JP4696781B2 - 液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法に関し、特にノズル基板とリザーバ基板とを確実に接合する液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法に関する。

近年、インクジェットヘッドには、高解像度画像の高速印刷化及び多色化を目的として、ノズル列を複数有する構造のものが求められている。この要求を実現するためには、インクジェットヘッドのノズル密度を高密度化するとともに、長尺化（１列当たりのノズル数の増加）させなければならない。それに伴って、インクジェットヘッド内のアクチュエータ数も、益々増加するようになっている。このような状況の中、高密度なノズル密度で、長尺化かつ多列化したノズル列を有した小型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の中には、個別電極に駆動電源を供給するためのドライバＩＣをインクジェットヘッド内に設置するようになっているものが存在する。このようなインクジェットヘッドでは、ドライバＩＣが異方性導電接着剤によって電極実装部（バンプ）に実装されることが一般的である。この異方性導電接着剤には導電粒子が含まれており、導電粒子を介してドライバＩＣと電極実装部との電気的な接続が実現されている。

たとえば、「エネルギー発生素子である電気熱変換素子及びインク流路やインク吐出口を形成した基板の表面に、制御用のＩＣチップをフェースダウンで実装するとともに、ＩＣチップの入力側をフレキシブルプリント基板の外部取出し電極に接続する」ようにした液体噴射ヘッドが開示されている（たとえば、特許文献１参照）。この液体噴射ヘッドは、制御用ＩＣ部品が、絶縁樹脂に導電粒子を分散させた樹脂層によって素子基板に実装されていることを特徴としている。

特開２００２−２１０９６９号公報（５頁及び図１）

上記の液体噴射ヘッドは、ＩＣチップ表面がノズル面の一部を形成しているため、ＩＣチップ表面にインクから保護する層が必要となり構造が複雑になってしまうという問題があった。また、印刷紙に対してノズルよりもＩＣチップの位置が近いため、インク滴の飛翔距離を短くすることができずにインク滴の着弾ずれが生じやすく、高精細な印刷が困難になってしまうという問題もあった。さらに、インク流路とＦＰＣとはＩＣチップをはさんで互いに反対側に配置される構造であるため、ノズル列の多列化を行った場合、液体噴射ヘッド全体が大きくなってしまうという問題もあった。

上記のような問題を解決するためには、ＩＣチップを液体噴射ヘッドを構成する各基板（電極基板やキャビティ基板、リザーバ基板、ノズル基板）内に収納するようにした構造の液滴吐出ヘッドが考えられる。しかしながら、電極基板及びキャビティ基板を接合した接合基板とリザーバ基板との接着接合後にＩＣチップを実装する際、異方性導電接着剤内バインダーからの放出ガスがリザーバ基板上に付着してしまい、リザーバ基板とノズル基板との接着接合強度が低下してしまうという新たな問題が発生してしまった。

一般的に、リザーバ基板とノズル基板との接着接合強度を高めるために、下地となるプライマー層をリザーバ基板とノズル基板に作製することが多い。しかしながら、エポキシ系接着剤を用いてリザーバ基板とノズル基板とを接着接合する場合、異方性導電接着剤内バインダーからの放出ガスがリザーバ基板に付着すると、その放出ガスが異物になって接着接合強度が低下してしまう。また、リザーバ基板上に付着した放出ガスを除去するという方法も考えられるが、リザーバ基板上には既にプライマー層が形成されているため、付着した放出ガスを除去しようとするとプライマー層も一緒に除去されてしまう。さらに、プライマー層を一旦除去した後に、再度プライマー層を形成させることは、技術的に困難である。

本発明は、異方性導電接着剤内バインダーからの放出ガスをリザーバ基板に付着させないようにして、リザーバ基板とノズル基板とを確実に接合する液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、個別電極と該個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣを実装するための実装部とが形成された電極基板と、実装部に対応する部分を開口した第１の穴部と個別電極に対向する位置に液滴吐出用の圧力室とが形成されたキャビティ基板と、第１の穴部に連通するように開口した第２の穴部と圧力室に液滴を供給するためのリザーバとが形成されたリザーバ基板とが積層された積層体を形成する工程と、第２の穴部に対応する部分を開口させたマスクを積層体のリザーバ基板上にセットする工程と、マスクがセットされた後に、異方性導電接着剤により積層体の実装部にドライバＩＣを実装する工程とを有することを特徴とする。

積層体のリザーバ基板上にマスクをセットした後に、ドライバＩＣを実装する上記構成によれば、ドライバＩＣを実装する際に放出されるガスがリザーバ基板に付着することがない。すなわち、リザーバ基板にガスが付着することがないので、リザーバ基板とノズル基板との接着接合強度が低下しない。したがって、確実にリザーバ基板とノズル基板とを接合することができる。また、リザーバ基板とノズル基板とを確実に接着接合できるので、歩留まりの高い製造方法を提供することが可能となる。
また、ドライバＩＣと個別電極とを異方性導電接着剤により装着するようになっているので、ドライバＩＣと個別電極との電気的な接続が可能となっている。この異方性導電接着剤は、熱硬化性樹脂に導電粒子を分散させたものである。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、個別電極と該個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣを実装するための実装部とが形成された電極基板と、実装部に対応する部分を開口した第１の穴部と個別電極に対向する位置に液滴吐出用の圧力室とが形成されたキャビティ基板と、第１の穴部に連通するように開口した第２の穴部と圧力室に液滴を供給するためのリザーバとが形成されたリザーバ基板とが積層された積層体を形成する工程と、積層体のリザーバ基板における第２の穴部以外の部分に保護テープを貼り付ける工程と、保護テープを貼り付けた後に、異方性導電接着剤により積層体の実装部にドライバＩＣを実装する工程とを有することを特徴とする。

