JP7006380B2 - 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置、及び基板部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板部材、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置、及び基板部材の製造方法に関する。

インクなどの液体の液滴を吐出するノズル孔と、このノズル孔に連通し液体を収容する液室（以下、「個別液室」、「加圧液室」等ともいう）と、各個別液室に連通する共通液室と、各個別液室に圧力変動を発生させる圧電素子などの電気機械変換素子とを備えた液体吐出ヘッドが知られている。

このような液体吐出ヘッドでは、共通液室を介して各個別液室に液体を供給し、電圧が印加された圧電素子によって個別液室内に圧力変動を生じさせることにより、ノズルから液滴を吐出させることができる。

上述の液滴吐出ヘッドは、ノズル孔が形成されたノズル板や、液室が形成される基板に接合される基板であって、外部から液室に液体を供給するための流路の一部となる開口部が形成された基板部材を備えている。このような基板部材は、例えば、シリコン基板にエッチングを適用して形成される。

近年、特に微細な液滴を精度良く吐出できる液体吐出ヘッドが求められており、基板に微細な加工が施されるとともに、各部材は小型化され、高密度に実装されるようになってきている。
しかしながら、ノズルを高密度に配列した液体吐出ヘッドでは、複数の個別液室のうち一の個別液室内で生じた圧力変動が個別液室に連通する共通液室に伝播して、隣接する他の個別液室内の液体の圧力に影響が及ぶ相互干渉（クロストーク）が発生するおそれがある。このような個別液室間の相互干渉が発生すると、個別液室内の液体が液滴として吐出されるときの吐出状態が不安定になる。

この問題を解決するために、個別液室と共通液室との間に最適な流体抵抗部を設け、液滴吐出後の加圧液室の残留圧力を収束させ、自身の残留圧力及び隣接する加圧液室への残留圧力伝搬を抑制し、クロストークを抑えるインクジェットヘッドが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のインクジェットヘッドのように、クロストークを抑制するために流体抵抗部等の微細構造を開口部内に形成する場合、製造工程においてその微細構造が破壊されてしまうことがある。

例えば、基板にドライエッチング装置で貫通溝を形成する場合、基板が貫通した時に装置サセプターをプラズマに晒してダメージを与えないように、後の工程で剥離可能な樹脂テープを用いてサポート基板を貼り付けることがあるが、ドライエッチング後に樹脂テープを剥離するとき、樹脂テープの粘着力によって形成された微細パターンが折れや欠け等のダメージを受けることがある。

近年の液体吐出ヘッドの高密度化に伴い、形成されるパターンもより微細化されるため、上記のような問題は解消されることがなく、高精度な基板部材を歩留まり良く製造することがますます困難となる。

そこで本発明は、貫通溝等の微細構造が形成された基板部材において、当該微細構造が破壊されることなく、歩留まりよく製造される基板部材を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル孔が形成された第１の基板部材と、前記第１の基板部材に接合され、前記ノズル孔と連通する液室が形成された第２の基板部材と、前記第２の基板部材に接合され、前記液室に液体を供給するための流路が形成された第３の基板部材と、を備えた液体吐出ヘッドであって、前記第３の基板部材は、一方向に配列された複数の貫通溝を有し、隣接する前記貫通溝を画成する側壁部は、前記貫通溝の配列方向と直交する方向の一方の端部が基板本体と接続された片持ち梁形状であり、前記側壁部は、前記基板本体の厚み方向端部の端面の面積が、一方と他方とで異なっていることを特徴とする液体吐出ヘッドである。

本発明によれば、貫通溝等の微細構造が形成された基板部材において、当該微細構造が破壊されることなく、歩留まりよく製造される基板部材を提供することを目的とする。

本発明にかかる基板部材の一例を示す平面図及び断面図である。 側壁部の厚み方向端部のうち一方の端部の形状の例を示す側面図である。 本発明にかかる液体吐出ヘッドのノズル面側からの平面図である。 本発明にかかる液体吐出ヘッドの断面図であって、図３のＸ１－Ｘ２断面図、Ｙ１－Ｙ２断面図、及びＹ３－Ｙ４断面図である。 本発明にかかる液体吐出ヘッドのサブフレーム基板の一例を示す平面図である。 本発明にかかる液体吐出ヘッドのサブフレーム基板の一例を示す断面図である。 実施例１の基板部材の製造工程（工程Ａ～Ｄ）を示す説明図である。 実施例１の基板部材の製造工程（工程Ｅ～Ｈ）を示す説明図である。 実施例２の基板部材の製造工程（工程Ａ～Ｄ）を示す説明図である。 実施例２の基板部材の製造工程（工程Ｅ～Ｈ）を示す説明図である。 実施例３及び実施例４の基板部材の断面図である。 従来の基板部材の一例を示す平面図及び断面図である。 本発明にかかる液体を吐出する装置の一例の要部平面説明図である。 本発明にかかる液体を吐出する装置の一例の要部側面説明図である。 本発明にかかる液体吐出ユニットの一例の要部平面説明図である。 本発明にかかる液体吐出ユニットの一例の正面説明図である。

