(57)【要約】【課題】  小型化されて冷却効率が高いインクジェット記録ヘッド用チップ、このインクジェット記録ヘッド用チップを有するインクジェット記録ヘッド、このインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置、及び、インクジェット記録ヘッド用チップの製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】  インク滴を吐出させるための発熱素子が設けられた発熱素子側基板１４をウエハに配列状態で形成する。そして、このウエハの背面側に、冷却用の液体が当接する溝８４を形成し、更に、溝８４に連通する冷却水流入口９４Ｉと冷却水流出口９４Ｅとが形成されたポリイミド膜９２で溝８４を外側から覆うように貼り付けることにより、冷却水が流れる冷却水流路１００を形成する。これにより、冷却水が発熱素子側基板１４に直接に当接して冷却するので、発熱素子側基板１４から熱を除去させ易い。【選択図】        図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出させるための発熱素子を有し背面側に冷却用の流体が当接する発熱素子側基板を備えたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド用チップ。
【請求項２】
前記流体として液体を循環させる液体循環機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド用チップ。
【請求項３】
前記発熱素子側基板の背面側に溝が形成され、前記溝を外側から覆う遮蔽膜が設けられ、前記遮蔽膜には前記溝に連通する液体流入口と液体流出口とが形成されていることにより、前記液体が流れる冷却用流路が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド用チップ。
【請求項４】
前記液体循環機構にはピエゾ素子が設けられ、前記ピエゾ素子の振動により前記液体が前記冷却用流路を流れて循環することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録ヘッド用チップ。
【請求項５】
前記冷却用流路の流路高さが前記発熱素子側基板の厚みの１／１００〜２／３の範囲内であり、前記冷却用流路の流路幅が５〜５００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項３又は４に記載のインクジェット記録ヘッド用チップ。
【請求項６】
前記冷却手段が、前記液体として水系媒体を流すことを特徴とする請求項２〜請求項５のうち何れか１項に記載のインクジェット記録ヘッド用チップ。
【請求項７】
前記冷却手段が、前記液体として、吐出させるインク液を流すことを特徴とする請求項２〜請求項５のうち何れか１項に記載のインクジェット記録ヘッド用チップ。
【請求項８】
空冷用のフィンが前記発熱素子側基板の背面側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド用チップ。
【請求項９】
前記フィンの高さが、前記発熱素子側基板の厚みの１／２〜８／１１の範囲内であり、前記フィンの幅が５００μｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録ヘッド用チップ。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のうち何れか１項のインクジェット記録ヘッド用チップを有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項１１】
請求項１０に記載のインクジェット記録ヘッドを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１２】
インク滴を吐出させるための発熱素子が設けられた発熱素子側基板と、前記発熱素子側基板に冷却用の液体を当接させて前記発熱素子側基板を冷却する冷却手段と、を備えたインクジェット記録ヘッド用チップの製造方法であって、
前記発熱素子側基板を配列状態で形成したウエハ基板の背面側に前記液体が当接する溝を形成し、
更に、前記溝に連通する液体流入口と液体流出口とが形成された遮蔽膜で前記溝を外側から覆うように貼り付けることにより、前記液体が流れる冷却用流路を形成したことを特徴とするインクジェット記録ヘッド用チップの製造方法。
【請求項１３】
前記遮蔽膜が樹脂からなり、前記ウエハ基板と前記遮蔽膜との貼り付けを陽極接合で行うことを特徴とする請求項１２に記載のインクジェット記録ヘッド用チップの製造方法。
【請求項１４】
インク滴を吐出させるための発熱素子が設けられた発熱素子側基板と、前記発熱素子側基板を空冷する冷却手段と、を備えたインクジェット記録ヘッド用チップの製造方法であって、
前記発熱素子側基板を配列状態で形成したウエハ基板の背面側に溝を形成することによりフィンを形成したことを特徴とするインクジェット記録ヘッド用チップの製造方法。
【請求項１５】
前記溝をドライエッチングで形成することを特徴とする請求項１４に記載のインクジェット記録ヘッド用チップの製造方法。
【請求項１６】
