JP2007050522A - 液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置並びに液滴吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サイズを小さくして高密度化、多列化することが可能で、しかも制御用に組み込んだＩＣの耐久性を高めることが可能な液滴吐出ヘッドを得ること。
【解決手段】液滴を吐出する複数のノズル孔１６が形成されたノズル基板５と、底壁が振動板１１を形成し、ノズル孔１６から吐出する液滴を溜めておく吐出室１２となる複数の凹部が形成されたキャビティ基板３と、振動板１１に対向し、各振動板１１を静電駆動する個別電極７が形成された電極基板２と、電極基板２、キャビティ基板３及びノズル基板５で閉塞された空間２６に配置されて振動板１１を静電駆動するドライバＩＣ２０とを備え、ＩＣ２０はその端子が電極基板２上の個別電極７に接続され、ＩＣ２０の頂部が熱伝導性部材２０Ａを介してノズル基板５に固着されている液滴吐出ヘッド。
【選択図】 図８

Description

本発明は液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関し、特に、ノズル及び吐出室等を高密度化、多列化している液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。

昨今の静電駆動方式のインクジェットプリンタでは、高解像度画像の高速印刷及び多色印刷のために、インクジェットヘッドの多ノズル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。この種のノズル列は一般的に、１列ごとに異なった色のインク（例えば、赤、緑、青等）を吐出するようになっている。

従来の液体噴射ヘッド及び液体噴射装置には、インク流路及び電気熱変換素子を設けた基板の表面に、素子制御用ＩＣを直接実装すると共に、素子制御用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）を基板に実装したものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２１０９６９号公報（図１、図２など）

しかし上記特許文献のような従来の液体噴射ヘッド及び液体噴射装置では、素子制御用ＩＣがノズル面の一部を形成しているため、素子制御用ＩＣの表面をインクから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となるという問題点があった。 また、素子制御用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るという問題があった。

さらに、印刷紙に対して素子制御用ＩＣがノズルよりも近い位置にあるため、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るという問題があった。

本発明は、サイズを小さくして高密度化、多列化することが可能で、しかも制御用に組み込んだＩＣの耐久性を高めることが可能な液滴吐出ヘッド及びその液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を提供することを目的とする。

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、前記ノズル孔から吐出する液滴を溜めておく吐出室となる複数の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、前記各振動板を静電駆動する個別電極が形成された電極基板と、前記電極基板、キャビティ基板及び前記ノズル基板で閉塞された空間に配置され、前記振動板の静電駆動を制御するドライバＩＣとを備え、前記ＩＣはその端子が前記電極基板上の個別電極に接続され、該ＩＣの頂部が熱伝導性部材を介して前記ノズル基板に固着されているものである。
この構成によれば、ドライバＩＣがノズル基板と電極基板との間の内部に配置され、ドライバＩＣと個別電極とが隣接して配置されるため、個別電極の引き回しが容易となり、ノズル列の長尺化が容易となる。また、ドライバＩＣは吐出液と接することがないため、該ＩＣを保護する保護層が不要となる。また、液滴吐出ヘッドをプリンタとして使用する場合、印刷紙とノズルとの距離を近くすることができ、高精細な印字が可能となる。しかも、ドライバＩＣは閉塞空間にあり、かつ熱伝導性部材を介してノズル基板に固着されているので、ドライバＩＣの放熱性及び耐久性に優れた液滴吐出ヘッドが得られる。

また、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供給口と、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、前記ＩＣを収容する貫通穴とを有するリザーバ基板が、前記貫通穴に前記ＩＣを収容した状態で前記ノズル基板と前記キャビティ基板の間に挿入されているものでもよい。このように、ノズル基板とキャビティ基板の間にリザーバ基板を備える液滴吐出ヘッドにおいても、前述したものと同様の効果を得ることが可能である。

なお、前記熱伝導性部材は、金属、酸化シリコン、カーボンナノチューブの少なくともいずれかが含有された接着剤または接着シートであることが好ましい。これらの物質は熱伝導性部材の熱伝導性を向上させるので、ドライバＩＣの放熱効率がより向上する。