以下、本発明に係る基板部材、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置、及び基板部材の製造方法について、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

本発明にかかる基板部材の一例を図１に示す。
図１（Ａ）は基板部材の平面図（上面図）であり、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）は、製造工程における図１（Ａ）のＹ－Ｙ断面図である。
図１に示すように、本実施形態の基板部材２００は、複数の貫通溝６２及び該貫通溝６２を画成する複数の側壁部６３からなる櫛歯部６１と、貫通孔６０とを有する。
貫通溝６２を画成する側壁部６３は、貫通溝６２の配列方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）の一方の端部が基板本体と接続された片持ち梁形状である。

図１（Ｂ）の断面図に示す第一の実施形態の基板部材２００においては、側壁部６３の基板本体の厚み方向（Ｚ方向）の端部（６４，６５）の端面（６４ａ，６５ａ）の面積が、一方と他方とで異なっている。
図１（Ｂ）に示す断面図では、製造工程において基板部材２００に樹脂テープ６１０を介して、サポート基板６００が貼り付けられた状態を示しているが、樹脂テープ６１０と当接する側壁部６３の端部６４の端面６４ａの面積が、他方の端部６５の端面６５ａの面積よりも小さい。

なお、図１（Ｂ）では、側壁部６３の一方の端部６４側の形状が楔型である例を示しているが、端面６４ａの面積が、端面６５ａの面積よりも小さくなる形状であればこれに限定されない。側壁部６３の端部６４の他の形状の例を図２に示す。例えば、図２（Ａ）のように、端部６４の断面に段差が形成された形状であってもよく、図２（Ｂ）のように、切欠部６４ｂが形成された形状であってもよい。
なお、後述するように基板部材２００を液体吐出ヘッドに適用する場合、端部６４は流路又は液室中の液体に含まれる気泡がトラップされない形状であることが好ましい。

図１（Ｃ）の断面図に示す第二の実施形態の基板部材２００においては、側壁部６３の基板本体の厚み方向（Ｚ方向）の端部（６４，６５）のうち一方の端部６４の端面６４ａが、基板本体の端面よりも凹んだ位置にある。
図１（Ｃ）に示す断面図では、製造工程において樹脂テープ６１０を介して、サポート基板６００が貼り付けられた状態を示しているが、樹脂テープ６１０と対向する端面６４ａの位置が、基板本体の端面よりも内側に位置している。

なお、図１（Ｃ）では、側壁部６３の一方の端部６４側の形状は、他方の端部６５側の形状と同じであり、この場合端面６４ａの面積も端面６５ａの面積と等しいが、端部６４の形状は、図１（Ｂ）や図２に示すような形状であってもよい。
すなわち、側壁部６３は、基板本体の厚み方向（Ｚ方向）において基板本体の端面よりも貫通孔の内部側へ凹んだ位置にある一方の端部６４の端面６４ａの面積が、他方の端部６５の端面６５ａの面積よりも小さくなるような形状であってもよい。

図１２に従来の基板部材２０１の例を示す。図１２（Ｂ）に示すように、従来の基板部材２０１の貫通孔に形成された側壁部６３の端面６４ａは樹脂テープ６１０と密着しているため、樹脂テープ６１０の剥離時に樹脂テープ６１０の粘着力によって側壁部６３に折れや欠け等のダメージが生じることがある。

これに対し、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示す本実施形態の基板部材２００は、形成された微細構造の側壁部６３の端部６４の端面６４ａと樹脂テープ６１０との接触面積が極めて少ないか、端面６４ａが６３と樹脂テープ６１０とが接触していないため、樹脂テープ６１０の剥離時に側壁部６３が破壊されることなく、歩留まりよく製造される。

また、高精度に製造された側壁部６３からなる櫛歯部６１を備える本実施形態の基板部材２００は、耐久性及び信頼性にも優れるため、液体吐出ヘッドを構成する基板部材として適用することにより、残留圧力の伝播を効果的に抑制することができ、クロストークの低減を実現することができる。
以下、本実施形態の基板部材２００を備えた液体吐出ヘッド、及び基板部材２００の製造方法について説明する。