積層体のリザーバ基板上に保護テープを貼り付けた後に、ドライバＩＣを実装する上記構成によれば、ドライバＩＣを実装する際に放出されるガスがリザーバ基板に付着することがない。すなわち、リザーバ基板にガスが付着することがないので、リザーバ基板とノズル基板との接着接合強度が低下しない。したがって、確実にリザーバ基板とノズル基板とを接合することができる。また、リザーバ基板とノズル基板とを確実に接着接合できるので、歩留まりの高い製造方法を提供することが可能となる。
また、ドライバＩＣと個別電極とを異方性導電接着剤により装着するようになっているので、ドライバＩＣと個別電極との電気的な接続が可能となっている。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、個別電極と該個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣを実装するための実装部とが形成された電極基板と、実装部に対応する部分を開口した第１の穴部と個別電極に対向する位置に液滴吐出用の圧力室とが形成されたキャビティ基板と、第１の穴部に連通するように開口した第２の穴部と圧力室に液滴を供給するためのリザーバとが形成されたリザーバ基板とが積層された積層体を形成する工程と、実装部及び第１の穴部、第２の穴部を隔離するための遮蔽壁を積層体における第１の穴部及び第２の穴部に挿入し、遮蔽壁の内側で、異方性導電接着剤により積層体の実装部にドライバＩＣを実装する工程とを有することを特徴とする。

実装部及び第１の穴部、第２の穴部を隔離するための遮蔽壁を設け、遮蔽壁の内側でドライバＩＣを実装する上記構成によれば、ドライバＩＣを実装する際に放出されるガスが遮蔽壁の外側に流出することがない。すなわち、リザーバ基板にガスが付着することがないので、リザーバ基板とノズル基板との接着接合強度が低下しない。したがって、確実にリザーバ基板とノズル基板とを接合することができる。また、リザーバ基板とノズル基板とを確実に接着接合できるので、歩留まりの高い製造方法を提供することが可能となる。
また、ドライバＩＣと個別電極とを異方性導電接着剤により装着するようになっているので、ドライバＩＣと個別電極との電気的な接続が可能となっている。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、前記遮蔽壁を有するドライバＩＣ実装ツールを用いて、積層体の実装部にドライバＩＣを実装することを特徴とする。遮蔽壁を有するドライバＩＣ実装ツールを用いて、ドライバＩＣを実装する上記構成によれば、ドライバＩＣを実装する際に放出されるガスが遮蔽壁の外側に流出することがない。すなわち、リザーバ基板にガスが付着することがないので、リザーバ基板とノズル基板との接着接合強度が低下しない。したがって、確実にリザーバ基板とノズル基板とを接合することができる。また、リザーバ基板とノズル基板とを確実に接着接合できるので、歩留まりの高い製造方法を提供することが可能となる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、積層体の実装部にドライバＩＣを実装する工程において、実装部とドライバＩＣとをピンによってアライメントすることを特徴とする。ピンを利用して電極基板とドライバＩＣとのアライメント（位置合わせ）をするので、電極基板とドライバＩＣとの位置ずれを防止することが可能となる。すなわち、確実にドライバＩＣを電極基板に実装することができる。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、積層体の実装部にドライバＩＣを実装する工程において、実装部とドライバＩＣとをカメラによってアライメントすることを特徴とする。カメラを利用して電極基板とドライバＩＣとのアライメント（位置合わせ）をするので、電極基板とドライバＩＣとの位置ずれを防止することが可能となる。すなわち、確実にドライバＩＣを電極基板に実装することができる。

本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、請求項１〜７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を含むことを特徴とする。したがって、上記のいずれかの液滴吐出ヘッドの製造方法を含むため、上述した効果を得ることが可能となる。

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に係る液滴吐出ヘッド１００の分解斜視図である。また、図２は、液滴吐出ヘッド１００が組み立てられた状態のＡ−Ａ断面を示す縦断面図である。なお、この液滴吐出ヘッド１００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。また、図１は、駆動信号を供給するためのＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）の一部を含めて示している。

図１に示すように、液滴吐出ヘッド１００は、一般的な静電駆動方式の液滴吐出ヘッドのような３層構造ではなく、電極基板４、キャビティ基板３、リザーバ基板２、ノズル基板１の４つの基板で構成される４層構造を特徴としている。リザーバ基板２の一方の面にはノズル基板１が接合されており、リザーバ基板２の他方の面にはキャビティ基板３が接合されている。また、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が接合されている。すなわち、電極基板４、キャビティ基板３、リザーバ基板２、ノズル基板１の順で接合されている。さらに、液滴吐出ヘッド１００には、個別電極１７に駆動信号を供給するドライバＩＣ１５が設けられている。なお、電極基板４とキャビティ基板３とリザーバ基板１とで積層体を構成している。

