JP2021099368A - 液滴噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で滴下作業が完了する液滴噴射装置を提供する。
【解決手段】液滴噴射装置は、基板と、アクチュエータと、溶液保持容器２２と、を有する。基板は、溶液を吐出するノズル１１０に連通し、内部に溶液が充填される圧力室２１０が形成され、溶液をノズル１１０から吐出する側の第１の面と圧力室へ溶液を供給する側の第２の面を有する。アクチュエータは、圧力室２１０内の圧力を変化させ、圧力室２１０内の溶液をノズル１１０から吐出させる。溶液保持容器２２は、溶液を受ける溶液受け口と、圧力室２１０内に連通する溶液出口を有し、第２の面に配置される。基板は、複数のノズル１１０を並べたノズル群１７１、１７２、１７３を複数有する液滴噴射アレイを備えている。
【選択図】図７

Description

本発明の実施形態は、液滴噴射装置に関する。

生物学、薬学などの分野の研究開発や医療診断や検査、農業試験において、ピコリットル（ｐＬ）からマイクロリットル（μＬ）の液体を分注する操作を行うことがある。例えばガン細胞に対して、効果的に攻撃するのに必要な化合物の濃度を決定するステージにおいて、低容量の液体の分注は重要な作業である。

これらは一般に用量応答実験と呼ばれ、化合物の有効濃度を決定するため、多くの異なった濃度の化合物をマイクロプレートのウエルなどの容器内に作成する。このような用途で使用されるオンデマンド型の液滴噴射装置がある。この液滴噴射装置は、例えば、溶液を保持する溶液保持容器と、溶液を吐出するノズルと、溶液保持容器とノズルとの間に配置される圧力室と、圧力室内の溶液の圧力を制御するアクチュエータとを備える。

この液滴噴射装置は、ノズルから吐出される１滴の液量がｐＬオーダーであり、滴下回数を制御することにより、各ウエルにｐＬからμＬのオーダーの液体を滴下することが可能である。そのため、用量応答実験に代表される多くの異なった濃度の化合物を分注する作業やｐＬからナノリットル（ｎＬ）の極微少量の分注作業に適した装置である。

異なった濃度の化合物を分注する作業にて、通常使用されるマイクロプレートは、１５３６穴のマイクロプレート（以後、１５３６Ｗｅｌｌプレート）である。この１５３６Ｗｅｌｌプレートよりウエル数が多く、高密度にウエルが配置された３４５６穴のマイクロプレート（以後、３４５６Ｗｅｌｌプレート）や６１４４穴のマイクロプレート（以後、６１４４Ｗｅｌｌプレート）を利用する取り組みが行われている。この場合、Ｗｅｌｌ容積が小さいため、サンプル数の増加による実験評価効率の改善、試薬の利用効率の向上を図ることができる。

米国特許出願公開２０１４／０２９７０２９

オンデマンド型の液滴噴射装置で１５３６／３４５６／６１４４Ｗｅｌｌプレートのように、ウエル数の多いマイクロプレートを使用する場合、溶液が保持された溶液保持容器の１つに対して、１つのウエル毎に溶液の滴下を行った場合、１５３６Ｗｅｌｌプレートの全てのウエルへ滴下するまでに要する時間が長くなる。そのため、揮発性の高い溶液を全てのウエルへ滴下する場合、滴下作業中に、溶液保持容器中の溶液が揮発して溶質濃度が変化する可能性がある。

滴下回数を制御することにより、各ウエルに異なった濃度の化合物を分注する作業において、滴下途中で溶液保持容器中の溶液の濃度が変化する場合は、各ウエルに滴下された溶液の濃度が正確に把握できなくなる。そのため、ウエル数の多いマイクロプレート、例えばウエル数が１５３６ウエル以上のマイクロプレートへオンデマンド型の液滴噴射装置によって溶液を滴下する作業時には、溶液保持容器中の溶液が揮発して溶質濃度が変化する前に短時間で全てのウエルへの滴下を完了することが課題である。

本実施形態の課題は、揮発性の高い溶液に溶解された化合物を、ウエル数の多い１５３６／３４５６／６１４４Ｗｅｌｌプレートへ滴下する際、溶液保持容器中の溶液の揮発により化合物の濃度が変化する前に、短時間で滴下作業が完了する液滴噴射装置を提供することである。

実施形態の液滴噴射装置は、基板と、アクチュエータと、溶液保持容器と、を有する。基板は、溶液を吐出するノズルに連通し、内部に溶液が充填される圧力室が形成され、前記溶液を前記ノズルから吐出する側の第１の面と前記圧力室へ溶液を供給する側の第２の面を有する。アクチュエータは、前記圧力室内の圧力を変化させ、前記圧力室内の溶液を前記ノズルから吐出させる。溶液保持容器は、溶液を受ける溶液受け口と、前記圧力室内に連通する溶液出口を有し、前記第２の面に配置される。前記基板は、複数の前記ノズルを並べたノズル群を複数有する液滴噴射アレイを備えている。

図１は、第１の実施形態の液滴噴射装置が搭載される溶液滴下装置の全体の概略構成を示す斜視図である。 図２は、第１の実施形態の液滴噴射装置を示す上面（溶液保持容器側）の平面図である。 図３は、第１の実施形態の液滴噴射装置を示す下面（液滴噴射側）の平面図である。 図４は、図２のＦ４−Ｆ４線断面図である。 図５は、第１の実施形態の液滴噴射装置の液滴噴射アレイを示す平面図である。 図６は、図５のＦ６−Ｆ６線断面図である。 図７は、図５のＦ７−Ｆ７線断面図である。 図８は、第１の実施形態に係る液滴噴射装置のノズルの周辺構造を示す縦断面図である。 図９は、第１の実施形態の液滴噴射装置の１つの溶液保持容器と連通するノズルと１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口の位置関係を示す平面図である。 図１０は、第２の実施形態の液滴噴射装置の１つの溶液保持容器と連通するノズルと１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口の位置関係を示す平面図である。 図１１は、図１０のＦ１１−Ｆ１１線断面図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際のものと異なる個所があるが、これらは適宜、設計変更することができる。

（第１の実施形態）
第１の実施形態の液滴噴射装置の一例について図１乃至図９を参照して説明する。図１は、溶液の滴下装置１で使用される第１の実施形態の液滴噴射装置２の使用例を示す斜視図である。図２は、液滴噴射装置２の上面図であり、図３は液滴噴射装置２の液滴を噴射する面である下面図を示す。図４は、図２のＦ４−Ｆ４線断面図を示す。図５は、第１の実施形態の液滴噴射装置２の液滴噴射アレイ２７を示す平面図である。図６は、図５のＦ６−Ｆ６線断面図である。図７は、図５のＦ７−Ｆ７線断面図である。図８は、液滴噴射装置２のノズル１１０の周辺構造を示す縦断面図である。図９は、液滴噴射装置２のノズル１１０と１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレート４のウエル開口３００との位置関係を示す平面図である。

