JP2018069206A - Droplet jet apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】 保管ケースへの収納、取出し作業や、滴下装置への装着、取出し作業などにおいて、アクチュエータとアクチュエータに接続された配線が破損することがない液滴噴射装置を提供することである。【解決手段】 実施形態の液滴噴射装置は、液滴噴射部と、溶液保持容器と、アクチュエータと、電装基板と、ベース部材とを有する。液滴噴射部は、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、溶液をノズル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。電装基板は、アクチュエータに接続される配線を有する。ベース部材は、液滴噴射部を保持する。ベース部材は、電装基板の装着用の電装基板用凹陥部と、液滴噴射部の装着用の開口部とが形成される。第1の面から配線までの溶液吐出方向の第1の距離は、第1の面からベース部材の溶液吐出方向の端面までの第2の距離より短い。【選択図】図4PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a droplet injection device in which an actuator and wiring connected to the actuator are not damaged in storage in a storage case, removal work, attachment to a dropping device, removal work, and the like. The droplet injection device of the embodiment includes a droplet injection unit, a solution holding container, an actuator, an electrical substrate, and a base member. The droplet injection unit communicates with the nozzle that discharges the solution, and a pressure chamber filled with the solution is formed inside. The first surface on the side that discharges the solution from the nozzle and the side that supplies the solution to the pressure chamber It has a second surface. The electrical board has wiring that is connected to the actuator. The base member holds the droplet injection portion. The base member is formed with a recessed portion for the electrical substrate for mounting the electrical substrate and an opening for mounting the droplet injection portion. The first distance in the solution discharge direction from the first surface to the wiring is shorter than the second distance from the first surface to the end surface of the base member in the solution discharge direction. [Selection diagram] Fig. 4
Description
本発明の実施形態は、液滴噴射装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a droplet ejecting apparatus.
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。 In research and development in fields such as biology and pharmaceutics, medical diagnosis and inspection, and agricultural tests, an operation of dispensing a microliter (μL) liquid from a picoliter (pL) may be performed. For example, in the stage of determining the concentration of a compound required to effectively attack cancer cells, dispensing a low volume of liquid is an important task.
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。 These are commonly referred to as dose response experiments, and many different concentrations of compound are made in a container such as a well of a microplate to determine the effective concentration of the compound. There is an on-demand type droplet ejecting apparatus used for such an application. This droplet ejecting apparatus controls, for example, a solution holding container that holds a solution, a nozzle that discharges the solution, a pressure chamber that is disposed between the solution holding container and the nozzle, and a pressure of the solution in the pressure chamber. An actuator.
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化合物を、異なった濃度で分注する作業や、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。 In this droplet ejecting apparatus, the amount of one droplet discharged from the nozzle is in the order of pL, and by controlling the number of times of dropping, it is possible to drop liquid in the order of pL to μL into each well. Therefore, it is an apparatus suitable for the operation of dispensing many compounds typified by dose response experiments at different concentrations and for the operation of dispensing a very small amount from pL to nanoliter (nL).
用量応答実験においては、多種類の溶液を使用する。また医療、バイオ用途においては、コンタミネーションを防止するため、液滴噴射装置は使い捨てとすることが望ましい。それ故、オンデマンド型液滴噴射装置は、滴下装置へ交換装着が可能な形状である。 Multiple dose solutions are used in dose response experiments. In medical and bio applications, it is desirable that the droplet ejection device is disposable in order to prevent contamination. Therefore, the on-demand type droplet ejecting apparatus has a shape that can be exchanged with the dropping apparatus.
この液滴噴射装置が備えるアクチュエータとしては、圧電アクチュエータがノズルを有する面に形成された構造も可能であり、例えばインクジェットヘッド用途として、特許文献2が開示されている。 As an actuator provided in this droplet ejecting apparatus, a structure in which a piezoelectric actuator is formed on a surface having a nozzle is also possible. For example, Patent Document 2 is disclosed as an inkjet head application.
この従来技術のアクチュエータはノズルを有する面に形成されているため、液滴噴射装置のアクチュエータとアクチュエータに接続された制御信号を送るための配線の一部は、溶液を吐出する面(液滴噴射装置の裏面)側に配置されることになる。 Since this prior art actuator is formed on a surface having a nozzle, a part of wiring for sending a control signal connected to the actuator of the droplet ejecting apparatus and the actuator is a surface for ejecting a solution (droplet ejecting). It will be placed on the back side of the device.
そのため、液滴噴射装置を保管ケースから取り出す際に、アクチュエータ又は配線が保管ケースの一部などに接触した場合に、アクチュエータや配線が破損する可能性がある。さらに、滴下装置に装着されていた使用済みの液滴噴射装置と、未使用の液滴噴射装置とを交換する作業時などに、未使用の液滴噴射装置を滴下装置が設置されたテーブルの上に一時置きすることがある。このような際に、未使用の液滴噴射装置の溶液吐出面側を下に向けた状態で置いた場合には、アクチュエータ又は配線がテーブルに接触し、アクチュエータや配線が破損する可能性がある。 For this reason, when the droplet ejection device is taken out of the storage case, the actuator or the wiring may be damaged if the actuator or the wiring comes in contact with a part of the storage case. Further, when replacing the used droplet ejecting device mounted on the dropping device with the unused droplet ejecting device, the unused droplet ejecting device is replaced with the table on which the dropping device is installed. May be temporarily placed on top. In such a case, if the solution discharge surface side of the unused droplet ejecting apparatus is placed facing down, the actuator or wiring may come into contact with the table and the actuator or wiring may be damaged. .
本実施形態の課題は、保管ケースへの収納、取出し作業や、滴下装置への装着作業などにおいて、アクチュエータとアクチュエータに接続された配線が破損することがない液滴噴射装置を提供することである。 The problem of the present embodiment is to provide a droplet ejecting device in which the actuator and the wiring connected to the actuator are not damaged in the storing and taking out operation in the storage case, the mounting operation to the dropping device, and the like. .
実施形態の液滴噴射装置は、液滴噴射部と、溶液保持容器と、アクチュエータと、電装基板と、ベース部材とを有する。液滴噴射部は、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。溶液保持容器は、前記第2の面に装着され、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。電装基板は、前記アクチュエータに接続される配線を有する。ベース部材は、前記液滴噴射部を保持する。前記ベース部材は、前記電装基板の装着用の電装基板用凹陥部と、この電装基板用凹陥部と連通する前記液滴噴射部の装着用の開口部とが形成される。前記第1の面から前記配線までの溶液吐出方向の距離L1は、前記第1の面から前記ベース部材の溶液吐出方向の端面までの距離L2より短い。 The liquid droplet ejecting apparatus according to the embodiment includes a liquid droplet ejecting unit, a solution holding container, an actuator, an electrical board, and a base member. The liquid droplet ejecting unit communicates with a nozzle that discharges the solution, and a pressure chamber that is filled with the solution is formed. The solution is supplied to the first surface on the side from which the solution is discharged from the nozzle and the pressure chamber. And a second surface on the side to be operated. The solution holding container is attached to the second surface and has a solution receiving port for receiving the solution and a solution outlet communicating with the pressure chamber. The actuator changes the pressure in the pressure chamber and discharges the solution in the pressure chamber from the nozzle. The electrical board has wiring connected to the actuator. The base member holds the droplet ejecting unit. The base member is formed with an electrical substrate recess for mounting the electrical substrate and an opening for mounting the droplet ejecting portion communicating with the electrical substrate recess. A distance L1 in the solution discharge direction from the first surface to the wiring is shorter than a distance L2 from the first surface to an end surface in the solution discharge direction of the base member.
