザーバ及び供給口を説明するための説明図である。
【図７】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８】液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ ノズル基板、２’ シリコン基板、２ リザーバ基板、２ａ リザーバ基板、 ３ キャビティ基板、３ａ キャビティ基板、４ 電極基板、１１ ノズル孔、１５ ノズル列、２１ リザーバ、２１’ リザーバになる部分、２１ａ リザーバ、２２ 供給口、２２ａ 供給口、２４ ノズル連通穴、２４’ ノズル連通穴になる部分、２６ 供給口及びリザーバになる部分、３１ 圧力室、３１ａ 圧力室、３２ 振動板、３３ インク取入孔、３３ａ インク取入孔、３３ｂ インク取入孔、４１ エアギャップ、４２ 個別電極、４３ 封止部、４５ 凹部、６１ 酸化膜、６２ 酸化膜、６３ レジスト、１００ 液滴吐出ヘッド、１００ａ 液滴吐出ヘッド、１５０ 液滴吐出装置、２０１ ドラム、２０３ 紙圧着ローラ、２０４ ネジ、２０５ ベルト、２０６ モータ、２０７ プリント制御手段、２１０ プリント紙。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、
前記ノズル孔のそれぞれに連通し、底壁が振動板となる複数の圧力室が形成されたキャビティ基板と、
前記複数の圧力室の所定個数毎に液体を供給する開口形成された複数のリザーバ、前記圧力室と前記ノズル孔とを連通させるノズル連通穴、及び、前記リザーバの開口部外周の一部を前記圧力室方向に延設させて前記リザーバと前記圧力室とを連通させる供給口が形成されたリザーバ基板と、
前記振動板を駆動する個別電極が凹部内に形成された電極基板と、を備え、
前記供給口は、
前記リザーバ基板の前記開口部の形成面に所定の深さの凹部により構成されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記リザーバの前記開口部内周側の一部を前記供給口を構成する前記凹部の深さと同じとした
ことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記供給口及び前記リザーバの前記開口部内周側の一部をドライエッチングで加工した ことを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記リザーバ基板には結晶方位面が（１００）のシリコン基板を用いた
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】
前記リザーバの前記開口部内周側の一部以外の部分をウエットエッチングで加工した
ことを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、
前記ノズル孔のそれぞれに連通し、底壁が振動板となる複数の圧力室、及び、前記圧力室の一端を長手方向に延設させた供給口が形成されたキャビティ基板と、
前記複数の圧力室の所定個数毎に液体を供給する開口形成された複数のリザーバ、及び、前記圧力室と前記ノズル孔とを連通させるノズル連通穴が形成されたリザーバ基板と、
前記振動板を駆動する個別電極が凹部内に形成された電極基板と、を備え、
前記圧力室と前記リザーバとは、前記供給口を介して連通しており、
前記供給口は、
前記キャビティ基板の前記圧力室の形成面に所定の深さの凹部により構成されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記供給口の流路幅を前記圧力室の流路幅よりも狭くした
ことを特徴とする請求項６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１】
複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、
前記ノズル孔のそれぞれに連通し、底壁が振動板となる複数の圧力室が形成されたキャビティ基板と、
前記複数の圧力室の所定個数毎に液体を供給する開口形成された複数のリザーバ、前記圧力室と前記ノズル孔とを連通させるノズル連通穴、及び、前記リザーバの開口部外周の一部を前記圧力室方向に延設させて前記リザーバと前記圧力室とを連通させる供給口が形成されたリザーバ基板と、
前記振動板を駆動する個別電極が凹部内に形成された電極基板と、を備え、
前記供給口は、
前記リザーバ基板の前記開口部の形成面に所定の深さの凹部により構成されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記リザーバの前記開口部内周側の一部を前記供給口を構成する前記凹部の深さと同じとした
ことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記供給口及び前記リザーバの前記開口部内周側の一部をドライエッチングで加工した ことを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記リザーバ基板には結晶方位面が（１００）のシリコン基板を用いた
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】
前記リザーバの前記開口部内周側の一部以外の部分をウエットエッチングで加工した
ことを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、
前記ノズル孔のそれぞれに連通し、底壁が振動板となる複数の圧力室、及び、前記圧力室の一端を長手方向に延設させた供給口が形成されたキャビティ基板と、
前記複数の圧力室の所定個数毎に液体を供給する開口形成された複数のリザーバ、及び、前記圧力室と前記ノズル孔とを連通させるノズル連通穴が形成されたリザーバ基板と、
前記振動板を駆動する個別電極が凹部内に形成された電極基板と、を備え、
前記圧力室と前記リザーバとは、前記供給口を介して連通しており、
前記供給口は、
前記キャビティ基板の前記圧力室の形成面に所定の深さの凹部により構成されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記供給口の流路幅を前記圧力室の流路幅よりも狭くした
ことを特徴とする請求項６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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２８５９３１（Ｐ２００９−２８５９３１Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３９４８２（Ｐ２００８−１３９４８２）
【出願日】平成２０年５月２８日（２００８．５．２８）
【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２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２８日（２００８．５．２８）
【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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