本実施形態の液体吐出ヘッドの一例として、圧電型アクチュエータを有し、ノズル孔から液滴を吐出させる液体吐出ヘッドについて図３及び図４に基づき説明する。
図３はノズル面側の平面図である。図４（Ａ）は図３のＸ１－Ｘ２断面、図４（Ｂ）は図３のＹ１－Ｙ２断面、及び図４（Ｃ）は図３のＹ３－Ｙ４断面をそれぞれ示している。

本実施形態の液体吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル孔６が形成された第１の基板部材（ノズル基板）３００と、第１の基板部材３００に接合され、ノズル孔６と連通する液室５が形成された第２の基板部材（アクチュエータ基板）１００と、第２の基板１００に接合され、液室５に液体を供給するための流路が形成された第３の基板部材（サブフレーム基板）２００と、共通液室９の一部が形成されたフレーム４００を備えている。

第３の基板部材２００は、前記流路を構成する貫通孔６０と、複数の貫通溝６２を有する。複数の貫通溝６２は複数の側壁部６３により画成され、複数の側壁部６３により櫛歯部６１が形成されている。
側壁部６３は、貫通溝６２の配列方向と直交する方向の一方の端部が基板本体と接続された片持ち梁形状である。

第一の実施形態では、側壁部６３の基板本体の厚み方向（Ｚ方向）の端部（６４，６５）の端面（６４ａ，６５ａ）の面積が、一方と他方とで異なっている。
第二の実施形態では、側壁部６３の基板本体の厚み方向（Ｚ方向）の端部（６４，６５）のうち一方の端部６４の端面６４ａが、基板本体の端面よりも凹んだ位置にある。この場合、側壁部６３は、基板本体の厚み方向（Ｚ方向）において基板本体の端面よりも貫通孔の内部側へ凹んだ位置にある一方の端部６４の端面６４ａの面積が、他方の端部６５の端面６５ａの面積よりも小さくなるような形状であってもよい。

本実施形態の液体吐出ヘッドは、図４に示すように、アクチュエータ基板１００、サブフレーム基板２００、およびノズル基板３００を接合することにより形成されている。
また引き出し配線４０を保護するパッシベーション膜５０、及び開口部である引き出し配線パッド４１が形成され、配線パターン４２は、サブフレーム基板２００との接合部となる箇所に形成されている。

アクチュエータ基板１００は、液体吐出エネルギーを発生する圧電体素子２、振動板３を備え、加圧液室隔壁４、液室（加圧液室）５、流体抵抗部７、及び液体導入孔８が形成されている。各加圧液室５は、加圧液室隔壁４で仕切られている。
アクチュエータ基板１００の加圧液室５、流体抵抗部７、液体導入孔８、並びにサブフレーム基板２００の貫通溝６２が個別流路を構成している。すなわち、サブフレーム基板２００の貫通溝６２は、アクチュエータ基板１００の加圧液室に連通している。
ノズル基板３００には、個々の加圧液室５に対応した位置にノズル孔６が形成されている。

加圧液室５の一部壁面を形成する振動板３と振動板３を介して加圧液室５と対向する側に圧電体素子２が形成されている。
また、サブフレーム基板２００に接合されるフレーム４００には、共通液室９の一部が形成されている。すなわち、サブフレーム基板２００の貫通孔６０とフレーム４００に形成された流路とで共通液室９を構成している。

振動板３を介して加圧液室５に対向する側に形成されている圧電体素子２は、共通電極１０と個別電極１１に圧電体１２から形成されている。

図４（Ｂ）に示すように、サブフレーム基板２００の側壁部６３は、基板本体の厚み方向の端面のうち面積が大きい端面６５ａが、アクチュエータ基板１００、具体的にはアクチュエータ基板１００上に形成された（成膜された）絶縁膜（パッシベーション膜５０）に接合されている。また、側壁部６３の基板本体の厚み方向の端面のうち面積が小さい端面が、共通液室９に面している。（図４（Ｂ）に示す先細り形状の端部側が共通液室９に面している。）
これにより、サブフレーム基板２００とアクチュエータ基板１００の接合面積を確保するとともに、共通液室９から貫通溝６２へ液体をスムーズに供給することができる。

サブフレーム基板２００の貫通溝６２が、共通液室９と液体導入孔８との間を接続することにより、加圧液室５で発生した圧力波の残留圧力成分が共通液室９へ伝搬することを抑制することができるので、隣接する加圧液室５間のクロストークを低減することができる。

