(57)【要約】【課題】クラックの発生を抑制することのできるサポートプレート、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジおよびインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】接着部材を介してウエハの面に密着し、ウエハをサポートするサポートプレート１０であって、ウエハの面に密着させる範囲内に、凹部および貫通孔のうち少なくとも一方の略長方形状の複数のパターンを備え、パターンは、ウエハの中心に密着する当該サポートプレート１０の中心点とパターンの対角線の交点とを通る直線と、当該パターンの長手方向の直線とがなす角のうち小さい角の角度が４５度以上となるように配置されている。【選択図】図２
2013033939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着部材を介してウエハの面に密着し、前記ウエハをサポートするサポートプレートであって、
前記ウエハの面に密着させる範囲内に、凹部および貫通孔のうち少なくとも一方の略長方形状の複数のパターンを備え、
前記パターンは、前記ウエハの中心に密着する当該サポートプレートの中心点と前記パターンの対角線の交点とを通る直線と、当該パターンの長手方向の直線とがなす角のうち小さい角の角度が４５度以上となるように配置されていることを特徴とするサポートプレート。
【請求項２】
複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、
各ノズル孔に連通した複数の圧力室と、
各ノズル孔に対応して形成され、当該ノズル孔から液滴を吐出させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動する駆動信号を出力するドライバＩＣと、
請求項１に記載のサポートプレートと、当該サポートプレートに密着されたウエハとで形成された基板であって、前記圧力室に液滴を供給する供給口および共通液室が形成された共通液室基板と
を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載の液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに液体を供給する液体タンクと
を備えたことを特徴とする液体カートリッジ。
【請求項４】
請求項２に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サポートプレート、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジおよびインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体チップの小型化が要求され、ウエハを薄板化する技術の開発が進められている。しかしながら、ウエハを薄板化するとウエハに反りが生じやすく、ウエハのハンドリングが困難になる。そこで、ウエハを硬い支持板（以下、サポートプレートと称する）に密着させ、ウエハの加工工程においては、サポートプレートごとウエハをハンドリングする技術が知られている。例えば、特許文献１には、サポートプレートのウエハが密着されていない面に設けられた貫通孔の開口部を１００μｍ以上の厚さを有するディンプル防止部材で塞ぎ、ウエハを研削／研磨する技術が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、ウエハ研磨時に、ウエハ保持板背面の加圧領域をウエハ保持板がウエハ背面と対面する領域と合致させることにより、ウエハの周辺ダレ発生などの不具合を伴うことなく、ウエハの標準研磨を行う方法が開示されている。
【０００４】
ところで、インクジェット記録装置は、インクジェットヘッドにウエハを用いている。インクジェット記録装置は、プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置や画像形成装置として用いられている。インクジェット記録装置において使用される液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する吐出室（加圧液室、圧力室、インク流路等とも称される。）と、吐出室内のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備え、圧力発生手段で発生した圧力で吐出室内インクを加圧することによってノズルからインク滴を吐出させる。
【０００５】
このような液滴吐出ヘッドとしては、圧力発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用い、吐出室の壁面を形成する振動板を変形変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型のもの、吐出室内に配設した発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用い、インクの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出させるバブル型（サーマル型）のものなどがある。その中で近年、半導体プロセスやマイクロマシニング技術の進歩により、パターニング加工技術が確立され、かつ、コストの安いＳｉウエハ基板に加圧室及びピエゾ素子を直接形成するアクチュエータ構成が考案されている。
【０００６】