また、上記液滴吐出ヘッドにおいて、前記ＩＣの頂部に対向する前記ノズル基板の部位が凹凸を有した面に形成されていることが好ましい。これによれば、熱伝導性部材とノズル基板との接触面積が増大して、ドライバＩＣの放熱性が向上する。
また、前記ＩＣの頂部に対向する前記ノズル基板の部位が周囲より薄い厚さの凹面に形成されていることが好ましい。これによれば、熱伝導性部材とノズル基板との接触面積が増大して、ドライバＩＣの放熱性が向上する。さらに、ドライバＩＣの頂部と対向するノズル基板の部位が凹面に形成されているので、熱伝導性部材のドライバＩＣ周囲へのはみ出し量を抑制できる。
また、前記ＩＣの頂部に対向する前記ノズル基板の部位に隣接する周囲に溝が形成されていることが好ましい。これにより、熱伝導性部材として熱伝導性接着剤を用いた場合に、余分な熱伝導性接着剤がこの溝内に入り込むため、熱伝導性接着剤のドライバＩＣ周囲へのはみ出し量を低減して、個別電極の短絡を防止できる。

本発明に係る液滴吐出装置は、上記いずれかに記載の液滴吐出ヘッドが搭載されているものである。従って、この液滴吐出装置では、上記液滴吐出ヘッドの効果による有利性が得られる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、前記振動板の駆動を制御するドライバＩＣを、前記キャビティ基板に形成された穴部の前記電極基板上に配して前記個別電極と電気的に接続し、かつ前記ＩＣの頂部または前記ノズル基板の所定部位に熱伝導性接着剤を転写した後、前記ノズル基板を前記キャビティ基板に接合する際に、併せて前記ノズル基板を前記熱伝導性接着剤を介して前記ＩＣの頂部に固着させることを特徴とする。
また、前記振動板の駆動を制御するドライバＩＣを、前記キャビティ基板と前記リザーバ基板とに形成された穴部の前記電極基板上に配して前記個別電極と電気的に接続し、かつ前記ＩＣの頂部または前記ノズル基板の所定部位に熱伝導性接着剤を転写した後、前記ノズル基板を前記リザーバ基板に接合する際に、併せて前記ノズル基板を前記熱伝導性接着剤を介して前記ＩＣの頂部に固着させることを特徴とする。
これらの方法により、前述した液滴吐出ヘッドを製造する際に、ドライバＩＣの頂部またはノズル基板の所定部位への熱伝導性接着剤の塗布量を適正な量とすることができ、ノズル基板の積層接合時、熱伝導性接着剤のドライバＩＣ周囲へのはみ出しに起因する個別電極の短絡を防止することができる。

実施形態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であり、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。また、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り、図１におけるＡ−Ａ方向断面を示している。 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イジェクトタイプのものであり、また静電気力により駆動される静電駆動方式のものである。以下、図１及び図２を用いて本実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの構造及び動作について説明する。

図１に示すように、本実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１は、電極基板２、キャビティ基板３、リザーバ基板４、ノズル基板５の４つの基板から構成されている。リザーバ基板４の一方の面にはノズル基板５が接合されており、リザーバ基板４の他方の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４が接合された面の反対面には、電極基板２が接合されている。即ち、液滴吐出ヘッド１は、電極基板２、キャビティ基板３、リザーバ基板４、ノズル基板５の順で積層接合されている。
また、本実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１は、後述する個別電極７に駆動信号を供給するドライバＩＣ２０が閉塞された空間内に設けられている。このドライバＩＣ２０については後述する。