液滴吐出ヘッドにおいては、各加圧液室５内に液体、例えば記録液（インク）が満たされた状態で、図示しない制御部から画像データに基づいて、記録液の吐出を行いたいノズル孔６に対応する個別電極１１に対し、発振回路により、引き出し配線４０及び層間絶縁膜４５に形成された接続孔３０を介して電圧パルス（例えば、２０Ｖのパルス）が印加される。電圧パルスの印加による電歪効果で圧電体１２そのものが振動板３と平行方向に縮み、振動板３が加圧液室５方向に撓む。これにより、加圧液室５内の圧力が急激に上昇し、加圧液室５に連通するノズル孔６から記録液が吐出される。
パルス電圧の印加後は、縮んだ圧電体１２が元に戻るのに伴い、振動板３も元の位置に戻り、加圧液室５内が液体導入孔８内に比べて負圧となり、外部から液滴供給口６６を介して供給されているインクが共通液室９、液体導入孔８から流体抵抗部７を介して加圧液室５に供給される。
上記の動作繰り返すことにより液滴が連続的に吐出され、例えば、液滴吐出ヘッドに対向して配置された被記録媒体（用紙）に画像が形成される。

本実施形態の基板部材の製造方法は、一方向に配列された複数の貫通溝６２が形成された基板部材２００の製造方法であって、隣接する貫通溝６２を画成する側壁部６３を、貫通溝６２の配列方向と直交する方向の一方の端部が基板本体と接続された片持ち梁形状となるようにエッチングする工程を含む。

そして、側壁部６３の形成において、以下の（１）及び／又は（２）の工程を含む。
（１）基板本体の厚み方向端部（６４，６５）の端面（６４ａ，６５ａ）の面積が一方と他方とで異なる形状となるようにエッチングする工程
（２）基板本体の厚み方向端部のうち一方の端部６４の端面６４ａが、基板本体の端面よりも凹んだ位置となる形状となるようにエッチングする工程

側壁部６３の形成においては、基板本体の厚み方向の一方の端部６４の端面６４ａは、他の部材（例えば、樹脂テープ６１０）との接触面積が最小限となる状態、又は接触させない状態でエッチングを行うことが好ましい。

櫛歯部６１をドライエッチングで形成する場合、基板貫通時にエッチャーのサセプターをプラズマに晒さないように、サポート基板６００を後に剥がすことができる樹脂テープ６１０（例えば熱剥離テープ）で貼り付ける。ドライエッチングで形成された櫛歯部６１は、各櫛歯を構成する側壁部６３の幅が小さく、長さもあるため、樹脂テープ６１０の剥離時のストレスで破損してしまうことがある。
これに対し本実施形態においては、上述のように樹脂テープ６１０と接触する側壁部６３の端面６４ａの接触面積を極力小さくする、あるいは接触しないようにすることにより、櫛歯部６１を破壊することなく樹脂テープ６１０を剥離することが可能となる。

このように作製された微細構造である櫛歯部６１を有する基板部材２００を液体吐出ヘッドに適用することにより、隣接する個別加圧液室からの残留圧力の伝搬を効果的に抑制できるため、隣接する個別加圧液室の駆動状態に影響されることなく、安定した液滴吐出特性が得られる。

（実施例１）
本実施例に係る液体吐出ヘッドを構成する基板部材（サブフレーム基板）２００の平面図を図５、断面図を図６に示す。
図６の左側の（ａ）は、図５中Ａ－Ａで示す櫛歯部６１（貫通溝６２及び側壁部６３）の断面図であり、図６の右側の（ｂ）は、図５中Ｂ－Ｂで示すザグリ部６７の断面図である。

以下、図５及び図６に示す基板部材２００の第一の製造方法について説明する。
本実施形態の基板部材２００を、液体吐出ヘッドを構成するサブフレーム基板として製造する場合には、ウェハ上に複数のチップに相当するパターンを形成するが、ここでは、櫛歯部６１（貫通溝６２及び側壁部６３）と、アクチュエータ基板１００のアクチュエータ部６８に位置するザグリ部６７を形成する製造工程について図７及び図８に基づき説明する。

なお、図７及び図８は、図６と同様、左側の（ａ）が図５中Ａ－Ａで示す櫛歯部６１（貫通溝６２及び側壁部６３）の断面図であり、右側の（ｂ）が図５中Ｂ－Ｂで示すザグリ部６７の断面図である。