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。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Each figure is a schematic diagram for promoting the embodiment and understanding thereof, and there are places where the shape, dimensions, ratios, and the like are different from the actual ones, but these can be appropriately changed in design.
(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7を参照して説明する。図1は、溶液の滴下装置1で使用される本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、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。
(First embodiment)
An example of the liquid droplet ejecting apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing an example of use of a liquid droplet ejecting apparatus 2 of the present embodiment used in a solution dropping apparatus 1. FIG. 2 is a top view of the droplet ejecting apparatus 2, and FIG. 3 is a bottom view showing a surface of the droplet ejecting apparatus 2 that ejects droplets. 4 shows a cross-sectional view taken along line F4-F4 of FIG. FIG. 5 is a plan view showing the droplet ejection array 27 of the droplet ejection device 2 according to the first embodiment. 6 is a cross-sectional view taken along line F6-F6 of FIG. FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the peripheral structure of the nozzle 110 of the droplet ejecting apparatus 2.
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、96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。ここでは、基台3の前後方向をX方向、基台3の左右方向をY方向と称する。X方向とY方向とは直交する。 The solution dripping device 1 includes a rectangular flat base 3 and a droplet ejection device mounting module 5. In this embodiment, an embodiment in which a solution is dropped onto a 96-hole microplate 4 will be described. Here, the front-rear direction of the base 3 is referred to as the X direction, and the left-right direction of the base 3 is referred to as the Y direction. The X direction and the Y direction are orthogonal to each other.
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。 The microplate 4 is fixed at the center position of the base 3. On the base 3, a pair of left and right X direction guide rails 6 a and 6 b extending in the X direction are provided on both sides of the microplate 4. Both end portions of the X-direction guide rails 6 a and 6 b are fixed to fixed bases 7 a and 7 b that protrude from the base 3.
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。 Between the X direction guide rails 6a and 6b, a Y direction guide rail 8 extending in the Y direction is installed. Both ends of the Y-direction guide rail 8 are fixed to X-direction moving bases 9 that can slide in the X-direction along the X-direction guide rails 6a and 6b.
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。 The Y-direction guide rail 8 is provided with a Y-direction moving table 10 on which the droplet ejecting device mounting module 5 can move along the Y-direction guide rail 8 in the Y direction. A droplet ejection device mounting module 5 is mounted on the Y-direction moving table 10. The droplet ejection device 2 of this embodiment is fixed to the droplet ejection device mounting module 5. Thus, a combination of an operation in which the Y-direction moving table 10 moves in the Y direction along the Y-direction guide rail 8 and an operation in which the X-direction moving table 9 moves in the X direction along the X-direction guide rails 6a and 6b. Thus, the droplet ejecting apparatus 2 is supported so as to be movable to an arbitrary position in the orthogonal XY directions.
第1の実施形態の液滴噴射装置2は、平板状のベース部材21を有する。図2に示すようにこのベース部材21の表面(上面)側には、複数、本実施形態では8個の溶液保持容器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円筒形状の容器である。ベース部材21の表面側には、各溶液保持容器22と対応する位置に円筒形状の凹陥部21aが形成されている。溶液保持容器22の底部は、この凹陥部21aに接着固定されている。さらに、溶液保持容器22の底部には、中心位置に溶液出口となる開口部22aが形成されている。上面開口部22bの開口面積は、溶液出口の開口部22aの開口面積よりも大きくなっている。 The droplet ejecting apparatus 2 according to the first embodiment includes a flat base member 21. As shown in FIG. 2, on the surface (upper surface) side of the base member 21, a plurality of, in the present embodiment, eight solution holding containers 22 are arranged in a line in the Y direction. The solution holding container 22 is a bottomed cylindrical container having an upper surface opened as shown in FIG. On the surface side of the base member 21, a cylindrical recess 21 a is formed at a position corresponding to each solution holding container 22. The bottom of the solution holding container 22 is bonded and fixed to the recess 21a. Furthermore, an opening 22 a serving as a solution outlet is formed at the center of the bottom of the solution holding container 22. The opening area of the upper opening 22b is larger than the opening area of the solution outlet opening 22a.
図3に示すようにベース部材21の裏面(下面)側には、溶液保持容器22と同数、本実施形態では8個の電装基板23がY方向に一列に並設されている。電装基板23は、矩形状の平板部材である。ベース部材21の裏面側には、図4に示すように電装基板23の装着用の矩形状の凹陥部21bと、この凹陥部21bと連通する液滴噴射アレイ部開口21dとが形成されている。凹陥部21bの基端部は、ベース部材21の図3中で上端部の近傍位置(図4中で右端部の近傍位置)まで延設されている。凹陥部21bの先端部は、図4に示すように溶液保持容器22の一部と重なる位置まで延設されている。電装基板23は、凹陥部21bの内底面21b1に接着固定されている。 As shown in FIG. 3, on the back surface (lower surface) side of the base member 21, the same number as the solution holding containers 22, in this embodiment, eight electrical boards 23 are arranged in parallel in the Y direction. The electrical board 23 is a rectangular flat plate member. On the back surface side of the base member 21, as shown in FIG. 4, a rectangular recess 21b for mounting the electrical board 23 and a droplet ejection array portion opening 21d communicating with the recess 21b are formed. . The base end portion of the recessed portion 21b extends to a position near the upper end portion in FIG. 3 of the base member 21 (a position near the right end portion in FIG. 4). As shown in FIG. 4, the tip of the recessed portion 21 b extends to a position where it overlaps with a part of the solution holding container 22. The electrical board 23 is bonded and fixed to the inner bottom surface 21b1 of the recessed portion 21b.
電装基板23には、凹陥部21bの内底面21b1との接着固定面とは反対側の面に電装基板配線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、後述する液滴噴射アレイ27に形成された下部電極131の端子部131c及び上部電極133の端子部133cとそれぞれ接続される2つの配線パターン24a、24bが形成されている。 On the electrical board 23, an electrical board wiring 24 is formed by patterning on the surface opposite to the adhesive fixing surface with the inner bottom surface 21b1 of the recessed portion 21b. The wiring board 24 is formed with two wiring patterns 24a and 24b that are respectively connected to the terminal portion 131c of the lower electrode 131 and the terminal portion 133c of the upper electrode 133 formed in the droplet ejection array 27 described later. Yes.