前記フィンの幅を５００μｍ以下とし、前記フィンの高さを前記発熱素子側基板の厚みの１／２〜８／１１の範囲内としたことを特徴とする請求項１４又は１５に記載のインクジェット記録ヘッド用チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却機構を備えたインクジェット記録ヘッド用チップ、このインクジェット記録ヘッド用チップを有するインクジェット記録ヘッド、このインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置、及び、インクジェット記録ヘッド用チップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット記録装置は低価格でありながら高画質なカラー記録装置として注目されている。インクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッドとしては、例えば、個別流路に配設された発熱素子に通電し、インクを気化させた圧力でノズルからインクを噴射させるサーマル型のインクジェット記録ヘッドが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、従来のインクジェット記録装置では、記録動作によりインクジェット記録ヘッドの温度が上昇し過ぎると、記録濃度が変化したり、記録むらが発生したりして動作が不安定になり、更にはインクが吐出されなくなるという事態までも生じ得る。また、カラー印字の場合には、各色のインクの混合比率にばらつきが生じ、色合いがばらつくという事態も生じる。高速印刷を行うと、特にこのことは顕著になりやすい。
【０００４】
このため、インクジェット記録ヘッドを冷却する種々の冷却機構が従来から提案されている。例えば、特許文献２には、サーマル型のインクジェット記録ヘッドにおいて、インクジェット記録ヘッドに設けられたプリント基板に温度検出素子を設け、インクジェット記録ヘッドに外側から放熱部材を接触させて空冷すると共に、温度検出素子と放熱部材とを熱伝導性が良好な熱結合手段で結合することが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３では、ヒータ等の電気熱変換体を設けたシリコンウエハを、冷却フィンを外側に形成したヘッド基台上に固着させ、冷却フィンからにより放熱効率を高めている。
【０００６】
また、特許文献３では、熱伝導性の良いベースプレートをインクジェット記録ヘッドに設けている。そして、このベースプレートの背面側に取付けられたウォータジャケットと、ウォータジャケット内の冷却水を循環させる循環機構と、で構成される冷却機構を設けている。
【特許文献１】特開平９−２２６１４２号公報
【特許文献２】特開平６−２５５１１１号公報
【特許文献３】特開平５−３３０２０７号公報
【特許文献４】特開平８−７２２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２や特許文献３では、放熱部材やヘッド基台等の冷却部材をインクジェット記録ヘッドの外部に設けているため、インクジェット記録ヘッドの小型化が困難であるという問題があった。また、空冷であるため、水冷に比べ、放熱効率が低いという問題もあった。
【０００８】
また、特許文献４では、インクジェット記録ヘッドの外部に冷却機構を設けているため、インクジェット記録ヘッドの小型化が困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事実を考慮して、小型化されて冷却効率が高いインクジェット記録ヘッド用チップ、このインクジェット記録ヘッド用チップを有するインクジェット記録ヘッド、このインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置、及び、インクジェット記録ヘッド用チップの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、図２９に示すように、インクジェット記録ヘッド２０２の外部から接合されたヒートシンク２０４で冷却する従来の構造では、インクジェット記録ヘッド２０２のヘッド基板２０６が厚いため、冷却効率が悪いことに着目した。
【００１１】
そこで、本発明者は、インクジェット記録ヘッドを外部から冷却するのではなく、インクジェット記録ヘッド内部に冷却機構を設けることを考え、更に検討を重ね、本発明を完成するに至った。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、インク滴を吐出させるための発熱素子を有し背面側に冷却用の流体が当接する発熱素子側基板を備えたことを特徴とする。
【００１３】
このように、請求項１に記載の発明では、冷却用の流体が発熱素子側基板に直接に当接して冷却するので、これにより、発熱素子側基板から熱を除去させ易い。従って、冷却効率が高い小型のインクジェット記録ヘッド用チップを実現させることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記流体として液体を循環させる液体循環機構を備えたことを特徴とする。
【００１５】
これにより、空冷に比べて冷却効率が高く、また、この液体を循環させることにより、液体を排出しなくても済み、小型化、低コスト化を実現できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記発熱素子側基板の背面側に溝が形成され、前記溝を外側から覆う遮蔽膜が設けられ、前記遮蔽膜には前記溝に連通する液体流入口と液体流出口とが形成されていることにより、前記液体が流れる冷却用流路が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、冷却用流路の大部分を発熱素子側基板の壁面で形成することができ、冷却用の流体に効率良く熱を吸収させることができる。溝の形状については、発熱素子側基板を効率良く冷却できる形状であることが好ましい。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記液体循環機構にはピエゾ素子が設けられ、前記ピエゾ素子の振動により前記液体が前記冷却用流路を流れて循環することを特徴とする。