電極基板２は、一般にはガラス基板を基に形成され、本実施形態１ではホウ珪酸ガラスを利用している。なお、電極基板２を単結晶シリコンから形成するようにしてもよい。
電極基板２の表面には列状に配置された複数の凹部６が例えば深さ０．３μｍで形成されている。そして、この凹部６内に、振動板１１と隙間１８を介して対向する個別電極７が、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を０．１μｍの厚さでスパッタすることにより作製されている。上記の例では、電極基板２とキャビティ基板３を接合した後の個別電極７と振動板１１の隙間１８は０．２μｍとなる。また、個別電極７はその一端がドライバＩＣ２０の端子と接続されており、ドライバＩＣ２０から駆動信号が供給されるようになっている。凹部６は、各個別電極７が形成される列状部分と、ドライバＩＣ２０を装着するためのＩＣ装着部分（左右の列状部分の中間部分）とを備えている。 なお、本実施形態１では、電極基板２とキャビティ基板３が接合された後に、隙間１８に異物等が入らないように、隙間１８の開口部を封止材１７で封止している（図２参照）。 また、電極基板２には液滴供給孔１０ａが形成されており、この液滴供給孔１０ａは電極基板２を貫通している。

電極基板２上の複数の個別電極７は、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７が互いの長辺が平行になるように配置され、個別電極７の短辺方向に伸びる電極列を２列形成している。そして、この２つの個別電極列の間にドライバＩＣ２０が配置され、両方の個別電極列に電気的に接続されている。これにより、ドライバＩＣ２０から２つの個別電極列に駆動信号を供給することが可能となり、個別電極列の多列化が容易となる。また、この構成によりドライバＩＣ２０の実装個数を少なくできるので、コストの削減や、液滴吐出ヘッド１の小型化も可能となる。
さらに、ドライバＩＣ２０の頂部は、熱伝導性部材２０Ａを介してノズル基板５に固着されている。熱伝導性部材２０Ａは、できるだけ熱伝導性の良好なものが好ましく、例えば、金属（Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、ＢＮなど）、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）などをフィラーとして含んだ接着剤あるいは接着シートとすることができる。
なお、図１に示す液滴吐出ヘッド１では、２つのドライバＩＣ２０が実装されているが、これらのドライバＩＣ２０を１つのＩＣで構成したり、３つ以上のＩＣで構成するようにしてもよい。

キャビティ基板３は、例えばシリコンからなり、底壁が振動板１１である吐出室（圧力室とも称する）１２となる凹部１２ａが複数形成されており、それは個別電極７の電極列に対応して２列に形成されている。また、キャビティ基板３には、個別電極列の中間部にキャビティ基板３を貫通する第１の穴部２１と、振動板１１に電圧を印加するための共通電極２２を有し、この共通電極２２はＦＰＣ３０と接続されている。
本実施形態２ではキャビティ基板３は単結晶シリコンからなり、その全面にプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、ＴＥＯＳ（ＴｅｔｒａＥｔｈｙｌＯｒｔｈｏＳｉｌｉｃａｔｅ）からなる絶縁膜（図示せず）を０．１μｍ形成している。この絶縁膜は、振動板１１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。
また、キャビティ基板３にはそれを貫通する液滴供給孔１０ｂが形成されている。

ところで、キャビティ基板３に形成する振動板１１は、高濃度のボロンドープ層から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。これを利用して、振動板１１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１２となる凹部１２ａ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１１を所望の厚さに形成することができる。

リザーバ基板４もシリコン、例えば単結晶シリコンからなり、吐出室１２に液滴を供給するための共通液滴室（リザーバとも称する）１３となる凹部１３ａが２つ形成されており、凹部１３ａの底面には、共通液滴室１３から吐出室１２へ液滴を移送するための供給口１４が形成されている。
また、凹部１３ａの底面には、凹部１３ａの底面を貫通する液滴供給孔１０ｃが形成されている。このリザーバ基板４に形成された液滴供給孔１０ｃと、キャビティ基板３に形成された液滴供給孔１０ｂ及び電極基板２に形成された液滴供給孔１０ａは、リザーバ基板４、キャビティ基板３及び電極基板２が接合された状態において互いに繋がって、外部から共通液滴室１３に液滴を供給するための液滴供給孔１０を形成する（図２参照）。
さらにリザーバ基板４の２つの共通液滴室１３の間には、リザーバ基板４を貫通する第２の穴部２３が形成されている。