また、ヘッドの小型化要求から、ウエハの高集積化が進み、ドライバＩＣを個別液室基板に直接搭載する構成の液滴吐出ヘッドも考案されている。また、ウエハの高集積化により、インクジェットヘッドのノズル密度、液室幅、液室ピッチが小さくなる傾向がある。更には、インクジェットヘッドの長尺化に伴い連続ノズル配列や連続個別液室配列が採用され、そのために共通液室の形成パターンが細長く、大きくなる傾向にある。これに伴い、ヘッド構成部品の製造もこれらの条件を満たすよう様々な改良がなされている。例えば、特許文献３には、貫通孔の間に梁部を形成することにより、共通液室基板の剛性を向上させた液体噴射ヘッドが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のように、サポートプレートを用いた場合であっても、サポートプレートに設けられた貫通孔に対応したウエハの位置にクラックが発生するという問題があった。また、特許文献２のように、ウエハ研磨時に、ウエハ保持板背面の加圧領域をウエハ保持板がウエハ背面と対面する領域と合致させることとしても、クラックの抑制には至らないという問題があった。
【０００８】
また、液滴吐出ヘッドにおいても、液滴吐出ヘッドを構成するウエハのクラックの抑制が求められている。特許文献３によれば、梁部を設けることにより、共通液室基板の剛性を向上させることはできる。しかしながら、共通液室基板と個別液室基板とを張り合わせた後、個別液室基板を薄板化するときに、個別液室基板のうち共通液室基板の凹部や貫通孔部分に対面する領域が研磨圧力によりよれて、破損したりクラックが発生することがある。このように、液滴吐出ヘッドの品質を著しく低下させてしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ウエハを薄板化する際にクラックの発生を抑制することのできるサポートプレート、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジおよびインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、接着部材を介してウエハの面に密着し、前記ウエハをサポートするサポートプレートであって、前記ウエハの面に密着させる範囲内に、凹部および貫通孔のうち少なくとも一方の略長方形状の複数のパターンを備え、前記パターンは、前記ウエハの中心に密着する当該サポートプレートの中心点と前記パターンの対角線の交点とを通る直線と、当該パターンの長手方向の直線とがなす角のうち小さい角の角度が４５度以上となるように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、液滴吐出ヘッドであって、複数のノズル孔が形成されたノズル基板と、各ノズル孔に連通した複数の圧力室と、各ノズル孔に対応して形成され、当該ノズル孔から液滴を吐出させるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動する駆動信号を出力するドライバＩＣと、請求項１に記載のサポートプレートと、当該サポートプレートに密着されたウエハとで形成された基板であって、前記圧力室に液滴を供給する供給口および共通液室が形成された共通液室基板とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、液体カートリッジであって、請求項２に記載の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドに液体を供給する液体タンクとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、インクジェット記録装置であって、請求項２に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ウエハを薄板化する際にクラックの発生を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１−１】図１−１は、第１の実施の形態にかかるサポートプレート１０およびウエハ２０の外観を示す斜視図である。
【図１−２】図１−２は、図１−１の矢印Ｂの方向から見たサポートプレート１０の上面図である。
【図１−３】図１−３は、図１−１におけるＡ−Ａ線で切断したサポートプレート１０およびウエハ２０の断面図である。
【図１−４】図１−４は、図１−３の拡大図である。
【図２】図２は、サポートプレート１０の貫通孔１３の数および配置を説明するための図である。
【図３】図３は、研削／研磨工程を説明するための図である。
【図４】図４は、クラックが発生したウエハ２０の断面模式図である。
【図５】図５は、貫通孔角の角度θとクラックの発生頻度の関係を示す図である。
【図６−１】図６−１は、本実施の形態にかかるサポートプレート１０の貫通孔１３の配置を示す図である。
【図６−２】図６−２は、従来のサポートプレートの貫通孔の配置を示す図である。
【図７】図７は、第２の実施の形態にかかる液滴吐出ヘッド１００を模式的に示した平面図である。
【図８】図８は、図７に示す液滴吐出ヘッド１００のＹ−Ｙ断面図である。
【図９】図９は、図７に示す液滴吐出ヘッド１００のＸ−Ｘ断面図である。
【図１０−１】図１０−１は、液滴吐出ヘッド１００の製造方法の説明図である。
【図１０−２】図１０−２は、液滴吐出ヘッド１００の製造方法の説明図である。
【図１０−３】図１０−３は、液滴吐出ヘッド１００の製造方法の説明図である。
【図１０−４】図１０−４は、液滴吐出ヘッド１００の製造方法の説明図である。