電装基板配線24の一端部には、外部からの制御信号を入力するための制御信号入力端子25が形成されている。電装基板配線24の他端部には、電極端子接続部26を備える。電極端子接続部26は、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及び上部電極端子部133cと接続するための接続部である。 A control signal input terminal 25 for inputting a control signal from the outside is formed at one end of the electrical board wiring 24. An electrode terminal connection portion 26 is provided at the other end portion of the electrical board wiring 24. The electrode terminal connection part 26 is a connection part for connecting to the lower electrode terminal part 131c and the upper electrode terminal part 133c formed in the droplet ejection array 27 described later shown in FIG.
また、ベース部材21には、液滴噴射アレイ部開口21dの貫通穴が設けられている。液滴噴射アレイ部開口21dは、図3に示すように矩形状の開口部で、ベース部材21の裏面側に凹陥部21aと重なる位置に形成されている。 The base member 21 is provided with a through hole for the droplet ejection array portion opening 21d. As shown in FIG. 3, the droplet ejection array portion opening 21 d is a rectangular opening, and is formed at a position overlapping the recessed portion 21 a on the back surface side of the base member 21.
溶液保持容器22の下面には、8個の溶液保持容器22の開口部22aをそれぞれ覆う状態で図5に示す液滴噴射アレイ(液滴噴射部)27がそれぞれ接着固定されている。この液滴噴射アレイ27は、ベース部材21の液滴噴射アレイ部開口21dと対応する位置に配置されている。 A droplet ejection array (droplet ejection unit) 27 shown in FIG. 5 is bonded and fixed to the lower surface of the solution holding container 22 so as to cover the openings 22a of the eight solution holding containers 22, respectively. The droplet ejection array 27 is disposed at a position corresponding to the droplet ejection array portion opening 21 d of the base member 21.
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。図7に示すようにノズルプレート100は、溶液を吐出するノズル110と、振動板120と、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。振動板120と駆動素子130によってアクチュエータ170が構成されている。本実施形態では、図5に示すように複数のノズル110は、例えば3×3列に配列される。 As shown in FIG. 6, the droplet ejection array 27 is formed by laminating a nozzle plate 100 and a pressure chamber structure 200. As shown in FIG. 7, the nozzle plate 100 includes a nozzle 110 that discharges a solution, a diaphragm 120, a driving element 130 that is a driving unit, a protective film 150 that is a protective layer, and a liquid repellent film 160. The vibration plate 120 and the drive element 130 constitute an actuator 170. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the plurality of nozzles 110 are arranged in, for example, 3 × 3 rows.
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SiO2(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SiO2(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SiO2(酸化シリコン)膜を成膜して形成しても良い。 The diaphragm 120 is formed integrally with the pressure chamber structure 200, for example. When the silicon wafer 201 for manufacturing the pressure chamber structure 200 is heat-treated in an oxygen atmosphere, a SiO 2 (silicon oxide) film is formed on the surface of the silicon wafer 201. The vibration plate 120 uses a SiO 2 (silicon oxide) film on the surface of the silicon wafer 201 formed by heat treatment in an oxygen atmosphere. The diaphragm 120 may be formed by forming a SiO 2 (silicon oxide) film on the surface of the silicon wafer 201 by a CVD method (chemical vapor deposition method).
振動板120の膜厚は、1〜30μmの範囲が好ましい。振動板120は、SiO2(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、Al2O3(酸化アルミニウム)等を用いることもできる。 The film thickness of the diaphragm 120 is preferably in the range of 1 to 30 μm. The diaphragm 120 may be made of a semiconductor material such as SiN (silicon nitride) or Al 2 O 3 (aluminum oxide) instead of the SiO 2 (silicon oxide) film.
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7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。 The drive element 130 is formed for each nozzle 110. The drive element 130 has an annular shape surrounding the nozzle 110. The shape of the drive element 130 is not limited, and for example, a C shape in which a part of the ring is cut out may be used. As shown in FIG. 7, the drive element 130 includes an electrode portion 131 a of the lower electrode 131 and an electrode portion 133 a of the upper electrode 133 with a piezoelectric film 132 that is a piezoelectric body interposed therebetween. The electrode part 131a, the piezoelectric film 132, and the electrode part 133a are coaxial with the nozzle 110 and have a circular pattern of the same size.
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。さらに、下部電極131は、図7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(図5参照)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。 The lower electrode 131 includes a plurality of circular electrode portions 131a coaxial with the plurality of circular nozzles 110, respectively. For example, the diameter of the nozzle 110 is 20 μm, the outer diameter of the electrode portion 131a is 133 μm, and the inner diameter is 42 μm. Further, as shown in FIG. 7, the lower electrode 131 includes a wiring part 131b for connecting a plurality of electrode parts 131a, and a terminal part 131c (see FIG. 5) at the end of the wiring part 131b. In FIG. 5, the driving element 130 is shown in a state where the electrode portion 131 a of the lower electrode 131 and the electrode portion 133 a of the upper electrode 133 overlap each other.
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)O3: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(PbTiO3:チタン酸鉛)、PMNT(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−PbTiO3)、PZNT(Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−PbTiO3)、ZnO、AlN等の圧電材料を用いることもできる。 The drive element 130 includes a piezoelectric film 132 made of a piezoelectric material having a thickness of 2 μm, for example, on the electrode portion 131 a of the lower electrode 131. The piezoelectric film 132 is made of PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 : lead zirconate titanate). The piezoelectric film 132 is, for example, coaxial with the nozzle 110 and has an annular shape having the same shape as the electrode portion 131a and an outer diameter of 133 μm and an inner diameter of 42 μm. The film thickness of the piezoelectric film 132 is generally in the range of 1 to 30 μm. The piezoelectric film 132 is made of, for example, PTO (PbTiO 3 : lead titanate), PMNT (Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 ), PZNT (Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 )). A piezoelectric material such as O 3 —PbTiO 3 ), ZnO, or AlN can also be used.
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。 The piezoelectric film 132 generates polarization in the thickness direction. When an electric field in the same direction as the polarization is applied to the piezoelectric film 132, the piezoelectric film 132 expands and contracts in a direction orthogonal to the electric field direction. In other words, the piezoelectric film 132 contracts or expands in a direction orthogonal to the film thickness.
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。 The upper electrode 133 of the drive element 130 is coaxial with the nozzle 110 on the piezoelectric film 132 and has an annular shape having the same outer shape as the piezoelectric film 132, an outer diameter of 133 μm, and an inner diameter of 42 μm. As shown in FIG. 5, the upper electrode 133 includes a wiring portion 133b that connects the plurality of electrode portions 133a, and includes a terminal portion 133c at the end of the wiring portion 133b. When the upper electrode 133 is connected to a constant voltage, a voltage control signal is applied to the lower electrode 131.
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)、SrRuO3(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。 The lower electrode 131 is formed to have a thickness of 0.5 μm by laminating Ti (titanium) and Pt (platinum) by sputtering, for example. The film thickness of the lower electrode 131 is generally in the range of 0.01 to 1 μm. The lower electrode 131 is made of Ni (nickel), Cu (copper), Al (aluminum), Ti (titanium), W (tungsten), Mo (molybdenum), Au (gold), SrRuO 3 (strontium ruthenium oxide), or the like. Other materials can be used. The lower electrode 131 can be used by laminating various metals.
