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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6643073
(24)【登録日】2020年1月8日
(45)【発行日】2020年2月12日
(54)【発明の名称】液滴分注装置
(51)【国際特許分類】
B01J 4/00 20060101AFI20200130BHJP
B41J 2/14 20060101ALI20200130BHJP
B05C 5/00 20060101ALI20200130BHJP
G01N 1/00 20060101ALI20200130BHJP
【ＦＩ】
B01J4/00 103
B41J2/14 307
B41J2/14 603
B41J2/14 611
B05C5/00 101
G01N1/00 101K
【請求項の数】5
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2015-242263(P2015-242263)
(22)【出願日】2015年12月11日
(65)【公開番号】特開2017-13042(P2017-13042A)
(43)【公開日】2017年1月19日
【審査請求日】2018年10月25日
(31)【優先権主張番号】特願2015-130382(P2015-130382)
(32)【優先日】2015年6月29日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003562
【氏名又は名称】東芝テック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140176
【弁理士】
【氏名又は名称】砂川 克
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100124394
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 立志
(74)【代理人】
【識別番号】100112807
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 貴志
(74)【代理人】
【識別番号】100111073
【弁理士】
【氏名又は名称】堀内 美保子
(72)【発明者】
【氏名】横山 周平
(72)【発明者】
【氏名】海宝 敏
(72)【発明者】
【氏名】藤澤 郁夫
【審査官】
池田 周士郎
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００１−３３７０９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１４／１３３５９０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２０１４−０４６６２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００３−００４６０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−０５５２２１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ０１Ｊ ４／００− ７／０２
Ｂ０１Ｊ １９／００−１９／３２
Ｂ０１Ｌ １／００−９９／００
Ｂ０５Ｃ ５／００− ５／０４
Ｂ４１Ｊ ２／００− ２／５２５
Ｇ０１Ｎ １／００− １／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
上面に溶液を受ける溶液受け口、下面に溶液出口をそれぞれ有する溶液保持容器と、
前記溶液出口に連通する圧力室と、前記圧力室に連通し、前記圧力室内の溶液を吐出するノズルを有する振動板と、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駆動素子と、を有し、前記溶液保持容器の下面に固定される液滴噴射アレイと、
上面側が前記溶液保持容器に固定され、下面側に前記駆動素子に接続された配線を有する電装基板と、を有する液滴分注装置。
前記溶液出口に連通する圧力室と、前記圧力室に連通し、前記圧力室内の溶液を吐出するノズルを有する振動板と、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駆動素子と、を有し、前記溶液保持容器の下面に固定される液滴噴射アレイと、
上面側が前記溶液保持容器に固定され、下面側に前記駆動素子に接続された配線を有する電装基板と、を有する液滴分注装置。
【請求項2】
前記電装基板は、前記配線の一端部に、外部からの信号を入力するための信号入力端子が形成され、かつ前記配線の他端部に電極端子接続部が形成され、
前記電極端子接続部が引出し配線を介して前記駆動素子に接続される、請求項１に記載の液滴分注装置。
前記電極端子接続部が引出し配線を介して前記駆動素子に接続される、請求項１に記載の液滴分注装置。
【請求項3】
前記溶液受け口の開口面積は前記溶液出口の開口面積より大きく、前記溶液出口の開口面積は前記溶液出口に連通する前記圧力室の開口部の開口面積より大きい請求項１または２に記載の液滴分注装置。
【請求項4】
前記液滴噴射アレイは、ノズルプレートと、圧力室構造体とが積層されて形成され、
前記圧力室構造体は、前記圧力室と、前記振動板とを備え、
前記ノズルプレートは、前記駆動素子と、保護膜と、撥液膜とを備え、
前記駆動素子は、下部電極と、圧電体と、上部電極と、を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液滴分注装置。
前記圧力室構造体は、前記圧力室と、前記振動板とを備え、
前記ノズルプレートは、前記駆動素子と、保護膜と、撥液膜とを備え、