［電極基板４］
電極基板４は、ホウ珪酸ガラス等のガラスで形成するとよい。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、これに限定するものではない。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には、凹部（ガラス溝）１２が、形成されている。この凹部１２は、たとえば深さ０．３μｍで形成するとよい。また、この凹部１２の内部には個別電極１７が、一定の間隔を有して後述の振動板８と対向するように作成されている。この個別電極１７は、たとえばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を０．１μｍの厚さでスパッタして作製するとよい。

凹部１２は、その一部が個別電極１７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おり、その他の部分（中央部）は、ドライバＩＣ１５を装着できるようにパターン形成されている。この中央部にドライバＩＣ１５を設置するようにしている。個別電極１７は、その一端がドライバＩＣ１５と接続されており、ドライバＩＣ１５から駆動信号が供給されるようになっている。

この液滴吐出ヘッド１００は、複数の個別電極１７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１７が、互いの長辺が平行になるように配置され、個別電極１７の短辺方向に伸びる電極列を２列形成している。なお、個別電極１７の短辺が長辺に対して斜めに形成されており、個別電極１７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。

また、液滴吐出ヘッド１００は、ドライバＩＣ１５が２つの電極列の間に形成され、両方の電極列に接続されるようになっている。したがって、ドライバＩＣ１５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。さらに、ドライバＩＣ１５の個数を少なくすることが可能なため、製造に要するコストを削減することができ、液滴吐出ヘッド１００の小型化も可能となる。

電極基板４には、インク供給孔１１が形成されている。このインク供給孔１１は、電極基板４を貫通している。また、電極基板４には、ＦＰＣ実装部２１が形成されている。なお、電極基板４とキャビティ基板３とが接合された後に、ＩＣ出力実装部１８及びギャップ１３を封止するための封止部材１４が形成されるが、この封止部材１４については後に詳述する（図２参照）。また、ここでは、２つのドライバＩＣ１５が設置されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、これらのドライバＩＣ１５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］
キャビティ基板３は、たとえば単結晶シリコンからなり、底壁が振動板８となる圧力室（又は吐出室）７が複数形成されている。この圧力室７は、個別電極１７の電極列に対応して２列に形成されるようになっている。また、キャビティ基板３には、電極列の間にキャビティ基板３を貫通するように第１の穴部２２が形成されている。さらに、キャビティ基板３は、振動板８に電圧を印加するための共通電極１６を有している。そして、この共通電極１６は、ＦＰＣ３０と接続されている。

なお、このキャビティ基板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）からなる図示省略の絶縁膜を０．１μｍ形成している。これは、振動板８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。

なお、振動板８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８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７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８を所望の厚さに形成することができる。

電極基板４とキャビティ基板３とを接合すると個別電極１７と振動板８との間に空隙である振動室（ギャップ）１３が形成される。この振動室１３は、たとえば深さ０．２μｍとなるように形成されている。また、キャビティ基板３には、キャビティ基板３を貫通するインク供給孔１１が形成されている。

［リザーバ基板２］
リザーバ基板２は、たとえば単結晶シリコンからなり、圧力室７に液滴を供給するためのリザーバ１０が２つ形成されており、リザーバ１０の底面には、リザーバ１０から圧力室７へ液滴を移送するための供給孔９が形成されている。また、リザーバ１０の底面には、リザーバ１０の底面を貫通するインク供給孔１１が形成されている。このリザーバ基板２に形成されたインク供給孔１１と、キャビティ基板３に形成されたインク供給孔１１及び電極基板４に形成されたインク供給孔１１は、リザーバ基板２、キャビティ基板３及び電極基板４が接合された状態において互いに繋がっており、外部からリザーバ１０に液滴を供給するためのものである（図２参照）。さらに、リザーバ基板２のリザーバ１０の間には、リザーバ基板２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２２と、リザーバ基板２に設けられた第２の穴部２３とは連通して収容部２４を形成している。そして、この収容部２４の内部には、ドライバＩＣ１５が収容されるようになっている。また、リザーバ基板２のリザーバ１０以外の部分には、各々の圧力室７に連通し、圧力室７から後述するノズル孔５に液滴を移送するためのノズル連通孔６が形成されている。このノズル連通孔６は、リザーバ基板２を貫通しており、圧力室７の供給孔９が連通する一端の反対側の一端に連通している。

［ノズル基板１］
ノズル基板１は、たとえば厚さ１００μｍのシリコン基板からなり、各々のノズル連通孔６と連通する複数のノズル孔５が形成されている。なお、ノズル孔５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）。また、電極基板４、キャビティ基板３、リザーバ基板２及びノズル基板１を接合するときに、シリコンからなる基板とホウ珪酸ガラスからなる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直接接合によって接合することができる。またシリコンからなる基板同士は、接着剤を用いて接合することもできる。ここでは、ノズル基板１とリザーバ基板２とは、エポキシ系接着剤を用いて接着接合している。