【００１９】
これにより、液体循環機構の構成を簡素で小型にできる。また、ピエゾ素子を高周波数で振動させることにより冷却用の液体の流量を増大させることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、前記冷却用流路の流路高さが前記発熱素子側基板の厚みの１／１００〜２／３の範囲内であり、前記冷却用流路の流路幅が５〜５００μｍの範囲内であることを特徴とする。
【００２１】
これにより、上記の溝をマイクロチャネル構造にして冷却用流路の高さ幅を小さくすることができ、インクジェット記録ヘッド用チップの更なる小型化を達成できる。なお、冷却用流路の流路高さが発熱素子側基板の厚みの１／１００〜２／３の範囲内であると、冷却用流路の流路高さは数μｍ〜数百μｍの範囲内であることが多い。また、冷却用流路の流路高さ及び幅がこの範囲内であれば、上記の溝は、通常、マイクロチャネルである。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、前記冷却手段が、前記液体として水系媒体を流すことを特徴とする。
【００２３】
これにより、冷却用の液体として比熱が大きくて安価な媒体を使用するインクジェット記録ヘッド用チップを実現させることができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、前記冷却手段が、前記液体として、吐出させるインク液を流すことを特徴とする。
【００２５】
これにより、発熱素子側基板を冷却するための冷却媒体を新たに備える必要がない。
【００２６】
また、インク液で発熱素子側基板を冷却することによってこのインク液が加温されているので、インク滴を吐出させる際に発熱素子で必要とされる発熱量を低減させることができる。この効果は、インクジェット記録ヘッド用チップ内に形成されるインク液室内のインク液で発熱素子側基板を冷却させる構成であると、特に顕著になる。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、空冷用のフィンが前記発熱素子側基板の背面側に形成されていることを特徴とする。
【００２８】
このように、請求項８に記載の発明では、発熱素子側基板を直接的に空冷するので、空冷であっても発熱素子側基板の温度上昇を効率良く抑えることができる。また、空冷であるので、冷却機構を簡素にすることができる。
【００２９】
請求項９に記載の発明は、前記フィンの高さが、前記発熱素子側基板の厚みの１／２〜８／１１の範囲内であり、前記フィンの幅が５００μｍ以下であることを特徴とする。
【００３０】
これにより、フィンを小型化することができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明は、インクジェット記録ヘッドが、請求項１〜請求項９のうち何れか１項のインクジェット記録ヘッド用チップを有することを特徴とする。
【００３２】
これにより、インクジェット記録ヘッド用チップでの発熱量が多くても、記録媒体に良好に記録することができるインクジェット記録ヘッドを実現させることができる。
【００３３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のインクジェット記録ヘッドを有することを特徴とする。
【００３４】
これにより、インクジェット記録ヘッド用チップでの発熱量が多くても、インクジェット記録ヘッドで記録媒体に良好に記録することができるので、高速印刷が可能になる。
【００３５】
請求項１２に記載の発明は、インク滴を吐出させるための発熱素子が設けられた発熱素子側基板と、前記発熱素子側基板に冷却用の液体を当接させて前記発熱素子側基板を冷却する冷却手段と、を備えたインクジェット記録ヘッド用チップの製造方法であって、前記発熱素子側基板を配列状態で形成したウエハ基板の背面側に前記液体が当接する溝を形成し、更に、前記溝に連通する液体流入口と液体流出口とが形成された遮蔽膜で前記溝を外側から覆うように貼り付けることにより、前記液体が流れる冷却用流路を形成したことを特徴とする。
【００３６】
この後、一般的なインクジェット記録ヘッド用チップの形成で行うダイシングによって、複数のインクジェット記録ヘッド用チップを同時に得ることができる。
【００３７】
請求項１２に記載の発明により、上記のような冷却用流路を容易に形成することができる。このようにして形成された冷却用流路に冷却用の液体を流すと、この液体が発熱素子側基板に直接に当接して冷却するので、発熱素子側基板から熱を除去させ易い。なお、溝を形成する際、ドライエッチングで形成してもよい。これにより、溝の形状を、マイクロチャネル等の任意の形状に形成することができる。
【００３８】
請求項１３に記載の発明は、前記遮蔽膜が樹脂からなり、前記発熱素子側基板と前記遮蔽膜との貼り付けを陽極接合で行うことを特徴とする。
【００３９】
これにより、この貼り付けを低コストで容易に行うことができる。
【００４０】