前記駆動素子は、下部電極と、圧電体と、上部電極と、を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液滴分注装置。
【請求項5】
前記撥液膜は、前記ノズルプレートの下面に配置され、前記保護膜を覆う請求項４に記載の液滴分注装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、液滴分注装置に関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０１４／０１９３３０９号明細書
【特許文献2】米国特許第８３４８３７０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
溶液保持容器へ溶液を供給する作業時には、ピペッター等の溶液供給具が使用される。この溶液供給具の使用による溶液保持容器への溶液の供給作業時に溶液の供給量が多すぎる場合には溶液が溶液保持容器から溢れる可能性がある。また、ピペッター等で溶液を供給する際に、溶液の供給圧力が高すぎる場合は、溶液保持容器から溶液が飛び跳ねる可能性がある。このように、溶液保持容器へ溶液を供給する作業時には、溶液が溶液保持容器からはみ出す可能性がある。
【0007】
その際、液滴噴射装置のアクチュエータに接続された電極配線が、溶液保持容器の溶液供給面側に配置されている場合、溶液保持容器からはみ出した溶液が電極配線に付着する可能性がある。このように、溶液が電極配線に付着すると電極配線が腐食する可能性がある。
【0008】
また、溶液保持容器からはみ出した溶液が隣接する電極配線に付着した場合、隣接する電極配線間はショート状態となり、制御信号をアクチュエータに印加できない可能性がある。又、隣接する電極配線間に電位差がある場合はショートによる発火が発生する可能性がある。
【0009】
本実施形態の課題は、溶液保持容器からはみ出した溶液が、アクチュエータに接続された電極配線に付着することがなく、電極配線が腐食したり、溶液が隣接する電極配線に付着してショート状態になったりすることを防止する液滴分注装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
実施形態の液滴分注装置によれば、溶液保持容器と、液滴噴射アレイと、電装基板と、を有する。前記溶液保持容器は、上面に溶液を受ける溶液受け口、下面に溶液出口をそれぞれ有する。前記液滴噴射アレイは、前記溶液保持容器の下面に固定される。さらに、前記液滴噴射アレイは、圧力室と、振動板と、駆動素子と、を有する。前記圧力室は、前記溶液出口に連通する。前記振動板は、前記圧力室に連通し、前記圧力室内の溶液を吐出するノズルを有する。前記駆動素子は、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。前記電装基板は、上面側が前記溶液保持容器に固定され、下面側に前記駆動素子に接続された配線を有する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】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。
【図2】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。
【図3】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。
【図5】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7】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。
【図8】第２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。
【図9】第３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
【図10】第４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。
【図11】第５の実施形態に係る液滴噴射装置を示す下面（液滴噴射側）の平面図。
【図12】第５の実施形態に係る液滴噴射装置の一部を示す縦断面図。
【図13】第６の実施形態に係る液滴噴射装置を示す下面（液滴噴射側）の平面図。
【図14】第６の実施形態に係る液滴噴射装置の一部を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下実施形態について説明する。 （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、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。
【0013】
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、生化学分野の分析や臨床検査などで一般的に用いられているマイクロプレートの中で、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。
【0014】
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、マイクロプレート４上に突設された、固定台７ａ、７ｂに固定されている。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
図３に示すようにベース部材２１の裏面側には、溶液保持容器２２と同数の電装基板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中で上端部位置（図４中で右端部位置）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に接着固定されている。