溶液の滴下装置１は、矩形平板状の基台３と、液滴噴射装置装着モジュール５と、を有する。本実施形態では、１５３６穴のマイクロプレート４へ溶液を滴下する実施形態について説明する。

マイクロプレート４は、基台３の中央位置に固定されている。基台３の上には、マイクロプレート４の両側に、Ｘ方向に延設された左右一対のＸ方向ガイドレール６ａ、６ｂを有する。各Ｘ方向ガイドレール６ａ、６ｂの両端部は、基台３上に突設された、固定台７ａ、７ｂに固定されている。

Ｘ方向ガイドレール６ａ、６ｂ間には、Ｙ方向に延設されたＹ方向ガイドレール８が架設されている。Ｙ方向ガイドレール８の両端は、Ｘ方向ガイドレール６ａ、６ｂに沿ってＸ方向に摺動可能なＸ方向移動台９にそれぞれ固定されている。

Ｙ方向ガイドレール８には、液滴噴射装置装着モジュール５がＹ方向ガイドレール８に沿ってＹ方向に移動可能なＹ方向移動台１０が設けられている。このＹ方向移動台１０には、液滴噴射装置装着モジュール５が装着されている。この液滴噴射装置装着モジュール５には、本実施形態の液滴噴射装置２が固定されている。これにより、Ｙ方向移動台１０がＹ方向ガイドレール８に沿ってＹ方向に移動する動作と、Ｘ方向移動台９がＸ方向ガイドレール６ａ、６ｂに沿ってＸ方向に移動する動作との組み合わせにより、液滴噴射装置２は、直交するＸＹ方向の任意の位置に移動可能に支持されている。

液滴噴射装置２は、図２および図３に示す平板状の電装基板２１を有する。図２に示すようにこの電装基板２１の表面側（第１の面２１ａ）には、複数、本実施形態では５個の矩形箱形の溶液保持容器２２がＹ方向に一列に並設されている。溶液保持容器２２は、図４に示すように上面が開口された有底凹形状の容器である。さらに、溶液保持容器２２の底部には、中央位置に溶液出口となる長方形状の下面開口部２２ａが形成されている。上面開口部２２ｂの開口面積は、溶液出口の下面開口部２２ａの開口面積よりも大きくなっている。

図３に示すように電装基板２１には、溶液保持容器２２と同数（５個）の矩形状の開口部２１ｃが形成されている。各開口部２１ｃは、溶液保持容器２２の溶液出口の下面開口部２２ａより大きな貫通孔である。図４に示すように、溶液保持容器２２の溶液出口の下面開口部２２ａは、電装基板２１の開口部２１ｃ内に位置するように配置されている。この状態で、溶液保持容器２２の底部は、電装基板２１の第１の面２１ａに接着固定されている。

電装基板２１の裏面側（第２の面２１ｂ）には、電装基板配線２４がパターニング形成されている。この電装基板配線２４には、５個の矩形状の開口部２１ｃとそれぞれ対応する位置に６つの配線パターン２４ａ〜２４ｆと、制御信号入力端子２５と、電極端子接続部２６とが形成されている。ここで、配線パターン２４ａ、２４ｃ、２４ｅは、後述する下部電極１３１の３つ端子部１３１ｃ（図５参照）とそれぞれ接続される。配線パターン２４ｂ、２４ｄ、２４ｆは、後述する上部電極１３３の３つ端子部１３３ｃ（図５参照）とそれぞれ接続される。

制御信号入力端子２５は、電装基板配線２４の一端部に形成されている、外部からの制御信号を入力するための接続部である。電極端子接続部２６は、電装基板配線２４の他端部に形成されている、図５に示す後述する液滴噴射アレイ２７に形成された下部電極端子部１３１ｃ及び上側電極端子部１３３ｃと接続するための接続部である。

溶液保持容器２２の下面には、下面開口部２２ａを覆う状態で、図５に示す液滴噴射アレイ２７が接着固定されている。この液滴噴射アレイ２７は、電装基板２１の開口部２１ｃと対応する位置に配置されている。

図６に示すように液滴噴射アレイ２７は、ノズルプレート１００と、圧力室構造体２００とが積層されて形成されている。ノズルプレート１００には、溶液を吐出する複数のノズル１１０が配設されている。本実施形態では、図５に示すように複数のノズル１１０は、１つの１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００に対して３×４列に配列されており、３×４列に配列された１２個のノズル１１０の組が３つある。

図７と図９に示すように、第１の実施形態においては、１つの１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００の開口内に位置する、３×４列に配列された１２個のノズル１１０の１つの組をノズル群と呼ぶ。すなわち、第１の実施形態における液滴噴射装置２は、３つのノズル群１７１、１７２、１７３を有する。液滴噴射アレイ２７は、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００の直上に配置した際、３６個のノズル１１０は全て、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００の開口内のみに配置されている。それ故、３つのノズル群１７１、１７２、１７３も１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００の開口内のみに配置されている。

図９に示すように、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートの開口３００のピッチＰ１は２．２５ｍｍである。１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００の一般的な開口サイズは、１辺が約１．７ｍｍの正方形である。

３×４列に配列された１つのノズル群１７３（または１７１、１７２）の中の隣接するノズル１１０の中心間距離Ｌ１は、０．２５ｍｍである。そのため、１つのノズル群１７３（または１７１、１７２）のノズル１１０の中心のサイズはＸ方向が０．５ｍｍ、Ｙ方向が０．７５ｍｍであり、１つのノズル群１７３（または１７１、１７２）のサイズは、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口のサイズより小さい。

図９中で、Ｌ２は、隣接するノズル群１７１、１７２、１７３において、最も近いノズル中心間の距離であり、Ｌ２＝１．２５ｍｍである。すなわち、隣接するノズル群１７１と１７２との間、またはノズル群１７２と１７３との間の最も近いノズル１１０の中心間の距離Ｌ２は、１つノズル群１７１（または１７２、１７３）の中の隣接するノズル１１０の中心間距離Ｌ１（＝０．２５ｍｍ）より長い。液滴噴射アレイ２７の全てのノズル１１０は、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００の開口内のみに配置される。