請求項１４に記載の発明は、インク滴を吐出させるための発熱素子が設けられた発熱素子側基板と、前記発熱素子側基板を空冷する冷却手段と、を備えたインクジェット記録ヘッド用チップの製造方法であって、前記発熱素子側基板を配列状態で形成したウエハ基板の背面側に溝を形成することによりフィンを形成したことを特徴とする。
【００４１】
これにより、空冷用のフィンを簡易に高精度で形成することができる。
【００４２】
請求項１５に記載の発明は、前記溝をドライエッチングで形成することを特徴とする。
【００４３】
これにより、フィン形状を任意の形状に形成し易い。また、隣り合うフィンの間隔を任意に設定することができ、フィンの配置位置、密度を任意に設定することができる。ドライエッチングとしては、例えば反応性イオンエッチングで行う。これにより、高精度なフィン構造を形成できるので効率の高いフィン構造を形成できるという効果を奏することができる。
【００４４】
請求項１６に記載の発明は、前記フィンの幅を５００μｍ以下とし、前記フィンの高さを前記発熱素子側基板の厚みの１／２〜８／１１の範囲内としたことを特徴とする。
【００４５】
これにより、冷却に必要なフィン体積が得られるので効率の高いフィン構造を形成できるという効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明は上記構成としたので、小型化されて冷却効率が高いインクジェット記録ヘッド用チップ、このインクジェット記録ヘッド用チップを有するインクジェット記録ヘッド、このインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置を実現させることができる。また、インクジェット記録ヘッド用チップの発熱素子側基板に冷却用流路を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以後では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。本実施形態では、図１に示すようなインクジェット記録装置１１にはインクジェット記録ヘッド１０（図４参照）が設けられており、インクジェット記録ヘッド１０には、インクジェット記録ヘッド用チップ（以下、簡略のため単にヘッドチップという）１２が設けられている。
【００４９】
図２に示すように、インクジェット記録ヘッド用チップ１２は、インク流路が形成されたインク流路側基板１６と、インク吐出のための発熱素子２０（図３（Ｂ）参照）などの駆動素子を備える発熱素子側基板１４とを積層することによって形成されている。
【００５０】
発熱素子側基板１４の表面には、インクから配線などを保護するための保護層１８が形成されており、その一部にインクを加熱してインク滴を吐出させるための発熱素子２０が配置されている。
【００５１】
一方、発熱素子側基板１４に積層されるインク流路側基板１６には、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、積層端面（ノズル端面）１６Ａに開口したノズル２２にインクを供給する個別流路２４が形成され、個別流路２４の上流側には、各個別流路に共通して連通するインク液室２６が形成されている。インク液室２６には、個別流路近傍に個別流路２４の配列方向に沿って個別流路２４の略流路幅で柱状体２７が配置され、インク液室２６から個別流路２４に供給されるインクのフィルタ部２８を構成している。したがって、インク液室２６内に個別流路２４を塞ぐ異物が進入してもフィルタ部２８でトラップされ、個別流路２４を塞ぐことはなく、個別流路２４にインクが安定して供給される。
【００５２】
また、インク流路側基板１６の積層端面１６Ａと直交する上面１６Ｂには、インク供給口３０が多数形成されている。インク供給口３０も、後述するサブインクタンク３６から流入して個別流路２４を塞ぐ異物がインク液室２６に進入することを防止するトラップ構造とされている。例えば、インク供給口３０の開口面積が個別流路２４の断面積の同等以下であり、フィルタ機能を発揮する構造である。
【００５３】
インク液室２６は、後述するサブインクタンク３６にヘッドチップ１２が装着されることにより、インク供給口３０を介してサブインクタンク３６のサブインク室４０に連通されるものである。
【００５４】
なお、インク流路側基板１６の長手方向両端部には、図２に示すように切欠１６Ｄが形成されており、この切欠１６Ｄによって発熱素子側基板１４に形成された入出力端子３２が表面に露出しており、後述するヒートシンク３４の回路に接続される。
【００５５】
このように形成されるヘッドチップ１２は、図４に示すように、サブインクタンク３６に装着されることによって、インクジェット記録ヘッド１０が構成される。すなわち、ヘッドチップ１２の発熱素子側基板１４がヒートシンク３４上に固着されると共に、サブインクタンク３６の先端に弾性シール部材３８を介して圧着されることによって、インク液室２６がサブインクタンク３６のサブインク室４０と連通される。サブインク室４０は、フィルタ４２を介して図示しないインクタンクに接続されている。
【００５６】
このサブインクタンク３６は、インクタンクからのインク液室２６にインクを供給する機能を果たすと共に、サブインク室４０が簡単な構造（略直方体形状）であることによってインク供給性とインク排出性を向上させると共に、十分な容量（断面積）を有するためサブインク室内部に気泡が存在してもインク液室２６に確実にインクを供給できるという点で、インクタンクと同様の機能を果たしている。
【００５７】