【0019】
電装基板２３には、凹陥部２１ｂ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、後述する下部電極１３１の端子部１３１ｃ及び上部電極１３３の２つの端子部１３３ｃとそれぞれ接続される３つの配線パターン２４ａ、２４ｂ、２４ｃが形成されている。
【0020】
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２つの上側電極端子部１３３ｃと接続するための接続部である。
【0021】
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。
【0022】
溶液保持容器２２の下面には、溶液保持容器２２の開口部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、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。
【0023】
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、ノズルプレート１００に例えば３×３列に配列される。ノズルプレート１００の隣接するノズル１１０の中心間距離は２５０μｍとする。
【0024】
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。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の表面の厚さ４μｍ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。
【0025】
振動板１２０の膜厚は、１〜５０μｍ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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。図５に示すように下部電極１３１は、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。
【0029】
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１〜５μｍ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。
【0030】
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。
【0031】
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の端部に二つの端子部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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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、窒化シリコン等がある。保護膜１５０の膜厚は、概ね２〜５０μｍの範囲にある。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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、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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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、膜厚０．０５μｍのＴｉ（チタン）膜と膜厚０．４５μｍの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。
【0051】
下部電極１３１の上に、圧電体膜１３２の材料として、膜厚２μｍの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。
【0052】
圧電体膜１３２の上に、上部電極１３３の材料として、膜厚０．５μｍの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。
【0053】
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。
【0054】
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、膜厚０．５μｍの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。
【0055】
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、膜厚０．５μｍの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。
【0056】
上部電極１３３を形成した振動板１２０上に、膜厚４μｍの保護膜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。
【0057】
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膜厚０．５μｍに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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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に電装基板２３を接着する。
【0062】
