JP2009248315A

JP2009248315A - 静電アクチュエータ、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

Info

Publication number: JP2009248315A
Application number: JP2008094762A
Authority: JP
Inventors: Akira Sano; 朗佐野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2009-10-29

Abstract

【課題】静電アクチュエータ電極間の充電時間を短くし、低抵抗化とすることで各静電ア
クチュエータの電気的応答性の向上を図った静電アクチュエータ、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を提供する。
【解決手段】液滴吐出ヘッド１は、金属材料で構成され、複数のノズル孔８が形成されて
いるノズル基板２と、底壁が振動板６を形成し、液体を溜めて吐出させるインク圧力室５
が形成され、ノズル基板２に接合されたキャビティ基板３と、振動板６にギャップ２１を
隔てて対向し振動板６を駆動する個別電極７が形成され、キャビティ基板３のノズル基板
２の反対側に接合された電極基板４とを備え、ノズル基板２を共通電極端子として機能さ
せることでノズル基板２の全面から共通電極として機能するキャビティ基板３に電流を供
給することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクジェットヘッド等に用いられる静電アクチュエータ、その静電アクチ
ュエータを備えた液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの製造方法に関し、
特に電気的応答性の向上を図った静電アクチュエータ、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に関する。

近年、シリコン等を加工して微小な素子等を形成する微細加工技術（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃ
ｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）が急激に進歩している
。この微細加工技術により形成される微細加工素子には、たとえば、液滴吐出方式のプリ
ンタのような記録（印刷）装置で用いられている液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド
）やマイクロポンプ、光可変フィルタ、モータのようなアクチュエータ、圧力センサ等が
存在する。

このうち、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、ノズル孔に連通するインク圧力
室（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、インク圧
力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。

静電駆動方式のインクジェットヘッドにおいては、インク圧力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（対
向電極）を形成した電極基板とを接合させた構成となっている。インク滴を吐出する際に
は、個別電極に駆動電圧を印加してプラスに帯電させ、対応する振動板に駆動電圧を印加
してマイナスに帯電させる。そうすると、この時に生じる静電引力により振動板が個別電
極側に弾性変形する。そして、この駆動電圧をオフにすると、振動板が復元する。このと
き、インク圧力室の内部の圧力が急激に上昇し、インク圧力室内のインクの一部がインク
滴としてノズル孔から吐出することになる。

つまり、このような静電駆動方式のインクジェットヘッドは、外部から供給される駆動
電圧が、振動板及び個別電極に充電されることによって、振動板を吸引する静電力が作用
し、振動板を変位させることができるようになっているのである。このような静電駆動方
式のインクジェットヘッドにおいて、複数の振動板を応答性よく駆動させるためには、振
動板及び個別電極への充電時間を短くすることが要求される。これは、多数のノズルから
同時にインク滴を吐出する際に、ヘッド駆動回路の電気抵抗が高いと、静電アクチュエー
タ電極間（振動板と個別電極との間）への充電時間が長くなり、本来与えるべき駆動波形
を有する電圧が各静電アクチュエータに印加されなくなってしまうからである。

たとえば、電圧が急速に立ち上がる矩形波のような波形を生成して静電アクチュエータ
に送っても、電流経路の抵抗が高いことで、実際に静電アクチュエータにかかる電圧は緩
やかに立ち上がる波形となってしまう。特に、１つの共通電極とノズル孔の個数分の個別
電極で構成されるものにおいて、共通電極側の電流経路の抵抗が高いと、多ノズル駆動時
に必要とされる多量の電荷の供給に時間を要し（充電時間が長い）、実際に各静電アクチ
ュエータに印加される電圧波形は、少ノズル駆動時と異なるものとなってしまう。換言す
ると、多ノズル駆動時は、少ノズル駆動時に比べ、共通電極側に大きな電流（多量の電荷
）が必要になり、共通電極端子が小さいと抵抗が高いものとなり、必要な電流が流れず、
静電アクチュエータ電極間の充電に時間を要することになる。

