(57)【要約】【課題】貫通電極を高い位置精度でかつ効率よく形成し、サイズが最小限に抑えられた液体吐出素子を安価に提供する。【解決手段】液体吐出素子１は、発熱抵抗体１３およびその配線１４が表面側に形成された素子基板１０と、素子基板１０の表面に設けられ、発熱抵抗体１３に対応するインク流露１６および吐出口１７が形成された天板部材１５とを有する。素子基板１０にはさらに、配線１４と電気的に接続され、素子基板１０の表裏を貫通した貫通電極１２が形成される。貫通電極１２は、素子基板１０の基となる基板の表面に埋め込み電極を形成した後、その基板を裏面側から薄化し、埋め込み電極を裏面から露出させることで形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口から液体を吐出する液体吐出素子に用いられ、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生体と、該エネルギー発生体に電力を供給するための電極とを有する液体吐出素子基板の製造方法において、
基板の表面側に前記エネルギー発生体および前記エネルギー発生体に電気的に接続する配線を形成する工程と、
前記配線が形成された位置で前記基板の表面にトレンチ状の穴を形成する工程と、
前記トレンチ状の穴に電極材料を充填して、前記配線と電気的に接続された埋め込み電極を形成する工程と、
前記埋め込み電極の形成後、前記基板を裏面側から薄化し、前記埋め込み電極を前記基板の裏面から露出させ、前記基板の裏面から露出した電極部分を前記電極とすることを特徴とする液体吐出素子基板の製造方法。
【請求項２】
薄化後の前記基板の厚さが５０μｍ〜３００μｍである請求項１に記載の液体吐出素子基板の製造方法。
【請求項３】
前記基板を薄化する前に、前記基板の表面に、前記トレンチ状の穴とは異なる凹部を形成する工程をさらに有し、
前記基板を薄化する工程で、前記凹部を前記基板の表裏に貫通させることによって、吐出する液体の供給口を前記基板に形成する請求項１または２に記載の液体吐出素子基板の製造方法。
【請求項４】
液体を吐出する吐出口が開口した液流路と、該液流路内の液体を前記吐出口から吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生体と、該エネルギー発生体に電力を供給するための電極とを有する液体吐出素子の製造方法において、
基板の表面側に前記エネルギー発生体および前記エネルギー発生体に電気的に接続する配線を形成する工程と、
前記配線が形成された位置で前記基板の表面にトレンチ状の穴を形成する工程と、
前記トレンチ状の穴に電極材料を充填して、前記配線と電気的に接続された埋め込み電極を形成する工程と、
前記埋め込み電極の形成後、前記基板を裏面側から薄化し、前記埋め込み電極を前記基板の裏面から露出させ、前記基板の裏面から露出した電極部分を前記電極とする工程と、
前記エネルギー発生体および前記配線が形成された前記基板の表面に、前記液流路および前記吐出口を形成する天板部材を設ける工程とを有することを特徴とする液体吐出素子の製造方法。
【請求項５】
前記天板部材を設ける工程を、前記基板を薄化した後に行う請求項４に記載の液体吐出素子の製造方法。
【請求項６】
前記天板部材を設ける工程は、前記液流路および前記吐出口が予め形成された樹脂フィルムを前記基板の表面に接着する工程を含む請求項５に記載の液体吐出素子の製造方法。
【請求項７】
前記基板を薄化する前に、前記基板の表面に、前記トレンチ状の穴とは異なる凹部を形成する工程をさらに有し、
前記基板を薄化する工程で、前記凹部を前記基板の表裏に貫通させることによって、吐出する液体を前記基板の裏面側から前記液流路に供給するための供給口を前記基板に形成する請求項６に記載の液体吐出素子の製造方法。
【請求項８】
前記天板部材を設ける工程は、
前記液流路を形成すべき位置にレジストを形成する工程と、
前記レジストの上に感光性樹脂を塗布し、露光および現像によって前記感光性樹脂に前記吐出口を形成する工程と、
前記吐出口の形成後、前記レジストを除去して前記液流路を形成する工程とを含む請求項４または５に記載の液体吐出素子の製造方法。
【請求項９】
前記レジストを形成した後に、吐出する液体を前記基板の裏面側から前記液流路に供給するための供給口を、前記基板を貫通させて形成する工程をさらに有する請求項８に記載の液体吐出素子の製造方法。
【請求項１０】
吐出口から液体を吐出する液体吐出素子に用いられ、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生体と、該エネルギー発生体に電力を供給するための電極とを有する液体吐出素子基板において、
基板と、
前記基板の表面側に形成された、前記エネルギー発生体および前記エネルギー発生体に電気的に接続する配線と、