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２つの端子部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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
第１の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のノズルプレート１００が圧力室２１０と接触する面と反対側の面（下面側）に液滴噴射アレイ２７の駆動素子１３０に接続される各配線（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）が配置されている。そのため、ピペッター等で溶液保持容器２２の上面開口部２２ｂから溶液を溶液保持容器２２の内部に供給する際、溶液保持容器２２から溶液がはみ出しても、はみ出した溶液が液滴噴射アレイ２７の下面側の上記各配線に付着することがない。そのため、溶液の供給量が多すぎて溶液が溶液保持容器２２から溢れたり、溶液の供給圧力が高すぎて溶液保持容器２２から飛び跳ねたりすることにより、溶液が電装基板２３の電装基板配線２４に付着することを防止できる。その結果、電装基板配線２４の腐食や、溶液が隣接する電装基板配線２４に付着してショート状態になることを防ぐ安全性の高い液滴噴射装置２を提供することができる。
【0068】
図４と図６に示すように、溶液と接触する溶液保持容器２２の内面と圧力室２１０の内面、及びノズル１１０の内面が外部に露出している。すなわち、溶液保持容器２２から圧力室２１０内を経てノズル１１０から液体を吐出させる液体流路全体を光照射可能になっている。そのため、溶液保持容器２２の上面開口部２２ｂから底部側に向けて紫外線を照射することにより、溶液と接触する溶液保持容器２２の内面と圧力室２１０の内面、及びノズル１１０の内面を紫外線照射洗浄することができる。紫外線照射洗浄では、溶液保持容器２２の内面に紫外線を照射させることで、溶液保持容器２２の内面に付着している有機物を二酸化炭素等の揮発性物質へ化学変化させて揮発除去することができる。
【0069】
したがって、洗浄液を用いた洗浄液洗浄のように洗浄液充填洗浄工程、精製水等による洗浄液除去洗浄工程、それに続く乾燥工程の３つの工程が必要な場合に比べて、紫外線照射洗浄は、洗浄時間が短くなる。
【0070】
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からはみ出した溶液が、駆動素子１３０に接続された電装基板配線２４に付着することがなく、電装基板配線２４が腐食したり、溶液が隣接する電装基板配線２４に付着してショート状態になったりすることを防止する液滴噴射装置を提供することができる。
【0071】
（第２の実施形態） 図８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７参照）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、ノズルプレート１００の保護膜１５０に振動板１２０のノズル１１０に連通する溶液通過部１４１を形成する構成を示した。これに替えて第２の実施形態では、保護膜１５０に直径ｄ１のノズル２３０を形成する。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。
【0072】
図８に示すように、液滴噴射装置２のノズルプレート１００の振動板１２０は、直径ｄ１のノズル２３０と同軸位置に開口である直径ｄ２の周孔２３１を備える。周孔２３１の直径ｄ２は、ノズル２３０の直径ｄ１より大きい。本実施形態のノズルプレート１００の保護膜１５０は、振動板１２０の周孔２３１の直径ｄ２よりも直径ｄ１が小径な例えば直径２０μｍのノズル２３０を有する。これにより、保護膜１５０のノズル２３０の周壁部が振動板１２０の周孔２３１の内周面を覆い、圧力室２１０に連通する。
【0073】
液滴噴射装置２の製造時、圧力室構造体２００を製造するためのシリコンウエハ２０１と一体の振動板１２０を、エッチングマスクを用いてパターニングして周孔２３１を形成する。振動板１２０に駆動素子１３０を形成した上に保護膜１５０であるポリイミド膜を成膜する。ポリイミド膜をパターニングして、ノズル２３０を備える保護膜１５０を形成する。保護膜１５０は、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。
【0074】
例えば、第１の実施形態では、同軸且つ同径のノズル１１０と溶液通過部１４１とを夫々にパターニングしていることから、振動板１２０のノズル１１０と、保護膜１５０の溶液通過部１４１の形状が不均一になる恐れがある。ノズル１１０と溶液通過部１４１とが不均一である場合、ノズル１１０から吐出する溶液滴の滴下位置がずれる恐れがある。
【0075】
これに対して、第２の実施形態のノズル２３０は、保護膜１５０に施す１回のパターニングにより形成する。したがって、ノズル２３０の内周面を均一に形成出来るので、ノズル２３０から吐出した溶液滴の滴下位置がずれる恐れがなく、液滴噴射装置２を用いた溶液滴下時に、高い滴下位置精度を得る。
【0076】
第２の実施形態によれば、液滴噴射装置は、第１の実施形態と同様、液滴噴射アレイ２７のノズルプレート１００が圧力室２１０と接触する面と反対側の面（下面側）に液滴噴射アレイ２７の駆動素子１３０に接続される各配線（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）が配置されている。そのため、溶液が、溶液保持容器２２からはみ出しても電装基板２３の電装基板配線２４に付着することがないので、溶液が電装基板２３の電装基板配線２４に付着することによる、配線の腐食や、溶液が隣接する電装基板配線２４に付着してショート状態になることを防ぐ安全性の高い液滴噴射装置を提供することが可能である。