このように形成されたヘッドチップ１２を含むインクジェット記録ヘッド１０についてヘッドチップの作製方法と共に説明する。
【００５８】
発熱素子側基板１４の作製方法としては、例えばＬＳＩの製造技術および製造装置を用いて作製することができる。具体的には、単結晶シリコンウエハ５８に蓄熱層、発熱素子となる発熱層、発熱素子の発熱によって発生した気泡の圧力によって発熱素子が破損することを防止する保護層などを積層する(図５(Ａ)参照)。また、発熱層には外部からの電力や信号を供給するための信号線が接続される。同様に設けられたドライバ回路５２、信号処理回路５４、外部信号入出力端子３２が複数ヘッド分同時に形成される。さらに、インクに対する保護層として、例えば感光性ポリイミドなどの樹脂層５６が積層される(図５(Ｂ)参照)。更に、後述のように、シリコンウエハ５８の背面側にマイクロチャネル８４（図１０参照）を形成する。
【００５９】
一方、インク流路側基板１６も、発熱素子側基板１４と同様に作製できる。具体的には、シリコンウエハ５０に対して、例えば結晶性異方性エッチングによってそれぞれインク液室２６、インク供給口３０および切欠１６Ｄとなる溝６０、６２、６４が形成される（図５（Ｃ）参照）。さらに、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching:ＲＩＥ）によって、個別流路２４となる溝６６が公知の方法により形成される（図５（Ｄ）参照）。
【００６０】
更に、２枚のシリコンウエハ５０、５８が、位置合わせマーク７０、７２を基準として精度良く位置合わせされ、公知の方法で接合される（図５（Ｅ）、（Ｆ）参照）。
【００６１】
以下、上記の作製工程について、特に発熱素子側基板１４の背面側に冷却用流路１００を形成することを中心にして詳細に説明する。なお、簡略のため、図６以後では、インク液室３０を形成しているフィルタ状の部位の描画を省略している。
【００６２】
まず、平板状のシリコンウエハ５０（図６参照）を、エッチングにより加工し、インク液室２６を形成するための凹部１１６やインク供給口３０などを形成する（図７参照）。
【００６３】
そして、凹部１１６を内側にして、発熱素子２０などが設けられたシリコンウエハ５８に積層させて積層ウエハ７８とする（図８参照）。この結果、シリコンウエハ５０とシリコンウエハ５８とによってインク液室２６が形成される。
【００６４】
次に、図９に示すように、インク供給口３０を塞ぐために、積層ウエハ７８のインク供給口側に保護フィルム８０を貼る。更に、シリコンウエハ５８の裏面側にレジスト膜を成膜し、露光処理でマイクロチャネル状にパターンニングしてレジストマスク８２を形成する。なお、レジスト膜の成膜は、例えば、塗布、スプレー、或いはスピンコートで行う。
【００６５】
更に、レジストマスク８２上からドライエッチング（例えば反応性イオンエッチング）することにより、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すようなマイクロチャネル８４を形成する。そして、レジストマスク８２を除去する。このマイクロチャネル８４は、後述の冷却水流路１００（図１５参照）を形成する。
【００６６】
また、マイクロチャネル８４の紙面上面側を塞いで冷却水流路１００を形成するために、以下のようにして保護基板９８（図１３参照）を作製する。まず、ベアのシリコンウエハ８８の上に、後述のポリイミド膜９２を保護するための保護犠牲層９０を成膜する。保護犠牲層９０は、例えば、ＳｉＯ2膜やＳｉ3Ｎ4膜である。そして、保護犠牲層９０の上にポリイミド膜９２を成膜する（図１１参照）。
【００６７】
更に、シリコンを含有するレジスト膜を成膜し、冷却水流入口９４Ｉ及び冷却水流出口９４Ｅ（何れも図１５参照）を形成するための開口９６Ｉ、９６Ｅを、露光処理でパターンニングすることによりレジストマスク９６を形成する（図１２参照）。なお、感光性ポリイミド膜を成膜して露光処理することにより開口９６Ｉ、９６Ｅを形成してもよい。
【００６８】
次に、ドライエッチング（例えば反応性イオンエッチング）により、図１３に示すように、ポリイミド膜９２を貫通する穴９２Ｉ、９２Ｅを形成する。この穴９２Ｉ、９２Ｅの底には保護犠牲層９０が露出している。そして、レジストマスク９６を除去して保護基板９８とする。
【００６９】
その後、図１４に示すように、穴９２Ｉ、９２Ｅが開口している側を内側にしてこの保護基板９８を積層ウエハ７８のマイクロチャネル８４が形成されている側に陽極接合させる、すなわち、ポリイミド膜９２とマイクロチャネル８４の上端部面とを陽極接合させる。その際、穴９２Ｉ、９２Ｅの開口をそれぞれマイクロチャネル８４の端部位置に合わせて接合させる。陽極接合させる方法は公知の方法（例えば、特開２００１−１２７９９号公報に開示された方法）で行う。この結果、マイクロチャネル８４の紙面上面側は、穴９２Ｉ、９２Ｅが形成されている領域以外は全てポリイミド膜９２で覆われ、冷却水が流れる冷却水流路１００が形成される。
【００７０】
次に、保護基板９８の側からグラインド及び片面異方性エッチングを行ってシリコンウエハ８８を除去し、更に、保護犠牲層９０を除去する（図１５参照）。このとき、保護犠牲層９０が形成されているので、グラインドを行った際、ポリイミド膜９２が損傷することが防止される。また、保護犠牲層９０の除去により、穴９２Ｉ、９２Ｅの紙面上部側が開放され、それぞれ冷却水流入口９４Ｉ及び冷却水流出口９４Ｅとなる。
【００７１】