【図１１−１】図１１−１は、液滴吐出ヘッド１００の製造方法の説明図である。
【図１１−２】図１１−２は、液滴吐出ヘッド１００の製造方法の説明図である。
【図１１−３】図１１−３は、液滴吐出ヘッド１００の製造方法の説明図である。
【図１１−４】図１１−４は、液滴吐出ヘッド１００の製造方法の説明図である。
【図１２】図１２は、第３の実施の形態にかかるインクカートリッジ一体型ヘッド２００を示す図である。
【図１３】図１３は、インクジェット記録装置３００の斜視図である。
【図１４】図１４は、インクジェット記録装置３００の側面の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるサポートプレート、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジおよびインクジェット記録装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１−１から図１−４は、第１の実施の形態にかかるサポートプレート１０を示す図である。サポートプレート１０は、当該サポートプレート１０にウエハ２０を貼り合わせた状態で、ウエハ２０の研削／研磨工程において利用されるものである。以下、サポートプレート１０とウエハ２０の各部の配置関係をわかりやすくするために、ウエハ２０を貼り合わせた状態のサポートプレート１０について説明する。図１−１は、第１の実施の形態にかかるサポートプレート１０およびウエハ２０の外観を示す斜視図である。図１−２は、図１−１の矢印Ｂの方向から見たサポートプレート１０の上面図である。図１−３は、図１−１におけるＡ−Ａ線で切断したサポートプレート１０およびウエハ２０の断面図である。図１−４は、図１−３の拡大図である。
【００１８】
図１−１に示すように、サポートプレート１０は、図に示す矢印Ｂの方向を下方とする上下方向に厚みを有する円盤形状に形成されている。サポートプレート１０は、上方の第１主面１１と下方の第２主面１２の２つの主面を有している。図１−３に示すように、サポートプレート１０の第１主面１１および第２主面１２はいずれも平坦に形成されている。ウエハ２０は、第１主面（表面）２１と第２主面（裏面）２２を有し、サポートプレート１０の第２主面１２には、ウエハ２０の第１主面２１が貼り合わされている。
【００１９】
図１−１〜図１−３に示すように、サポートプレート１０は、ウエハ２０の径よりも大きい径に設計されている。なお、図１−２においては、ウエハ２０の外周縁部２３を点線で示している。ウエハ２０は、ウエハ２０の中心点がサポートプレート１０の中心点と略一致するように、サポートプレート１０に貼り合わされる。
【００２０】
図１−１〜図１−３に示すように、サポートプレート１０は、複数の貫通孔１３を備えている。図１−４に示すように、貫通孔１３は、第１主面１１に形成された第１開口部１３Ａから第２主面１２に形成された第２開口部１３Ｂまでサポートプレート１０の厚み方向に貫通する孔である。図１−２に示すように、貫通孔１３の第１開口部１３Ａおよび第２開口部１３Ｂは、上方から見た形状が長方形状のパターンに形成されている。
【００２１】
貫通孔１３は、サポートプレート１０において、ウエハ２０と密着する範囲に複数形成されている。本実施の形態においては、ウエハ２０と密着する範囲は、サポートプレート１０の中心点から、サポートプレート１０にウエハ２０を貼り付けた状態において、ウエハ２０の外周縁部２３に接する位置までの長さを半径とする円の内側の範囲である。具体的な貫通孔１３の数や配置については後述する。貫通孔１３は、例えばウエハ２０の研削／研磨処理や裏面形成処理などの各種加工処理後に液体を流す流路や、フリップチップでＩＣを設置する空間などとして利用される。
【００２２】
図１−３に示すように、サポートプレート１０の第２主面１２側には、接着部材が薄く延ばされた接着層４０が形成されている。サポートプレート１０は、接着層４０によりウエハ２０の第１主面２１をサポートプレート１０の第２主面１２に密着させることにより、ウエハ２０を面サポートする。
【００２３】
さらに、サポートプレート１０の第１主面１１には、ディンプル防止用の保護テープ３０が貼られている。図１−４に示すように、保護テープ３０は、一方の主面に粘着層３１を有し、粘着層３１によりサポートプレート１０の第１主面１１に接着する。なお、図１−１および図１−２においては、貫通孔１３の構成を説明するため、保護テープ３０が貼られていない状態のサポートプレート１０を示しているが、実際には、サポートプレート１０の第１主面１１上に保護テープ３０が貼られている。
【００２４】
保護テープ３０は、サポートプレート１０の第１主面１１上に形成された複数の第１開口部１３Ａを塞ぐように、サポートプレート１０の第１主面１１に貼られている。保護テープ３０は、サポートプレート１０の第１主面１１上のすべての第１開口部１３Ａを覆うようなサイズ、形状に形成されるのが好ましい。
【００２５】
サポートプレート１０の径は、ウエハ２０よりも１ｍｍ程度大きい径に設計するのが好ましい。また、サポートプレート１０の厚みを３００〜１０００μｍ程度とし、貫通孔１３の第１開口部１３Ａおよび第２開口部１３Ｂの長方形状のパターンの長辺の長さを１０〜４０ｍｍ程度、短辺の長さを２〜５ｍｍ程度とするのが好ましい。
【００２６】
サポートプレート１０の材料としては、シリコンを用いる。その他にもガラス、鉄−ニッケル合金（ニッケル３６％の合金：インバー）や、セラミック板などを用いることができる。
【００２７】