図８に示すようにノズルプレート１００は、振動板１２０上に、駆動部である駆動素子１３０と、保護層である保護膜１５０と、撥液膜１６０とを備える。アクチュエータは、振動板１２０と駆動素子１３０にあたる。振動板１２０は、例えば圧力室構造体２００と一体に形成される。圧力室構造体２００を製造するためのシリコンウエハ２０１を酸素雰囲気で加熱処理すると、シリコンウエハ２０１の表面にＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜が形成される。振動板１２０は、酸素雰囲気で加熱処理して形成されるシリコンウエハ２０１の表面のＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を用いる。振動板１２０は、シリコンウエハ２０１の表面にＣＶＤ法（化学的気相成膜法）でＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を成膜して形成しても良い。

振動板１２０の膜厚は、１〜３０μｍの範囲が好ましい。振動板１２０は、ＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜に代えて、ＳｉＮ（窒化シリコン）等の半導体材料、或いは、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）等を用いることもできる。

駆動素子１３０は、各ノズル１１０毎に形成されている。駆動素子１３０は、ノズル１１０を囲む円環状の形状である。駆動素子１３０の形状は限定されず、例えば円環の一部を切り欠いたＣ字状でも良い。図８に示すように駆動素子１３０は、圧電体である圧電体膜１３２を挟んで下部電極１３１の電極部１３１ａと、上部電極１３３の電極部１３３ａとを備える。電極部１３１ａと、圧電体膜１３２及び電極部１３３ａは、ノズル１１０と同軸であり、同じ大きさの円形パターンである。

下部電極１３１は、円形の複数のノズル１１０と同軸の円形の複数の電極部１３１ａをそれぞれ備える。例えば、ノズル１１０の直径を２０μｍとし、電極部１３１ａの外径を１３３μｍ、内径を４２μｍとする。下部電極１３１は、図５に示すように複数の電極部１３１ａを接続する配線部１３１ｂを備え、配線部１３１ｂの端部に端子部１３１ｃを備える。なお、図５中では駆動素子１３０として下部電極１３１の電極部１３１ａと、上部電極１３３の電極部１３３ａとが重なった状態で示されている。

駆動素子１３０は、下部電極１３１の電極部１３１ａ上に例えば厚さ２μｍの圧電材料である圧電体膜１３２を備える。圧電体膜１３２は、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３：チタン酸ジルコン酸鉛）からなる。圧電体膜１３２は、例えばノズル１１０と同軸であって、電極部１３１ａと同一形状の外径が１３３μｍ、内径が４２μｍの円環状の形状である。圧電体膜１３２の膜厚は、概ね１〜３０μｍの範囲となる。圧電体膜１３２は、例えばＰＴＯ（ＰｂＴｉＯ_３：チタン酸鉛）、ＰＭＮＴ（Ｐｂ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３）、ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３）、ＺｎＯ、ＡｌＮ等の圧電材料を用いることもできる。

圧電体膜１３２は、厚み方向に分極を発生する。分極と同じ方向の電界を圧電体膜１３２に印加すると、圧電体膜１３２は、電界方向と直交する方向に伸縮する。言い換えると、圧電体膜１３２は、膜厚に対して直交する方向に収縮し、或いは伸長する。

駆動素子１３０の上部電極１３３は、圧電体膜１３２上にノズル１１０と同軸であって、圧電体膜１３２と同一形状の外径が１３３μｍ、内径が４２μｍの円環状の形状である。図５に示すように上部電極１３３は、複数の電極部１３３ａを接続する配線部１３３ｂを備え、配線部１３３ｂの端部に端子部１３３ｃを備える。上部電極１３３を一定電圧に接続した場合は、下部電極１３１へ電圧制御信号を印加する。

下部電極１３１は、例えばスパッタリング法によりＴｉ（チタン）とＰｔ（白金）を積層して厚さ０．５μｍに形成する。下部電極１３１の膜厚は、概ね０．０１〜１μｍの範囲となる。下部電極１３１は、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｕ（金）、ＳｒＲｕＯ_３（ストロンチウムルテニウム酸化物）等の他の材料を使用できる。下部電極１３１は、各種金属を積層して使用することもできる。

上部電極１３３は、Ｐｔ薄膜で形成した。薄膜の成膜はスパッタリング法を用い、膜厚０．５μｍとした。上部電極１３３の他の電極材料として、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、ＳｒＲｕＯ_３などを利用することも可能である。他の成膜法として、蒸着、鍍金を用いることも可能である。上部電極１３３は、各種金属を積層して使用することもできる。上部電極１３３の望ましい膜厚は０．０１から１μｍである。

ノズルプレート１００は、下部電極１３１と、上部電極１３３とを絶縁する絶縁膜１４０を備える。絶縁膜１４０は、例えば、厚さ０．５μｍのＳｉＯ_２（酸化シリコン）を用いる。絶縁膜１４０は、駆動素子１３０の領域にあっては、電極部１３１ａと、圧電体膜１３２及び電極部１３３ａの周縁を覆う。絶縁膜１４０は、下部電極１３１の配線部１３１ｂを覆う。絶縁膜１４０は、上部電極１３３の配線部１３３ｂの領域で振動板１２０を覆う。絶縁膜１４０は、上部電極１３３の電極部１３３ａと配線部１３３ｂを電気的に接続するコンタクト部１４０ａを備える。

ノズルプレート１００は、駆動素子１３０を保護する例えばポリイミドの保護膜１５０を備える。保護膜１５０は、振動板１２０のノズル１１０に連通する円筒状の溶液通過部１４１を備える。溶液通過部１４１は、振動板１２０のノズル１１０の直径と同じ直径２０μｍである。

保護膜１５０は、他の樹脂またはセラミックス等の他の絶縁性の材料を利用することもできる。他の樹脂として、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、オイルエーテルサルフォン等がある。セラミックスとして、例えばジルコニア、炭化シリコン、窒化シリコン、酸化シリコン等がある。保護膜１５０の膜厚は、概ね０．５〜５０μｍの範囲にある。

保護膜１５０の材料選択においては、ヤング率、耐熱性、絶縁性（導電率の高い溶液を使用した状態で駆動素子１３０を駆動時に、上部電極１３３と接触することによる溶液変質の影響を考慮）、熱膨張係数、平滑性、溶液に対する濡れ性も考慮する。

ノズルプレート１００は、保護膜１５０を覆う撥液膜１６０を備える。撥液膜１６０は、溶液をはじく特性のある例えばシリコーン系樹脂をスピンコーティングして形成される。撥液膜１６０は、フッ素含有樹脂等の溶液をはじく特性を有する材料で形成することもできる。撥液膜１６０の厚さは、概ね０．５〜５μｍの範囲にある。