前記配線が形成された位置で前記基板の表裏を貫通して設けられ、前記配線と電気的に接続された貫通電極とを有し、
前記貫通電極は、前記基板の表面側に、前記配線と電気的に接続された埋め込み電極を形成した後、前記基板を裏面側から薄化し、前記基板の裏面から前記埋め込み電極を露出させることで形成されていることを特徴とする液体吐出素子基板。
【請求項１１】
液体を吐出する吐出口が開口した液流路と、該液流路内の液体を前記吐出口から吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生体と、該エネルギー発生体に電力を供給するための電極とを有する液体吐出素子において、
基板の表面側に、前記エネルギー発生体、および前記エネルギー発生体に電気的に接続する配線が形成された液体吐出素子基板と、
前記液体吐出素子基板の表面に設けられた、前記液流路および前記吐出口が形成された天板部材とを有し、
前記液体吐出素子基板には、前記基板の表面側に、前記配線と電気的に接続された埋め込み電極を形成した後、前記基板を裏面側から薄化し、前記基板の裏面から前記埋め込み電極を露出させることで形成された貫通電極が、前記電極として形成されていることを特徴とする液体吐出素子。
【請求項１２】
請求項１１に記載の少なくとも一つの液体吐出素子と、
前記液体吐出素子を支持するベースプレートとを有するインクジェットヘッド。
【請求項１３】
請求項１２に記載のインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドに供給するインクが充填または再充填されたインクタンクとを有するインクジェットカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出口からインクを吐出することによって記録媒体へ記録を行うのに好適に用いられる液体吐出素子、その液体吐出素子に用いられる基板、およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、インクジェットヘッドに設けられた微細な吐出口からインク滴を吐出し、吐出したインク滴を紙や樹脂シートなどの記録媒体に付着させることにより所望のパターンで記録を行う。インクジェットヘッドは、吐出口が開口したインク流路が形成されたノズル部材と、インク流路内のインクを吐出口から吐出させるためにインクに与える吐出用のエネルギーを発生するエネルギー発生体とを備えた液体吐出素子を有している。エネルギー発生体としては、発熱抵抗体などの電気熱変換体を用いたもの、あるいはピエゾ素子などの電気機械変換体を用いたものなどがある。
【０００３】
従来の液体吐出素子では、エネルギー発生体が表面側に形成された素子基板を有し、外部への電気的接続用の電極も素子基板の表面側に形成される。ノズル部材は、エネルギー発生体を覆って設けられる。
【０００４】
液体吐出素子は、素子基板の電極を介して、エネルギー発生体を駆動するための素子や回路等が設けられた外部基板と電気的に接続される。エネルギー発生体と垂直な方向にインクを吐出する形態の液体吐出素子では、インク供給口が素子基板を貫通して形成され、エネルギー発生体上へのインクの供給は素子基板の裏面側から行う構成となっているとともに、液体吐出素子と外部基板との電気的接続部は、液体吐出素子の吐出口が開口した面側となる。吐出口が開口した面（吐出口面）は記録媒体と対向する面であり、吐出口面と記録媒体との間隔は記録品位に大きく影響する。そのため、外部基板との電気的接続のための接続部材が吐出口面側に突出するような構成は、記録品位の点から好ましくない。
【０００５】
特許文献１，２には、外部基板との接続領域低減のため、素子基板の表面と裏面とを貫通電極でつなげることが提案されている。この構成によれば、外部基板との電気的接続を液体吐出素子の裏面で行うことができるので、外部基板との接続部材が吐出口面と記録媒体との間隔に影響を及ぼすこともなくなる。
【特許文献１】特開２００２−６７３２８号公報
【特許文献２】特開２０００−５２５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年は、インクジェット記録装置による記録の高密度化および高速化が進み、それに伴い、インクジェットヘッドも、吐出口の高密度配列化および多ノズル化が進んでいる。液体吐出素子のサイズは、吐出口の数すなわちエネルギー発生体の数に依存し、多ノズル化によって液体吐出素子のサイズは大きくなる。その一方で、フルカラー記録対応のために、インクジェットヘッドは、吐出するインクの色に対応した複数の液体吐出素子を搭載する必要がある。そのことから液体吐出素子は、ノズルの配列方向について必要な寸法は確保しつつも、それ以外の構造の小型化も求められている。また、液体吐出素子を必要最小限の使用材料で構成できるよう、構成する各種材料の使用効率向上の観点からも、液体吐出素子の小型化が求められている。