また、ウエハ２０とサポートプレート１０を密着させる接着層４０としての接着部材には、ウエハ２０の加工途中に洗浄や冷却のために水などの液体が流し込まれる場合は、加工途中でウエハ２０がサポートプレート１０から剥離しないように、流し込まれる液体に対して非溶性を示し、かつサポートプレート１０からウエハ２０を剥離する際に用いる剥離液に対して溶性を示す材料を選択して用いるのが好ましい。
【００２８】
保護テープ３０の厚みは、ウエハ２０の薄膜化の均一性を向上させ、表面を保護する観点からは、５０〜１５０μｍとすることが望ましい。本実施の形態においては、保護テープ３０として、厚みを１００μｍに設計したテープを利用する。
【００２９】
ウエハ２０の加工途中に、ウエハ２０が洗浄や冷却のために水などの液体を浴びるような場合は、保護テープ３０として、ウエハ２０の加工途中に用いられる液体に対して非溶性を示し且つ人の力で剥がしやすい材料を選択して用いるのが好ましい。
【００３０】
以上の設計事項は一例であり、設計事項は、加工対象のウエハ２０の大きさや、加工工程で使用する各種薬品などに応じて適宜設定することができる。
【００３１】
図２は、サポートプレート１０の貫通孔１３の数および配置を説明するための図である。各貫通孔１３は、第１開口部１３Ａの長手方向が所定の方向を向くよう配置される。すなわち、第１開口部１３Ａの長方形のパターンの長手方向に平行な直線をＣ、サポートプレート１０における、ウエハ２０の中心と密着する位置を点Ｅ、貫通孔１３の第１開口部１３Ａの長方形状のパターンの対角線の交点をＦ、点Ｅと交点Ｆとを結んだ直線をＤとし、直線Ｃと直線Ｄのなす角のうち小さい角（以下、貫通孔角と称する）の角度（θ）が４５度以上となるように、サポートプレート１０に貫通孔１３を配置する。
【００３２】
図２に示す例においては、紙面における上下方向を長手方向とする貫通孔１３が２１個配置され、これらの貫通孔１３に対し９０度傾けた貫通孔１３、すなわち紙面における横方向を長手方向とする貫通孔１３が２２個配置されている。
【００３３】
図３は、ウエハ２０の研削／研磨工程を説明するための図である。図３においては、サポートプレート１０、ウエハ２０および研削ホイール６０の断面を示している。保護テープ３０が貼り付けられたサポートプレート１０は、ウエハ２０の露出面である第２主面２２が上向きになるようにして台５０上に設置される。そして、露出面２２上に研削ホイール６０が押し下げられる。
【００３４】
台５０には、サポートプレート１０が設置された際に、サポートプレート１０の貫通孔１３が配置される位置に、真空引き用の孔５１が複数形成されている。図示せぬ装置によりサポートプレート１０の第１主面１１が孔５１を通じて矢印Ｌの方向に真空引きされることにより、ウエハ２０を密着させたサポートプレート１０が台５０の上面に吸着固定される。
【００３５】
研削ホイール６０は、回転軸６１を中心軸として矢印Ｍの方向に回転しながら研削ブレード６２でウエハ２０の露出面２２を矢印Ｎの方向に押圧する。一方、台５０は、サポートプレート１０の中心に対応する位置を中心軸として矢印Ｐの方向に回転する。これにより、露出面２２が研削される。これにより、要求に応じた厚みまでウエハ２０を薄くする。研削時はウエハ２０の露出面２２に水や専用滴７０を供給する。これによりウエハ２０と研削ホイール６０の間に生じる摩擦熱を抑える。
【００３６】
続いて、必要に応じてウエハ２０の裏面処理を行う。裏面処理としては、例えば、バックメタライズ加工、液体流路形成処理などがある。次に、ウエハ２０の露出面２２に粘着性を有するダイシングテープを貼り、ウエハ２０を分割してチップを得る。次に、保護テープ３０を粘着層３１ごとサポートプレート１０の第１主面１１から剥がす。
【００３７】
この研削／研磨工程において、ウエハ２０のクラック発生が問題となる。クラックの発生は、研削ブレード６２が貫通孔１３に当たることに起因する。図４は、クラックが発生したウエハ２０の断面模式図である。クラックの発生原因としては、研削ホイール６０などの押圧力によりウエハ２０とサポートプレート１０の間に介在する接着層４０としての接着部材がサポートプレート１０の貫通孔１３に沈み込むこと、およびサポートプレート１０の第１主面１１の真空吸着により貫通孔１３を通じて接着部材がサポートプレート１０に引き込まれることが考えられる。
【００３８】
これに対し、本実施の形態のサポートプレート１０においては、図２に示すように、直線Ｃと直線Ｄのなす角のうち小さい角、すなわち貫通孔角が４５度以上となるように貫通孔１３を配置することとした。
【００３９】
図５に示すグラフは、貫通孔角の角度θとクラックの発生頻度の関係を示している。貫通孔１３の貫通孔角の角度θが異なるサポートプレート１０を用いて、実際にウエハ２０の研削／研磨工程の処理を行い、クラックの発生頻度を測定した。その結果、図５に示すように、角度θが４５度を超えるとクラックの発生数が問題とならないレベルまで減少した。そこで、本実施の形態においては、図２に示すように、貫通孔角が４５度以上となる貫通孔１３をサポートプレート１０に配置することとした。
【００４０】
これにより、貫通孔角が４５度未満となるように貫通孔１３を配置した場合に比べて、研削ブレード６２が貫通孔１３の長方形状の開口部の短辺に、より垂直に当たるようになる。したがって、ウエハ２０の薄板部分の構造コンプライアンスを小さくし、ウエハ２０のよれ、クラックの発生を防止することができる。
【００４１】