このようにして、冷却水流入口９４Ｉ及び冷却水流出口９４Ｅが形成された冷却水流路付きウエハ１０４を、公知の方式でダイシングライン７４に沿ってさいの目の状に切断・分離することによって、複数のヘッドチップ１２が同時に作製される(図５(Ｆ)、図１６参照)。この切断（ダイシング）によって、個別流路２４の端部が開口し、インク滴を吐出するノズル２２とされる。そして、図１６に示すように、このヘッドチップ１２には、発熱素子側基板１４の背面側に冷却水流路１００が形成されている。
【００７２】
これにより、ヘッドチップ１２を使用した際に発熱素子２０などからの発熱があっても、発熱素子側基板１４に形成されている冷却水流路１００に冷却水を流して発熱素子側基板１４を直接に冷却することができるので、ヘッドチップ１２からの除去熱量が大きい。従って、高速で印刷させるために、ヘッドチップ１２からのインク滴Ｄの単位時間当たりの吐出回数を増大させても、発熱素子側基板１４の温度が上がり過ぎることを充分に防止することができる。
【００７３】
従って、このヘッドチップ１２を用いたインクジェット記録ヘッド１０から高い繰り返し数（高周波数）でインク滴Ｄを吐出させても、記録濃度が変化したり、記録むらが発生したりすることを回避できる。
【００７４】
また、このインクジェット記録ヘッド１０を用いたインクジェット記録装置１１では、たとえカラー印刷であっても良好な画像を高速で記録させることができる。
【００７５】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態に比べ、冷却水流路の形状、本数が異なる。
【００７６】
すなわち、第２実施形態では、インクジェット記録ヘッド用チップの発熱素子側基板１２４の背面側に、ヘッドチップの短手方向に沿った多数本のマイクロチャネル１２８を形成する（図１７参照）。
【００７７】
そして、第１実施形態と同様にしてポリイミド膜を貼り付けた後、冷却水流入口１３４Ｉ及び冷却水流出口１３４Ｅを、各マイクロチャネル毎に形成する（図１８参照）。この結果、発熱素子側基板１２４には多数本の短い冷却水流路１３０が形成される。
【００７８】
従って、発熱素子側基板１２４の冷却水流路１３０に流れる冷却水の流量を、第１実施形態よりも遥かに多くすることができ、単位時間あたりの除去可能な熱量を大幅に増大させることができる。
【００７９】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図２１に示すように、第３実施形態では、第１実施形態で製造したインクジェット記録ヘッド用チップ１２に、冷却水流入口９４Ｉから冷却水流出口９４Ｅへ冷却水を循環させるためのポンプ部１３６が、ポリイミド膜９２が形成されている側から取付けられている。
【００８０】
ポンプ部１３６は、冷却水流入口９４Ｉから冷却水流出口９４Ｅへ冷却水を循環させる循環力付与部材１４０が設けられている。循環力付与部材１４０は底の浅いダイヤフラム状の部材であり、冷却水が貯留される凹部１４６を有する。そして、ポンプ部１３６が取付けれられた状態では、凹部１４６の周囲がポリイミド膜９２に密着すると共に、凹部１４６内の空間が冷却水流入口９４Ｉと冷却水流出口９４Ｅとに連通するようになっている。
【００８１】
また、凹部１４６の底面略中央位置から２本のリブ１４２、１４４が略平行に立設している。リブ１４２、１４４は何れも紙面直交方向、すなわち、冷却水流入口９４Ｉと冷却水流出口９４Ｅとを結ぶ直線に直交する方向に細長い形状であり、冷却水流入口９４Ｉに遠いリブ１４２の幅ｔ1は、冷却水流入口９４Ｉに近いリブ１４４の幅ｔ2よりも短い。また、リブ１４２、１４４の上端と発熱素子側基板ポリイミド膜９２との隙間はほぼ同じである。
【００８２】
更に、循環力付与部材１４０には、外側からＰＺＴ（ピエゾ素子）１５０が取付けられている。ＰＺＴ１５０の取付位置は、循環力付与部材１４０の略中央位置であって、リブ１４２とリブ１４４との間の位置である。
【００８３】
第３実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用チップ１５２を製造するには、循環力付与部材１４０をウエハに配列させて形成した循環力付与部材付きウエハ１４１を製造しておく（図１９参照）。そして、第１実施形態で説明した冷却水流路付きウエハ１０４（図１５参照）の冷却水流路１００が形成されている側に、循環力付与部材ウエハ１４１を接合させる（図１９、図２０参照）。
【００８４】
その後、ダイシングを行うことによって、複数のインクジェット記録ヘッド用チップ１５２が同時に得られる。
【００８５】
以上に説明したインクジェット記録ヘッド用チップ１５２の構造により、ＰＺＴ１５０が振動すると循環力付与部材１４０が振動し、リブ１４２、１４４の上下動により、凹部１４６に貯留された冷却水が冷却水流入口９４Ｉから流入して冷却水流出入口９４Ｅから流出するように冷却水流路１００を流れ、循環する。
【００８６】
このように、第３実施形態では、冷却水を循環させる構成にして冷却機構を簡素にすることができると共に、循環させるポンプ機構を簡素で小型にできる。
【００８７】
なお、ＰＺＴ１５０で駆動させるポンプ部１３６に代えて、マイクロマシンで駆動させるポンプ部を設けてもよい。
【００８８】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。図２２に示すように、第４実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用チップ１６２を構成する発熱素子側基板１６４の背面側には、マイクロチャネルが加工されることにより多数の冷却フィン１６６が突出している。冷却フィン１６６はピン状であってもよい。