図２に示すように、キャビティ基板３に設けられた第１の穴部２１とリザーバ基板４に設けられた第２の穴部２３は、連通してドライバＩＣ２０の収容部２４を形成している。この収容部２４の一端側はノズル基板５により、収容部２４の他端側は電極基板２により、そして収容部２４の側部はキャビティ基板３及びリザーバ基板４によって囲まれ、収容部２４は全体として閉塞された状態となっている。このため、収容部２４は液滴や外気からドライバＩＣ２０を保護する作用を果たしている。
また、リザーバ基板４には、キャビティ基板３の各々の吐出室１２に連通し、吐出室１２から後述するノズル孔１６に液滴を移送するためのノズル連通孔１５が形成されている。このノズル連通孔１５はリザーバ基板４を貫通しており、吐出室１２を挟んで供給口１４のある側と反対側に形成されている。

ノズル基板５は、例えば厚さ１００μｍのシリコン基板からなり、リザーバ基板４の各ノズル連通孔１５と連通する複数のノズル孔１６が形成されている。なお、本実施形態１では、ノズル孔１６を２段に形成して液滴を吐出する際の直進性を向上させている（図２参照）。

次に、液滴吐出ヘッド１の作用について説明する。共通液滴室１３には外部から液滴供給孔１０を介してインク等の液滴が供給されている。また、吐出室１２には共通液滴室１３から供給口１４を介して液滴が供給されている。ドライバＩＣ２０には、ＦＰＣ３０のＩＣ用配線３１及び電極基板２に設けられたリード部２５を介して液滴吐出装置の制御部（図示せず）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ＩＣ２０から個別電極７に０Ｖから４０Ｖ程度のパルス電圧を印加し個別電極７をプラスに帯電させ、対応する振動板１１を共通電極用配線３２（図１参照）を介して液滴吐出装置の制御部（図示せず）から駆動信号（パルス電圧）を供給してマイナスに帯電させる。このとき振動板１１は静電気力によって個別電極７側に吸引されて撓む。次にパルス電圧をオフにすると、振動板１１にかけられた静電気力がなくなり振動板１１は復元する。このとき吐出室１２の内部の圧力が急激に上昇し、吐出室１２内の液滴がノズル連通孔１５を通過してノズル孔１６から吐出されることとなる。その後、液滴が共通液滴室１３から供給口１４を通じて吐出室１２内に補給され、初期状態に戻る。

なお、液滴吐出ヘッド１の共通液滴室１３への液滴の供給は、例えば液滴供給孔１０に接続された液滴供給管（図示せず）により行われる。
また、本実施形態１ではＦＰＣ３０が、ＦＰＣ３０の長手方向が電極列を形成する個別電極７の短辺方向と平行となるようにドライバＩＣ２０と接続されている。なお、例えば、個別電極７の短辺が長辺に対して斜めになっており、個別電極７が細長い平行四辺形状になっている場合には、個別電極７の長辺と直角方向にＦＰＣ３０を接続するようにすればよい。これにより、複数の電極列を有する液滴吐出ヘッド１とＦＰＣ３０をコンパクトに接続することが可能となる。

図３は、液滴吐出ヘッド１が搭載された液滴吐出装置であるインクジェットプリンタの制御系を示す概略ブロック図である。以下、図３を参照して液滴吐出ヘッド１が搭載された液滴吐出装置の制御系について説明するが、液滴吐出ヘッド１が搭載された液滴吐出装置の制御系は図３に示すものに限定されない。
図１及び図２に示す液滴吐出ヘッド１が搭載された液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッド１を駆動制御するための液滴吐出ヘッド駆動制御装置４１を有しており、この液滴吐出ヘッド駆動制御装置４１は、ＣＰＵ４２ａを中心に構成された制御部４２を備えている。ＣＰＵ４２ａにはパーソナル・コンピュータ等の外部装置４３からからバス４３ａを介して印刷情報が供給され、また、内部バス４２ｂ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。

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１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１に内蔵されたドライバＩＣ２０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ＩＣ２０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等も供給される。なお、ＣＯＭ発生回路４６ａは、例えば駆動パルスを発生するための共通電極ＩＣ（図示せず）から構成されている。