図６−１は、本実施の形態にかかるサポートプレート１０の貫通孔１３の配置を示す図である。図６−２は、従来のサポートプレート１０の貫通孔の配置を示す図である。図６−１に示すように、本実施の形態にかかるサポートプレート１０においては、第１領域１５に配置された貫通孔１３の貫通孔角の角度θ１および第２領域１６に配置された貫通孔１３の貫通孔角の角度θ２のいずれも４５度以上となっている。これに対し、図６−２に示す、従来のサポートプレートにおいては、すべての貫通孔が、その長手方向を同一方向に向けて配置されている。この場合、本実施の形態にかかるサポートプレート１０の第１領域１５に対応する領域である第３領域１７に配置された貫通孔の貫通孔角の角度θ３は４５度以上となっているが、本実施の形態にかかるサポートプレート１０の第２領域１６に対応する領域である第４領域１８に配置された貫通孔の貫通孔角の角度θ４は４５度未満になっている。
【００４２】
このように、従来の貫通孔の配置では、貫通孔角が４５度未満となる貫通孔が存在するためクラックの発生が問題となる。これに対し、本実施の形態においては、すべての貫通孔１３を貫通孔角の角度が４５度以上となるようにサポートプレート１０に配置することとしたので、クラックの発生を抑制することができる。
【００４３】
本実施の形態にかかるサポートプレート１０のように、略長方形の貫通孔１３を貫通孔角の角度が４５度以上となるように配置することにより、サポートプレート１０を用いたウエハ２０の薄板化の工程においてクラックの発生を抑制することができる。これにより、ウエハ２０のより広い範囲から高歩留まりで半導体チップおよびアクチュエータチップを得ることができる。こうして得られたチップは、多様な小型機器に搭載、応用可能である。
【００４４】
実施の形態においてはサポートプレート１０に貫通孔１３を配置する場合について説明したが、サポートプレート１０に凹部を配置する場合にも適用可能である。すなわち、他の例としては、サポートプレート１０に貫通孔１３にかえて略長方形の凹部を配置する場合には、凹部の長方形のパターンの長手方向に平行な直線と、ウエハ２０の中心と密着するサポートプレート１０上の点と凹部の対角線の交点とを結んだ直線のなす角のうち小さい角の角度が４５度以上となるように、サポートプレート１０上に凹部を配置すればよい。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施の形態にかかる液滴吐出ヘッド１００を模式的に示した平面図である。図８は、図７に示す液滴吐出ヘッド１００のＹ−Ｙ断面図である。図９は、図７に示す液滴吐出ヘッド１００のＸ−Ｘ断面図である。図７〜図９に示す液滴吐出ヘッド１００はノズル基板に設けたノズル穴から液滴を吐出するサイドシュータータイプのものであり、圧電型アクチュエータにより駆動される方式のものである。
【００４６】
図７〜図９に示すように、液滴吐出ヘッド１００は、共通液室基板１１０と、個別液室基板１２０と、ノズル板１３０の３つの基板を備え、さらにこれらの基板１１０〜１３０を覆って保護するフレーム１４０を備えている。なお、説明の便宜上、図７においてはフレーム１４０を省略した状態の液滴吐出ヘッド１００を示し、図７下部には、さらに共通液室基板１１０を省略した状態の液滴吐出ヘッド１００を示しているが、実際には、図７に示す個別液室基板１２０上には共通液室基板１１０が積層され、これらの基板はフレーム１４０に覆われている。
【００４７】
図８および図９に示すように、ノズル板１３０上に個別液室基板１２０が積層され、さらに個別液室基板１２０上に共通液室基板１１０が積層されている。さらに、これらの基板１１０〜１３０は、フレーム１４０に覆われている。共通液室基板１１０は、第１の実施の形態において説明したサポートプレート１０と、サポートプレート１０に密着されたウエハ２０とで形成されている。
【００４８】
ノズル板１３０には、インク滴を吐出する複数のノズル孔１３１が形成されている。ノズル孔１３１は、ノズル基板１３０の厚み方向に貫通した貫通孔であり、図７に示すように、ノズル板１３０の面方向（図７の矢印Ｖ方向）に沿って複数配列されている。
【００４９】
図８および図９に示すように、個別液室基板１２０は、複数のノズル孔１３１それぞれに連通する複数の圧力室１２１を備えている。図７に示すように圧力室１２１は細長い略直方体の形状に形成されている。圧力室１２１は、液滴吐出ヘッド１００において主走査方向Ｖに沿って２列配置され、さらに副走査方向Ｗに沿って３００ｄｐｉの解像度で画像形成する密度となるように複数個配列されている。
【００５０】
個別液室基板１２０は、さらに圧力室１２１の壁面の一部を形成する振動板１２２を有している。振動板１２２を介して圧力室１２１と対向する側には、圧電素子（アクチュエータ）１２３が設けられている。圧電素子１２３は、共通電極１２４と圧電体１２５と個別電極１２６とを有している。
【００５１】
共通液室基板１１０は、共通液室１１１と、各圧力室１２１にインクを供給する供給口１１２とを備えている。供給口１１２は、図７に示すように流体抵抗部１５０を介して圧力室１２１と連通している。
【００５２】
また、図７〜図９に示すように液滴吐出ヘッド１００は、個別電極１２６に駆動信号を供給するドライバＩＣ１６０を備えている。個別電極１２６は、圧電素子１２３から引き出されて、図７に示すようにドライバＩＣ１６０とバンプ１７０により接合される。
【００５３】
フレーム１４０は、共通液室基板１１０上に積層されている。フレーム１４０は、液滴吐出ヘッド１００において吐出する液体を共通液室１１１に供給するための供給口１４１を有している。
【００５４】