図２に示すように、液滴吐出ヘッド１００では、ドライバＩＣ１５が収容部２４の内部に収容されており、収容部２４がノズル基板１、リザーバ基板２、キャビティ基板３及び電極基板４によって閉塞されている。すなわち、ノズル基板１が収容部２４の上面を、電極基板４が収容部２４の下面を、キャビティ基板３及びリザーバ基板２が収容部２４の側面を形成することにより、収容部２４が閉塞されるようになっている。なお、収容部２４は、液滴や外気からドライバＩＣ１５を保護するために密閉するのが望ましい。

また、封止部材１４は、振動板８と個別電極１７との間のギャップ１３を封止するようになっている。この封止部材１４は、たとえば水分透過性の低い酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）、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形成するとよい。なお、ポリパラキシリレンは、結晶性ポリマー樹脂であり水分透過防止性及び耐薬品性に優れている性質を有している。これらの材料をスパッタやＣＶＤ等を用いて成膜すれば、水分透過性の低い封止部材１４を小さく形成することができ、液滴吐出ヘッド１００を更に小型化することが可能となる。

次に、液滴吐出ヘッド１００の動作について説明する。リザーバ１０には、インク供給孔１１を介して外部からインク等の液滴が供給されている。また、圧力室７には、供給孔９を介してリザーバ１０から液滴が供給されている。ドライバＩＣ１５には、ＦＰＣ３０のＦＰＣ内配線（ＩＣ入力）３２及び電極基板４に設けられたＩＣ入力実装部２０（図１参照）を介して液滴吐出装置の図示省略の制御部から駆動信号（パルス電圧）が供給されている。

そして、ドライバＩＣ１５から個別電極１７に０Ｖから４０Ｖ程度までのパルス電圧を印加し個別電極１７をプラスに帯電させ、対応する振動板８をＦＰＣ内配線３１（ＣＯＭ）を介して液滴吐出装置の図示省略の制御部から駆動信号（パルス電圧）を供給してマイナスに帯電させる。そうすると、振動板８は、静電気力によって個別電極１７側に吸引されて撓むことになる。次に、このパルス電圧をオフにすると、振動板８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、圧力室７の内部の圧力が急激に上昇し、圧力室７内の液滴がノズル連通孔６を通過してノズル孔５から吐出されることになる。その後、液滴がリザーバ１０から供給孔９を通じて圧力室７内に補給され、初期状態に戻る。

なお、液滴吐出ヘッド１００のリザーバ１０への液滴の供給は、たとえばインク供給孔１１に接続された図示省略の液滴供給管により行われている。また、ＦＰＣ３０が、ＦＰＣ３０の長手方向が電極列を形成する個別電極１７の短辺方向と平行となるようにドライバＩＣ１５と接続されている。たとえば、個別電極１７の短辺が長辺に対して斜めになっており、個別電極１７が細長い平行四辺形状になっている場合には、個別電極１７の長辺と直角方向にＦＰＣ３０を接続すればよい。これにより、複数の電極列を有する液滴吐出ヘッド１００とＦＰＣ３０とをコンパクトに接続することができる。

図３は、異方性導電接着剤内のバインダーからガスが放出されることを示す説明図である。図２で示したように、ドライバＩＣ１５は収容部２４に実装されるようになっている。このドライバＩＣ１５は、異方性導電接着剤であるＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）若しくはＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）を貼付けることで実装するようになっている。ここでは、ＡＣＦを使用してドライバＩＣ１５が実装される場合を例に示している。

この異方性導電接着剤は、電気的な接続を可能にする役割を果たす直径数μｍの導電粒子が混在した接着剤バインダー（以下、単にバインダーという）で構成されている。このＡＣＦを用いてドライバＩＣ１５を固定するためには、一般的に、加熱・加圧してＡＣＦを硬化させてドライバＩＣ１５を固定するようになっている（後の詳述する）。そして、加熱するときに、バインダーからガスが放出される。このガスが、リザーバ基板２上に付着してしまうと、リザーバ基板２とノズル基板１との接着接合強度が低下してしまう。

なお、リザーバ基板２には、ノズル基板１との接着接合強度をより強固にするために下地となるプライマー層を一般的に設けることが多い。このプライマー層に、バインダーから放出されたガスが付着してしまうと、そのガスが接着阻害物（異物）となって、接着接合強度が低下してしまうことになる。そこで、実施の形態１では、リザーバ基板２上にマスクを設けて、リザーバ基板２上にガスが付着しないようにした（図８参照）。また、実施の形態２では、ドライバＩＣ実装ツールに遮蔽壁を設けて、リザーバ基板２上にガスが付着しないようにした（図９参照）。

ここで、ドライバＩＣ１５の一般的な実装工程について説明する。まず、ドライバＩＣ１５とドライバＩＣ１５を設置する基板（たとえば、電極基板４）を用意する。そして、基板上のドライバＩＣ１５の設置箇所へＡＣＦを貼り付ける。ここでは、基板にＡＣＦを貼り付ける場合を例に説明するが、ドライバＩＣ１５の端子部分にＡＣＦを貼り付けてもよい。