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１の共通電極２２、即ち各振動板１１に印加すべき駆動信号（駆動電圧パルス）をその共通出力端子ＣＯＭ（図示せず）から出力する。また、ドライバＩＣ２０では、供給された上記の各信号及び電源回路５０から供給される駆動電圧Ｖｐに基づき、各個別電極７に印加すべき駆動信号（駆動電圧パルス）を、各個別電極７に対応した個数の個別出力端子ＳＥＧから出力する。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１１とそれに対向する個別電極７の間に印加される。振動板１１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。

図４は、ドライバＩＣ２０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、図４に示すドライバＩＣ２０及びＣＯＭ発生回路４６ａは、１組で６４個の個別電極７及び振動板１１に駆動信号を供給するものとする。
ドライバＩＣ２０は電源回路５０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。ドライバＩＣ２０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７に印加する。
ドライバＩＣ２０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６１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７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。

また、ドライバＩＣ２０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１１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。
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。
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ＩＣ２０に送信される信号である。
このようにドライバＩＣ２０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１１の数）が増加した場合においても容易に液滴吐出ヘッド１の振動板１１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。

実施形態１の液滴吐出ヘッドは、キャビティ基板３に第１の穴部２１を設け、リザーバ基板４に第２の穴部２３を設けて、第１の穴部２１と第２の穴部２３によって収容部２４を形成し、この収容部２４にドライバＩＣ２０を収容しているので、液滴吐出ヘッド１のサイズを小さくすることができる。また、これにより、印刷紙とノズル孔１６の距離を近くすることが可能となり、高精細な印刷が可能となる。さらに、ノズル基板５のノズル孔１６が形成されている面を平坦面としているので、ワイピング（不要な液滴を除去する工程）を容易に行うことができる。
また、収容部２４が閉塞されているため、ドライバＩＣ２０を液滴から保護する層を別途設ける必要がなく、外気等からドライバＩＣ２０を保護することが可能となる。しかも、ドライバＩＣ２０は熱伝導性部材２０Ａを介してノズル基板５に固着されているので、ドライバＩＣの放熱性が向上し、安定した電気的特性及び耐久性を有する液滴吐出ヘッド１が得られる。
さらに、個別電極７が平行に並んで複数の電極列を形成し、ドライバＩＣ２０が２つの電極列に接続されるため、ドライバＩＣ２０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。また、実装するドライバＩＣ２０の個数を少なくできるの、コストを削減することができ、液滴吐出ヘッドの小型化も可能となる。

ここで、液滴吐出ヘッド１の製造方法の一例を簡単に説明しておく。まず、複数の個別電極７が形成された電極基板２と、振動板１１となる層が形成されたシリコン基板とを、個別電極７と振動板１１となる層を隙間１８を介して対向させて接合する。次に、電極基板２に接合されたシリコン基板に、液滴吐出室用凹部１２ａ及びＩＣ収容用の第１の穴部２１をエッチングなどにより形成してキャビティ基板３とする。そして、隙間１８の開口部を有機物の封止材１７で封止する。さらに、そのキャビティ基板３に、液滴吐出室用凹部１２ａに液滴を供給する共通液滴室用凹部１３ａ、供給口１４、ノズル連通孔１５及びＩＣ収容用の第２の穴部２３が形成されたリザーバ基板４を接合する。続いて、振動板１１の静電駆動を制御するドライバＩＣ２０を、キャビティ基板３及びリザーバ基板４に形成された第１及び第２の穴部２１，２３により構成される収容部２４の電極基板２上に配置し、そこで個別電極７と電気的に接続する。さらに、ドライバＩＣ２０の頂部またはノズル基板５の所定部位に熱伝導性接着剤２０ａを適正な量で転写した後、ノズル基板５をリザーバ基板４に接合する際に、併せてノズル基板５を熱伝導性接着剤２０ａを介してドライバＩＣ２０の頂部に固着させる。これにより、電極基板２、キャビティ基板３、リザーバ基板４及びノズル基板５が積層接合された液滴吐出ヘッド１が完成する。完成した状態の液滴吐出ヘッド１は、そのノズル基板５がリザーバ基板４に接合されるとともに、熱伝導性接着剤２０ａを介してドライバＩＣ２０の頂部にも接続された状態となる。
なお、電極基板２、キャビティ基板３、リザーバ基板４及びノズル基板５の接合方法として、シリコンからなるキャビティ基板３とホウ珪酸ガラスからなる電極基板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は、接着剤を用いて接合することができる。