【0077】
更に、液滴噴射装置２は、振動板１２０の周孔２３１の内周面を覆う保護膜１５０に、１回のパターニングによりノズル２３０を形成する。これにより、圧力室２１０に連通するノズル２３０の内周面を均一に出来、ノズル２３０から吐出する溶液滴の滴下位置精度を良好に保持することができる。
【0078】
（第３の実施形態） 図９は、第３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７参照）の液滴噴射装置２のさらなる変形例である。なお、第３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。
【0079】
本実施形態では、液滴噴射装置のノズルプレート１００の振動板１２０上に、直径ｄ３のノズル２４１を形成している。保護膜１５０には、振動板１２０のノズル２４１と同軸であってノズル２４１の直径ｄ３より大きい直径ｄ４の溶液通過部２４２を形成している。例えば、ノズル２４１の直径ｄ３を２０μｍとし、溶液通過部２４２の直径ｄ４を３０μｍとする。
【0080】
ノズルプレート１００は、保護膜１５０上に撥液膜１６０を備える。撥液膜１６０は、保護膜１５０の溶液通過部２４２の表面を覆う被覆部２４３を有する。これにより、溶液通過部２４２は、撥液膜１６０の被覆部２４３を介してノズル２４１と連通する。
【0081】
液滴噴射装置２の製造時には、ノズル２４１を有する振動板１２０の駆動素子１３０を形成した上にポリイミド膜である保護膜１５０を成膜する。このとき、ポリイミド膜をパターニングして溶液通過部２４２を備える保護膜１５０を形成する。保護膜１５０は、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。
【0082】
続いて、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、撥液膜１６０を形成する。撥液膜１６０は、ノズル２４１の内周面に付着することなく、保護膜１５０の表面を覆う。下部電極１３１の端子部１３１ｃ及び上部電極１３３の端子部１３３ｃは露出される。
【0083】
例えば第１の実施形態では、同軸且つ同径のノズル１１０と溶液通過部１４１のパターニングが不均一である場合に、ノズル１１０から吐出した溶液滴の滴下位置がずれる恐れがある。これに対して、第３の実施形態では、保護膜１５０の溶液通過部２４２の直径ｄ４が振動板１２０のノズル２４１の直径ｄ３より大きい。そのため、振動板１２０のノズル２４１と、保護膜１５０の溶液通過部２４２のパターニングの中心位置が多少ずれた場合でも、溶液滴の滴下位置がずれる恐れがない。
【0084】
第３の実施形態によれば、液滴噴射装置２は、第１の実施形態と同様、液滴噴射アレイ２７のノズルプレート１００が圧力室２１０と接触する面と反対側の面（下面側）に液滴噴射アレイ２７の駆動素子１３０に接続される各配線（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）が配置されている。そのため、溶液が、溶液保持容器２２からはみ出しても電装基板２３の電装基板配線２４に付着することがない。したがって、溶液が電装基板２３の電装基板配線２４に付着することによる、電装基板２３の電装基板配線２４の腐食や、溶液が隣接する電装基板２３の電装基板配線２４に付着してショート状態になることを防ぐ安全性の高い液滴噴射装置を提供することが可能である。
【0085】
更に第３の実施形態の液滴噴射装置２では、保護膜１５０に形成する溶液通過部２４２の直径ｄ４を振動板１２０のノズル２４１の直径ｄ３より大きく形成する。ノズル２４１と溶液通過部２４２のパターニングの中心位置がずれたとしても、ノズル２４１から吐出する溶液滴は、溶液通過部２４２の影響を受けない。したがって、ノズル２４１からの溶液滴は、滴下位置精度を良好に保持することができる。
【0086】
（第４の実施形態） 図１０は、第４の実施形態を示す。本実施形態は第３の実施形態（図９参照）の液滴噴射装置２の変形例である。なお、第４の実施形態にあって、第３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。
【0087】
第３の実施形態では、保護膜１５０に形成する溶液通過部２４２の内周面の直径ｄ４を軸方向に同径の円筒形状に形成した構成を示した。これに替えて第４の実施形態の液滴噴射装置２では、保護膜１５０に形成する溶液通過部２４２の内周面に外側（液滴の噴射方向）に向かうにしたがって直径が大きくなる状態に傾斜させたテーパー面２４２ａを形成する。
【0088】
図１０に示すように、液滴噴射装置２のノズルプレート１００は、振動板１２０上に、直径ｄ３のノズル２４１及び駆動素子１３０を備え、更に保護膜１５０及び撥液膜１６０を備える。保護膜１５０の材料はネガ型感光性ポリイミドとする。保護膜１５０は、ノズル２４１と同軸であって、振動板１２０側の端面部分の開口部がノズル２４１の直径ｄ３より大きい直径ｄ５の溶液通過部２４２を備える。この溶液通過部２４２の断面形状は、台形状になっている。
【0089】
例えば、ノズル２４１の直径ｄ３を２０μｍとし、溶液通過部２４２の振動板１２０側の端面部分の開口部の直径ｄ５を３０μｍとする。溶液通過部２４２は、撥液膜１６０側に向かって広くなる断面が台形状に形成される。撥液膜１６０は、保護膜１５０の溶液通過部２４２のテーパー面２４２ａの表面を覆い、ノズル２４１に連通する被覆部２４３ａを有する。溶液通過部２４２は、撥液膜１６０の被覆部２４３ａを介してノズル２４１と連通する。
【0090】
液滴噴射装置２の製造時、ノズル２４１を有する振動板１２０の駆動素子１３０を形成した上にネガ型感光性ポリイミド膜を、例えば膜厚４μｍに成膜する。ネガ型感光性ポリイミド膜をパターニングして溶液通過部２４２を備える保護膜１５０を形成する。保護膜１５０は、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。