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、SrRuO3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。 The upper electrode 133 was formed of a Pt thin film. The thin film was formed using a sputtering method to a thickness of 0.5 μm. As another electrode material of the upper electrode 133, Ni, Cu, Al, Ti, W, Mo, Au, SrRuO 3 or the like can be used. As another film forming method, vapor deposition or plating can be used. The upper electrode 133 can be used by laminating various metals. A desirable film thickness of the upper electrode 133 is 0.01 to 1 μm.
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SiO2(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。 The nozzle plate 100 includes an insulating film 140 that insulates the lower electrode 131 from the upper electrode 133. For the insulating film 140, for example, SiO 2 (silicon oxide) having a thickness of 0.5 μm is used. In the region of the driving element 130, the insulating film 140 covers the electrode portion 131a, the periphery of the piezoelectric film 132, and the electrode portion 133a. The insulating film 140 covers the wiring part 131 b of the lower electrode 131. The insulating film 140 covers the diaphragm 120 in the region of the wiring part 133 b of the upper electrode 133. The insulating film 140 includes a contact portion 140a that electrically connects the electrode portion 133a of the upper electrode 133 and the wiring portion 133b.
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。 The nozzle plate 100 includes a protective film 150 made of, for example, polyimide that protects the driving element 130. The protective film 150 includes a cylindrical solution passage portion 141 that communicates with the nozzle 110 of the diaphragm 120. The solution passage portion 141 has the same diameter of 20 μm as the diameter of the nozzle 110 of the vibration plate 120.
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1〜50μmの範囲にある。 The protective film 150 can also use other insulating materials such as other resins or ceramics. Other resins include ABS (acrylonitrile butadiene styrene), polyacetal, polyamide, polycarbonate, oil ether sulfone and the like. Examples of the ceramic include zirconia, silicon carbide, silicon nitride, and silicon oxide. The thickness of the protective film 150 is generally in the range of 1 to 50 μm.
保護膜150の材料選択においては、ヤング率、耐熱性、絶縁性、熱膨張係数、平滑性、溶液に対する濡れ性も考慮する。なお、絶縁性は、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する。 In selecting a material for the protective film 150, Young's modulus, heat resistance, insulation, thermal expansion coefficient, smoothness, and wettability with respect to a solution are also taken into consideration. The insulating property takes into consideration the influence of solution alteration caused by contact with the upper electrode 133 when the driving element 130 is driven in a state where a solution having high conductivity is used.
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、例えば0.5μmである。 The nozzle plate 100 includes a liquid repellent film 160 that covers the protective film 150. The liquid repellent film 160 is formed by spin-coating, for example, a silicone resin having a property of repelling a solution. The liquid repellent film 160 can also be formed of a material having a characteristic of repelling a solution such as a fluorine-containing resin. The thickness of the liquid repellent film 160 is, for example, 0.5 μm.
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。 The pressure chamber structure 200 is formed using, for example, a silicon wafer 201 having a thickness of 525 μm. The pressure chamber structure 200 includes a warp reduction film 220 that is a warp reduction layer on a surface opposite to the diaphragm 120. The pressure chamber structure 200 includes a pressure chamber 210 that penetrates the warp reduction film 220 to reach the position of the diaphragm 120 and communicates with the nozzle 110. For example, the pressure chamber 210 is formed in a circular shape having a diameter of 190 μm and positioned coaxially with the nozzle 110. The shape and size of the pressure chamber 210 are not limited.
但し第1の実施形態では、圧力室210は溶液保持容器22の開口部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。 However, in the first embodiment, the pressure chamber 210 has an opening communicating with the opening 22 a of the solution holding container 22. It is preferable to make the size L in the depth direction larger than the size D in the width direction of the opening of the pressure chamber 210. By setting the size L in the depth direction to the size D in the width direction, the pressure applied to the solution in the pressure chamber 210 is delayed from escaping to the solution holding container 22 due to the vibration of the vibration plate 120 of the nozzle plate 100.
圧力室構造体200は、振動板120が配置される側を第1の面200aとし、反り低減膜220が配置される側を第2の面200b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の開口部22aに連通する。溶液保持容器22の開口部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に形成された全ての圧力室210は、溶液保持容器22の開口部22aに連通している。 In the pressure chamber structure 200, the side on which the diaphragm 120 is disposed is a first surface 200a, and the side on which the warp reduction film 220 is disposed is a second surface 200b. The solution holding container 22 is bonded to the warp reduction film 220 side of the pressure chamber structure 200 with, for example, an epoxy adhesive. The pressure chamber 210 of the pressure chamber structure 200 communicates with the opening 22 a of the solution holding container 22 through the opening on the warp reduction film 220 side. The opening area of the opening 22 a of the solution holding container 22 is larger than the opening area of the opening communicating with the opening 22 a of the solution holding container 22 of all the pressure chambers 210 formed in the droplet ejection array 27. Therefore, all the pressure chambers 210 formed in the droplet ejection array 27 communicate with the opening 22 a of the solution holding container 22.
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SiO2(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SiO2(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。 The warp reduction film 220 is formed by, for example, heating a silicon wafer 201 for manufacturing the pressure chamber structure 200 in an oxygen atmosphere to form a 4 μm thick SiO 2 (silicon oxide) film formed on the surface of the silicon wafer 201. Use. The warp reduction film 220 may be formed by forming a SiO 2 (silicon oxide) film on the surface of the silicon wafer 201 by a CVD method (chemical vapor deposition method). The warp reduction film 220 reduces the warp generated in the droplet ejection array 27.
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。 The warp reduction film 220 is on the side of the silicon wafer 201 facing the diaphragm 120 side, and reduces the warp of the silicon wafer 201. The warp reduction film 220 reduces the warp of the silicon wafer 201 due to a difference in film stress between the pressure chamber structure 200 and the diaphragm 120 and a difference in film stress between various constituent films of the driving element 130. The warp reduction film 220 reduces the warp of the droplet ejection array 27 when forming the constituent members of the droplet ejection array 27 using a film forming process.
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。そのため、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。 The material and thickness of the warp reduction film 220 may be different from those of the diaphragm 120. However, if the warp reduction film 220 is made of the same material as the diaphragm 120 and has the same film thickness, the difference in film stress between the diaphragm 120 and the film stress between the warp reduction film 220 on both sides of the silicon wafer 201 is Be the same. Therefore, if the warp reduction film 220 is made of the same material as the diaphragm 120 and has the same film thickness, the warp generated in the droplet ejection array 27 is more effectively reduced.
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2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。 The diaphragm 120 is deformed in the thickness direction by the operation of the planar driving element 130. The droplet ejecting apparatus 2 ejects the solution supplied to the nozzle 110 due to a pressure change generated in the pressure chamber 210 of the pressure chamber structure 200 due to the deformation of the vibration plate 120.