以上の方法により液滴吐出ヘッド１を製造することにより、ドライバＩＣ２０の頂部とノズル基板５との間からドライバＩＣ２０の周囲へ熱伝導性接着剤２０ａがはみ出すのが回避され、熱伝導性接着剤２０ａに起因する個別電極７間の短絡を防止することができる。 なお、上記製造方法の説明では、外部から共通液滴室１３へ液滴を供給するための流路の形成を省略した。また、この方法は、以下の実施例２〜４に示す液滴吐出ヘッド１Ａ〜１Ｃの製造にも適用できる。

実施形態２
図５は、本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッド１Ａの縦断面図である。図５に示すように実施形態２では、ドライバＩＣ２０の頂部に対向するノズル基板５の部位が凹凸を有した凹凸面５ａに形成され、熱伝導性接着剤２０ａが、ドライバＩＣ２０の頂部とその凹凸面５ａとの間に隙間なく充填されている。なお、それ以外の点では、図２に示した実施形態１の構成と同じである。
これによれば、実施形態１の場合に比べて、熱伝導性接着剤２０ａとノズル基板５との接触面積が増大するため、ドライバＩＣ２０からのノズル基板５への熱伝導が増大し、ドライバＩＣ２０の放熱性が向上する。

実施形態３
図６は、本発明の実施形態３に係る液滴吐出ヘッド１Ｂの縦断面図である。図６に示すように実施形態３では、ドライバＩＣ２０の頂部に対向するノズル基板５の部位が周囲より薄い厚さの凹面５ｂに形成され、熱伝導性接着剤２０ａが、ドライバＩＣ２０の頂部とその凹面５ｂとの間に隙間なく充填されている。なお、それ以外の点では、図２に示した実施形態１の構成と同じである。
これによれば、実施形態１の場合に比べて、熱伝導性接着剤２０ａとノズル基板５との接触面積が増大するため、ドライバＩＣ２０からのノズル基板５への熱伝導が増大し、ドライバＩＣ２０の放熱性が向上する。また、ドライバＩＣ２０の頂部と対向するノズル基板５の部位が凹面５ｂに形成されているので、熱伝導性接着剤２０ａのドライバＩＣ２０周囲へのはみ出し量を低減でき、熱伝導性接着剤２０ａに起因する個別電極７の短絡が防止できる。

実施形態４
図７は、本発明の実施形態４に係る液滴吐出ヘッド１Ｃの縦断面図である。図７に示すように実施形態４では、ドライバＩＣ２０の頂部に対向するノズル基板５の部位に隣接する周囲に溝５ｃが形成されている。
これによれば、熱伝導性部材２０Ａとして熱伝導性接着剤２０ａなどを用いた場合に、余分な熱伝導性接着剤２０ａなどがこの溝内に入り込むため、熱伝導性接着剤２０ａのドライバＩＣ周囲へのはみ出し量を低減できる。これにより、熱伝導性接着剤２０ａのドライバＩＣ２０周囲へのはみ出しに起因する個別電極７の短絡が防止される。