〔工程Ａ〕
図７の工程Ａについて説明する。
サブフレーム基板２００として面方位（１１０）のシリコン単結晶基板（例えば、板厚４００μｍ）の表面に、シリコン酸化膜５１をＰ－ＣＶＤ法により成膜（例えば、膜厚１μｍ）する。シリコン酸化膜５１は、後のザグリ部６７の空隙形成時のドライエッチングのマスク材とする。

なお、表面に形成される膜は、ドライエッチングのマスクとなり、かつ簡便な方法で除去できるものであれば、シリコン酸化膜以外であってもよい。
また、膜厚はザグリ部６７の空隙のエッチング時になくならない膜厚であればよい。

〔工程Ｂ〕
図７の工程Ｂについて説明する。
櫛歯部６１のドライエッチング時、サブフレーム基板２００を貫通した際にエッチング装置のサセプターをプラズマのダメージから保護するために、サブフレーム基板２００の裏面に、後に剥離可能な樹脂テープ６１０を介してサポート基板６００（例えば、シリコン基板）を貼り付ける。樹脂テープ６１０としては、例えば、熱剥離タイプのものを適用することができる。

なお、樹脂テープ６１０のみで、貫通時のダメージからエッチング装置のサセプターを保護できる場合は、サポート基板６００を貼り付けなくてもよい。

〔工程Ｃ〕
図７の工程Ｃについて説明する。
シリコン酸化膜５１上にレジスト５２を塗布し、櫛歯部６１及びザグリ部６７の空隙となる箇所のシリコン酸化膜５１をリソエッチ法で除去する。その後、レジスト５２を除去する。

〔工程Ｄ〕
図７の工程Ｄについて説明する。
再度レジスト５２を塗布し、（ａ）に示す櫛歯部６１に相当する部分を露光、現像する。
（ｂ）に示すザグリ部６７では、空隙を貫通溝６２の形成後にエッチングするため、ここではレジスト５２で被覆しておく。

〔工程Ｅ〕
図８の工程Ｅについて説明する。
（ａ）に示す櫛歯部６１では、ドライエッチングにより櫛歯部６１のバルクＳｉをエッチングし、貫通させる。ドライエッチングの方法としては、例えば、ＩＣＰエッチャーでボッシュプロセスを用いることができる。

この時、櫛歯部６１を構成する側壁部６３の端部６４の端面６４ａと、樹脂テープ６１０との接触面積が極力小さくなるような形状にエッチングする。
例えば、樹脂テープ６１０が露出した後、若干等方的エッチング条件になるようにエッチング条件を変更するなどして、側壁部６３の端部６４がサイドエッチされるようにする。
これにより、側壁部６３の端部６４の端面６４ａの面積は、他方の端部６５の端面６５ａの面積よりも小さくなる。そのような端部６４側の断面形状としては、図に示すような楔型が挙げられるが、これに限定されない。
（ｂ）に示すザグリ部６７では、工程Ｄと同様、レジスト５２で被覆しておく。

〔工程Ｆ〕
図８の工程Ｆについて説明する。
（ｂ）に示すザグリ部６７において、シリコン酸化膜５１をエッチングマスクとして、ザグリ部６７の空隙のシリコン基板を２０μｍ程度エッチングする。

〔工程Ｇ〕
図８の工程Ｇについて説明する。
樹脂テープ６１０及びサポート基板６００を剥離、除去する。
樹脂テープ６１０として熱剥離テープを適用した場合、ホットプレート等により剥離温度（例えば１５０℃）以上に加熱することで、サポート基板６００をサブフレーム基板２００から容易に剥離することができる。

櫛歯部６１を構成する側壁部６３は微細なパターンであるため、接着した樹脂テープ６１０を剥離する時、破損してしまうことがある。本実施形態においては、工程Ｅで端部６４の端面６４ａが樹脂テープ６１０との接触面積が極力小さくなるようにエッチングされているため、粘着力の影響が低減されて側壁部６３の破損を防ぐことができる。

〔工程Ｈ〕
図８の工程Ｈについて説明する。
シリコン酸化膜５１をＨＦ溶液で除去し、本実施形態の基板部材２００が得られる。

なお、本実施形態の基板部材２００を液体吐出ヘッドに適用するにあたり、吐出させる液体がシリコンを侵食する液体である場合は、当該液体に耐性があり、かつシリコン基板との密着性が十分な膜を形成することが好ましい。例えば、適切な膜厚のシリコン酸化膜やタンタル系酸化膜等を、得られた基板部材２００の表面全体に被覆するように形成することが好ましい。