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、SiO2(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SiO2(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SiO2(酸化シリコン)膜を反り低減膜220として用いる。 An example of a manufacturing method of the droplet ejection array 27 will be described. In the droplet ejection array 27, first, SiO 2 (silicon oxide) films are formed on the entire surface of both sides of the silicon wafer 201 for forming the pressure chamber structure 200. A SiO 2 (silicon oxide) film formed on one surface of the silicon wafer 201 is used as the diaphragm 120. A SiO 2 (silicon oxide) film formed on the other surface of the silicon wafer 201 is used as the warp reduction film 220.
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SiO2(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。 For example, SiO 2 (silicon oxide) films are formed on both surfaces of, for example, a disk-shaped silicon wafer 201 by a thermal oxidation method in which heat treatment is performed in an oxygen atmosphere using a batch-type reaction furnace. Next, a plurality of nozzle plates 100 and pressure chambers 210 are formed on the disk-shaped silicon wafer 201 by a film forming process. After forming the nozzle plate 100 and the pressure chamber 210, the disk-shaped silicon wafer 201 is cut and separated into a plurality of pressure chamber structures 200 integrated with the nozzle plate 100. Using the disk-shaped silicon wafer 201, a plurality of droplet ejection arrays 27 can be mass-produced at a time. The silicon wafer 201 does not have to be disk-shaped. The single nozzle plate 100 and the pressure chamber structure 200 may be individually formed using one rectangular silicon wafer 201.
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。 The vibration plate 120 formed on the silicon wafer 201 is patterned using an etching mask to form the nozzle 110. In the patterning, a photosensitive resist is used as an etching mask material. After applying a photosensitive resist on the surface of the vibration plate 120, exposure and development are performed to form an etching mask in which an opening corresponding to the nozzle 110 is patterned. The nozzle 120 is formed by dry-etching the diaphragm 120 from above the etching mask until it reaches the pressure chamber structure 200. After the nozzle 110 is formed on the diaphragm, the etching mask is removed using, for example, a stripping solution.
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。 Next, the driving element 130, the insulating film 140, the protective film 150, and the liquid repellent film 160 are formed on the surface of the diaphragm 120 where the nozzle 110 is formed. The formation of the driving element 130, the insulating film 140, the protective film 150, and the liquid repellent film 160 repeats the film forming process and the patterning process. The film forming process is performed by a sputtering method, a CVD method, a spin coating method, or the like. The patterning is performed, for example, by forming an etching mask on the film using a photosensitive resist, etching the film material, and then removing the etching mask.
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。 On the vibration plate 120, materials for the lower electrode 131, the piezoelectric film 132, and the upper electrode 133 are stacked. As a material for the lower electrode 131, a Ti (titanium) film and a Pt (platinum) film are sequentially formed by a sputtering method. Ti (titanium) and Pt (platinum) films may be formed by vapor deposition or plating.
下部電極131の上に、圧電体膜132の材料として、PZT(Pb(Zr,Ti)O3: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。 On the lower electrode 131, PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 : lead zirconate titanate) is formed as a material of the piezoelectric film 132 by a RF magnetron sputtering method at a substrate temperature of 350 ° C. After the PZT film is formed, the PZT has good piezoelectric performance by heat treatment at 500 ° C. for 3 hours. The PZT film may be formed by a CVD (chemical vapor deposition method), a sol-gel method, an AD (aerosol deposition) method, or a hydrothermal synthesis method.
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)O3: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。 A Pt (platinum) film is formed on the piezoelectric film 132 as a material of the upper electrode 133 by a sputtering method. On the formed Pt (platinum) film, an etching mask is formed which leaves the material film of the lower electrode 131 and leaves the electrode portion 133a of the upper electrode 133 and the piezoelectric film 132. Etching is performed on the etching mask to remove the film of Pt (platinum) and PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 : lead zirconate titanate) to form the electrode portion 133a of the upper electrode and the piezoelectric film 132. To do.
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。 Next, an etching mask that leaves the electrode part 131a, the wiring part 131b, and the terminal part 131c of the lower electrode 131 is formed on the material of the lower electrode 131 on which the electrode part 133a of the upper electrode and the piezoelectric film 132 are formed. Etching is performed on the etching mask to remove the Ti (titanium) and Pt (platinum) films, thereby forming the lower electrode 131.
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、SiO2(酸化シリコン)膜を成膜する。SiO2(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SiO2(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。 An SiO 2 (silicon oxide) film is formed as a material for the insulating film 140 on the diaphragm 120 on which the lower electrode 131, the electrode portion 133 a of the upper electrode, and the piezoelectric film 132 are formed. The SiO 2 (silicon oxide) film is formed at a low temperature by, for example, a CVD method to obtain good insulation. The insulating film 140 is formed by patterning the formed SiO 2 (silicon oxide) film.
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。 On the diaphragm 120 on which the insulating film 140 is formed, Au (gold) is deposited by sputtering as a material for the wiring portion 133b and the terminal portion 133c of the upper electrode 133. The Au (gold) film may be formed by vapor deposition, CVD, or plating. An etching mask is formed to leave the electrode wiring portion 133b and the terminal portion 133c of the upper electrode 133 on the formed Au (gold) film. Etching is performed on the etching mask to remove the Au (gold) film, and the electrode wiring portion 133b and the terminal portion 133c of the upper electrode 133 are formed.
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。 A polyimide film that is a material of the protective film 150 is formed on the vibration plate 120 on which the upper electrode 133 is formed. The polyimide film is formed by applying a solution containing a polyimide precursor on the vibration plate 120 by spin coating, removing the thermal polymerization by baking, and the solvent. The formed polyimide film is patterned to form a protective film 150 that exposes the solution passage part 141, the terminal part 131 c of the lower electrode 131, and the terminal part 133 c of the upper electrode 133.
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。 A silicone-based resin film, which is a material of the liquid repellent film 160, is applied on the protective film 150 by a spin coating method, and the film is formed by removing the thermal polymerization by baking and the solvent. The formed silicone resin film is patterned to form a liquid repellent film 160 that exposes the nozzle 110, the solution passage portion 141, the terminal portion 131c of the lower electrode 131, and the terminal portion 133c of the upper electrode 133.
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CF4(4フッ化カーボン)とO2(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SF6(6フッ化硫黄)とO2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。 On the liquid repellent film 160, for example, a back protective tape for CMP (Chemical Mechanical Polishing) of the silicon wafer 201 is attached as a cover tape to protect the liquid repellent film 160, and the pressure chamber structure 200 is patterned. An etching mask exposing the diameter 190 μm of the pressure chamber 210 is formed on the warp reduction film 220 of the silicon wafer 201. First, the warp reduction film 220 is mixed with a mixed gas of CF 4 (carbon tetrafluoride) and O 2 (oxygen). To dry etch. Next, vertical deep dry etching dedicated to silicon wafers is performed using, for example, a mixed gas of SF 6 (sulfur hexafluoride) and O 2 . Dry etching is stopped at a position where it abuts on the diaphragm 120, and a pressure chamber 210 is formed in the pressure chamber structure 200.