すなわち、共通電極端子がボトルネックとなってしまい、共通電極端子が小さくなれば
なるほど高抵抗になってしまうのである。各静電アクチュエータに供給される電圧波形が
異なれば、インク吐出特性も変化し、そのようなインクジェットヘッドでは、駆動する振
動板が常時変化する印刷を高品質に行うことはできない。そのため、静電アクチュエータ
電極間の充電時間を短くし、各静電アクチュエータに同一波形の駆動電圧を印加するよう
に、共通電極の低抵抗化が要求されているのである。

そのようなものとして、「液滴を一時的に貯留する吐出室となる凹部が形成され、該凹
部を形成する少なくとも１つの面が駆動可能な振動板となっているキャビティ基板を備え
、該キャビティ基板に、共通電極と、該共通電極と接触するドープ層が形成され、該ドー
プ層は前記振動板の全部又は一部を構成し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１参照）。この液滴吐出ヘッドは、たとえばボロンがドープされた電気
抵抗の低いドープ層を電流が流れ、共通電極から振動板までの電気抵抗を低下させること
を可能としている。

また、「シリコンチップ上に形成された複数の電熱ヒータ素子と、上記電熱素子に電力
を供給する電力接続とを有し、上記接続が、印刷ヘッドの縁部と概ね対向しているチップ
表面の縁部に形成され、対応する縁部の長さに概ね等しい距離にまで延びるような改良が
なされているドロップオンデマンド印刷ヘッド」が提案されている（たとえば、特許文献
２参照）。このドロップオンデマンド印刷ヘッドは、ヘッドの長縁部全体を端子とするこ
とにより、大きな電流の供給を可能としている。

特開２００５−３０５７１３号公報（第５頁、第１図及び第２図）特表平１０−５０１７６３号公報（第７４頁及び第９図）

特許文献１に記載の液滴吐出ヘッドは、金属で形成されている共通電極端子を限られた
面積を有する所定の位置に形成している。しかしながら、複数のノズル孔を有する液滴吐
出ヘッドの場合、共通電極端子の低抵抗化を実現するためには、共通電極端子を形成する
位置の面積を大きくしなければならず、チップ面積が大きくなってしまうだけでなく、そ
の共通電極端子から全静電アクチュエータまでの距離も長くなってしまう。その結果、共
通電極端子の抵抗としても大きくなってしまう。

特許文献２に記載のドロップオンデマンド印刷ヘッドは、印刷ヘッドの長縁部全体を接
続端子とすることで、大きな電流の供給を可能にしている。しかしながら、複数のノズル
孔を有する液滴吐出ヘッドの場合、接続端子から遠い位置にあるノズル孔と近い位置にあ
るノズル孔とが存在し、接続端子から遠い位置にあるノズル孔に対応している静電アクチ
ュエータと接続端子との間における抵抗が大きくなってしまい、電気抵抗の低減が十分と
はいえないものであった。

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、静電アクチュエータ電
極間の充電時間を短くし、低抵抗化とすることで各静電アクチュエータの電気的応答性の
向上を図った静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの
製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係る静電アクチュエータは、固定電極が形成された第１の基板と、固定電極に
ギャップを隔てて対向し、固定電極との間で発生させた静電気力により動作する可動電極
が形成された第２の基板と、第２の基板の第１の基板の反対側に接合された金属製の第３
の基板とを備え、第３の基板から可動電極に電流を供給することを特徴とする。

したがって、第３の基板を電極端子として機能させているので、低抵抗化を実現するこ
とができ、第２の基板の可動電極へ大きな電流を供給することができる。すなわち、電極
端子として機能する第３の基板がボトルネックとなることがなく、多数の静電アクチュエ
ータを駆動する際にも少数の静電アクチュエータを駆動する際と変わらない駆動波形の電
圧を供給でき、静電アクチュエータ電極間への充電時間の遅れがなく、電気的応答性の向
上を図ることができる。