上述のように、本実施形態の基板部材２００は、微細構造である櫛歯部６１が破壊されることなく、歩留まりよく製造される。また、製造された基板部材２００をサブフレーム基板として液体吐出ヘッドに適用することにより、安定した液滴吐出特性が得られる。

（実施例２）
基板部材２００の第二の製造方法について説明する。
実施例１と同様、櫛歯部６１（貫通溝６２及び側壁部６３）と、アクチュエータ基板１００のアクチュエータ部６８に位置するザグリ部６７を形成する製造工程について図９及び図１０に基づき説明する。
なお、図９及び図１０は、図６と同様、左側の（ａ）が図５中Ａ－Ａで示す櫛歯部６１（貫通溝６２及び側壁部６３）の断面図であり、右側の（ｂ）が図５中Ｂ－Ｂで示すザグリ部６７の断面図である。

〔工程Ａ〕
図９の工程Ａについて説明する。
サブフレーム基板２００として面方位（１１０）のシリコン単結晶基板（例えば、板厚４００μｍ）の両面に、ドライエッチングのマスクとなるシリコン酸化膜５１を熱酸化法により成膜（例えば、各膜厚1μｍ）する。

なお、表面に形成される膜は、ドライエッチングのマスクとなり、かつ簡便な方法で除去できるものであれば、シリコン酸化膜以外であってもよい。
また、膜厚はザグリ部６７の空隙のエッチング時になくならない膜厚であればよい。

〔工程Ｂ〕
図９の工程Ｂについて説明する。
（ａ）に示す櫛歯部６１において、櫛歯部６１が形成される領域の一方の面（裏面）のシリコン酸化膜５１をリソエッチ法により除去する。図中、除去された領域を５１ａで示している。
当該領域にシリコン酸化膜５１が残存していると、櫛歯部６１をエッチングしてサブフレーム基板２００を貫通した時、シリコン酸化膜５１の圧縮応力のために座屈し、割れてしまうことがあるためである。

〔工程Ｃ〕
図９の工程Ｃについて説明する。
櫛歯部６１のドライエッチング時、サブフレーム基板２００を貫通した際にエッチング装置のサセプターをプラズマのダメージから保護するために、サブフレーム基板２００の裏面に、後に剥離可能な樹脂テープ６１０を介してサポート基板６００（例えば、シリコン基板）を貼り付ける。樹脂テープ６１０としては、例えば、熱剥離タイプのものを適用することができる。

なお、樹脂テープ６１０のみで、貫通時のダメージからエッチング装置のサセプターを保護できる場合は、サポート基板６００を貼り付けなくてもよい。

〔工程Ｄ〕
図９の工程Ｄについて説明する。
レジスト５２を塗布し、櫛歯部６１及びザグリ部６７の空隙となる箇所のシリコン酸化膜５１をリソエッチ法で除去する。その後、レジスト５２を除去する。

〔工程Ｅ〕
図１０の工程Ｅについて説明する。
再度レジスト５２を塗布し、（ａ）に示す櫛歯部６１に相当する部分を露光、現像する。
（ｂ）に示すザグリ部６７では、空隙を貫通溝６２の形成後にエッチングするため、ここではレジスト５２で被覆しておく。

〔工程Ｆ〕
図１０の工程Ｆについて説明する。
（ａ）に示す櫛歯部６１では、ドライエッチングにより櫛歯部６１のバルクＳｉをエッチングし、貫通させる。ドライエッチングの方法としては、例えば、ＩＣＰエッチャーでボッシュプロセスを用いることができる。

この時、櫛歯部６１を構成する側壁部６３の端部６４側の断面形状が、図に示すような楔型となるようにエッチングする。例えば、樹脂テープ６１０が露出した後、若干等方的エッチング条件になるようにエッチング条件を変更するなどして、側壁部６３の端部６４がサイドエッチされるようにする。
これにより、側壁部６３の端部６４の端面６４ａの面積は、他方の端部６５の端面６５ａの面積よりも小さくなる。
（ｂ）に示すザグリ部６７では、工程Ｄと同様、レジスト５２で被覆しておく。

本実施形態では、上記工程Ｂにおいて櫛歯部６１のシリコン酸化膜５１を除去したことによる段差があり、側壁部６３の端面６４ａは樹脂テープ６１０と接触していない。
なお、側壁部６３の端部６４側の断面形状は、端面６４ａの面積が、他方の端部６５の端面６５ａの面積よりも小さくなる形状であれば楔型に限定されない。