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。 Etching for forming the pressure chamber 210 may be performed by a wet etching method using a chemical solution, a dry etching method using plasma, or the like. After the etching is completed, the etching mask is removed. By irradiating the cover tape affixed on the liquid repellent film 160 with ultraviolet rays to weaken the adhesiveness, the cover tape is peeled off from the liquid repellent film 160, and the disc-shaped silicon wafer 201 is cut. A droplet ejection array 27 is formed separately.
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(第2の面200b側)に、溶液保持容器22の底面(開口部22a側の面)を接着する。 Next, a method for manufacturing the droplet ejecting apparatus 2 will be described. The droplet ejection array 27 and the solution holding container 22 are bonded. At this time, the bottom surface (surface on the opening 22a side) of the solution holding container 22 is bonded to the warp reduction film 220 side (second surface 200b side) of the pressure chamber structure 200 in the droplet ejection array 27.
その後、液滴噴射アレイ27と接着した溶液保持容器22をベース部材21の凹陥部21aに接着する。続いて、ベース部材21の裏面側の凹陥部21bの内底面21b1に電装基板23を接着する。このとき、電装基板23は、電装基板配線24を図4、図6中で下面側(ノズルプレート100が圧力室210と接触する面と反対側の面)に配置させる状態で、ベース部材21の凹陥部21bの内底面21b1に電装基板23を接着する。 Thereafter, the solution holding container 22 bonded to the droplet ejection array 27 is bonded to the recessed portion 21 a of the base member 21. Subsequently, the electrical board 23 is bonded to the inner bottom surface 21 b 1 of the recessed portion 21 b on the back surface side of the base member 21. At this time, the electrical board 23 is arranged in such a manner that the electrical board wiring 24 is arranged on the lower surface side (the surface opposite to the surface where the nozzle plate 100 contacts the pressure chamber 210) in FIGS. The electrical board 23 is bonded to the inner bottom surface 21b1 of the recessed portion 21b.
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。 Subsequently, the electrode terminal connection portion 26 of the electrical board wiring 24 and the terminal portion 131 c of the lower electrode 131 and the terminal portion 133 c of the upper electrode 133 of the droplet ejection array 27 are connected by the wire wiring 12. Other connection methods include a method using a flexible cable. This is a method of electrically connecting the electrode pad of the flexible cable and the electrode terminal connecting portion 26 or the terminal portion 131c and the terminal portion 133c by thermocompression bonding with an anisotropic conductive film.
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。 The other terminal of the electrical board wiring 24 is a control signal input terminal 25, which has a shape that can come into contact with, for example, a leaf spring connector that inputs a control signal output from a control circuit (not shown). Thereby, the droplet ejecting apparatus 2 is formed.
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。 Next, the operation of the above configuration will be described. The droplet ejection device 2 of the present embodiment is used by being fixed to the droplet ejection device mounting module 5 of the solution dropping device 1. When using the droplet ejecting apparatus 2, first, a predetermined amount of solution is supplied from the upper surface opening 22 b of the solution holding container 22 to the solution holding container 22 by a pipetter (not shown). The solution is held on the inner surface of the solution holding container 22. The opening 22 a at the bottom of the solution holding container 22 communicates with the droplet ejection array 27. The solution held in the solution holding container 22 is filled into each pressure chamber 210 of the droplet ejection array 27 through the opening 22 a on the bottom surface of the solution holding container 22.
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の各ウエル4bに所定量の液体を滴下する。 In this state, the voltage control signal input to the control signal input terminal 25 of the electrical board wiring 24 is transferred from the electrode terminal connection portion 26 of the electrical board wiring 24 to the terminal portion 131c of the lower electrode 131 and the terminal portion 133c of the upper electrode 133. Sent. At this time, in response to the application of the voltage control signal to the drive element 130, the diaphragm 120 is deformed to change the volume of the pressure chamber 210, so that the solution becomes a solution droplet from the nozzle 110 of the droplet ejection array 27. Discharged. Then, a predetermined amount of liquid is dropped from the nozzle 110 to each well 4 b of the microplate 4.
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4b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。 The amount of one droplet discharged from the nozzle 110 is 2 to 5 picoliters. Therefore, by controlling the number of times of dropping, it becomes possible to control dropping of a liquid of the order of pL to μL in each well 4b.
また、本実施形態の液滴噴射装置2においては、液滴噴射アレイ27(液滴噴射部)の第1の面は、圧力室構造体200の第1の面200aに相当する。アクチュエータ170は、圧力室構造体200の第1の面200aに配置された振動板120と駆動素子130である。ノズル110は、圧力室構造体200の第1の面200a側の振動板120と駆動素子130に形成されている。アクチュエータ170に接続された配線は、液滴噴射アレイ27の駆動素子130に接続された下部電極131の配線部131bと、端子部131cと、上部電極133の配線部133bと、端子部133cと、ワイヤ配線12と、電装基板23の電装基板配線24である。 Further, in the droplet ejecting apparatus 2 of the present embodiment, the first surface of the droplet ejecting array 27 (droplet ejecting unit) corresponds to the first surface 200 a of the pressure chamber structure 200. The actuator 170 is the diaphragm 120 and the driving element 130 disposed on the first surface 200 a of the pressure chamber structure 200. The nozzle 110 is formed on the diaphragm 120 and the driving element 130 on the first surface 200 a side of the pressure chamber structure 200. The wiring connected to the actuator 170 includes the wiring part 131b of the lower electrode 131, the terminal part 131c, the wiring part 133b of the upper electrode 133, the terminal part 133c, and the like connected to the driving element 130 of the droplet ejection array 27. They are the wire wiring 12 and the electrical board wiring 24 of the electrical board 23.
また、本実施形態の液滴噴射装置2においては、ベース部材21は、電装基板23の装着用の凹陥部21bと、この凹陥部21bと連通する液滴噴射アレイ27の装着用の液滴噴射アレイ部開口21dとが形成されている。そして、電装基板23は、凹陥部21bの内底面21b1に接着固定されている。溶液保持容器22の下面に接着された液滴噴射アレイ27は、ベース部材21の液滴噴射アレイ部開口21dと対応する位置に配置されている。 Further, in the droplet ejecting apparatus 2 of the present embodiment, the base member 21 is configured to eject droplets for mounting the recessed portion 21b for mounting the electrical circuit board 23 and the droplet ejecting array 27 communicating with the recessed portion 21b. An array portion opening 21d is formed. The electrical board 23 is bonded and fixed to the inner bottom surface 21b1 of the recessed portion 21b. The droplet ejection array 27 adhered to the lower surface of the solution holding container 22 is disposed at a position corresponding to the droplet ejection array portion opening 21 d of the base member 21.