【００８９】
冷却フィン１６６の幅及び高さは、本実施形態では何れも数百μｍ程度であるが、実用的な範囲としては、それぞれ、数μｍ〜数百μｍの範囲内、及び、数百μｍ以下である。
【００９０】
冷却フィン１６６を形成するには、発熱素子側基板１６４の裏面側をドライエッチング（例えば反応性イオンエッチング）で行う。これにより、形成される冷却フィン１６６の断面形状が高さ方向で均一になり、ウェット異方性エッチングで行った場合のように冷却フィンの幅による高さ制限がない。従って、冷却フィン１６６の高さを充分に高くすることができる。
【００９１】
このように、第４実施形態では、空冷であっても、発熱素子側基板１６４を直接に冷却しているので、発熱素子側基板１６４の温度上昇を効率良く抑えることができる。また、空冷であるので、冷却機構を簡素にすることができる。
【００９２】
［第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明する。図２８に示すように、第５実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用チップ１７２は、第３実施形態で説明したポンプ部１３６と同様のポンプ部１７６を有する。ポンプ部１７６は、インクジェット記録ヘッド用チップ１７２を構成する発熱素子側基板１７４の裏面側に取付けられており、ＰＺＴ１７０により、インクジェット記録ヘッド用チップ１７２に形成されているインク液室２６のインク液を、発熱素子側基板１７４の背面側に循環させて冷却するようになっている。
【００９３】
なお、発熱素子側基板１７４の裏面側は、第１実施形態や第３実施形態で説明したマイクロチャネル８４と同様のマイクロチャネル１８４が形成されている。また、発熱素子側基板１７４には、インク液室２６とマイクロチャネル１８４の両端部とに連通する２本の貫通孔１９４Ｉ、１９４Ｅが形成されている。
【００９４】
インクジェット記録ヘッド用チップ１７２を製造するには、まず、第１実施形態と同様にして積層ウエハ７８を製造する（図２３参照）。
【００９５】
次に、図２４に示すように、インク供給口３０が形成されている側に保護フィルム１７８を貼る。そして、多数の発熱素子側基板１７４が配列されて形成されているシリコンウエハの裏面側にＳｉＯ２膜をデポジションにより成膜して、更に、レジスト膜をスプレー又はスピンコートにより塗布し、マイクロチャネル状の開口が形成されたレジストパターンを形成し、ドライエッチングを行う。この結果、ＳｉＯ2膜マスク１８０が形成される。更に、レジストパターンが形成されているレジスト膜を除去する。
【００９６】
次に、ＳｉＯ2膜マスク１８０が形成されている側に金属膜を成膜する。成膜するには、デポジション又はスパッタリングにより行う。成膜する金属としては、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒなどである。
【００９７】
更に、ＳｉＯ2膜マスク１８０を形成したときと同様にしてレジストパターンを形成する。このときのレジストパターンは、貫通孔１９４Ｉ、１９４Ｅにそれぞれ対応する開口が形成されたパターンである。そして、ドライエッチングを行う。この結果、金属マスク１８２が形成される。更に、レジストパターンが形成されているレジスト膜を除去する（図２５参照）。
【００９８】
更に、シリコンウエハをＩＣＰ反応性イオンエッチングすることにより、貫通孔１９４Ｉ、１９４Ｅを形成し、更に、ドライエッチングで金属マスク１８２を除去する（図２６参照）。この結果、ＳｉＯ2膜マスク１８０が露出する。
【００９９】
更に、シリコンウエハのＩＣＰを反応性イオンエッチングで行うことにより、第１実施形態で説明したマイクロチャネル８４と同様のマイクロチャネル１８４を形成する。そして、ＳｉＯ2膜マスク１８０をドライエッチングで除去し、保護フィルム１７８を剥離する（図２７参照）。
【０１００】
更に、第３実施形態と同様にして、上記のポンプ１７６をマイクロチャネル１８４が形成されている側に設ける（図２８参照）。
【０１０１】
このようにして製造されたインクジェット記録ヘッド用チップ１７２では、ＰＺＴ１７０を駆動させることにより、インク供給口３０からインク液室２６へ流入して収容されたインク液を、発熱素子側基板１７４の裏面側に循環させて発熱素子側基板１７４を冷却することができる。
【０１０２】
これにより、発熱素子側基板１７４を冷却する際に冷却水を必要としない。また、インク液室２６内のインク液で発熱素子側基板１７４を冷却することによって、このインク液が加温されるので、発熱素子２０（図２３（Ｂ）参照）で必要となる発熱量を大幅に低減させることができる。
【０１０３】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】第１実施形態に係るインクジェット記録装置の正面斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用チップの斜視図である。
【図３】図３（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用チップの部分平面図、及び、部分側面断面図である。
【図４】第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの側面断面図である。