本発明に係る静電アクチュエータは、第２の基板と第３の基板とを導電性粒子が混ぜ合
わされた樹脂で接合されたことによって、第３の基板から可動電極に電流を供給すること
を特徴とする。したがって、第２の基板と第３の基板との接合による抵抗を小さくするこ
とができる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、金属材料で構成され、複数のノズル孔が形成されてい
るノズル基板と、底壁が振動板を形成し、液体を溜めて吐出させるインク圧力室が形成さ
れ、ノズル基板に接合されたキャビティ基板と、振動板にギャップを隔てて対向し該振動
板を駆動する個別電極が形成され、キャビティ基板のノズル基板の反対側に接合された電
極基板とを備え、ノズル基板から振動板に電流を供給することを特徴とする。

したがって、ノズル基板を電極端子として機能させているので、低抵抗化を実現するこ
とでき、各振動板へ大きな電流を供給することができる。すなわち、電極端子として機能
するノズル基板がボトルネックとなることがなく、多ノズル同時駆動の際にも少ノズル駆
動の際と変わらない駆動波形の電圧を供給でき、振動板と個別電極との電極間への充電時
間の遅れがなく、インク吐出特性が安定し、高品質な印刷が可能になる。つまり、多ノズ
ル同時駆動の際にも高速印刷が可能であり、高品質な印刷を実現できるのである。

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、キャビティ基板とノズル基板とを導電性粒子が混ぜ合
わされた樹脂で接合されたことによって、ノズル基板から振動板に電流を供給することを
特徴とする。したがって、キャビティ基板とノズル基板との接合による抵抗を小さくする
ことができる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、キャビティ基板のノズル基板が接合される側の面に金
属膜を形成され、金属膜を介し、キャビティ基板とノズル基板とが接合されていることを
特徴とする。したがって、金属膜とキャビティ基板との密着性を向上することができる。
また、キャビティ基板は、金属膜及び導電性粒子が混ぜ合わされた樹脂を介してノズル基
板と接合されるので、その接触部の低抵抗化を実現できる。

また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とす
る。したがって、上述の液滴吐出ヘッドの効果をすべて有している。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、シリコン基板に液体流路となる溝を形成し
、この溝を形成した面の表面に金属膜を成膜してから加熱処理し、このシリコン基板を個
別電極が形成された電極基板となるガラス基板に陽極接合することで接合基板を作製し、
金属材料で構成され、複数のノズル孔が形成されているノズル基板を、接合基板のシリコ
ン基板側に、導電性粒子が混ぜ合わされた樹脂を用いて加圧しながら常温で放置すること
で接合することを特徴とする。

したがって、金属膜成膜後に加熱処理するだけで金属膜とシリコン基板との密着性を高
めることができ、また導電性粒子が混ぜ合わされた樹脂を加圧しながら常温で放置するだ
けでノズル基板とシリコン基板とを接合することができる。したがって、複雑な工程を経
ることなく、上記の液滴吐出ヘッドを製造することができる。

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１を分解した状態を示す分解斜視
図である。図２は、液滴吐出ヘッド１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断面を示している。図１及び図２に基づいて、液滴吐出ヘッド１の構成及び動
作について説明する。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。

この液滴吐出ヘッド１は、静電気力により駆動される静電駆動方式の静電アクチュエー
タの代表として、ノズル基板２の表面側に設けられたノズル孔８から液滴３０を吐出する
フェイスイジェクトタイプの液滴吐出ヘッドを表している。図１及び図２に示すように、
この液滴吐出ヘッド１は、複数のノズル孔８が所定のピッチで設けられた第３の基板とし
てのノズル基板２と、各ノズル孔８に対して独立にインク供給路が設けられた第２の基板
としてのキャビティ基板３と、キャビティ基板３の底壁を形成する振動板６に対向して個
別電極７が配設された第１の基板としての電極基板４とが順に積層されるように接合され
た３層構造を特徴としている。

［ノズル基板２］
ノズル基板２は、たとえばアルミニウムや銅等の金属を主要な材料として構成されてい
る。このノズル基板２は、キャビティ基板３の上面（電極基板４と接合する面の反対面）
と接合している。ノズル基板２には、インク圧力室５と連通するノズル孔８が複数形成さ
れている。各ノズル孔８は、インク圧力室５から移送されたインク等の液体を液滴３０と
して外部に吐出するようになっている。なお、ノズル孔８を複数段（たとえば、図２に示
すような２段）で形成すると、液滴３０を吐出する際の直進性の向上が期待できる。なお
、図１及び図２では、ノズル基板２を上面とし、電極基板４を下面として示しているが、
実際に用いられる場合には、ノズル基板２の方が電極基板４よりも下面となることが多い
。