図4に示すように、液滴噴射アレイ27の第1の面である圧力室構造体200の第1の面200aからベース部材21の裏面21c(溶液吐出側の面)までの距離を第2の距離L2とする。液滴噴射アレイ27の駆動素子130に接続された配線の内、圧力室構造体200の第1の面200aから溶液吐出方向に最も離れた位置にあるのはワイヤ配線12であり、圧力室構造体200の第1の面200aからワイヤ配線12の底面側の面(溶液吐出側の面)までの距離を第1の距離L1とする。 As shown in FIG. 4, the distance from the first surface 200a of the pressure chamber structure 200, which is the first surface of the droplet ejection array 27, to the back surface 21c (surface on the solution discharge side) of the base member 21 is set to the second. Distance L2. Of the wirings connected to the drive element 130 of the droplet ejection array 27, the wire wiring 12 is located farthest in the solution discharge direction from the first surface 200a of the pressure chamber structure 200, and the pressure chamber structure A distance from the first surface 200a of the body 200 to the bottom surface (surface on the solution discharge side) of the wire wiring 12 is defined as a first distance L1.
第1の実施形態の液滴噴射装置2においては、圧力室構造体200の第1の面200aからベース部材21の裏面21c(溶液吐出側の面)までの第2の距離L2は、圧力室構造体200の第1の面200aからワイヤ配線12の底面側の面(溶液吐出側の面)までの第1の距離L1より長い。そのため、アクチュエータ170に接続された各配線(下部電極131の配線部131bと、端子部131cと、上部電極133の配線部133bと、端子部133cと、ワイヤ配線12と、電装基板23の電装基板配線24)は、全てベース部材21の凹陥部21bと、液滴噴射アレイ部開口21dの内部に収納されている。したがって、液滴噴射装置2を、保管ケースへ収納する作業や、取出しや、滴下装置1への装着作業において、駆動素子130又は上記各配線がベース部材21の裏面21c(溶液吐出側の面)から外部側に突出されることはない。このため、駆動素子130又は上記各配線131b、131c、133b、133c、12、24が保管ケースの一部に接触することを防止できるので、駆動素子130又は上記各配線131b、131c、133b、133c、12、24が保管ケースの一部に接触して破損したり、テーブルの上に溶液吐出面側を下にして置いてしまい破損したりすることがない。その結果、保管ケースへの収納、取出し作業や、滴下装置への装着、取出し作業などにおいて、アクチュエータ170とこのアクチュエータ170に接続された上記各配線131b、131c、133b、133c、12、24が破損することがない液滴噴射装置2を提供することができる。 In the liquid droplet ejecting apparatus 2 of the first embodiment, the second distance L2 from the first surface 200a of the pressure chamber structure 200 to the back surface 21c of the base member 21 (surface on the solution discharge side) is the pressure chamber. It is longer than the first distance L1 from the first surface 200a of the structure 200 to the bottom surface (surface on the solution discharge side) of the wire wiring 12. Therefore, each wiring connected to the actuator 170 (the wiring part 131b of the lower electrode 131, the terminal part 131c, the wiring part 133b of the upper electrode 133, the terminal part 133c, the wire wiring 12, and the electrical board of the electrical board 23) The wirings 24) are all housed in the recesses 21b of the base member 21 and the droplet ejection array opening 21d. Therefore, the drive element 130 or each of the above wirings is the back surface 21c of the base member 21 (surface on the solution discharge side) in the operation of storing the droplet ejection device 2 in the storage case, the removal, or the mounting operation to the dropping device 1. It does not protrude from the outside to the outside. Therefore, it is possible to prevent the driving element 130 or each of the wirings 131b, 131c, 133b, 133c, 12, 24 from contacting a part of the storage case, so that the driving element 130 or each of the wirings 131b, 131c, 133b, 133c can be prevented. , 12 and 24 do not come into contact with a part of the storage case and are not damaged, or are placed on the table with the solution discharge surface side down and are not damaged. As a result, the actuator 170 and each of the wirings 131b, 131c, 133b, 133c, 12, 24 connected to the actuator 170 are damaged in the storage and removal operations in the storage case, the attachment to the dropping device, and the removal operation. The liquid droplet ejecting apparatus 2 that does not occur can be provided.
(第2の実施形態)
図8は、第2の実施形態に係る液滴噴射装置2の要部構造を示す縦断面図である。本実施形態は、第1の実施形態に係る液滴噴射装置2のベース部材21と溶液保持容器22とを例えば樹脂部品で一体化した一体化部材230を設けたものである。これ以外の部分は、第1の実施形態に係る液滴噴射装置2と同一構成である。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the main structure of the droplet ejecting apparatus 2 according to the second embodiment. In the present embodiment, an integrated member 230 is provided in which the base member 21 and the solution holding container 22 of the droplet ejecting apparatus 2 according to the first embodiment are integrated with, for example, a resin component. Other parts are the same as those of the droplet ejecting apparatus 2 according to the first embodiment.
したがって、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に圧力室構造体200の第1の面200aからベース部材21の裏面21c(溶液吐出側の面)までの第2の距離L2は、圧力室210の第1の面からワイヤ配線12の底面側の面(溶液吐出側の面)までの第1の距離L1より長い。そのため、アクチュエータ170に接続された各配線(下部電極131の配線部131bと、端子部131cと、上部電極133の配線部133bと、端子部133cと、ワイヤ配線12と、電装基板23の電装基板配線24)は、全てベース部材21の凹陥部21bと、液滴噴射アレイ部開口21dの内部に収納されている。したがって、液滴噴射装置2を、保管ケースへ収納する作業や、取出しや、滴下装置1への装着作業において、駆動素子130又は上記各配線131b、131c、133b、133c、12、24がベース部材21の裏面21c(溶液吐出側の面)から外部側に突出されることはない。このため、駆動素子130又は上記各配線131b、131c、133b、133c、12、24が保管ケースの一部に接触することを防止できるので、駆動素子130又は上記各配線131b、131c、133b、133c、12、24が保管ケースの一部に接触して破損したり、テーブルの上に溶液吐出面側を下にして置いてしまい破損したりすることがない。その結果、保管ケースへの収納、取出し作業や、滴下装置への装着、取出し作業などにおいて、アクチュエータ170とこのアクチュエータ170に接続された上記各配線131b、131c、133b、133c、12、24が破損することがない液滴噴射装置2を提供することができる。 Therefore, in the present embodiment as well, the second distance L2 from the first surface 200a of the pressure chamber structure 200 to the back surface 21c (surface on the solution discharge side) of the base member 21 is equal to the pressure, as in the first embodiment. It is longer than the first distance L1 from the first surface of the chamber 210 to the surface on the bottom surface side of the wire wiring 12 (surface on the solution discharge side). Therefore, each wiring connected to the actuator 170 (the wiring part 131b of the lower electrode 131, the terminal part 131c, the wiring part 133b of the upper electrode 133, the terminal part 133c, the wire wiring 12, and the electrical board of the electrical board 23) The wirings 24) are all housed in the recesses 21b of the base member 21 and the droplet ejection array opening 21d. Therefore, the drive element 130 or each of the wirings 131b, 131c, 133b, 133c, 12, 24 is used as the base member in the operation of storing the droplet ejection device 2 in the storage case, the removal, or the installation operation to the dropping device 1. No protruding from the back surface 21c (surface on the solution discharge side) 21 to the outside. Therefore, it is possible to prevent the driving element 130 or each of the wirings 131b, 131c, 133b, 133c, 12, 24 from contacting a part of the storage case, so that the driving element 130 or each of the wirings 131b, 131c, 133b, 133c can be prevented. , 12 and 24 do not come into contact with a part of the storage case and are not damaged, or are placed on the table with the solution discharge surface side down and are not damaged. As a result, the actuator 170 and each of the wirings 131b, 131c, 133b, 133c, 12, 24 connected to the actuator 170 are damaged in the storage and removal operations in the storage case, the attachment to the dropping device, and the removal operation. The liquid droplet ejecting apparatus 2 that does not occur can be provided.