【0091】
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、撥液膜１６０を形成する。撥液膜１６０は、ノズル２４１の内周面に付着することなく、保護膜１５０の表面を覆う。下部電極１３１の端子部１３１ｃ及び上部電極１３３の端子部１３３ｃは露出される。
【0092】
一般にネガ型感光性ポリイミド膜のパターニング時、露光する光は、エッチングマスクに対して極力垂直方向に照射される。しかしながら、エッチングマスクを通過後、露光する光はネガ型感光性ポリイミド膜内で平面方向に広がる。露光する光がネガ型感光性ポリイミド膜内で平面方向に広がると、ネガ型感光性ポリイミド膜の膜厚が厚い場合は、エッチング面が傾斜する恐れがある。
【0093】
溶液通過部２４２の断面形状を、撥液膜１６０側に広くなる断面が台形状とし、更に溶液通過部２４２の振動板１２０側の直径ｄ５をノズル２４１の直径ｄ３より大きくする。溶液通過部２４２のパターニング時にエッチング面が傾斜した場合でも、溶液通過部２４２の開口を広くして、ノズル２４１から吐出した溶液滴の滴下位置が溶液通過部２４２の影響によりずれるのを防止する。
【0094】
第４の実施形態によれば、液滴噴射装置２は、第３の実施形態と同様、液滴噴射アレイ２７のノズルプレート１００が圧力室２１０と接触する面と反対側の面（下面側）に液滴噴射アレイ２７の駆動素子１３０に接続される各配線（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）が配置されている。そのため、溶液が、溶液保持容器２２からはみ出しても電装基板２３の電装基板配線２４に付着することがないので、溶液が電装基板２３の電装基板配線２４に付着することによる、電装基板２３の電装基板配線２４の腐食や、溶液が隣接する電装基板２３の電装基板配線２４に付着してショート状態になることを防ぐ安全性の高い液滴噴射装置を提供することが可能である。
【0095】
更に第４の実施形態の液滴噴射装置２は、保護膜１５０に形成する溶液通過部２４２を、断面形状が、撥液膜１６０側に広くなる台形状に形成する。溶液通過部２４２の振動板１２０側の直径ｄ５をノズル２４１の直径ｄ３より大きく形成する。パターニング時に、ノズル２４１と溶液通過部２４２のパターニングの中心位置が多少ずれた場合でも、ノズル２４１から吐出する溶液滴は、溶液通過部２４２の影響を受けない。ノズル２４１からの溶液滴は、滴下位置精度を良好に保持することができる。
【0096】
（第５の実施形態） 図１１および図１２は、第５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７参照）の液滴噴射装置２のさらなる変形例である。なお、第５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。
【0097】
第１の実施形態では、ベース部材２１に、溶液保持容器２２と電装基板２３を接着固定して、液滴噴射装置２の溶液保持容器２２の支持体としている。これに替えて第５の実施形態では、液滴噴射装置２の溶液保持容器２２の支持体となる電装基板３０１を設け、この電装基板３０１に溶液保持容器２２を接着固定したものである。これにより、第１の実施形態のベース部材２１が無い構成となっている。
【0098】
図１１および図１２に示すように電装基板３０１は、溶液をノズル１１０から吐出する側の第１の面３０１ａと圧力室２１０へ溶液を供給する側の第２の面３０１ｂとを有する。さらに、電装基板３０１には、溶液保持容器２２の溶液出口の開口部２２ａよりも大径な貫通孔である矩形状の開口部３０１ｃが形成されている。溶液保持容器２２の下面に固定された液滴噴射アレイ２７は、この開口部３０１ｃに挿入される状態で配置されている。
【0099】
図１１に示すように電装基板３０１の裏面（第１の面３０１ａ）には、液滴噴射アレイ２７の駆動素子１３０に接続される各電装基板配線３２４がパターニング形成されている。電装基板配線３２４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３２５が形成されている。電装基板配線３２４の他端部には、電極端子接続部３２６を備える。
【0100】
この電装基板配線３２４には、液滴噴射アレイ２７の駆動素子１３０に接続される各配線（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）が配置されている。そして、電装基板配線３２４の電極端子接続部３２６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２つの端子部１３３ｃとを、ワイヤ配線３１２で接続している。
【0101】
第５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、液滴噴射アレイ２７のノズルプレート１００が圧力室２１０と接触する面（第２の面３０１ｂ）と反対側（下面側）の面（第１の面３０１ａ）に液滴噴射アレイ２７の駆動素子１３０に接続される各配線が配置されている。各配線は、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３１２と、電装基板３０１の電装基板配線３２４である。
【0102】
そのため、溶液が、溶液保持容器２２からはみ出しても電装基板３０１の電装基板配線３２４に付着することがない。これにより、溶液が電装基板３０１の電装基板配線３２４に付着することによる、配線の腐食や、溶液が隣接する電装基板配線３２４に付着してショート状態になることを防ぐことができる。その結果、安全性の高い液滴噴射装置を提供することが可能である。
【0103】