そして、ノズル基板２が外部電極端子としての共通電極端子の機能を兼用している。つ
まり、ノズル基板２は、外部の発振回路等（図示省略）に配線１１を介して接続されるこ
とで、キャビティ基板３の底壁を形成している振動板６に個別電極７と反対の極性の電荷
が供給する際の端子としての機能を兼ね備えているのである。したがって、ノズル基板２
の全面からキャビティ基板３に形成されている全振動板６に対して電流を供給することが
できるので、抵抗を効果的に低減することができる。なお、ノズル基板２の広い面積、た
とえば半分以上の面積が金属材料で構成されていれば、全面が金属材料で構成されていな
くてもよい。

［キャビティ基板３］
キャビティ基板３は、たとえば厚さ約５０μｍ（マイクロメートル）の（１１０）面方
位のシリコン単結晶基板（以下、単にシリコン基板という）を主要な材料として構成され
ている。このシリコン基板にドライエッチングまたは異方性ウェ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（可動電極）６となるインク圧力室
５が複数形成されている。このインク圧力室５は、個別電極７の電極列に対応して形成さ
れており、インク等の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、イ
ンク圧力室５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。

この振動板６は、高濃度のボロンドープ層で形成するようにしてもよい。水酸化カリウ
ム水溶液等のアルカリ溶液による単結晶シリコンのエッチングにおけるエッチングレート
は、ドーパントがボロンの場合、約５×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上の高濃度の領域に
おいて、非常に小さくなる。このため、振動板６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インク圧力室５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６を所望の厚さに形成することができる。

キャビティ基板３には、各インク圧力室５に液体を供給するための共通インク室である
リザーバ２３が形成されている。このリザーバ２３の底面には、リザーバ２３の底面を貫
通するようにインク供給孔２４が形成されている。また、キャビティ基板３とノズル基板
２とを接合すると、リザーバ２３から各インク圧力室５に液体を移送するために、リザー
バ２３と各インク圧力室５とを連通させるオリフィス２２が、キャビティ基板３とノズル
基板２との間に形成されるようになっている。なお、リザーバ２３は各インク圧力室５共
通に単一の凹部から形成されており、オリフィス２２は各インク圧力室５に対して１つず
つ形成されている。なお、オリフィス２２は、ノズル基板２の接合面に形成するようにし
てもよい。

また、キャビティ基板３のノズル基板２が接合される側の面には、プラチナや金等の金
属材料で金属膜９が形成されている。この金属膜９は、キャビティ基板３を構成するシリ
コン基板に一部拡散し、金属膜９とキャビティ基板３との密着性を高めるとともに、共通
電極端子として機能するノズル基板２との接触部分の低抵抗化を可能としている。すなわ
ち、共通電極として機能するキャビティ基板３に金属膜９を形成することで、キャビティ
基板３とノズル基板２とを効果的に導通するとともに、更なる低抵抗化を実現することが
できるのである。

なお、キャビティ基板３の下面（電極基板４と対向する面）に、振動板６と個別電極７
との間を電気的に絶縁するためのＴＥＯＳ膜（ここでは、Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔ
ｈｏｓｉｌｉｃａｔｅＴｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：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）等の絶縁膜がプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＴＥＯＳ−ｐＣＶＤともいう）法等を用
いて形成するとよい。こうしておけば、振動板６の駆動時における絶縁破壊及びショート
を防止することができ、またインク圧力室５内に溜められる液体によるキャビティ基板３
のエッチングを防止することができる。

［電極基板４］
電極基板４は、たとえば、厚さ１ｍｍのホウ珪酸ガラス等のガラスを主要な材料として
形成するとよい。ここでは、電極基板４がホウ珪酸ガラスで形成されている場合を例に示
すが、たとえば電極基板４を単結晶シリコンで形成してもよい。この電極基板４の表面に
は、キャビティ基板３のインク圧力室５の形状に合わせた凹部（ガラス溝）２５が形成さ
れている。この凹部２５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。