【０００７】
前述のように、貫通電極によって液体吐出素子の裏面で外部との電気的接続を行う場合、多数のノズルが高密度に配列された液体吐出素子においては、貫通電極も高密度に多数配列しなければならない。また、貫通電極を形成する際、素子基板の元となる基板へは予め貫通孔を形成しておくが、この貫通孔の形成には、一般にレーザ加工あるいはドライエッチングが用いられる。しかし、形成すべき貫通孔の深さが深くなるほど、すなわち基板の厚さが厚くなるほど、貫通孔の位置精度や垂直性が低下する。また、基板の厚さが厚いと、貫通孔の形成に時間がかかるため、結果的にコストアップを招く。さらに、貫通電極は、貫通孔にメッキで埋め込んで形成するが、メッキを充填すべき貫通孔の深さすなわち基板の厚さに対する貫通孔の直径の割合が小さいと、メッキの充填が困難になる。以上のことから、これまでと同様の厚さの基板を用いる限り、多数の貫通電極を高密度で配列するのは困難であった。
【０００８】
貫通電極を高密度に配列することができなければ、貫通電極の利点である液体吐出素子の裏面で外部と電気的に接続することが難しくなり、液体吐出素子の小型化も難しくなる。
【０００９】
インク供給口についても、素子基板の元となる基板を貫通して形成されるため、位置精度や加工時間については貫通電極用の貫通孔の形成と同様の問題を含んでいる。特に、位置精度に関しては、エネルギー発生体との相対的な位置関係も重要になる。両者間の寸法のばらつきが大きいとインクの吐出特性もばらつき、結果的に記録品位も低下する。
【００１０】
これらの問題を解決するために、予め基板を薄化しておき、その後でエネルギー発生体や貫通電極を形成することが考えられる。しかし実際には、エネルギー発生体や貫通電極の形成には真空成膜といった処理が行われる。この際に基板が高温となるため、基板の厚さが薄いと、基板に反りが生じたり基体が破損したりすることがある。また、エネルギー発生体とは別の電気素子を基板に形成する場合は、拡散等の高温プロセスがあるので、工程中での基板の温度はさらに高くなり、基板の反りや破損がより生じやすくなる。さらに、基板を薄化した後に、貫通電極形成、ノズル構造形成、吐出口形成等の工程があると、貫通電極形成後の基板の反りによるハンドリングの不都合や、薄化後の基板のハンドリング時での基板の破損が生じることがある。
【００１１】
本発明の目的は、液体吐出素子基板の貫通電極を高い位置精度でかつ効率よく形成し、それによって、サイズが最小限に抑えられた液体吐出素子を安価に提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため本発明の液体吐出素子基板の製造方法は、吐出口から液体を吐出する液体吐出素子に用いられ、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生体と、該エネルギー発生体に電力を供給するための電極とを有する液体吐出素子基板の製造方法において、
基板の表面側に前記エネルギー発生体および前記エネルギー発生体に電気的に接続する配線を形成する工程と、前記配線が形成された位置で前記基板の表面にトレンチ状の穴を形成する工程と、前記トレンチ状の穴に電極材料を充填して、前記配線と電気的に接続された埋め込み電極を形成する工程と、前記埋め込み電極の形成後、前記基板を裏面側から薄化し、前記埋め込み電極を前記基板の裏面から露出させ、前記基板の裏面から露出した電極部分を前記電極とすることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の液体吐出素子の製造方法は、液体を吐出する吐出口が開口した液流路と、該液流路内の液体を前記吐出口から吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生体と、該エネルギー発生体に電力を供給するための電極とを有する液体吐出素子の製造方法において、
基板の表面側に前記エネルギー発生体および前記エネルギー発生体に電気的に接続する配線を形成する工程と、前記配線が形成された位置で前記基板の表面にトレンチ状の穴を形成する工程と、前記トレンチ状の穴に電極材料を充填して、前記配線と電気的に接続された埋め込み電極を形成する工程と、前記埋め込み電極の形成後、前記基板を裏面側から薄化し、前記埋め込み電極を前記基板の裏面から露出させ、前記基板の裏面から露出した電極部分を前記電極とする工程と、前記エネルギー発生体および前記配線が形成された前記基板の表面に、前記液流路および前記吐出口を形成する天板部材を設ける工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の液体吐出素子基板の製造方法および液体吐出素子の製造方法によれば、上記のように、基板の表面側に埋め込み電極を形成しておき、その後、基板を裏面側から薄化し、埋め込み電極を基板の裏面から露出させることで、基板の表裏を貫通する貫通電極を形成する。そのため、埋め込み電極を形成するために基板に形成する穴の深さを、加工時間、加工精度、および薄化後の基板のハンドリング性に基づいて設定することができ、それによって、液体吐出素子基板を効率よくかつ高い寸法精度で製造可能となる。