実施形態５
図８は、本発明の実施形態５に係る液滴吐出ヘッド１Ｄの縦断面図である。図８において、実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１と同一の構成要素には、同一符号を付している。 本実施形態５に係る液滴吐出ヘッド１Ｄは、リザーバ基板４がなく、基板は電極基板２、キャビティ基板３及びノズル基板５の３層から構成されている。また、共通液滴室１３となる凹部１３ａは、キャビティ基板３に形成されており、共通液滴室１３と吐出室１２は、ノズル基板５に形成されたオリフィス２７によって連通している。なお、オリフィス２７はキャビティ基板３に設けるようにしてもよい。
本実施形態５に係る液滴吐出ヘッド１Ｄは、電極基板２上に個別電極７からなる２列の電極列を有している。キャビティ基板３には貫通穴２６が形成されており、貫通穴２６の空間にドライバＩＣ２０が収容され、そこでドライバＩＣ２０の端子が個別電極７に電気的に接続されている。なお、貫通穴２６の一端側はノズル基板５により、貫通穴２６の他端側は電極基板２により、そして貫通穴２６の側部はキャビティ基板３によって囲まれ、貫通穴２６は全体として閉塞された状態となっている。また、ドライバＩＣ２０の頂部が熱伝導性部材２０Ａを介してノズル基板５に固着されている。なお、その他の構造及びその基本的な動作については、実施形態１の液滴吐出ヘッド１と同様である。
以上のような本実施形態５に係る液滴吐出ヘッド１Ｄも、既に説明した実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１とほぼ同様の効果を奏することができる。

ここで、液滴吐出ヘッド１Ｄの製造方法の一例を簡単に説明しておく。まず、複数の個別電極７が形成された電極基板２と、振動板１１となる層が形成されたシリコン基板とを、個別電極７と振動板１１となる層を隙間１８を介して対向させて接合する。次に、電極基板２に接合されたシリコン基板に、液滴吐出室用凹部１２ａ、該凹部１２ａに液滴を供給する共通液滴室用凹部１３ａ及びＩＣ収容用の貫通穴２６をエッチングなどにより形成してキャビティ基板３とする。そして、隙間１８の開口部を有機物の封止材１７で封止する。続いて、振動板１１の静電駆動を制御するドライバＩＣ２０を、キャビティ基板３に形成された貫通穴２６の電極基板２上に配し、その端子を個別電極７と電気的に接続する。さらに、ドライバＩＣ２０の頂部またはノズル基板５の所定部位に熱伝導性接着剤２０ａを適正な量で転写した後、ノズル基板５をキャビティ基板３に接合する際に、併せてノズル基板５を熱伝導性接着剤２０ａを介してドライバＩＣ２０の頂部に固着させる。これにより、電極基板２、キャビティ基板３、及びノズル基板５が積層接合された液滴吐出ヘッド１Ｄが完成する。完成した状態の液滴吐出ヘッド１Ｄは、そのノズル基板５がリザーバ基板４に接合されるとともに、熱伝導性接着剤２０ａを介してドライバＩＣ２０の頂部にも接続された状態となる。
以上の方法で液滴吐出ヘッドを製造することにより、ドライバＩＣ２０の頂部とノズル基板５との間からドライバＩＣ２０の周囲へ熱伝導性接着剤２０ａがはみ出すのが回避され、熱伝導性接着剤２０ａに起因して個別電極７が短絡するのを防止することができる。 なお、上記製造方法の説明では、外部から共通液滴室１３へ液滴を供給するための流路の形成を省略した。

実施形態６
図９は、実施形態１〜５のいずれかの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９に示す液滴吐出装置１００は、吐出液をインクとした印字装置（インクジェットプリンタ）を示している。
実施形態１〜５に係る液滴吐出ヘッドは、既に説明したようにサイズが小さく耐久性に優れており、また、１枚のＦＰＣ３０で接続を行うため、液滴吐出装置１００は小型で耐久性が高いものである。
なお、実施形態１〜５に係る液滴吐出ヘッド１は、図９に示すインジェットプリンタの他に、吐出する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のための工業材料を含んだ液滴の吐出、あるいは生体液体の吐出等の装置にも適用することができる。