また、この凹部２５の内部（特に底部）には、ギャップ２１を介して各振動板６と対向
する複数の対向電極（固定電極）となる個別電極７が、一定の間隔を有して作製されてい
る。したがって、この凹部２５は、その一部が個別電極７を装着できるように、これらの
形状に類似したやや大きめの形状にパターン形成されている。この個別電極７は、たとえ
ばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）を０．１μｍの厚
さでスパッタすることで作製するとよい。このようにＩＴＯで個別電極７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。

さらに、個別電極７は、リード部２６及び端子部２７が一体となって作製されている。
そして、個別電極７の一端（端子部２７）が電力供給手段であるドライバＩＣ（図示省略
）と接続されており、そのドライバＩＣから個別電極７に駆動信号（パルス電圧）が供給
されるようになっている。なお、特に区別する必要がない限り、個別電極７は、リード部
２６と端子部２７とを含んだものとして説明するものとする。なお、ドライバＩＣは、液
滴吐出ヘッド１の内部に設けてもよく、外部に設けてもよい。

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、キ
ャビティ基板３とノズル基板２とを、たとえばニッケルや金等からなる導電性粒子が多数
混ぜ合わされた樹脂（以下、単に導電接着剤１０と称する）により接合して液滴吐出ヘッ
ド１が構成されている。なお、図１及び図２では、液滴吐出ヘッド１がノズル基板２、キ
ャビティ基板３及び電極基板４からなる３層構造である場合を例に示しているが、リザー
バ２３の容積を拡大するために、インク圧力室５とは別個にリザーバを形成したリザーバ
基板を追加した４層構造としてもよい。

電極基板４とキャビティ基板３とを陽極接合して積層体を形成すると、振動板６と個別
電極７との間には、振動板６を撓ませる（変位させる）ことができる一定のギャップ（空
隙）２１が、電極基板４の凹部２５により形成されるようになっている。このギャップ２
１は、凹部２５の深さ、個別電極７及び振動板６の厚さにより決まることになる。このギ
ャップ２１は、液滴吐出ヘッド１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。つまり、ギャップ２１は、各振動板６に対向する位置に細長く所定の深さを有
するように形成されるようになっている。

また、このギャップ２１は、内部に湿気や埃等が侵入しないよう気密封止することが要
求される。そこで、電極基板４とキャビティ基板３とを接合した後に、ギャップ２１を封
止するための封止部１４を形成している。なお、ギャップ２１は、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形成することも可能で
ある。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、リザーバ２３に供給する流路となるインク供給孔２４（キャビティ基板３のインク
供給孔２４と連通する）が設けられている。このインク供給孔２４は、電極基板４を貫通
するように形成されている。

ここで、液滴吐出ヘッド１の動作について説明する。キャビティ基板３のリザーバ２３
には、インク供給孔２４を介して外部からインク等が供給されている。また、キャビティ
基板３のインク圧力室５には、オリフィス２２を介してリザーバ２３からインク等が供給
されている。そして、図示省略のドライバＩＣ等の電力供給手段によって選択された個別
電極７には０Ｖ〜４０Ｖ程度のパルス電圧が印加され、その個別電極７を正に帯電させる
。このとき、共通電極端子として機能するノズル基板２を介してキャビティ基板３には負
の極性を有する電荷が供給され、正に帯電された個別電極７に対応する振動板６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７と振動板６との間では静電気力が発
生することになる。

そうすると、振動板６は、静電気力によって個別電極７側に引き寄せられて撓み、個別
電極７に当接することになる。これによってインク圧力室５の容積が増大し、リザーバ２
３の内部に溜まっていたインク等の液体がインク圧力室５に流れ込む。その後、個別電極
７への電荷の供給を止めると、振動板６と個別電極７との間の静電気力がなくなり、振動
板６はその弾性力により元の状態に復元する。このとき、インク圧力室５の容積が急激に
減少するため、インク圧力室５内部の圧力が急激に上昇する。