〔工程Ｇ〕
図１０の工程Ｇについて説明する。
樹脂テープ６１０及びサポート基板６００を剥離、除去する。
樹脂テープ６１０として熱剥離テープを適用した場合、ホットプレート等により剥離温度（例えば１５０℃）以上に加熱することで、サポート基板６００をサブフレーム基板２００から容易に剥離することができる。

櫛歯部６１を構成する側壁部６３は微細なパターンであるため、接着した樹脂テープ６１０を剥離する時に破損してしまうことがあるが、本実施形態においては、側壁部６３の端部６４は樹脂テープ６１０と接触していないため、樹脂テープ６１０の粘着力の影響を受けることがなく、側壁部６３の破損を防ぐことができる。

〔工程Ｈ〕
図８の工程Ｈについて説明する。
シリコン酸化膜５１をＨＦ溶液で除去し、本実施形態の基板部材２００が得られる。

なお、本実施形態の基板部材２００を液体吐出ヘッドに適用するにあたり、吐出させる液体がシリコンを侵食する液体である場合は、当該液体に耐性があり、かつシリコン基板との密着性が十分な膜を形成することが好ましい。例えば、適切な膜厚のシリコン酸化膜やタンタル系酸化膜等を、得られた基板部材２００の表面全体に被覆するように形成することが好ましい。

本実施形態の基板部材２００は、微細構造である櫛歯部６１が樹脂テープ６１０の剥離時に破損することを確実に防止することができ、歩留まりよく製造される。
また、製造された基板部材２００をサブフレーム基板として液体吐出ヘッドに適用することにより、高品質で信頼性の高いアクチュエータを実現することができ、安定した液滴吐出特性が得られる。

（実施例３）
図５中Ａ－Ａで示す櫛歯部６１（貫通溝６２及び側壁部６３）の断面が、図１１（Ａ）に示す形状を有する基板部材２００の製造方法について説明する。
本実施形態の基板部材２００は、側壁部６３の基板本体の厚み方向の一方の端部６４の端面６４ａが、基板本体の端面よりも凹んだ位置にある。すなわち、図中ｄで示す長さ分、内側に位置している。

上述の実施例２の製造工程の図９に示す工程Ｂにおいて、櫛歯部６１が形成される領域の一方の面（裏面）のシリコン酸化膜５１をリソエッチ法により除去した後、エッチングを行うことにより、ｄで示す長さ分の凹みを形成する。
その他の工程については、工程Ｆにおいて端部６４側の形状が楔型となるようにエッチングする工程を行わない以外は実施例２と同様にして製造することができる。

（実施例４）
図５中Ａ－Ａで示す櫛歯部６１（貫通溝６２及び側壁部６３）の断面が、図１１（Ｂ）に示す形状を有する基板部材２００の製造方法について説明する。
本実施形態の基板部材２００は、側壁部６３の基板本体の厚み方向の一方の端部６４の端面６４ａが、基板本体の端面よりも凹んだ位置にあり、端部６４の端面６４ａの面積が、他方の端部６５の端面６５ａの面積よりも小さい。

上述の実施例２の製造工程の図９に示す工程Ｂにおいて、櫛歯部６１が形成される領域の一方の面（裏面）のシリコン酸化膜５１をリソエッチ法により除去した後、エッチングを行うことにより、ｄで示す長さ分の凹みを形成する。
その他の工程については、実施例２と同様にして製造することができる。

実施例３及び実施例４の基板部材２００は、微細構造である櫛歯部６１が樹脂テープ６１０の剥離時に破損することを確実に防止することができ、歩留まりよく製造される。
また、製造された基板部材２００をサブフレーム基板として液体吐出ヘッドに適用することにより、高品質で信頼性の高いアクチュエータを実現することができ、安定した液滴吐出特性が得られる。

次に、本発明に係る液体吐出ユニット、及び液体を吐出する装置について説明する。
本実施形態の液体吐出ユニットは、上述の本実施形態の基板部材または液体吐出ヘッドを備えている。
また、本実施形態の液体を吐出する装置は、上述の本実施形態の基板部材または液体吐出ヘッドを備えている。

本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１３及び図１４を参照して説明する。図１３は同装置の要部平面説明図、図１４は同装置の要部側面説明図である。

この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。

このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４０４及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド４０４は、複数のノズル孔６からなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。

液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。

供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。

この装置は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。

搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。

そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。

さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。
維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズル孔６が形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。

主走査移動機構４９３、供給機構４９４、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。

このように構成したこの装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。
そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成する。