【００１５】
本発明の液体吐出素子基板は、吐出口から液体を吐出する液体吐出素子に用いられ、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生体と、該エネルギー発生体に電力を供給するための電極とを有する液体吐出素子基板において、
基板と、前記基板の表面側に形成された、前記エネルギー発生体および前記エネルギー発生体に電気的に接続する配線と、前記配線が形成された位置で前記基板の表裏を貫通して設けられ、前記配線と電気的に接続された貫通電極とを有し、前記貫通電極は、前記基板の表面側に、前記配線と電気的に接続された埋め込み電極を形成した後、前記基板を裏面側から薄化し、前記基板の裏面から前記埋め込み電極を露出させることで形成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の液体吐出素子は、液体を吐出する吐出口が開口した液流路と、該液流路内の液体を前記吐出口から吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生体と、該エネルギー発生体に電力を供給するための電極とを有する液体吐出素子において、
基板の表面側に、前記エネルギー発生体、および前記エネルギー発生体に電気的に接続する配線が形成された液体吐出素子基板と、前記液体吐出素子基板の表面に設けられた、前記液流路および前記吐出口が形成された天板部材とを有し、前記液体吐出素子基板には、前記基板の表面側に、前記配線と電気的に接続された埋め込み電極を形成した後、前記基板を裏面側から薄化し、前記基板の裏面から前記埋め込み電極を露出させることで形成された貫通電極が、前記電極として形成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の液体吐出素子基板および液体吐出素子によれば、特に電極に関して高い位置精度で形成されるので、液体吐出素子基板、ひいては液体吐出素子の小面積化が達成される。
【００１８】
さらに本発明は、上記本発明の少なくとも一つの液体吐出素子と、この液体吐出素子を搭載するベースプレートとを有するインクジェットヘッドを提供し、また、本発明のインクジェットヘッドと、このインクジェットヘッドに供給するインクが充填または再充填されたインクタンクとを有するインクジェットカートリッジを提供する。
【００１９】
なお、本発明において、液体吐出素子基板（または単に素子基板）とは、基板に対してエネルギー発生体および電極といった、液体を吐出させるための電気的構成が形成されたものをいう。
【００２０】
また、本発明において吐出の対象とする液体は、主として、色素成分を有するインクを意味するが、それに限らず、例えば、インクの滲み防止のために、記録媒体へのインクの付着前、あるいは付着後に記録媒体に付着される処理液も含む。これらインクや処理液は特に区別しない。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、液体吐出素子基板の貫通電極を高い位置精度でかつ効率よく形成できるので、液体吐出素子のサイズを最小限に抑えることができ、しかも製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態による液体吐出素子を示し、図１（ａ）はその部分平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【００２４】
図１に示す液体吐出素子１は、エネルギー発生体である複数の発熱抵抗体１３が形成された素子基板１０と、発熱抵抗体１３を覆って素子基板１０上に設けられ、各発熱抵抗体１３に対応するノズル構造を形成する天板部材１５とを有する。
【００２５】
素子基板１０は、シリコン基板から作られ、その表面側に複数の発熱抵抗体１３および各発熱抵抗体１３にそれぞれ接続する配線１４が形成されている。素子基板１０の幅方向（Ｘ方向）中央部には、素子基板１０の長手方向（Ｙ方向）に沿って延びて素子基板１０の表裏を貫通したスリット状のインク供給口１１が形成されている。発熱抵抗体１３は、このインク供給口１１を中心に２列に、かつ、各列の位置を互いに１／２ピッチずらして配置されている。各配線１４の両端部にはそれぞれ、配線と電気的に接続され、素子基板１０の表裏を貫通して形成された貫通電極１２が接続されている。貫通電極１２は、素子基板１０の元となる基板の表面から所定の深さで埋め込み電極を形成しておき、その後、埋め込み電極が基体の裏面から露出するまで基板を裏面側から薄化することで形成されている。