圧力室構造体２００は、例えば厚さ５２５μｍのシリコンウエハ２０１を用いて形成される。圧力室構造体２００は、振動板１２０と反対側の面に、反り低減層である反り低減膜２２０を備える。圧力室構造体２００は、反り低減膜２２０を貫通して振動板１２０の位置に達し、ノズル１１０と連通する圧力室２１０を備える。圧力室２１０は、例えばノズル１１０と同軸上に位置する直径１９０μｍの円形に形成される。圧力室２１０の形状、及びサイズは限定されない。

但し第１の実施形態のように、圧力室２１０は溶液保持容器２２の下面開口部２２ａに連通する開口部を備えている。圧力室２１０の開口部の幅方向のサイズＤより、深さ方向のサイズＬを大きくすることが好ましい。深さ方向のサイズＬ＞幅方向のサイズＤとすることにより、ノズルプレート１００の振動板１２０の振動により、圧力室２１０内の溶液にかかる圧力が、溶液保持容器２２へ逃げるのを遅らせる。

圧力室２１０の振動板１２０が配置される側を第１の面とし、反り低減膜２２０が配置される側を第２の面とする。圧力室構造体２００の反り低減膜２２０側には例えばエポキシ系接着剤により溶液保持容器２２が接着される。圧力室構造体２００の圧力室２１０は、反り低減膜２２０側の開口部で、溶液保持容器２２の下面開口部２２ａに連通する。溶液保持容器２２の下面開口部２２ａの開口面積は、液滴噴射アレイ２７に形成された全ての圧力室２１０の溶液保持容器２２の下面開口部２２ａに連通する開口部の開口面積より大きくなっている。それ故、液滴噴射アレイ２７に形成されたノズル群１７１、１７２、１７３に連通する全ての圧力室２１０は、溶液保持容器２２の下面開口部２２ａに連通している。

反り低減膜２２０は、例えば圧力室構造体２００を製造するためのシリコンウエハ２０１を酸素雰囲気で加熱処理して、シリコンウエハ２０１の表面に形成される厚さ４μｍのＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を用いる。反り低減膜２２０は、シリコンウエハ２０１の表面にＣＶＤ法（化学的気相成膜法）でＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を成膜して形成しても良い。反り低減膜２２０は、液滴噴射アレイ２７に生じる反りを低減する。

反り低減膜２２０は、シリコンウエハ２０１の振動板１２０側と対向する側にあって、シリコンウエハ２０１の反りを低減する。反り低減膜２２０は、圧力室構造体２００と振動板１２０との膜応力の違い、更には、駆動素子１３０の各種構成膜の膜応力の違い等によるシリコンウエハ２０１の反りを低減する。反り低減膜２２０は、成膜プロセスを用いて液滴噴射アレイ２７の構成部材を作成する場合に、液滴噴射アレイ２７が反るのを低減する。

反り低減膜２２０の材料及び膜厚等は振動板１２０と異なるものであっても良い。但し、反り低減膜２２０を振動板１２０と同じ材料で同じ膜厚とすれば、シリコンウエハ２０１の両面にての振動板１２０との膜応力の違いと反り低減膜２２０との膜応力の違いは同じになる。反り低減膜２２０を振動板１２０と同じ材料で同じ膜厚とすれば、液滴噴射アレイ２７に生じる反りをより効果的に低減する。

振動板１２０は、面状の駆動素子１３０の動作により厚み方向に変形する。液滴噴射装置は、振動板１２０の変形により圧力室構造体２００の圧力室２１０内に発生する圧力変化によって、ノズル１１０に供給された溶液を吐出する。

液滴噴射アレイ２７の製造方法の一例について述べる。液滴噴射アレイ２７は、先ず圧力室構造体２００を形成するためのシリコンウエハ２０１の両面の全面に、ＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を成膜する。シリコンウエハ２０１の一方の面に形成したＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を振動板１２０として用いる。シリコンウエハ２０１の他方の面に形成したＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を反り低減膜２２０として用いる。

例えばバッチ式の反応炉を用いて、酸素雰囲気で加熱処理する熱酸化法によって、例えば円板状のシリコンウエハ２０１の両面にＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を形成する。次に、成膜プロセスにより、円板状のシリコンウエハ２０１に複数個のノズルプレート１００及び圧力室２１０を形成する。ノズルプレート１００及び圧力室２１０を形成後、円板状のシリコンウエハ２０１を切って、ノズルプレート１００と一体の、複数の圧力室構造体２００に分離する。円板状のシリコンウエハ２０１を用いて、複数個の液滴噴射アレイ２７を一度に量産できる。シリコンウエハ２０１は円板状でなくても良い。１枚の矩形のシリコンウエハ２０１を用いて、一体のノズルプレート１００と圧力室構造体２００とを個別に形成しても良い。

シリコンウエハ２０１に形成される振動板１２０を、エッチングマスクを用いてパターニングしてノズル１１０を形成する。パターニングは、エッチングマスクの材料として、感光性レジストを用いる。振動板１２０の表面に感光性レジストを塗布後、露光及び現像して、ノズル１１０に相当する開口部をパターニングしたエッチングマスクを形成する。エッチングマスク上から振動板１２０を圧力室構造体２００に達するまでドライエッチングして、ノズル１１０を形成する。振動板にノズル１１０を形成後、例えば剥離液を用いてエッチングマスクを除去する。

次にノズル１１０が形成された振動板１２０の表面に、駆動素子１３０、絶縁膜１４０、保護膜１５０および撥液膜１６０を形成する。駆動素子１３０、絶縁膜１４０、保護膜１５０および撥液膜１６０の形成は、成膜工程と、パターニングする工程を繰り返す。成膜工程は、スパッタリング法或いはＣＶＤ法、スピンコーティング法等により行う。パターニングは、例えば感光性レジストを用いて膜上にエッチングマスクを形成し、膜材料をエッチングした後、エッチングマスクを除去することで行う。

振動板１２０の上に、下部電極１３１、圧電体膜１３２及び上部電極１３３の材料を積層成膜する。下部電極１３１の材料として、Ｔｉ（チタン）膜とＰｔ（白金）膜をスパッタリング法により順に成膜する。Ｔｉ（チタン）及びＰｔ（白金）膜は、蒸着法或いは鍍金により形成しても良い。

下部電極１３１の上に、圧電体膜１３２の材料として、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３：チタン酸ジルコン酸鉛）を基板温度３５０℃にてＲＦマグネトロンスパッタリング法により成膜する。ＰＺＴを成膜後、５００℃で３時間熱処理することによりＰＺＴは、良好な圧電性能を得る。ＰＺＴ膜は、ＣＶＤ（化学的気相成膜法）、ゾルゲル法、ＡＤ（エアロゾルデポジション）法、水熱合成法により形成しても良い。