次に、ドライバＩＣ１５を基板上に仮圧着する。この仮圧着は、仮圧着装置によって行うようになっている。基板及びドライバＩＣ１５を仮圧着装置に載置したら、アライメントマークに基づいて位置合わせを行う。この位置合わせは、アライメントマークをカメラで認識してもよく、アライメントマークをピンで認識してもよい。位置合わせが終了すると、仮圧着を行う。たとえば、温度７０℃、圧力１ＭＰａで基板にドライバＩＣ１５を仮圧着する。このように、仮圧着はあまり高温でない温度で行われるので、バインダーからガスが放出されたとしても、接着接合強度を低下させるほどの量にはならない。

仮圧着が完了したら、基板にドライバＩＣ１５を本圧着する。つまり、仮圧着は、基板とドライバＩＣ１５との位置ずれ等を考慮して簡易に行われるものであるが、本圧着は、基板にドライバＩＣ１５を実際に固着させるために行われるものである。この本圧着は、本圧着装置で行われるようになっている。たとえば、温度２２０℃、圧力８０ＭＰａで基板にドライバＩＣ１５を本圧着する。この本圧着は、高温で行われるのでバインダーから多量のガスが放出されることになる。

したがって、本圧着工程において放出されるガスが、リザーバ基板２に付着しないようにする必要がある。そこで、本発明はリザーバ基板２上にマスクを設けたり、ドライバＩＣ実装ツールに遮蔽壁を設けたりして、リザーバ基板２上にガスが付着しないようにしたのである。なお、仮圧着と本圧着とを別の装置で行う場合を例に説明したが、これに限定するものではない。たとえば、仮圧着と本圧着とを同じ装置で行ってもよい。

図４は、液滴吐出ヘッド１００の斜視図である。ここでは、３つの液滴吐出ヘッド１００の切断前の状態を一例として便宜的に示している。液滴吐出ヘッド１００を１つ１つに切断（ダイシング）する前の段階を示している。なお、ここで示している液滴吐出ヘッド１００を１つ１つに切断せず、このままの状態で使用してもよい。図に示すように、ドライバＩＣ１５を液滴吐出ヘッド１００の内部に収納するので、液滴吐出ヘッド１００の小型化が実現されている。また、容易にノズルの多列化を実現することが可能になっている。

図５は、液滴吐出ヘッド１００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である。なお、ここでは、液滴吐出装置が一般的なインクジェットプリンタであるものとして説明する。以下、図に基づいて、液滴吐出ヘッド１００が搭載された液滴吐出装置の制御系について説明する。ただし、液滴吐出ヘッド１００が搭載された液滴吐出装置の制御系を、ここで示した場合に限定するものではない。

インクジェットプリンタは、液滴吐出ヘッド１００を駆動制御するための制御装置５０を備えている。この制御装置５０は、ＣＰＵ（中央処理装置）５１を中心に構成されている。ＣＰＵ５１は、パーソナルコンピュータや遠隔制御装置（リモコン）等の外部装置６０から印刷情報が入力されるようになっている。この印刷情報は、バス５２を介して入力されたり、赤外線信号等の無線信号で入力されたりするようになっている。また、ＣＰＵ５１には、内部バス５３を介してＲＯＭ５４、ＲＡＭ５５及びキャラクタジェネレータ５６と接続されている。

制御装置５０では、ＲＡＭ５５内の記憶領域を作業領域として用いて、ＲＯＭ５４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５６から発生するキャラクタ情報に基づき、液滴吐出ヘッド１００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５７及び駆動パルス発生回路５８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６５を経由して液滴吐出ヘッド１００に内蔵されたドライバＩＣ１５に供給されるほか、ＣＯＭ発生回路５９に供給される。また、ドライバＩＣ１５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（図４参照）も供給されるようになっている。なお、ＣＯＭ発生回路５９は、たとえば駆動パルスを発生するための図示省略の共通電極ＩＣで構成されているとよい。

ＣＯＭ発生回路５９では、供給された各信号に基づき、液滴吐出ヘッド１００の共通電極１６、すなわち各振動板８に印加すべき駆動信号をその図示省略の共通出力端子ＣＯＭから出力するようになっている。また、ドライバＩＣ１５では、供給された各信号及び電源回路７０から供給される駆動電圧Ｖｐに基づき、各個別電極１７に印加すべき駆動信号を、各個別電極１７に対応した個数の個別出力端子ＳＥＧから出力するようになっている。そして、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８とそれに対向する個別電極１７との間に印加されるようになっている。振動板８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６は、ドライバＩＣ１５及びＣＯＭ発生回路５９の内部構成の一例を示す概略ブロック図である。なお、ドライバＩＣ１５及びＣＯＭ発生回路５９は、１組で６４個の個別電極１７及び振動板８に駆動信号を供給するものとする。また、ドライバＩＣ１５が、電源回路７０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場合を例に示している。