以上の構成により、圧力室１２１内に例えば記録液（インク）などの液体が満たされた状態で、ドライバＩＣ１６０を通じて個別電極１２６に電圧パルスが印加されると、圧電体１２５が振動板１２２と平行な方向に収縮を起こし、結果振動板１２２は圧力室１２１側に撓む。これにより、圧力室１２１内の圧力が急激に上昇して、圧力室１２１に連通するノズル孔１３１から圧力室１２１内の記録液が吐出する。パルス電圧印加後は、縮んだ圧電体１２５が元に戻ることから撓んだ振動板１２２は元の位置に戻る。このため、圧力室１２１内が共通液室１１１内に比べて負圧となり、共通液室１１１から流体抵抗部１５０を介して記録液が圧力室１２１に供給される。以上の動作を繰り返すことにより、液滴吐出ヘッド１００は、液滴を連続的に吐出し、液滴吐出ヘッド１００に対向して配置された被記録媒体（用紙）に画像を形成することができる。
【００５５】
以下、図１０−１〜図１０−４および図１１−１〜図１１−４を参照しつつ、液滴吐出ヘッド１００の製造方法を説明する。なお、図１０−１〜図１０−４および図１１−１〜図１１−４においては、図７のＸ−Ｘ線における断面を示している。
【００５６】
本実施の形態においては、シリコン基板１８０に振動板材料及び圧電素子材料を成膜していくことで圧電素子１２３を形成する。厚み４００ｕｍの＜１００＞シリコン基板の表面にシリコン酸化膜を０．５ｕｍ及びシリコンを２．０ｕｍを張り合わせたＳＯＩ基板をシリコン基板１８０として用いる。そして、図１０−１に示すように、シリコン基板１８０表面にパイロ酸化法によりシリコン酸化膜を０．６ｕｍ成膜する。これにより、シリコン基板１８０に振動板１２２を設けた構成となる。
【００５７】
次に、図１０−２に示すように、圧電素子１２３の共通電極１２４となるＰｔ層をスパッタ法により０．１ｕｍ成膜し、リソエッチ法により共通電極層のパターニングを行なう。さらに、スパッタ法により圧電体１２５となる圧電材層、個別電極１２６となる個別電極層をそれぞれ１．０ｕｍ、０．１ｕｍずつ成膜する。
【００５８】
次に、図１０−３に示すように、リソエッチ法により圧電材層および個別電極層を同じマスクでパターニングする。これにより、圧力室１２１に対応する部分に圧電素子１２３が形成される。
【００５９】
次に、図１０−４に示すように、シリコン基板１８０上の圧力室１２１の列間に相当する領域にドライバＩＣ１６０を設置する。そして、圧電素子１２３の個別電極１２６および共通電極１２４から引き出された入力端子をドライバＩＣ１６０にバンプ接合する。
【００６０】
上記工程とは別に、シリコン基板にリソエッチ法で貫通部及び凹部を形成した共通液室基板１１０を製造しておく。そして、図１１−１に示すように、図１０−４に示すシリコン基板１８０上に積層されたドライバＩＣ１６０の面上に共通液室基板１１０を接着する。ここで共通液室基板１１０には、第１の実施の形態にかかるサポートプレート１０に密着されたウエハ２０を適用する。図１１−１に示すように、ウエハ２０の露出面２２がドライバＩＣ１６０に接着する。貫通部及び凹部の加工は、＜１１０＞シリコン基板をＴＭＡＨ、ＫＯＨなどのアルカリエッチング液を用いたウェットエッチングにより行う。他の例としては、樹脂モールドやメタルインジェクションモールドなどの成型部品を用いて貫通孔および凹部を加工してもよい。
【００６１】
なお、少なくとも供給口１１２内壁には接液膜として、たとえば、水分透過性の低い酸化シリコン（ＳｉＯ２）や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、ポリパラキシリレン等を用いるのがよい。
【００６２】
次に、シリコン基板１８０のうち振動板１２２が形成されていない面を所望の厚さに薄板研磨し、シリコン基板１８０Ａを得る。このとき圧力室１２１の高さを略決定する。本実施の形態においては、第１の実施の形態において説明したサポートプレート１０を用いるため、この薄板研磨工程において研削ブレードの当たる角度が貫通孔の短辺に垂直に当たりやすい。このため研削ブレードの押圧力による薄板のよれ、クラックの発生を抑制することができる。
【００６３】
次に、図１１−２に示すように、レジストマスクでシリコン基板１８０ＡをＩＣＰドライエッチングによりエッチングし圧力室１２１、流体抵抗部１５０および共通液室１１１の供給口１１２となる凹部を形成する。これにより、圧力室１２１を有する個別液室基板１２０が形成される。次に、図１１−３に示すように、スルファミン酸浴で高速電鋳法により製作したノズル基板１３０を個別液室基板１２０の圧力室１２１側に接着する。次に、図１１−４に示すように、吐出液、及び冷却溶媒の供給口および排出口を有するフレーム１４０を接合することにより、本実施の形態にかかる液滴吐出ヘッド１００が完成する。
【００６４】
以上のように、本実施の形態にかかる液滴吐出ヘッド１００は、共通液室基板１１０として、第１の実施の形態において説明したサポートプレート１０に密着されたウエハ２０を用いるので、クラックの発生を抑制することができる。すなわち、ドライバＩＣ１６０を設置するための空間、共通液室１１１を形成するための貫通部、凹部などの周辺におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００６５】
このように、液滴吐出ヘッド１００に第１の実施の形態にかかるサポートプレート１０を用いることにより、比較的安価でウエハの加工品質を向上させることができる。したがって、コストを削減しつつ、高歩留で、高品質な液滴吐出ヘッド１００を製造することができる。
【００６６】