これにより、インク圧力室５内の液体の一部が液滴３０としてノズル孔８より吐出され
ることになる。この液滴３０が、たとえば記録紙に着弾することによって印刷等が行われ
るようになっている。その後、液体がリザーバ２３からオリフィス２２を通じてインク圧
力室５内に補給され、初期状態に戻る。このように、静電力を利用して振動板６を駆動さ
せることで、静電アクチュエータとして機能させているのである。

以上のように、液滴吐出ヘッド１では、金属製のノズル基板２が共通電極端子としての
機能を兼ね備えているので、ノズル基板２の全面（チップ面積全体）からシリコン製（半
導体材料）のキャビティ基板３に電流を供給することができる。つまり、液滴吐出ヘッド
１では、ノズル基板２の全面を共通電極端子としているので、共通電極端子が大きくなり
、低抵抗化を実現しているのである。また、液滴吐出ヘッド１では、低抵抗化を実現でき
るので、静電アクチュエータ電極間（振動板６と個別電極７との間）への充電時間が短く
なり、本来与えるべき駆動波形を有する電圧が各静電アクチュエータに印加することがで
きる。

さらに、液滴吐出ヘッド１では、ノズル基板２とキャビティ基板３とを導電接着剤１０
を用いて接合しているので、共通電極端子として機能するノズル基板２から共通電極とし
て機能するキャビティ基板３への電流の導通を取ることができる。つまり、ノズル基板２
とキャビティ基板３との接合による抵抗と小さくすることができるのである。そして、キ
ャビティ基板３には金属膜９を成膜しているので、ノズル基板２とキャビティ基板３との
接触部分の更なる低抵抗化を実現している。なお、ノズル基板２の金属材料、導電接着剤
１０の導電性材料及び金属膜９の構成材料を、上述した材料に限定するものではない。

次に、液滴吐出ヘッド１の製造工程について説明する。キャビティ基板３となるシリコ
ン基板にたとえばＫＯＨ等を用いたウエットエッチングを施し、インク圧力室５、オリフ
ィス２２及びリザーバ２３等のインク流路となる溝を形成する。それから、この溝を形成
した面の表面に、プラチナや金等の金属材料からなる金属膜９をスパッタ等により成膜す
る。金属膜９を成膜した後、シリコン基板に７００〜１０００℃程度の加熱（アニール）
処理を加える。こうすることで、金属膜９を構成する金属材料がシリコン基板に拡散され
、金属膜９とシリコン基板との密着性を高めることができる。

電極基板４となるガラス基板に、たとえばフッ化アンモニウム水溶液等を用いたウエッ
トエッチングを施し、個別電極７を作製するための凹部２５を形成する。凹部２５の形成
後、この凹部２５が形成されたガラス基板の全面にたとえばＩＴＯ等をスパッタにより成
膜する。そして、リード部２６及び端子部２７も含めた個別電極７の部分に対応するＩＴ
Ｏパターンを形成する。そして、キャビティ基板３となるシリコン基板と電極基板４とな
るガラス基板を陽極接合により接合し、接合基板を作製する。なお、シリコン基板への金
属膜９成膜後に加熱処理を加えなくても、この陽極接合の熱及び電圧で金属膜９とシリコ
ン基板の密着性を確保できる。

たとえばアルミニウムや銅等の金属材料からなる金属基板にノズル孔８を貫通形成し、
ノズル基板２を作製する。このノズル基板２を接合基板のキャビティ基板３側に導電接着
剤１０を用いて接合する。この導電接着剤１０は、上述したようにニッケルや金等からな
る導電性粒子が多数混ぜ合わせられた樹脂で構成されている。ノズル基板２と接合基板の
接合の際には、ノズル基板２と接合基板とを、加圧しながら、常温で放置し、導電接着剤
１０を硬化させる。その後、ノズル基板２表面から、ヘッドユニット等（図３参照）を介
して図示省略の駆動回路に配線１１を接続する。以上のように、液滴吐出ヘッド１が作製
される。