圧電体膜１３２の上に、上部電極１３３の材料として、Ｐｔ（白金）膜をスパッタリング法により成膜する。成膜したＰｔ（白金）膜上に、下部電極１３１の材料膜を残して、上部電極１３３の電極部１３３ａと圧電体膜１３２を残すエッチングマスクを作る。エッチングマスク上からエッチングをして、Ｐｔ（白金）とＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３：チタン酸ジルコン酸鉛）の膜を除去し、上部電極の電極部１３３ａと圧電体膜１３２を形成する。

次に、上部電極の電極部１３３ａと圧電体膜１３２を形成した下部電極１３１材料の上に、下部電極１３１の電極部１３１ａ、配線部１３１ｂ及び端子部１３１ｃを残すエッチングマスクを作る。エッチングマスク上からエッチングをして、Ｔｉ（チタン）及びＰｔ（白金）の膜を除去し、下部電極１３１を形成する。

下部電極１３１、上部電極の電極部１３３ａと圧電体膜１３２を形成した振動板１２０上に、絶縁膜１４０の材料として、ＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜を成膜する。ＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜は、例えばＣＶＤ法により低温成膜して良好な絶縁性を得る。成膜したＳｉＯ_２（酸化シリコン）膜をパターニングして絶縁膜１４０を形成する。

絶縁膜１４０を形成した振動板１２０上に、上部電極１３３の配線部１３３ｂ及び端子部１３３ｃの材料として、Ａｕ（金）をスパッタリング法により成膜する。Ａｕ（金）膜は、蒸着法或いはＣＶＤ法、又は鍍金により形成しても良い。成膜したＡｕ（金）膜上に上部電極１３３の電極配線部１３３ｂ及び端子部１３３ｃを残すエッチングマスクを作る。エッチングマスク上からエッチングをして、Ａｕ（金）の膜を除去し、上部電極１３３の電極配線部１３３ｂ及び端子部１３３ｃを形成する。

上部電極１３３を形成した振動板１２０上に、保護膜１５０の材料であるポリイミド膜を成膜する。ポリイミド膜は、振動板１２０上にポリイミド前駆体を含む溶液をスピンコーティング法により塗布し、ベークによる熱重合及び溶剤を除去して成膜する。成膜したポリイミド膜をパターニングして、溶液通過部１４１、下部電極１３１の端子部１３１ｃ及び上部電極１３３の端子部１３３ｃを露出する保護膜１５０を形成する。

保護膜１５０上に撥液膜１６０の材料であるシリコーン系樹脂膜をスピンコーティング法により塗布し、ベークによる熱重合及び溶剤を除去して成膜する。成膜したシリコーン系樹脂膜をパターニングして、ノズル１１０、溶液通過部１４１、下部電極１３１の端子部１３１ｃ及び上部電極１３３の端子部１３３ｃを露出する撥液膜１６０を形成する。

撥液膜１６０上に、例えばシリコンウエハ２０１のＣＭＰ（化学機械研磨）用の裏面保護テープを、カバーテープとして貼り付けて撥液膜１６０を保護し、圧力室構造体２００をパターニングする。シリコンウエハ２０１の反り低減膜２２０上に、圧力室２１０の直径１９０μｍを露出するエッチングマスクを形成し、まず、反り低減膜２２０をＣＦ_４（４フッ化カーボン）とＯ_２（酸素）の混合ガスによってドライエッチングする。次に、例えばＳＦ_６（６フッ化硫黄）とＯ_２の混合ガスで、シリコンウエハ専用の垂直深堀ドライエッチングをする。ドライエッチングは、振動板１２０に当接する位置で止め、圧力室構造体２００に圧力室２１０を形成する。

圧力室２１０を形成するエッチングは、薬液を用いるウェットエッチング法、プラズマを用いてのドライエッチング法等で行っても良い。エッチング終了後、エッチングマスクを除去する。撥液膜１６０上に貼り付けたカバーテープに紫外線を照射して接着性を弱めてから、カバーテープを撥液膜１６０から剥がし、円板状のシリコンウエハ２０１を切断することにより、複数個の液滴噴射アレイ２７が分離形成される。

次に、液滴噴射装置２の製造方法について説明する。液滴噴射アレイ２７と溶液保持容器２２を接着させる。このとき、液滴噴射アレイ２７における圧力室構造体２００の反り低減膜２２０側に、溶液保持容器２２の底面（開口部２２ａ側の面）を接着する。

その後、液滴噴射アレイ２７と接着した溶液保持容器２２を電装基板２１の第１の面２１ａに、電装基板２１の開口部２１ｃの内側に溶液保持容器２２の開口部２２ａが収まるように接着する。

続いて、電装基板配線２４の電極端子接続部２６と、液滴噴射アレイ２７の下部電極１３１の端子部１３１ｃ及び上部電極１３３の端子部１３３ｃとを、ワイヤ配線１２で接続する。他の接続方法として、フレキシブルケーブルを用いた方法等がある。これは、フレキシブルケーブルの電極パッドと電極端子接続部２６、又は端子部１３１ｃ、端子部１３３ｃを異方性導電フィルムにて熱圧着して電気的接続する方法である。

電装基板配線２４のもう一方の端子は、制御信号入力端子２５であり、例えば、図示しない制御回路から出力される制御信号を入力する板バネコネクタと接触できる形状となっている。これにより液滴噴射装置２が形成される。

図９は、図５の内、ノズル１１０と溶液保持容器２２の底部の開口部２２ａと、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００のみを記載した平面図である。ノズル群１７１から溶液を吐出させるための駆動素子１３０に接続する端子部１３１ｃ、端子部１３３ｃをそれぞれ端子部１３１ｃ−１、端子部１３３ｃ−１とし、同様に、ノズル群１７２、１７３から溶液を吐出させるための駆動素子１３０に接続する端子部１３１ｃ、端子部１３３ｃを、それぞれ端子部１３１ｃ−２と端子部１３３ｃ−２、端子部１３１ｃ−３と端子部１３３ｃ−３とする。

この場合、図３の電装基板配線の配線パターン２４ａと２４ｂは、ノズル群１７１の端子部１３１ｃ−１と端子部１３３ｃ−１に接続する。電装基板配線の配線パターン２４ｃと２４ｄは、ノズル群１７２の端子部１３１ｃ−２と端子部１３３ｃ−２に接続し、電装基板配線の配線パターン２４ｅと２４ｆは、ノズル群１７３の端子部１３１ｃ−３と端子部１３３ｃ−３に接続する。