ドライバＩＣ１５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１７に印加する。ドライバＩＣ１５は、６４ビットのシフトレジスタ８１を有し、シフトレジスタ８１はシリアルデータとして論理ゲートアレイ５７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８１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１７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ＩＣ１５は、６４ビットのラッチ回路８２を有し、ラッチ回路８２はシフトレジスタ８１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８３に信号出力するスタティクラッチである。ラッチ回路８２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８３では、ラッチ回路８２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８４へ出力する。レベルシフタ８４は、反転回路８３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８５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８４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５９に内蔵されたＣＯＭドライバ８６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５７よりドライバＩＣ１５に送信される信号である。このように、ドライバＩＣ１５及びＣＯＭ発生回路５９を構成することにより、駆動するセグメント数（振動板８の数）が増加した場合においても容易に液滴吐出ヘッド１００の振動板８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。

図７及び図８は、液滴吐出ヘッド１００の製造工程の一例を示す縦断面図である。なお、ここで液滴吐出ヘッド１００の製造方法の一例を示すが、これに限定するものではない。まず、個別電極１７、インク供給孔１１等が形成された電極基板４に、たとえば厚さ５２５μｍのキャビティ基板３を陽極接合する（ａ）。なお、液滴吐出ヘッド１００は、電極基板４がホウ珪酸ガラスからなるものとし、電極基板４に２列の電極列を形成して製造されるものとする。

ここで電極基板４の製造方法の一例を簡単に説明する。まず、レジストをガラス基板の片面全体に塗布して所定形状にパターニングした後、フッ酸水溶液等でエッチングして凹部１２を形成してレジストを剥離する。そして、凹部１２の形成された面の全面にスパッタ等でＩＴＯを成膜し、ＩＴＯの表面にレジストを塗布してパターニングし、エッチングによって個別電極１７を形成した後にレジストを剥離する。なお、インク供給孔１１は、ドリル等によって形成することが可能になっている。

次に、機械研削によってキャビティ基板３を薄板化して、キャビティ基板３の厚さを１４０μｍにする（ｂ）。なお、機械研削した後に、キャビティ基板３の表面に発生した加工変質層を水酸化カリウム水溶液等で除去するのが望ましい。そして、キャビティ基板３の表面にプラズマＣＶＤによってＴＥＯＳ膜（ＴｅｔｒａＥｔｈｙｌＯｒｔｈｏＳｉｌｉｃａｔｅ）等で酸化膜を形成した後（ｃ）、酸化膜表面にレジストを塗布して圧力室７、第１の穴部２２、インク供給孔１１の形状をパターニングする（ｄ）。

それから、たとえば水酸化カリウム水溶液でキャビティ基板３をエッチングして圧力室７、第１の穴部２２、インク供給孔１１を形成して、酸化膜を剥離する（ｅ）。なお、上記のようにキャビティ基板３にボロンドープ層を形成していた場合には、ボロンドープ層が振動板８等の薄膜として残ることとなる。その後、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）等によって第１の穴部２２及びインク供給孔１１に残ったシリコンの薄膜を除去し、第１の穴部２２及びインク供給孔１１を形成する（ｆ）。

次に、第１の穴部２２に封止部材１４を形成して個別電極１７との間のギャップ１３を封止する（ｇ）。このとき、個別電極１７の封止部材１４によって封止されていない部分は、封止部材１４によって被覆するようにする。なお、封止部材１４は、ポリパラキシレン等の樹脂を材料として用いる場合には、ニードル（針）によって所定位置に封止材を塗布することにより形成することができる。また、封止部材１４の材料として酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸窒化シリコン、窒化シリコン等の金属系のものを用いる場合には、シリコン等からなるマスク９０を使用したＣＶＤによって形成することもできる。

次に、キャビティ基板３の圧力室７が形成された面に、リザーバ基板２を接合する（ｈ）。このとき、第１の穴部２２と第２の穴部２３とが連通して収容部２４が形成される。リザーバ基板２には、予め圧力室７に液滴を供給するリザーバ１０と、リザーバ１０から圧力室７へ液滴を移送するための供給孔９と、圧力室７からノズル孔５へ液滴を移送するノズル連通孔６と、第２の穴部２３とを形成しておくとよい。なお、リザーバ基板２は、シリコン基板にシリコン酸化膜を形成した後、シリコン酸化膜の表面にレジストをパターニングして所定部分のシリコン酸化膜をエッチングし、その後水酸化カリウム水溶液等でシリコン基板をエッチングすることにより形成することができる。

ここで、収容部２４に対応した開口部を設けたマスク９０をリザーバ基板２上にセットする（ｉ）。ここでは、ドライバＩＣ１５の設置される電極基板４に、ＡＣＦを貼付けてドライバＩＣ１５を実装する場合を例に示している。前述したように、異方性導電接着剤内のバインダーから放出されるガスがリザーバ基板２に付着すると、リザーバ基板２とノズル基板１との接着接合強度が低下してしまう。これを防止するために、リザーバ基板２上にマスク９０をセットさせるようにした。