したがって、金属膜９の成膜後、加熱処理を行なうことにより、金属膜９の構成材料が
キャビティ基板３に拡散され、金属膜９とキャビティ基板３との密着性を向上することが
できる。そして、キャビティ基板３は、金属膜９を介してノズル基板２と接合されること
になり、その接触部の低抵抗化を実現できる。また、導電接着剤１０を用いて、加圧する
ことでキャビティ基板３とノズル基板２とを接合するので、共通電極としてのキャビティ
基板３と共通電極端子としてのノズル基板２との導通、つまり多数の導電性粒子同士の導
通を効果的に取ることができる。さらに、常温硬化によって、熱膨張率の異なるノズル基
板２とキャビティ基板３との接合を容易にできるようにしている。

図３は、配線１１とノズル基板２との接続方法の一例を説明するための説明図である。
図３に基づいて、駆動回路からの電流をノズル基板２に供給する配線１１と共通電極端子
として機能するノズル基板２との接続方法の一例について説明する。図３（ａ）が液滴吐
出ヘッド１を上から見た状態を示す平面図を、図３（ｂ）が液滴吐出ヘッド１の概略縦断
面構成を示す縦断面図をそれぞれ示している。なお、図３では、１つの液滴吐出ヘッド１
がカバー５１を介してヘッドユニット筐体部５０に組み込まれている状態を示しているも
のとする。

図３（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド１は、ノズル基板２の外周部を覆うカバー５
１によってヘッドユニット筐体部５０に組み込まれている。このカバー５１は、ノズル基
板２の構成材料と同じ材料（たとえば、アルミニウムや銅等の金属材料）で構成するとよ
い。そして、図３（ｂ）に示すように、カバー５１に配線１１が接続されるようになって
いる。なお、図２で示したように、配線１１は、紙面上側からノズル基板２に接続するよ
うにしてもよい。また、配線１１が１本である場合を例に示しているが、本数を特に限定
するものではない。

すなわち、配線１１からの電流は、カバー５１を介してノズル基板２の外周部から全面
に供給されることになるのである。したがって、ノズル基板２の全面を共通電極端子とし
て機能させることができ、低抵抗化を実現できるので、共通電極として機能するキャビテ
ィ基板３へ大きな電流を供給可能になっている。更に言えば、共通電極端子として機能す
るノズル基板２がボトルネックとなることがなく、多ノズル同時駆動の際にも少ノズル駆
動の際と変わらない駆動波形の電圧を供給でき、振動板６と個別電極７との電極間への充
電時間の遅れがなく、インク吐出特性が安定し、高品質な印刷が可能になる。つまり、各
静電アクチュエータの電気的応答性の向上を図ることができるので、多ノズル同時駆動の
際にも高速印刷が可能であり、高品質な印刷を実現できる。

実施の形態２．
図４は、上述した液滴吐出ヘッド１を搭載した液滴吐出装置６０の一例を示した斜視図
である。図４に示す液滴吐出装置６０は、一般的なインクジェットプリンタである。なお
、この液滴吐出装置６０は、周知の製造方法によって製造することができる。上述した液
滴吐出ヘッド１は、ノズル基板２を金属材料で構成し、共通電極端子としての機能を兼用
させるとともに、このノズル基板２を導電接着剤１０及び金属膜９を介してキャビティ基
板３に接合させることに特徴を有するものである。

したがって、液滴吐出装置６０は、ノズル基板２の全面を共通電極端子として機能させ
ることができ、低抵抗化を実現できるので、共通電極として機能するキャビティ基板３へ
大きな電流を供給可能になっている。また、共通電極端子として機能するノズル基板２が
ボトルネックとなることがなく、多ノズル同時駆動の際にも少ノズル駆動の際と変わらな
い駆動波形の電圧を供給でき、振動板６と個別電極７との電極間への充電時間の遅れがな
く、インク吐出特性が安定し、高品質な印刷が可能になる。つまり、各静電アクチュエー
タの電気的応答性の向上を図ることができるので、多ノズル同時駆動の際にも高速印刷が
可能であり、高品質な印刷を実現できる。