【００２６】
天板部材１５は、ノズル構造として、各発熱抵抗体１３と対向する位置にそれぞれ開口した吐出口１７と、それぞれ発熱抵抗体１３上を通ってインク供給口１１と各吐出口１７とを連通するインク流路１６とを有する。天板部材１５は、例えば樹脂材料で構成することができる。
【００２７】
液体吐出素子１は、記録信号に基づいて発熱抵抗体１３に電力を供給することによって駆動するための回路や他の素子が設けられた外部基板とともにベースプレート（不図示）に搭載され、これによってインクジェットヘッドが構成される。外部基板は液体吐出素子１の裏面側に配され、外部基板から貫通電極１２および配線１４を介して、発熱抵抗体１３へ電力が供給される。また、ベースプレートにはインク供給口１１と対応する位置に、インクを収容保持しているインク収容部（不図示）と連通するインク導出口（不図示）を有する。
【００２８】
インク収容部からインク供給口１１に供給されたインクは、毛管力によって、インク流路１６を満たして吐出口１７でメニスカスを形成した状態で保たれる。この状態で発熱抵抗体１３を駆動し、発熱抵抗体１３上のインクに膜沸騰を生じさせ、この膜沸騰によってインクに圧力を作用させることで、吐出口１７からインクが吐出する。
【００２９】
次に、本実施形態の液体吐出素子１の製造手順の幾つかの例を説明する。
【００３０】
（液体吐出素子の製造手順１）
まず、図２に示すように、元となる基板であるシリコン基板１０１の表面にＴａＮ膜およびＡｌ膜をスパッタ法にて成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いて所定のパターンにパターニングすることで、ＴａＮ膜からなる発熱抵抗体１３および配線１４を形成する。ここでは、シリコン基板１０１として厚さが６２５μｍのものを用いた。また、発熱抵抗体１３のサイズは、３０μｍ×３０μｍとした。必要に応じて、発熱抵抗体１３および配線１４の上に保護層（不図示）を設けてもよい。
【００３１】
次いで、図３に示すように、配線１４の両端部に相当する位置に、配線１４を貫通してさらにシリコン基板１０１の所定の深さまで達するトレンチ状の穴を形成する。所定の深さとは、シリコン基板１０１の表面からの深さが、シリコン基板１０１の薄化後の厚さよりも大きくなるような深さである。この穴は、ドライエッチングやレーザ加工などによって形成することができる。その後、形成した穴の内周面にメッキシード層（不図示）を成膜し、さらに、電解メッキによって、メッキシード層を成膜した穴を、電極材料である金でメッキして充填する。これにより、シリコン基板１０１の表面側に露出し、配線１４と電気的に接続された埋め込み電極１０２を形成する。
【００３２】
埋め込み電極１０２は、最終的には貫通電極１２（図１参照）となる。したがって、ここで形成するトレンチ状の穴の深さおよび直径は、所望の寸法精度を確保でき、かつ電極材料の充填性が良好な範囲で選択することができる。トレンチ状の穴の深さ、言い換えれば、シリコン基板１０１の厚さ方向での埋め込み電極１０２の寸法は、好ましくは５０〜３００μｍである。この寸法が３００μｍよりも大きいと、穴の位置精度および垂直性が低下するおそれがあり、また、加工にも時間がかかる。一方、５０μｍ未満では、こういった問題はないが、埋め込み電極１０２を貫通電極１２とするために、それだけシリコン基板１０１の厚さを薄くする必要が生じるので、シリコン基板１０１を薄化した後のハンドリングに不具合が生じるおそれがある。この寸法の範囲内では、トレンチ状の穴の直径は２５μｍ以上であれば、電極材料も良好に充填することができる。穴の直径が大きくなるほど電極材料の充填性は良好になるが、その上限は、発熱抵抗体１３の配列ピッチ、具体的には埋め込み電極１０２の配列ピッチに基づいて自ずと制限される。ここでは、トレンチ状の穴は、直径が２５μｍ、シリコン基板１０１の表面からの深さが３００μｍとなるように形成した。
【００３３】
次いで、シリコン基板１０１を裏面側から薄化し、埋め込み電極１０２を裏面側から露出させる。薄化には、この種の基板の薄化に用いられる種々の技術を用いることができ、例えば、はじめに機械的な研削加工によって荒削りし、次に、化学機械研磨などによって所望の寸法まで研磨する方法が挙げられる。このシリコン基板１０１の薄化によって、図４に示すように、埋め込み電極１０２（図３参照）は結果的に素子基板１０の表裏を貫通する貫通電極１２となり、これによって素子基板１０が完成する。ここでは、素子基板１０の厚さは３００μｍとしたが、上述したトレンチ状の穴の深さに対応して、素子基板１０の厚さは５０μｍ〜３００μｍの範囲であることが好ましい。
【００３４】