次に、上記構成の作用について説明する。本実施形態の液滴噴射装置２は、溶液の滴下装置１の液滴噴射装置装着モジュール５に固定して使用される。液滴噴射装置２の使用時には、まず、溶液保持容器２２の上面開口部２２ｂから図示しないピペッターなどにより、溶液を所定量、溶液保持容器２２に供給する。溶液は、溶液保持容器２２の内面で保持される。溶液保持容器２２の底部の開口部２２ａは、液滴噴射アレイ２７と連通している。溶液保持容器２２に保持された溶液は、溶液保持容器２２の底面の開口部２２ａを介して液滴噴射アレイ２７の各圧力室２１０へ充填される。

次に、液滴噴射装置装着モジュール５が、ノズル群１７１、１７２、１７３が、３つの１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００の開口内の直上に位置するように移動する。

この状態で、電装基板配線２４の制御信号入力端子２５に入力された電圧制御信号は、電装基板配線２４の電極端子接続部２６から下部電極１３１の端子部１３１ｃ及び上部電極１３３の端子部１３３ｃへ送られる。このとき、駆動素子１３０への電圧制御信号の印加に対応して、振動板１２０が変形して圧力室２１０の容積を変化させることにより、液滴噴射アレイ２７のノズル１１０から溶液が溶液滴として吐出される。そして、ノズル１１０から、マイクロプレート４の３つのウエル開口３００に所定量の液体を滴下する。

ノズル１１０から吐出される１滴の液量は、２から５ピコリットルである。そのため、滴下回数を制御することにより、各ウエル開口３００にｐＬからμＬのオーダーの液体を滴下制御することが可能となる。

第１の実施形態の液滴噴射装置２においては、１つの溶液保持容器２２は、３つのノズル群１７１、１７２、１７３に連通し、この３つのノズル群１７１、１７２、１７３は、３つの１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００の開口内の直上に位置するため、同時に３つのウエル開口３００へ同時に溶液滴下が可能である。そのため、溶液保持容器２２の溶液を１５３６ウエルのマイクロプレートの各ウエルに滴下する際、１つの溶液保持容器２２が１つのノズル群のみに連通した液滴噴射装置よりも滴下時間を１／３に短縮できる。その結果、揮発性の高い溶液に溶解された化合物を、ウエル数の多い１５３６Ｗｅｌｌのマイクロプレートへ滴下する際でも、短時間で滴下作業が完了するため、溶液保持容器中の溶液の揮発により化合物の濃度が変化しない液滴噴射装置を提供することができる。

また、図９中のＬ３は、隣接するノズル群１７１と１７２との間、またはノズル群１７２と１７３との間の中心間の距離であり、Ｌ３＝２ｍｍである。これは、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００のピッチＰ１＝２．２５ｍｍより短い。それ故、本実施形態の液滴噴射アレイ２７のサイズは、ノズル群１７１、１７２、１７３の中心を１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００の中心に配置した場合より小さくなる。その結果、シリコンウエハ２０１に形成できる液滴噴射アレイ２７の数をより多くすることができ、液滴噴射装置２の生産コストの低減を図ることができる。

上記構成の第１の実施形態の液滴噴射装置２においては、溶液保持容器２２が複数のノズル群１７１、１７２、１７３に連通しているため、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレート４の複数のウエル開口３００へ同時に溶液滴下が可能である。そのため、ウエル数の多い１５３６Ｗｅｌｌのマイクロプレート４へ溶液を滴下する際でも、短時間で滴下作業が完了するため、溶液保持容器２２中の溶液の揮発を抑制する液滴噴射装置２を提供することができる。

（第２の実施形態）
図１０と図１１は、第２の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態（図１乃至図９参照）の液滴噴射装置２の構成を次の通り変更した変形例である。第１の実施形態では、アクチュエータの一部である駆動素子１３０は圧電素子であり、溶液の吐出は駆動素子１３０の変形によって行うピエゾジェット方式の例を示した。これに替えて、第２の実施形態では、サーマルジェット方式のアクチュエータに適用したものである。

図１０は、液滴噴射装置２のノズル１１０と１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００との位置関係を示す平面図である。図１１は、図１０のＦ１０−Ｆ１０線断面図である。なお、第２の実施形態にあって、前述の第１の実施形態と同一部分については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図１１に示すように本実施形態の液滴噴射アレイ２８は、シリコン基板４００と感光性樹脂膜４５０とが積層されて形成されている。シリコン基板４００の表面側（第２の面４００ａ）には、溶液保持容器２２の溶液出口の下面開口部２２ａと連通する導入口４１１が形成されている。シリコン基板４００の裏面側（第１の面４００ｂ）には、アクチュエータである薄膜伝熱ヒータ４３０と、この薄膜伝熱ヒータ４３０に接続された図示しない配線とが形成されている。

感光性樹脂膜４５０は、圧力室４１０が形成された基板にあたる。感光性樹脂膜４５０には、導入口４１１と連通する流路４５１と、圧力室４１０と、ノズル１１０とが形成されている。圧力室４１０は、流路４５１の中の薄膜伝熱ヒータ４３０が配置された領域である。薄膜伝熱ヒータ４３０から発生する熱エネルギーにより、圧力室４１０内の溶液が加熱沸騰することにより、溶液はノズル１１０から吐出される。

図１０に示すように、本実施形態の液滴噴射アレイ２８は、２列のノズル群１７４、１７５を有する。各ノズル群１７４、１７５は、それぞれ１８個のノズル１１０を１列に配列させたものである。この液滴噴射アレイ２８は、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００の直上に配置した際、液滴噴射アレイ２８の２列のノズル群１７４、１７５は、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００の開口内のみに配置されている。そのため、液滴噴射アレイ２８の３６個のノズル１１０は全て、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００の開口内のみに配置されている。

図１０のＬ１１は、１列に配列された１つノズル群１７４または１７５の中の隣接するノズル１１０の中心間距離であり、Ｌ１１＝０．０７ｍｍである。それ故、１つのノズル群１７４または１７５のノズル１１０の配列方向のサイズはＸ方向に１．１９ｍｍである。１つのノズル群１７４または１７５のサイズは、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートのウエル開口３００のサイズ１．７ｍｍより小さい。

図１０のＬ１２は、隣接するノズル群１７４と１７５との間において、最も近いノズル１１０の中心間の距離でありＬ１２＝１ｍｍである。ノズル群１７４と１７５との間の最も近いノズル１１０の中心間の距離Ｌ１２は、１つノズル群の中で隣接するノズル１１０の中心間距離Ｌ１１＝０．０７ｍｍより長い。

次に、本実施形態の液滴噴射アレイ２８の製造方法の一例について述べる。液滴噴射アレイ２８は、シリコンウエハ４０１の片面（第１の面４００ｂ）に、薄膜伝熱ヒータ４３０とこの薄膜伝熱ヒータ４３０に接続される図示しない配線を、成膜工程とパターニングする工程を繰り返すことにより形成する。シリコンウエハ４０１の薄膜伝熱ヒータ４３０と配線を形成した面を第１の面４００ｂとし、その反対側の溶液保持容器２２の下面と接着する側の面を第２の面４００ａとする。