なお、実施の形態においてはサポートプレートに密着されたウエハを適用した液滴吐出ヘッドについて説明したが、サポートプレートに密着されたウエハを適用した圧電型アクチュエータは光学走査ミラーや光学バルブなどの光デバイスに適用してもよい。
【００６７】
（第３の実施の形態）
図１２は、第３の実施の形態にかかる液滴カートリッジとしてのインクカートリッジ一体型ヘッド２００を示す図である。本実施の形態にかかるインクカートリッジ一体型ヘッド２００は、第２の実施の形態にかかる液滴吐出ヘッド１００と液体タンクとを一体化したものである。
【００６８】
すなわち、第２の実施の形態にかかる液滴吐出ヘッド１００を用いたインクジェットヘッド２０２と、インクジェットヘッド２０２にインクを供給するインクタンク（液体タンク）２０３とを備えている。インクジェットヘッド２０２にはノズル孔２０１が形成されている。
【００６９】
このように、第２の実施の形態にかかる液滴吐出ヘッド１００を用いたインクジェットヘッド２０２とインクタンク２０３を一体化することにより、液滴吐出特性のバラツキを抑えることができる。これにより、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを一体化した液体カートリッジ（インクタンク一体型ヘッド２００）を低コストで得ることができる。さらに、第２の実施の形態にかかる液滴吐出ヘッド１００を用いているので、チップの小型化、高集積化が可能になり、印字速度を向上させることができ、高画質記録が可能となる。
【００７０】
（第４の実施の形態）
図１３は、第４の実施の形態にかかる画像形成装置としてのインクジェット記録装置３００の斜視図である。図１４は、インクジェット記録装置３００の側面の断面図である。本実施の形態にかかるインクジェット記録装置３００は、第２の実施の形態にかかる液滴吐出ヘッド１００としてのインクジェットヘッドを搭載している。
【００７１】
インクジェット記録装置３００は、装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ３０１、キャリッジ３０１に搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部３０２等を収納している。装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙４００を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）３０３を抜き差し自在に装着することができる。また、用紙４００を手差しで給紙するための手差しトレイ３０４を開倒することができ、給紙カセット３０３または手差しトレイ３０４から給送される用紙４００を取り込み、印字機構部３０２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ３０５に排紙する。
【００７２】
印字機構部３０２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド３１０と従ガイドロッド３１１とでキャリッジ３０１を主走査方向（紙面垂直方向）に摺動自在に保持する。キャリッジ３０１は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなるヘッド３１２を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ３０１にはヘッド３１２に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ３１３を交換可能に装着している。
【００７３】
なお、他の例としては、インクカートリッジ３１３として、第３の実施の形態において説明したインクカートリッジ一体型ヘッド２００を搭載する構成としてもよい。
【００７４】
インクカートリッジ３１３は、上方に大気と連通する大気口を有し、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を有し、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
【００７５】
なお、記録ヘッドとして各色のヘッド３１２を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。  
【００７６】
キャリッジ３０１は、後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド３１０に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド３１１に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ３０１を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ３１４で回転駆動される駆動プーリ３１５と従動プーリ３１６との間にタイミングベルト３１７を張装し、このタイミングベルト３１７をキャリッジ３０１に固定しており、主走査モータ３１４の正逆回転によりキャリッジ３０１が往復駆動される。
【００７７】