埋め込み電極１０２を形成しておいたシリコン基板１０１を薄化して貫通電極１２を形成することによって、得られた素子基板１０の裏面は平坦になるので、以降の工程での素子基板１０の保持を安定して行うことができる。素子基板１０を安定して保持できることによって、それ以降に形成される構造を精度よく形成することができる。一方、シリコン基板１０１に発熱抵抗体１２を形成した後に貫通孔を形成し、その貫通孔を電極材料で充填して貫通電極１２を形成した場合は、電極材料の充填や、前述したメッキシード層の形成によって、素子基板の表裏に僅かではあるが凹凸が生じる。特に裏面側の凹凸は、後工程での素子基板１０を安定して保持するのを困難にし、結果的に、後工程で各構造を精度よく形成できなくなることがある。
【００３５】
次いで、図５に示すように、素子基板１０に、素子基板１０の表裏を貫通するインク供給口１１を形成する。インク供給口１１の形成は、例えば、次のようにして行うことができる。まず、素子基板１０の裏面にエッチング用のマスク材を形成し、インク供給口１１の形状にパターニングする。その後、ドライエッチングによってインク供給口１１を形成し、最後にマスク材を除去する。また、レーザ加工によってインク供給口１１を形成してもよい。
【００３６】
インク供給口１１を形成したら、図１に示したように、素子基板１０の表面側に、インク流路１６および吐出口１７が形成された天板部材１５を接着する。天板部材１５は、樹脂製のフィルムから作ることができ、インク流路１６および吐出口１７は、このフィルムにレーザ加工によって形成することができる。
【００３７】
以上の一連の工程によって、液体吐出素子１が作製される。上述のようにして作製された液体吐出素子１においては、貫通電極１２のための穴を、従来と比較して浅い深さで形成できるため、高い位置精度および寸法精度で加工することができる。このことにより、貫通電極１２を高密度で配列させることができ、結果的に、同じ仕様であっても、素子基板１０の面積を従来と比較して小さくすることができる。また、貫通電極１２のための穴の加工を短時間で行うことができるので、素子基板１０を効率よく作製することができ、結果的に素子基板１０の製造コストを低減することができる。素子基板１０の小面積化および製造コストの低減により、液体吐出素子１自身の、小面積化および製造コストの低減も達成される。また、電極の形成時は、基板は厚さが厚いままであるので、電極の形成工程において、ハンドリングによる素子基板１０の破損等も防止できる。
【００３８】
さらに、インク供給口１１をシリコン基板１０１の薄化後に形成しているので、インク供給口１１の位置精度を向上させることができる。これにより、インク供給口１１と発熱抵抗体１３との間の寸法精度が向上し、その結果、インクの吐出特性を向上させることができる。また、外部基板との電気的接続は貫通電極１２を介して液体吐出素子１の裏面側で行われ、液体吐出素子１の表面側に突出する要素をなくすることができるので、記録媒体と吐出口１７との間の寸法を、液体吐出素子の表面側で電気的接続を行う場合と比べて小さくすることができる。記録媒体と吐出口１７との間の寸法を小さくできることによって、吐出したインク滴の着弾位置精度を向上させ、記録品位を向上させることができる。
【００３９】
（液体吐出素子の製造手順２）
上述した例では、天板部材１５を、樹脂フィルムにレーザ加工を施したもので形成した例を示したが、樹脂材料の塗布によって形成することもできる。以下に、その製造手順について、図６〜図９を参照して説明する。
【００４０】
シリコン基板を薄化することにより貫通電極を形成する工程、つまり図４の工程までは、前述した製造手順１と同様である。この工程の後、図６に示すように、発熱抵抗体１３および配線１４を形成した素子基板１０の表面にポジ型のレジストを１５μｍの厚さで塗布し、露光および現像によって、レジストをインク流路１６（図１参照）のパターンにパターニングし、流路パターン層１０３を形成する。
【００４１】
この流路パターン層１０３を覆って、感光性のネガ型のエポキシ樹脂を３０μｍの厚さで塗布する。このエポキシ樹脂の、流路パターン層１０３を隔てて発熱抵抗体１３と対向する位置に、露光および現像によって吐出口１７を開口し、これによって図７に示すように天板部材１５を形成する。吐出口１７の直径は２５μｍとした。
【００４２】
次いで、図８に示すように、天板部材１５の表面に樹脂を塗布することによって、保護材層１０５を形成する。保護材層１０５の形成後、図９に示すように、素子基板１０にインク供給口１１を形成する。インク供給口１１は、前述したのと同様に、素子基板１０の裏面にマスク材を形成およびパターニングし、ドライエッチングによって形成することができる。この際、流路パターン層１０３がエッチストッパとして働く。
【００４３】
最後に、流路パターン層１０３および保護材層１０５を除去し、これによって、図１に示した液体吐出素子１が完成する。
【００４４】