その後、第１の面４００ｂの上に、図１１の感光性樹脂膜４５０と極性の異なる感光性樹脂Ｇの前駆体を含む溶液をスピンコーティング法により塗布し、ベークによる熱重合及び溶剤を除去して成膜する。この感光性樹脂Ｇに露光と現像を行い、流路４５１の形状のパターニングをする。

次に、流路４５１の形状にパターニングされた感光性樹脂Ｇの上から、感光性樹脂膜４５０の前駆体を含む溶液をスピンコーティング法により塗布し、ベークによる熱重合及び溶剤を除去して成膜する。感光性樹脂Ｇと感光性樹脂膜４５０は極性が異なるため相溶しない。この感光性樹脂膜４５０に露光と現像を行い、ノズル１１０を形成する。

続いて、シリコンウエハ４０１の第２の面４００ａ側から、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）溶液を用いた、シリコンの結晶方位によるエッチング速度の違いを利用する異方性エッチングにより、溶液の導入口４１１が形成される。この溶液の導入口４１１は、第２の面４００ａの表面に対して５４．７°の角度で開口する。

次に、感光性樹脂Ｇを溶剤によって溶解することで流路４５１が形成される。その後、円板状のシリコンウエハ４０１を切断することにより、複数個の液滴噴射アレイ２８が分離形成される。液滴噴射アレイ２８のシリコンウエハ４０１の第２の面４００ａは、溶液保持容器２２の底面（開口部２２ａ側の面）と接着される。

次に、第２の実施形態の作用について説明する。溶液保持容器２２の底部の下面開口部２２ａは、液滴噴射アレイ２８の導入口４１１と流路４５１と連通している。溶液保持容器２２に保持された溶液は、溶液保持容器２２の底面の下面開口部２２ａから、シリコン基板４００に形成された導入口４１１を介して、感光性樹脂膜４５０に形成された流路４５１の中の各圧力室４１０まで充填される。

この状態で、薄膜伝熱ヒータ４３０へ電圧制御信号を印加すると、薄膜伝熱ヒータ４３０から発生する熱エネルギーにより、圧力室４１０内の溶液が加熱沸騰する。これにより、ノズル１１０から溶液が溶液滴として吐出される。そして、ノズル１１０から、マイクロプレート４の２つのウエル開口３００に所定量の液体を滴下する。

第１の実施形態は、１つのノズル群１７３（または１７１、１７２）の中の隣接するノズル１１０の中心間距離Ｌ１は、０．２５ｍｍであるのに対し、本実施形態では、１つのノズル群１７４または１７５の中で隣接するノズル１１０の中心間距離Ｌ１１＝０．０７ｍｍである。そのため、第２の実施形態の方がノズル１１０を高密度に配置することができる。したがって、１つのノズル群に配置するノズル数は、第２の実施形態は１８個であり、第１の実施形態の１．５倍の数を配置することが可能である。

その結果、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートの全てのウエルへ溶液を滴下する際の滴下時間を第１の実施形態と第２の実施形態とで比較した場合、次のとおりである。第１の実施形態の液滴噴射装置２においては、１つの溶液保持容器２２は、３つのノズル群１７１、１７２、１７３に連通し、３つのウエル開口３００へ同時に溶液滴下している。第２の実施形態の液滴噴射装置２は、１つの溶液保持容器２２は、２つのノズル群１７４、１７５に連通し、２つのウエル開口３００へ同時に溶液滴下する。そのため、１５３６Ｗｅｌｌマイクロプレートの全てのウエルへ溶液を滴下する際の滴下時間は、第１の実施形態と第２の実施形態とで同じ滴下時間となる。

この場合、第２の実施形態は、１つのノズル群のノズル数が第１の実施形態の１．５倍である。そのため、第２の実施形態の液滴噴射アレイ２８のサイズは、第１の実施形態の液滴噴射アレイ２７よりも小さくなる。したがって、シリコンウエハ４０１に形成できる液滴噴射アレイ２８の数は、第１の実施形態より第２の実施形態の方が多くすることができ、液滴噴射装置２の生産コストの低減を図ることができる。

第２の実施形態の液滴噴射装置２によれば、第１の実施形態と同様、溶液保持容器２２が複数のノズル群に連通しているため、複数のウエル開口３００へ同時に溶液の滴下が可能である。そのため、ウエル数の多い１５３６Ｗｅｌｌのマイクロプレートへ溶液を滴下する際でも、短時間で滴下作業が完了するため、溶液保持容器２２中の溶液の揮発を抑制する液滴噴射装置を提供することができる。

また、本実施形態のサーマルジェット方式のアクチュエータでは、アクチュエータは薄膜伝熱ヒータ４３０であり、溶液の吐出は、薄膜伝熱ヒータ４３０から発生する熱エネルギーにより溶液を加熱して沸騰させ、その圧力で吐出を行う。そのため、溶液は３００℃以上となる薄膜伝熱ヒータ４３０と接触するので、３００℃以上になっても変質しない耐熱性の高い溶液の吐出が好ましい。また、サーマルジェット方式では、ピエゾジェット方式と比較して構造が簡単であるため、アクチュエータが小型化できる。そのため、ピエゾジェット方式と比べてノズルを高密度に配置することが可能である。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、溶液保持容器２２が複数のノズル群に連通しているため、複数のウエル開口３００へ同時に溶液滴下が可能である。したがって、溶液保持容器２２からウエル数の多い１５３６Ｗｅｌｌのマイクロプレートへ溶液を滴下する際でも、短時間で滴下作業が完了するため、溶液保持容器２２中の溶液の揮発を抑制できる。これにより、揮発性の高い溶液に溶解された化合物を、ウエル数の多い１５３６／３４５６／６１４４Ｗｅｌｌプレートへ滴下する際、溶液保持容器中の溶液の揮発により化合物の濃度が変化する前に、短時間で滴下作業が完了する液滴噴射装置を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、駆動部である駆動素子１３０を円形としたが、駆動部の形状は限定されない。駆動部の形状は、例えばひし形或いは楕円等であっても良い。また圧力室２１０の形状も円形に限らず、ひし形或いは楕円形、更には矩形等であっても良い。