なお、液滴吐出ヘッド１は、図４に示す液滴吐出装置６０の他に、吐出させる液滴を種
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、生体液体の吐出等にも適用することができる。また、液滴吐出ヘッド１は、
圧電駆動方式の液滴吐出装置や、バブルジェット（登録商標）方式の液滴吐出装置にも使
用できる。たとえば、液滴吐出ヘッド１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（ＤｅｏｘｙｒｉｂｏＮｕｃｌｅ
ｉｃＡｃｉｄｓ：デオキシリボ核酸）、他の核酸（例えば、ＲｉｂｏＮｕｃｌｅｉｃ
Ａｃｉｄ：リボ核酸、ＰｅｐｔｉｄｅＮｕｃｌｅｉｃＡｃｉｄｓ：ペプチド核酸等
）タンパク質等のプローブを含む液滴を吐出させるようにしてもよい。

また、液滴吐出ヘッド１に搭載されている静電アクチュエータは、たとえば光通信や光
演算、光記憶装置、光プリンタ、映像表示装置等に用いられている光スイッチ、ミラーデ
バイス、レーザプリンタのレーザ操作ミラーの駆動部、その他の微細加工の素子（デバイ
ス）、あるいは装置等にも適用することも可能である。いずれに適用される場合であって
も、ノズル基板２あるいはノズル基板２に相当する基板の全面を共通電極端子とすること
ができるので、静電アクチュエータの電気的応答性の向上を図ることが可能になる。

実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解した状態を示す分解斜視図である。液滴吐出ヘッドが組み立てられた状態のＡ−Ａ断面図である。配線とノズル基板との接続方法の一例を説明するための説明図である。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。

符号の説明

１液滴吐出ヘッド、２ノズル基板、３キャビティ基板、４電極基板、５イン
ク圧力室、６振動板、７個別電極、８ノズル孔、９金属膜、１０導電接着剤、
１１配線、１４封止部、２１ギャップ、２２オリフィス、２３リザーバ、２４
インク供給孔、２５凹部、２６リード部、２７端子部、３０液滴、５０ヘッ
ドユニット筐体部、５１カバー、６０液滴吐出装置。

Claims

固定電極が形成された第１の基板と、
前記固定電極にギャップを隔てて対向し、前記固定電極との間で発生させた静電気力に
より動作する可動電極が形成された第２の基板と、
前記第２の基板の前記第１の基板の反対側に接合された金属製の第３の基板とを備え、
前記第３の基板から前記可動電極に電流を供給する
ことを特徴とする静電アクチュエータ。
前記第２の基板と前記第３の基板とを導電性粒子が混ぜ合わされた樹脂で接合されたこ
とによって、前記第３の基板から前記可動電極に電流を供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の静電アクチュエータ。
金属材料で構成され、複数のノズル孔が形成されているノズル基板と、
底壁が振動板を形成し、液体を溜めて吐出させるインク圧力室が形成され、前記ノズル
基板に接合されたキャビティ基板と、
前記振動板にギャップを隔てて対向し該振動板を駆動する個別電極が形成され、前記キ
ャビティ基板の前記ノズル基板の反対側に接合された電極基板とを備え、
前記ノズル基板から前記振動板に電流を供給する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
前記キャビティ基板と前記ノズル基板とを導電性粒子が混ぜ合わされた樹脂で接合され
たことによって、前記ノズル基板から前記振動板に電流を供給する
ことを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
前記キャビティ基板の前記ノズル基板が接合される側の面に金属膜を形成され、
前記金属膜を介し、前記キャビティ基板と前記ノズル基板とが接合されている
ことを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
前記請求項３〜５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。
シリコン基板に液体流路となる溝を形成し、この溝を形成した面の表面に金属膜を成膜
してから加熱処理し、
このシリコン基板を個別電極が形成された電極基板となるガラス基板に陽極接合するこ
とで接合基板を作製し、
金属材料で構成され、複数のノズル孔が形成されているノズル基板を、前記接合基板の
前記シリコン基板側に、導電性粒子が混ぜ合わされた樹脂を用いて加圧しながら常温で放
置することで接合する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。