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。 実施形態１に係る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。 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。 本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの縦断面図。 本発明の実施形態３に係る液滴吐出ヘッドの縦断面図。 本発明の実施形態４に係る液滴吐出ヘッドの縦断面図。 本発明の実施形態５に係る液滴吐出ヘッドの縦断面図。 実施形態１〜５に係る液滴吐出ヘッドが搭載された液滴吐出装置の斜視図。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 液滴吐出ヘッド、２ 電極基板、３ キャビティ基板、４ リザーバ基板、５ ノズル基板、６ 凹部、７ 個別電極、１０，１０ａ〜１０ｃ 液滴供給孔、１１ 振動板、１２ 吐出室（圧力室）、１２ａ 凹部、１３ 共通液滴室（リザーバ）、１３ａ 凹部、１４ 供給口、１５ ノズル連通孔、１６ ノズル孔、１７ 封止材、１８ 隙間、２０ ドライバＩＣ、２０Ａ 熱伝導性部材、２０ａ 熱伝導性接着剤、２１ 第１の穴部、２２ 共通電極、２３ 第２の穴部、２４ 収容部、２５ リード部、２６ 貫通穴、２７ オリフィス、３０ ＦＰＣ、３１ ＩＣ用配線、３２ 共通電極用配線、１００ 液滴吐出装置。

Claims (9)

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、前記ノズル孔から吐出する液滴を溜めておく吐出室となる複数の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、前記各振動板を静電駆動する個別電極が形成された電極基板と、 前記電極基板、キャビティ基板及び前記ノズル基板で閉塞された空間に配置され、前記振動板の静電駆動を制御するドライバＩＣとを備え、
   前記ＩＣはその端子が前記電極基板上の個別電極に接続され、該ＩＣの頂部が熱伝導性部材を介して前記ノズル基板に固着されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 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供給口と、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、前記ＩＣを収容する貫通穴とを有するリザーバ基板が、前記貫通穴に前記ＩＣを収容した状態で前記ノズル基板と前記キャビティ基板の間に挿入されていることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記熱伝導性部材は、金属、酸化シリコン、カーボンナノチューブの少なくともいずれかが含有された接着剤または接着シートであ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。
4. 前記ＩＣの頂部に対向する前記ノズル基板の部位が凹凸を有した面に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記ＩＣの頂部に対向する前記ノズル基板の部位が周囲より薄い厚さの凹面に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記ＩＣの頂部に対向する前記ノズル基板の部位に隣接する周囲に溝が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドが搭載されていることを特徴とする液滴吐出装置。
8. 複数の個別電極が形成された電極基板と、振動板として作用する底面を有してなる複数の液滴吐出室用凹部及び該凹部に液滴を供給する共通液滴室用凹部が形成されたキャビティ基板とが、前記個別電極と前記振動板とを隙間を介して対向させて積層接合されている積層体の前記キャビティ基板に、複数のノズル孔が形成されたノズル基板を各ノズル孔が各液滴吐出室用凹部に連通するように接合する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
   前記振動板の駆動を制御するドライバＩＣを、前記キャビティ基板に形成された穴部の前記電極基板上に配して前記個別電極と電気的に接続し、かつ前記ＩＣの頂部または前記ノズル基板の所定部位に熱伝導性接着剤を転写した後、前記ノズル基板を前記キャビティ基板に接合する際に、併せて前記ノズル基板を前記熱伝導性接着剤を介して前記ＩＣの頂部に固着させることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
9. 複数の個別電極が形成された電極基板と、振動板として作用する底面を有してなる複数の液滴吐出室用凹部が形成されたキャビティ基板とが、前記個別電極と前記振動板とを隙間を介して対向させて積層接合され、さらにそのキャビティ基板に前記液滴吐出室用凹部に液滴を供給する共通液滴室用凹部及び前記液滴吐出室用凹部をノズル孔へ連通させる複数のノズル連通孔が形成されたリザーバ基板が積層接合されている積層体の前記リザーバ基板に、複数のノズル孔が形成されたノズル基板を各ノズル孔が各ノズル連通孔に連通するように接合する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
   前記振動板の駆動を制御するドライバＩＣを、前記キャビティ基板と前記リザーバ基板とに形成された穴部の前記電極基板上に配して前記個別電極と電気的に接続し、かつ前記ＩＣの頂部または前記ノズル基板の所定部位に熱伝導性接着剤を転写した後、前記ノズル基板を前記リザーバ基板に接合する際に、併せて前記ノズル基板を前記熱伝導性接着剤を介して前記ＩＣの頂部に固着させることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
   

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