本例によれば、天板部材１５を精度よく形成することができる。その結果、インク流路１６および吐出口１７を高い寸法精度で形成できるとともに、発熱抵抗体１３との位置合わせも高い精度で行うことができ、小液滴を吐出する液体吐出素子にも十分に対応することができる。インクジェットヘッドは、より高精細な記録を可能とするため、吐出するインクの小液滴化が進む傾向にあるが、小液滴においては液滴の運動エネルギーが小さく、記録媒体への着弾位置精度が悪くなりやすい。そこで、ノズル構造を高い寸法精度で形成することは、小液滴化に対して有利になる。
【００４５】
（液体吐出素子の製造手順３）
液体吐出素子用基板のハンドリングを考慮すると、液体吐出素子用基板の薄化は、できるだけ後の工程で行ったほうが好ましい。本例では、液体吐出素子用基板のハンドリング性を向上させた製造手順を説明する。
【００４６】
埋め込み電極１０２を形成する工程、つまり図３の工程までは製造手順１と同様に作製する。この工程の後、図１０に示すように、発熱抵抗体１３および配線１４を形成したシリコン基板１０１の表面にポジ型のレジストを１５μｍの厚さで塗布し、露光および現像によって、レジストをインク流路１６（図１参照）のパターンにパターニングし、流路パターン層１０３を形成する。
【００４７】
この流路パターン層１０３を覆って、感光性のネガ型のエポキシ樹脂を３０μｍの厚さで塗布する。このエポキシ樹脂の、流路パターン層１０３を隔てて発熱抵抗体１３と対抗する位置に、露光および現像によって吐出口１７を開口し、これによって図１１に示すように天板部材１５を形成する。吐出口１７の直径は２５μｍとした。
【００４８】
次いで、図１２に示すように、天板部材１５の表面に樹脂を塗布することによって、保護材層１０５を形成する。保護材層１０５の形成後、シリコン基板１０１を裏面側から薄化し、埋め込み電極１０２を裏面側から露出させることで、図１３に示すように、貫通電極１２が形成された素子基板１０を得る。基板の薄化は、製造手順１と同様にして行うことができる。
【００４９】
その後は、前述した製造手順２と同様にして素子基板１０にインク供給口を形成するとともに、流路パターン層１０３および保護材層１０５を除去し、これによって、図１に示した液体吐出素子１が完成する。
【００５０】
本例によれば、素子基板１０を形成した後の工程数が、前述した製造手順２と比較して少ないので、製造工程でのハンドリング性がより向上する。
【００５１】
（液体吐出素子の製造手順４）
図１に示した構成において、貫通電極１２およびインク供給口１１は、いずれも素子基板１０の表裏を貫通して形成されるものである。そこで、貫通電極１２を形成するための穴と、インク供給口１１を同一工程で形成すれば、製造工程を簡略化でき、より好ましいものとなる。以下に、貫通電極１２を形成するための穴とインク供給口１１とを同一工程で形成する場合の、液体吐出素子１の製造手順の一例を説明する。
【００５２】
シリコン基板１０１に発熱抵抗体１３および配線１４を形成する工程、つまり図２の工程までは、製造手順１と同様に作製する。この工程の後、図１４に示すように、シリコン基板１０１の表面において、埋め込み電極１０２を形成する位置にトレンチ状の穴を形成するとともに、インク供給口１１（図１参照）となる領域に、凹部１０７を形成する。これらは別工程で形成してもよいが、同一工程で形成することによって、製造工程を簡略化できる。また、これらの加工は、ドライエッチングやレーザ加工等によって行うことができる。その後、トレンチ状の穴を、製造手順１と同様にして電極材料で充填し、シリコン基板１０１の表面側に露出した埋め込み電極１０２を形成する。埋め込み電極１０２のための穴の深さ、および凹部１０７の深さは、製造手順１と同様である。
【００５３】
次いで、シリコン基板１０１を裏面側から薄化し、埋め込み電極１０２を素子基板１０の裏面から露出させるとともに、凹部１０７を素子基板１０の表裏で貫通させることで、図５に示した構成における、貫通電極１２およびインク供給口１１を同時に形成することができる。シリコン基板１０１の薄化は、製造手順１と同様に行うことができる。以降は、製造手順１と同様に、素子基板１０の表面に天板部材１５を接着し、図１に示したような液体吐出素子１が得られる。
【００５４】
以上説明したように、上述した各製造手順によれば、シリコン基板１０１に埋め込み電極１０２を形成し、その後、シリコン基板１０１を薄化して埋め込み電極１０２を貫通電極１２とすることで、貫通電極１２を効率よく、しかも高い位置精度で形成することができるので、液体吐出素子１の小型化および製造コスト低減に大きく貢献する。
【００５５】
なお、上述した例では、発熱抵抗体１３を２列に配列した例を示したが、発熱抵抗体１３の配列はこれに限られるものではない。また、エネルギー発生体として熱エネルギーをインクに与える発熱抵抗体１３を用いた例を示したが、エネルギー発生体としては機械的な振動によってインクに吐出エネルギーを与えるピエゾ素子といった電気機械変換体を用いることもできる。
【００５６】