更に、第５の実施形態の液滴噴射装置２は、電装基板３０１が液滴噴射装置２の溶液保持容器２２の支持体となり、第１の実施形態のベース部材２１が無い構成となっている。そのため、本実施形態では、液滴噴射アレイ２７と溶液保持容器２２との接着部分と、溶液保持容器２２と電装基板３０１の接着部分の２箇所のみで接着固定することができる。したがって、第１の実施形態の装置で必要になっているベース部材２１と他の部材との接着固定部分を省略することができるので、第１の実施形態の装置に比べて、接着固定の作業がより簡便な構成となっている。また、第１の実施形態のベース部材２１が削除されたことにより、部材数が低減し、より低コストで作成することができる可能性がある。
【0104】
（第６の実施形態） 図１３および図１４は、第６の実施形態を示す。本実施形態は第５の実施形態（図１１および１２参照）の液滴噴射装置２の変形例である。なお、第６の実施形態にあって、第５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。
【0105】
第６の実施形態の液滴噴射装置２では、制御信号入力端子３２５と電極端子接続部３２６を除く電装基板配線３２４の上に、絶縁膜３２８が形成されている。絶縁膜３２８の材料は、例えばソルダレジストであり、フォトレジストによってパターニング形成される。
【0106】
第６の実施形態によれば、液滴噴射装置２は、第１の実施形態と同様、液滴噴射アレイ２７のノズルプレート１００が圧力室２１０と接触する面（第２の面３０１ｂ）と反対側（下面側）の面（第１の面３０１ａ）に液滴噴射アレイ２７の駆動素子１３０に接続される各配線が配置されている。各配線は、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３１２と、電装基板３０１の電装基板配線３２４である。
【0107】
そのため、溶液が、溶液保持容器２２からはみ出しても電装基板３０１の制御信号入力端子３２５と電極端子接続部３２６に付着することがない。これにより、溶液が電装基板３０１の制御信号入力端子３２５に付着することによる、配線の腐食を防ぐことができる。その結果、安全性の高い液滴噴射装置を提供することが可能である。
【0108】
更に、第６の実施形態の液滴噴射装置２は、制御信号入力端子３２５と電極端子接続部３２６を除く電装基板配線３２４の上に、絶縁膜３２８が形成されている。そのため、第１の実施形態と比べて、電装基板配線３２４の酸化が抑制される。また、隣接する配線間の絶縁性が向上する。
【0109】
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。
【0110】
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或いはノズル１１０に連通する溶液通過部１４１等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、ノズルプレート１００の振動板１２０、更には保護膜１５０をパターニングするのみで、ノズル１１０及び溶液通過部１４１等を形成でき、パターニングが容易となる。
【0111】
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からはみ出した溶液が、アクチュエータである駆動素子１３０に接続された電装基板配線２４、３２４に付着することがなく、電装基板配線２４、３２４が腐食したり、溶液が隣接する電装基板配線２４、３２４に付着してショート状態になったりすることを防止する液滴噴射装置を提供することができる。
【0112】
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。 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、前記第１の面に設けられ、前記アクチュエータに接続された配線と、を有する液滴噴射装置。
［２］前記配線に接続し外部から信号を入力する信号端子が、前記第１の面に設けられた［１］に記載の液滴噴射装置。
［３］前記溶液受け口は前記溶液出口より大きく、前記溶液出口は前記圧力室の開口より大きい［１］または［２］に記載の液滴噴射装置。
［４］前記信号端子に、電気的に接続された電装基板を有し、前記電装基板は、前記信号端子に接続される引出し配線を有する第３の面と、前記溶液保持容器に接している第４の面を有する、［２］または［３］に記載の液滴噴射装置。
［５］前記アクチュエータは、振動板と、前記振動板の前記圧力室と反対側に形成される下部電極と、前記下部電極に接して形成される圧電部材と、前記圧電部材に接して形成される上部電極と、前記上部電極の前記圧力室と反対側に形成される保護膜とを有する［１］乃至［４］のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
【符号の説明】
【0113】
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、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、２４ｃ…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、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…電極配線部、１３３ｃ…上側電極端子部、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、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、２３０…ノズル、２３１…周孔、２４１…ノズル、２４２…溶液通過部、２４２ａ…テーパー面、２４３…被覆部、２４３ａ…被覆部、３０１…電装基板、３０１ａ…第１の面、３０１ｂ…第２の面、３０１ｃ…開口部、３１２…ワイヤ配線、３２４…電装基板配線、３２５…制御信号入力端子、３２６…電極端子接続部、３２８…絶縁膜。