【図５】図５（Ａ）から（Ｆ）は、それぞれ、第１実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造する工程を説明する模式図である。
【図６】第１実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを説明する基板部分断面図である。
【図７】第１実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを説明する基板部分断面図である。
【図８】第１実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを説明する基板部分断面図である。
【図９】第１実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを説明する基板部分断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態でマイクロチャネルを形成したことを示す基板部分断面図、及び、矢視１０Ｂ−１０Ｂの背面図である。
【図１１】第１実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを説明する基板部分断面図である。
【図１２】第１実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを説明する基板部分断面図である。
【図１３】第１実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを説明する基板部分断面図である。
【図１４】第１実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを説明する基板部分断面図である。
【図１５】図１５（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態で冷却水流路を形成したことを示す基板部分断面図、及び、矢視１５Ｂ−１５Ｂの背面図である。
【図１６】第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用チップを示す側面断面図である。
【図１７】第２実施形態で、発熱素子側基板の背面側に形成した溝を示す発熱素子側基板の部分背面図である。
【図１８】第２実施形態で、発熱素子側基板の背面側に形成された冷却用流路を示す発熱素子側基板の部分背面図である。
【図１９】第３実施形態で、冷却水流路に冷却水を循環させるポンプ部を取付けることを示す基板部分断面図である。
【図２０】第３実施形態で、冷却水流路に冷却水を循環させるポンプ部を取付けたことを示す基板部分断面図である。
【図２１】第３実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用チップを示す側面断面図である。
【図２２】第４実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用チップを示す部分断面図である。
【図２３】図２３（Ａ）から（Ｃ）は、それぞれ、第５実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを示す基板部分斜視図、２３Ｂ−２３Ｂの基板部分断面図、及び、２３Ｃ−２３Ｃの基板部分断面図である。
【図２４】第５実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを示す基板部分断面図である。
【図２５】第５実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを示す基板部分断面図である。
【図２６】第５実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを示す基板部分断面図である。
【図２７】第５実施形態でインクジェット記録ヘッド用チップを製造することを示す基板部分断面図である。
【図２８】第５実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用チップを示す部分断面図である。
【図２９】従来のインクジェット記録ヘッド用チップを示す側面断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１１  インクジェット記録装置
１０  インクジェット記録ヘッド
１２  インクジェット記録ヘッド用チップ
１４  発熱素子側基板
８４  マイクロチャネル（溝）
９２  ポリイミド膜（遮蔽膜）
９４Ｉ  冷却水流入口（液体流入口）
９４Ｅ  冷却水流出口（液体流出口）
１００  冷却水流路（冷却用流路）
１２８  マイクロチャネル
１３０  冷却水流路（冷却用流路）
１３４Ｉ  冷却水流入口（液体流入口）
１３４Ｅ  冷却水流出口（液体流出口）
１３６  ポンプ部（液体循環機構）
１５０  ＰＺＴ（ピエゾ素子）
１５２  インクジェット記録ヘッド用チップ
１６２  インクジェット記録ヘッド用チップ
１６４  発熱素子側基板
１６６  冷却フィン
１７０  ＰＺＴ（ピエゾ素子）
１７２  インクジェット記録ヘッド用チップ
１７４  発熱素子側基板
１７６  ポンプ部
１８４  マイクロチャネル（溝）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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