一方、給紙カセット３０３にセットした用紙４００をヘッド３１２の下方側に搬送する構成として、インクジェット記録装置３００には、給紙カセット３０３から用紙４００を分離給装する給紙ローラ３１８及びフリクションパッド３１９と、用紙４００を案内するガイド部材３２０と、給紙された用紙４００を反転させて搬送する搬送ローラ３２１と、この搬送ローラ３２１の周面に押し付けられる搬送コロ３２２及び搬送ローラ３２１からの用紙４００の送り出し角度を規定する先端コロ３２３とが設けられている。搬送ローラ３２１は、副走査モータ３２４によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００７８】
さらに、インクジェット記録装置３００には、キャリッジ３０１の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ３２１から送り出された用紙４００を記録ヘッド３１２の下方側で案内する用紙ガイド部材である副走印写受け部材３２５が設けられている。この副走印写受け部材３２５の用紙搬送方向下流側には、用紙４００を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ３２６、拍車３２７が設けられており、さらに用紙４００を排紙トレイ３０５に送り出す排紙ローラ３２８及び拍車３２９と、排紙経路を形成するガイド部材３３０，３３１とが配設されている。
【００７９】
インクジェット記録装置３００は、記録時には、キャリッジ３０１を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３１２を駆動することにより、停止している用紙４００にインクを吐出して１行分を記録し、用紙４００を所定量搬送後次の行の記録を行う。そして、インクジェット記録装置３００は、記録終了信号または、用紙４００の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙４００を排紙する。
【００８０】
また、キャリッジ３０１の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド３１２の吐出不良を回復するための回復装置３３２が配置されている。回復装置３３２はキャッピング手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ３０１は印字待機中にはこの回復装置３３２側に移動されてキャッピング手段でヘッド３１２をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００８１】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段がヘッド３１２の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段が吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００８２】
このように、本実施の形態にかかるインクジェット記録装置３００においては液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドを搭載しているので、インク滴の吐出特性のバラツキが少なく、高品質の画像を記録できる画像形成装置を得ることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１０  サポートプレート
１３  貫通孔
２０  ウエハ
３０  保護テープ
４０  接着層
６０  研削ホイール
１００  液滴吐出ヘッド
１１０  共通液室基板
１２０  個別液室基板
１２１  圧力室
１２３  圧電素子
１３０  ノズル基板
１３１  ノズル孔
１４０  フレーム
１６０  ドライバＩＣ
２００  インクタンク一体型ヘッド
２０２  インクジェットヘッド
２０３  インクタンク
３００  インクジェット記録装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８４】
【特許文献１】特開２００８−２１９３７号公報
【特許文献２】特許第２８９１０６８号公報
【特許文献３】特許第４３６６５６８号公報
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図１−４】
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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６−１】
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【図６−２】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０−１】
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【図１０−２】
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【図１０−３】
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【図１０−４】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
2013033939.tif 000021
【図１１−３】
2013033939.tif 000022
【図１１−４】
2013033939.tif 000023
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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