以上説明した実施形態では、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。 In the embodiment described above, the drive element 130 which is a drive unit is circular, but the shape of the drive unit is not limited. The shape of the drive unit may be, for example, a rhombus or an ellipse. The shape of the pressure chamber 210 is not limited to a circle, and may be a rhombus, an ellipse, or a rectangle.
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。 In the embodiment, the nozzle 110 is arranged at the center of the driving element 130, but the position of the nozzle 110 is not limited as long as the solution in the pressure chamber 210 can be discharged. For example, the nozzle 110 may be formed outside the drive element 130 instead of in the area of the drive element 130. When the nozzle 110 is disposed outside the driving element 130, it is not necessary to pattern the nozzle 110 through the plurality of film materials of the driving element 130. The plurality of film materials of the drive element 130 do not require opening patterning at positions corresponding to the nozzles 110, and the nozzles 110 can be formed only by patterning the diaphragm 120 and the protective film 150, and patterning becomes easy.
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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…滴下装置、2…液滴噴射装置、3…基台、4…マイクロプレート、4b…ウエル、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…ベース部材、21a…凹陥部、21b…凹陥部、21b1…内底面、21c…裏面、21d…液滴噴射アレイ部開口、22…溶液保持容器、22a…開口部、22b…上面開口部、23…電装基板、24…電装基板配線、24a…配線パターン、24b…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(液滴噴射部)、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、132…圧電体膜、133…上部電極、133a…電極部、133b…配線部、133c…上部電極端子部、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、170…アクチュエータ、200…圧力室構造体、200a…第1の面、200b…第2の面、201…シリコンウエハ、210…圧力室、220…反り低減膜、L1…第1の距離、L2…第2の距離。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Dropping device, 2 ... Droplet ejecting device, 3 ... Base, 4 ... Microplate, 4b ... Well, 5 ... Droplet ejecting device mounting module, 6a ... X direction guide rail, 6b ... X direction guide rail, 7a DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Fixed base, 7b ... Fixed base, 8 ... Y direction guide rail, 9 ... X direction moving base, 10 ... Y direction moving base, 12 ... Wire wiring, 21 ... Base member, 21a ... Recessed part, 21b ... Recessed part, 21b1 ... inner bottom surface, 21c ... back surface, 21d ... droplet ejection array portion opening, 22 ... solution holding container, 22a ... opening portion, 22b ... upper surface opening portion, 23 ... electrical substrate, 24 ... electrical substrate wiring, 24a ... wiring pattern , 24b ... wiring pattern, 25 ... control signal input terminal, 26 ... electrode terminal connection part, 27 ... droplet ejection array (droplet ejection part), 100 ... nozzle plate, 110 ... nozzle, 120 ... diaphragm, 130 ... drive Element 131 ... Lower electrode 131a ... Electrode part 131b ... Wiring part 131c ... Lower electrode terminal part 132 ... Piezoelectric film 133 ... Upper electrode 133a ... Electrode part 133b ... Wiring part 133c ... Upper electrode terminal Part 140, insulating film 140a contact part 141 solution passing part 150 protective film 160 liquid repellent film 170 actuator 200 pressure chamber structure 200a first surface 200b first 2 surface, 201 ... silicon wafer, 210 ... pressure chamber, 220 ... warpage reduction film, L1 ... first distance, L2 ... second distance.
Claims (5)
前記第2の面に装着され、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する溶液保持容器と、
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、
前記アクチュエータに接続される配線を有する電装基板と、
前記液滴噴射部を保持するベース部材とを有し、
前記ベース部材は、前記電装基板の装着用の電装基板用凹陥部と、この電装基板用凹陥部と連通する前記液滴噴射部の装着用の開口部とが形成され、
前記第1の面から前記配線までの溶液吐出方向の第1の距離は、前記第1の面から前記ベース部材の溶液吐出方向の端面までの第2の距離より短い液滴噴射装置。 A pressure chamber communicating with the nozzle for discharging the solution and filled with the solution is formed, and a first surface on the side for discharging the solution from the nozzle and a second on the side for supplying the solution to the pressure chamber A droplet ejecting portion having a surface;
A solution holding port attached to the second surface and receiving a solution; a solution holding container having a solution outlet communicating with the pressure chamber;
An actuator for changing the pressure in the pressure chamber and discharging the solution in the pressure chamber from the nozzle;
An electrical board having wiring connected to the actuator;
A base member for holding the liquid droplet ejecting portion,
The base member is formed with an electrical substrate recess for mounting the electrical substrate, and an opening for mounting the droplet ejecting portion communicating with the electrical substrate recess,
The liquid droplet ejecting apparatus, wherein a first distance in the solution discharge direction from the first surface to the wiring is shorter than a second distance from the first surface to an end surface of the base member in the solution discharge direction.
前記配線は、前記駆動素子に接続された配線部と、前記電装基板の電装基板配線と、前記配線部と前記電装基板配線との間を接続する配線接続部と、を有し、
前記第1の距離は、前記第1の面と前記配線部との間の距離と、前記第1の面と前記電装基板配線との間の距離と、前記第1の面と前記配線接続部との間の距離のうちの最も長い距離である請求項1に記載の液滴噴射装置。 The actuator includes a driving element having an electrode portion of a lower electrode and an electrode portion of an upper electrode across a piezoelectric body,
The wiring has a wiring part connected to the driving element, an electrical board wiring of the electrical board, and a wiring connection part that connects between the wiring part and the electrical board wiring,
The first distance includes a distance between the first surface and the wiring portion, a distance between the first surface and the electrical board wiring, and the first surface and the wiring connection portion. The droplet ejecting apparatus according to claim 1, which is the longest distance between the two.
前記液滴噴射部は、前記溶液保持容器の前記溶液出口側の端面に前記第2面が接着固定された状態で前記ベース部材の前記開口部に配置され、
前記配線は、前記電装基板用凹陥部と前記開口部の内部に収納されている請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液滴噴射装置。 The electrical substrate has a surface opposite to the surface on which the wiring is disposed, and is bonded and fixed to the inner bottom surface of the recessed portion for the electrical substrate of the base member,
The droplet ejecting unit is disposed in the opening of the base member in a state where the second surface is bonded and fixed to an end surface of the solution holding container on the solution outlet side.
4. The droplet ejecting apparatus according to claim 1, wherein the wiring is housed inside the recessed portion for the electrical board and the opening. 5.
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