リザーバ基板２には、ノズル基板１との接着接合をより強固にするために下地となるプライマー層を一般的に設けることが多い。このプライマー層に、バインダーから放出されるガスが付着してしまうと、そのガスが接着阻害物（異物）となって、接着接合強度が低下してしまうことになる。そこで、リザーバ基板２をキャビティ基板３に接合した後、ドライバＩＣ１５を実装する前に、リザーバ基板２上にマスク９０をセットしてリザーバ基板２とノズル基板１との接着接合強度の低下を防止している。

ここで使用するマスク９０は、放出されるガスがリザーバ基板２（プライマー層）とマスク９０との間に入り込まないようなものであればよく、特に限定するものではない。たとえば、リザーバ基板２とマスク９０との間に入り込まないような材質や厚さで構成されたマスク９０を使用すればよい。また、ホウ珪酸ガラスや単結晶シリコン等で作成したようなマスク９０基板でもよく、ダイシングテープのような保護テープでもよい。ただし、ダイシングテープを使用する場合には、ダイシングテープの耐熱を考慮する必要がある。なお、前述したように、リザーバ基板２とマスク９０との位置合わせは、ピンやカメラ等によるアライメントで行うとよい。

リザーバ基板２上へのマスク９０形成が終了した後、ドライバＩＣ１５を準備し、第１の穴部２２内において２列の電極列を構成する個別電極１７と接続されるように、ドライバＩＣ１５を電極基板４上に実装する（ｊ）。収容部２４内におけるドライバＩＣ１５の実装位置を確認したら、仮圧着を行う。この仮圧着は、たとえば温度７０℃、圧力１ＭＰａで行うとよい。仮圧着後、異方性導電接着剤を硬化させて、接合を確実にするために本圧着を行う。この本圧着は、たとえば、温度２２０℃、圧力８０ＭＰａとして行うとよい。本圧着が完了したら、マスク９０を剥離する。マスク９０を剥離しても、異方性導電接着剤は既に硬化しているのでガスが放出されることはない。つまり、ＡＣＦを加熱しなければ、ガスが放出されることはない。

そして、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）放電又はエッチング等によってノズル孔５が形成されたノズル基板１を、エポキシ系接着剤等の接着剤を用いてリザーバ基板２に接合する（ｋ）。最後に、電極基板４、キャビティ基板３、リザーバ基板２、ノズル基板１が接合された接合基板を切断（ダイシング）して個々の液滴吐出ヘッド１００が完成する。

このように、キャビティ基板３に第１の穴部２２を設け、リザーバ基板２に第２の穴部２３を設けて第１の穴部２２と第２の穴部２３とによって収容部２４を形成し、この収容部２４にドライバＩＣ１５を収容するため、液滴吐出ヘッド１００のサイズを小さくすることが可能になっている。したがって、印刷紙とノズル孔５との距離を近くすることができ、高精細な印刷が可能となる。また、ノズル孔５が形成されている面を平らにすることができるため、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。さらに、収容部２４は、ノズル基板１、キャビティ基板３、リザーバ基板２及び電極基板４によって閉塞されているため、ドライバＩＣ１５を液滴から保護する層を別途設けなくて済み、ドライバＩＣ１５を外気等から保護することが可能となる。

実施の形態２．
図９は、液滴吐出ヘッド１００の製造工程の他の一例を示す縦断面図である。図を用いて、本発明の実施の形態２に係わる液滴吐出ヘッド１００の製造工程を説明する。なお、実施の形態２では、ドライバＩＣ実装ツール９１を使用してドライバＩＣ１５を実装する場合について説明する。なお、実施の形態２と実施の形態１との相違点について説明し、実施の形態１と同様である液滴吐出ヘッド１００の構成や他の製造工程については説明を省略する。

ドライバＩＣ１５は、ドライバＩＣ実装ツール９１により実装される。このドライバＩＣ実装ツール９１には、バインダーから放出されるガスがリザーバ基板２上に付着しないように遮蔽壁９２が設けられている。遮蔽壁９２は、収容部２４内のキャビティ基板３からリザーバ基板２の開口部方向に伸びており、ガスをドライバＩＣ実装ツール９１外に放出しないようにしている。ドライバＩＣ実装ツール９１は、ドライバＩＣ１５を加熱・加圧して固定するためのものであるが、遮蔽壁９２を備えることで放出ガスの拡散を同時に防止することを可能にしている。

すなわち、ドライバＩＣ１５の実装工程において、ドライバＩＣ１５の実装とリザーバ基板２上へのガスの付着の防止とを同時に実現しているのである。実施の形態１では、リザーバ基板２にマスク９０をセットし、このマスク９０を最終的に剥離しなければならないが、実施の形態２では、マスク９０のセット及び剥離という工程を省略することができる。したがって、実施の形態１で説明した効果の他、製造工程を更に簡略することができ、手間の軽減及び製造スピードの向上を図ることが可能になっている。