このように、本実施形態にかかる液体を吐出する装置は、上述の本実施形態の液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。

次に、本発明に係る液体吐出ユニットについて図１５を参照して説明する。図１５は液体吐出ユニットの一例の要部平面説明図である。

この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。

なお、この液体吐出ユニットの例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０、及び供給機構４９４の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。

次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図１６を参照して説明する。図１６は同ユニットの正面説明図である。

この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。

なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。

本願において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、壁紙や床材などの建材、衣料用のテキスタイルなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」は、インク、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液、又は、アミノ酸、たんぱく質、カルシウムを含む溶液及び分散液なども含まれる。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

例えば、液体吐出ユニットとして、図１４で示した液体吐出ユニット４４０のように、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、図１５で示したように、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、図１６で示したように、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ（積層型圧電素子を使用するものでもよい。）以外にも、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものでもよい。

また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

２ 圧電体素子
３ 振動板
４ 加圧液室隔壁
５ 液室（加圧液室）
６ ノズル孔
７ 流体抵抗部
８ 共通液室
９ 共通液滴供給路
１０ 共通電極
１１ 個別電極
１２ 圧電体
３０ 接続孔
４０ 引き出し配線
４１ 引き出し配線パッド
４２ 配線パターン
４５ 層間絶縁膜
５０ パッシベーション膜
５１ シリコン酸化膜
５２ レジスト
６０ 貫通孔
６１ 櫛歯部
６２ 貫通溝
６３ 側壁部
６４ 端部（厚み方向の一方の端部）
６４ａ 端面
６５ 端部（厚み方向の他方の端部）
６５ａ 端面
６６ 液滴供給口
６７ 空隙部
６８ アクチュエータ部
１００ アクチュエータ基板（第３の基板部材）
２００ 基板部材（第２の基板部材、サブフレーム基板）
２０１ サブフレーム基板
３００ ノズル基板（第１の基板部材）
４００ フレーム
４０４ 液体吐出ヘッド
６００ サポート基板
６１０ 樹脂テープ

特開２００３－２３７０６５号公報

Claims (6)

1. 液滴を吐出するノズル孔が形成された第１の基板部材と、
   前記第１の基板部材に接合され、前記ノズル孔と連通する液室が形成された第２の基板部材と、
   前記第２の基板部材に接合され、前記液室に液体を供給するための流路が形成された第３の基板部材と、を備えた液体吐出ヘッドであって、
   前記第３の基板部材は、一方向に配列された複数の貫通溝を有し、
   隣接する前記貫通溝を画成する側壁部は、前記貫通溝の配列方向と直交する方向の一方の端部が基板本体と接続された片持ち梁形状であり、
   前記側壁部は、前記基板本体の厚み方向端部の端面の面積が、一方と他方とで異なっていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 液滴を吐出するノズル孔が形成された第１の基板部材と、
   前記第１の基板部材に接合され、前記ノズル孔と連通する液室が形成された第２の基板部材と、
   前記第２の基板部材に接合され、前記液室に液体を供給するための流路が形成された第３の基板部材と、を備えた液体吐出ヘッドであって、
   前記第３の基板部材は、一方向に配列された複数の貫通溝を有し、
   隣接する前記貫通溝を画成する側壁部は、前記貫通溝の配列方向と直交する方向の一方の端部が基板本体と接続された片持ち梁形状であり、
   前記側壁部は、前記基板本体の厚み方向端部のうち一方の端部の端面が、前記基板本体の端面よりも凹んだ位置にあることを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 前記側壁部は、前記基板本体の厚み方向端部のうち前記基板本体の端面よりも凹んだ位置にある一方の端部の端面の面積が、他方の端部の端面の面積よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液体吐出ユニット。
5. 請求項１から３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。
6. 一方向に配列された複数の貫通溝が形成された基板部材の製造方法であって、
   隣接する前記貫通溝を画成する側壁部を、前記貫通溝の配列方向と直交する方向の一方の端部が基板本体と接続された片持ち梁形状となるようにエッチングする工程を含み、
   前記側壁部を、
   前記基板本体の厚み方向端部の端面の面積が一方と他方とで異なる形状、及び／又は前記基板本体の厚み方向端部のうち一方の端部の端面が、前記基板本体の端面よりも凹んだ位置となる形状、となるようにエッチングするとともに、
   前記側壁部のエッチングにおいて、前記基板本体の厚み方向端部のうち一方の端部の端面に対し、他の部材と接触させない状態でエッチングを行うことを特徴とする基板部材の製造方法。

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