また、実施形態では、駆動素子１３０の中心にノズル１１０を配置したが、圧力室２１０の溶液を吐出可能であれば、ノズル１１０の位置は限定されない。例えばノズル１１０を、駆動素子１３０の領域内ではなく、駆動素子１３０の外側に形成しても良い。ノズル１１０を駆動素子１３０の外側に配置した場合には、駆動素子１３０の複数の膜材料を貫通してノズル１１０をパターニングする必要がない。駆動素子１３０の複数の膜材料は、ノズル１１０に対応する位置の開口パターニングが不要であり、ノズル１１０は振動板１２０と保護膜１５０をパターニングするのみで形成でき、パターニングが容易となる。

１…滴下装置、２…液滴噴射装置、３…基台、４…マイクロプレート、５…液滴噴射装置装着モジュール、６ａ…Ｘ方向ガイドレール、６ｂ…Ｘ方向ガイドレール、７ａ…固定台、７ｂ…固定台、８…Ｙ方向ガイドレール、９…Ｘ方向移動台、１０…Ｙ方向移動台、１２…ワイヤ配線、２１…電装基板、２１ａ…第１の面、２１ｃ…開口部、２２…溶液保持容器、２２ａ…下面開口部、２２ｂ…上面開口部、２４…電装基板配線、２４ａ…配線パターン、２４ｂ…配線パターン、２４ｃ…配線パターン、２４ｄ…配線パターン、２４ｅ…配線パターン、２４ｆ…配線パターン、２５…制御信号入力端子、２６…電極端子接続部、２７…液滴噴射アレイ、２８…液滴噴射アレイ、１００…ノズルプレート、１１０…ノズル、１２０…振動板、１３０…駆動素子、１３１…下部電極、１３１ａ…電極部、１３１ｂ…配線部、１３１ｃ…下部電極端子部、１３１ｃ−１…端子部、１３１ｃ−２…端子部、１３１ｃ−３…端子部、１３２…圧電体膜、１３３…上部電極、１３３ａ…電極部、１３３ｂ…電極配線部、１３３ｃ…上側電極端子部、１３３ｃ−１…端子部、１３３ｃ−２…端子部、１３３ｃ−３…端子部、１４０…絶縁膜、１４０ａ…コンタクト部、１４１…溶液通過部、１５０…保護膜、１６０…撥液膜、１７１…ノズル群、１７２…ノズル群、１７３…ノズル群、１７４…ノズル群、１７５…ノズル群、２００…圧力室構造体、２０１…シリコンウエハ、２１０…圧力室、２２０…反り低減膜、３００…ウエル開口、４００…シリコン基板、４００ａ…第２の面、４００ｂ…第１の面、４０１…シリコンウエハ、４１０…圧力室、４１１…導入口、４３０…薄膜伝熱ヒータ、４５０…感光性樹脂膜、４５１…流路。

実施形態の液滴噴射装置は、基板と、アクチュエータと、溶液保持容器と、を有する。基板は、溶液を吐出するノズルに連通し、内部に前記溶液が充填される圧力室が形成され、前記溶液を前記ノズルから吐出する側の第１の面と前記圧力室へ前記溶液を供給する側の第２の面を有する。アクチュエータは、前記圧力室内の圧力を変化させ、前記圧力室内の前記溶液を前記ノズルから吐出させる。溶液保持容器は、前記溶液を受ける溶液受け口と、前記圧力室内に連通する溶液出口を有し、前記第２の面に配置される。前記基板は、複数の前記ノズルを並べたノズル群を複数有する液滴噴射アレイを備えている。１つの前記溶液受け口に対して複数の前記アクチュエータが設けられている。

また、実施形態では、駆動素子１３０の中心にノズル１１０を配置したが、圧力室２１０の溶液を吐出可能であれば、ノズル１１０の位置は限定されない。例えばノズル１１０を、駆動素子１３０の領域内ではなく、駆動素子１３０の外側に形成しても良い。ノズル１１０を駆動素子１３０の外側に配置した場合には、駆動素子１３０の複数の膜材料を貫通してノズル１１０をパターニングする必要がない。駆動素子１３０の複数の膜材料は、ノズル１１０に対応する位置の開口パターニングが不要であり、ノズル１１０は振動板１２０と保護膜１５０をパターニングするのみで形成でき、パターニングが容易となる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］溶液を吐出するノズルに連通し、内部に溶液が充填される圧力室が形成され、前記溶液を前記ノズルから吐出する側の第１の面と前記圧力室へ溶液を供給する側の第２の面を有する基板と、前記圧力室内の圧力を変化させ、前記圧力室内の溶液を前記ノズルから吐出させるアクチュエータと、溶液を受ける溶液受け口と、前記圧力室内に連通する溶液出口を有し、前記第２の面に配置される溶液保持容器と、を有し、前記基板は、複数の前記ノズルを並べたノズル群を複数有する液滴噴射アレイを備えていることを特徴とする液滴噴射装置。
［２］前記液滴噴射アレイは、前記ノズル群の中で隣接する前記ノズル間の間隔が隣接する前記ノズル群の間隔よりも短い［１］に記載の液滴噴射装置。
［３］前記溶液出口は、複数の前記ノズル群に連通されている［１］または［２］に記載の液滴噴射装置。
［４］前記液滴噴射アレイから噴射される液滴を受ける受部の１つの開口部に対し、１つの前記ノズル群が配置される［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の液滴噴射装置。
［５］前記液滴噴射アレイから噴射される液滴を受ける複数の前記受部の前記開口部に対し、それぞれ複数の前記ノズル群が配置される［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の液滴噴射装置。

Claims (5)

1. 溶液を吐出するノズルに連通し、内部に溶液が充填される圧力室が形成され、前記溶液を前記ノズルから吐出する側の第１の面と前記圧力室へ溶液を供給する側の第２の面を有する基板と、
   前記圧力室内の圧力を変化させ、前記圧力室内の溶液を前記ノズルから吐出させるアクチュエータと、
   溶液を受ける溶液受け口と、前記圧力室内に連通する溶液出口を有し、前記第２の面に配置される溶液保持容器と、を有し、
   前記基板は、複数の前記ノズルを並べたノズル群を複数有する液滴噴射アレイを備えていることを特徴とする液滴噴射装置。
2. 前記液滴噴射アレイは、前記ノズル群の中で隣接する前記ノズル間の間隔が隣接する前記ノズル群の間隔よりも短い請求項１に記載の液滴噴射装置。
3. 前記溶液出口は、複数の前記ノズル群に連通されている請求項１または請求項２に記載の液滴噴射装置。
4. 前記液滴噴射アレイから噴射される液滴を受ける受部の１つの開口部に対し、１つの前記ノズル群が配置される請求項１乃至３のいずれか１つに記載の液滴噴射装置。
5. 前記液滴噴射アレイから噴射される液滴を受ける複数の前記受部の前記開口部に対し、それぞれ複数の前記ノズル群が配置される請求項１乃至３のいずれか１つに記載の液滴噴射装置。

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