図１０は、実施の形態１及び実施の形態２に係る液滴吐出ヘッドの製造方法で製造された液滴吐出ヘッド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。この液滴吐出装置１５０は、一般的なインクジェットプリンタである。実施の形態に係わる液滴吐出ヘッド１００は、上述したようにサイズが小さく、吐出安定性及び耐久性に優れている。また、この液滴吐出ヘッド１００を搭載した液滴吐出装置１５０も小型で印字性能及び耐久性が高いものとなる。

なお、液滴吐出ヘッド１００は、図１０に示したインクジェットプリンタの他に、液滴を種々変更することで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することが可能である。また、液滴吐出ヘッド１００及びその製造方法並びに液滴吐出装置１５０は、本発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において変形可能である。たとえば、封止部材位置は、２カ所で密閉するようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。 液滴吐出ヘッドが組み立てられた状態のＡ−Ａ断面を示す縦断面図である。 異方性導電接着剤内のバインダーからガスが放出されることを示す説明図である。 液滴吐出ヘッドの斜視図である。 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である。 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である。 液滴吐出ヘッドの製造工程の一例を示す縦断面図である。 液滴吐出ヘッドの製造工程の一例を示す縦断面図である。 液滴吐出ヘッドの製造工程の他の一例を示す縦断面図である。 実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法で製造された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 ノズル基板、２ リザーバ基板、３ キャビティ基板、４ 電極基板、５ ノズル孔、６ ノズル連通孔、７ 圧力室、８ 振動板、９ 供給孔、１０ リザーバ、１１ インク供給孔、１２ 凹部（ガラス溝）、１３ 振動室（ギャップ）、１４ 封止部材、１５ ドライバＩＣ、１６ 共通電極、１７ 対向電極（個別電極ＩＴＯ）、１８ ＩＣ出力（ＳＥＧ）実装部、２０ ＩＣ入力実装部、２１ ＦＰＣ実装部、２２ 第１の穴部、２３ 第２の穴部、３０ ＦＰＣ、３１ ＦＰＣ内配線（ＣＯＭ）、３２ ＦＰＣ内配線（ＩＣ入力）、５０ 制御装置、５１ ＣＰＵ、５２ バス、５３ 内部バス、５４ ＲＯＭ、５５ ＲＡＭ、５６ キャラクタジェネレータ、５７ 理論ゲートアレイ、５８ 駆動パルス発生回路、５９ ＣＯＭ発生回路、６０ 外部装置、６５ コネクタ、７０ 電源回路、９０ マスク、９１ ドライバＩＣ実装ツール、９２ 遮蔽壁、１００ 液滴吐出ヘッド、１５０ 液滴吐出装置。

Claims (7)

1. 個別電極と該個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣを実装するための実装部とが形成された電極基板と、前記実装部に対応する部分を開口した第１の穴部と前記個別電極に対向する位置に液滴吐出用の圧力室とが形成されたキャビティ基板と、前記第１の穴部に連通するように開口した第２の穴部と前記圧力室に液滴を供給するためのリザーバとが形成されたリザーバ基板とが積層された積層体を形成する工程と、
   前記第２の穴部に対応する部分を開口させたマスクを前記積層体のリザーバ基板上にセットする工程と、
   前記マスクがセットされた後に、異方性導電接着剤により前記積層体の実装部にドライバＩＣを実装する工程とを有する
   ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
2. 個別電極と該個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣを実装するための実装部とが形成された電極基板と、前記実装部に対応する部分を開口した第１の穴部と前記個別電極に対向する位置に液滴吐出用の圧力室とが形成されたキャビティ基板と、前記第１の穴部に連通するように開口した第２の穴部と前記圧力室に液滴を供給するためのリザーバとが形成されたリザーバ基板とが積層された積層体を形成する工程と、
   前記積層体のリザーバ基板における第２の穴部以外の部分に保護テープを貼り付ける工程と、
   前記保護テープを貼り付けた後に、異方性導電接着剤により前記積層体の実装部にドライバＩＣを実装する工程とを有する
   ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
3. 個別電極と該個別電極に駆動信号を供給するドライバＩＣを実装するための実装部とが形成された電極基板と、前記実装部に対応する部分を開口した第１の穴部と前記個別電極に対向する位置に液滴吐出用の圧力室とが形成されたキャビティ基板と、前記第１の穴部に連通するように開口した第２の穴部と前記圧力室に液滴を供給するためのリザーバとが形成されたリザーバ基板とが積層された積層体を形成する工程と、
   前記実装部及び前記第１の穴部、前記第２の穴部を隔離するための遮蔽壁を前記積層体における前記第１の穴部及び前記第２の穴部に挿入し、
   前記遮蔽壁の内側で、異方性導電接着剤により前記積層体の実装部にドライバＩＣを実装する工程とを有する
   ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記遮蔽壁を有するドライバＩＣ実装ツールを用いて、前記積層体の実装部にドライバＩＣを実装する
   ことを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
5. 前記積層体の実装部にドライバＩＣを実装する工程において、
   前記実装部と前記ドライバＩＣとをピンによってアライメントする
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記積層体の実装部にドライバＩＣを実装する工程において、
   前記実装部と前記ドライバＩＣとをカメラによってアライメントする
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
7. 前記請求項１〜６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を含む
   ことを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。

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