次に、本発明を適用したインクジェット記録装置の一例について、図１５を参照して説明する。
【００５７】
図１５に示すインクジェット記録装置は、シリアル型のインクジェット記録装置であり、フレームに支持されたガイド軸３に沿って往復移動可能に設けられたキャリッジ２と、記録が行われる記録媒体を積載し、積載した記録媒体を１枚ずつ送り出す自動給紙装置６と、自動給紙装置６から送り出された記録媒体を搬送する搬送ローラや排紙ローラ等で構成される搬送機構とを有する。キャリッジ２には、キャリッジモータ４の回転により駆動されるタイミングベルト５の一部位が固定されており、キャリッジモータ４を正回転および逆回転させることによって、キャリッジ２はガイド軸３に沿って往復移動する。キャリッジ２は、インクジェットカートリッジ７を着脱自在に搭載している。インクジェットカートリッジ７は、前述した液体吐出素子１（図１参照）を搭載した記録ヘッドと、記録ヘッドへ供給するインクを充填または再充填したインクタンクとを一体化したものであり、記録ヘッドがインクを下向きに吐出するようにキャリッジ２に搭載されている。また、記録ヘッドは、単色記録用であれば１つの液体吐出素子１を搭載し、カラー記録用であれば、吐出するインクの種類に応じた数の複数の液体吐出素子１を搭載する。カラー記録用の場合、インクタンクも、吐出するインクの種類の数だけ設けられる。
【００５８】
自動給紙装置６から送り出された記録媒体は、搬送機構によって、インクジェットカートリッジ７に搭載された記録ヘッドと対向する領域に配置されたプラテン８上を通過するように、キャリッジ２の往復移動方向と交差する方向に搬送される。自動給紙装置６の動作および搬送機構の動作は、フィードモータ９によって行われる。
【００５９】
キャリッジ２を往復移動させながら記録ヘッドからインク滴を吐出させることで、記録媒体に記録が行われる。このとき、キャリッジ２の一方向への移動の都度、あるいは、１往復移動の都度、記録媒体を所定のピッチで間欠送りすることで、記録媒体全体に対して記録が行われる。
【００６０】
ここでは、インクジェットカートリッジ７として、記録ヘッドとインクタンクとを一体化した例を示したが、両者を互いに分離可能な構成とし、インクタンク内のインクがなくなった場合には、インクタンクのみを交換できるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態による液体吐出素子を示し、図１（ａ）はその部分平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図２】図１に示す液体吐出素子の製造手順１を説明する図である。
【図３】図１に示す液体吐出素子の製造手順１を説明する図である。
【図４】図１に示す液体吐出素子の製造手順１を説明する図である。
【図５】図１に示す液体吐出素子の製造手順１を説明する図である。
【図６】図１に示す液体吐出素子の製造手順２を説明する図である。
【図７】図１に示す液体吐出素子の製造手順２を説明する図である。
【図８】図１に示す液体吐出素子の製造手順２を説明する図である。
【図９】図１に示す液体吐出素子の製造手順２を説明する図である。
【図１０】図１に示す液体吐出素子の製造手順３を説明する図である。
【図１１】図１に示す液体吐出素子の製造手順３を説明する図である。
【図１２】図１に示す液体吐出素子の製造手順３を説明する図である。
【図１３】図１に示す液体吐出素子の製造手順３を説明する図である。
【図１４】図１に示す液体吐出素子の製造手順４を説明する図である。
【図１５】本発明を適用したインクジェット記録装置の一例の斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１    液体吐出素子
１０    薄化基板
１１    インク供給口
１２    貫通電極
１３    発熱抵抗体
１４    配線
１５  天板部材
１６    インク流路
１７    吐出口
【図１】
2006027109.tif 000003
【図２】
2006027109.tif 000004
【図３】
2006027109.tif 000005
【図４】
2006027109.tif 000006
【図５】
2006027109.tif 000007
【図６】
2006027109.tif 000008
【図７】
2006027109.tif 000009
【図８】
2006027109.tif 000010
【図９】
2006027109.tif 000011
【図１０】
2006027109.tif 000012
【図１１】
2006027109.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2006027109.tif 000015
【図１４】
2006027109.tif 000016
【図１５】
2006027109.tif 000017