(57)【要約】      （修正有）【課題】液体吐出ヘッド基板の信頼性の低下を抑制する技術を提供する。【解決手段】基板１２０と、基板１２０の主面の上の第１層に配され、液体を吐出するための熱エネルギを生成する互いに隣り合う２つの電熱変換素子１１２と、主面に対する正射影において２つの電熱変換素子１１２にそれぞれ重なるように、主面と第１層との間の第２層に配された２つの温度検知素子１０６ａと、主面と第２層との間に配され、水素を含む層間絶縁層１０４と、第２層に配された部材１０８と、を含み、部材１０８は、２つの温度検知素子１０６ａの間に配された部分を含み、層間絶縁層１０４よりも水素の吸着性が高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の主面の上の第１層に配され、液体を吐出するための熱エネルギを生成する互いに隣り合う２つの電熱変換素子と、
前記主面に対する正射影において前記２つの電熱変換素子にそれぞれ重なるように、前記主面と前記第１層との間の第２層に配された２つの温度検知素子と、
前記主面と前記第２層との間に配され、水素を含む層間絶縁層と、
前記第２層に配された部材と、を含み、
前記部材は、前記２つの温度検知素子の間に配された部分を含み、前記層間絶縁層よりも水素の吸着性が高いことを特徴とする液体吐出ヘッド基板。
【請求項２】
前記液体吐出ヘッド基板が、前記第１層と前記第２層との間に第３層をさらに含み、
前記第３層に前記２つの温度検知素子とは別の温度検知素子が配されることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項３】
前記液体吐出ヘッド基板は、前記２つの電熱変換素子を含む複数の電熱変換素子を備え、
前記主面に対する正射影において、前記部材のうち前記複数の電熱変換素子と重ならない部分の面積が、前記部材のうち前記複数の電熱変換素子と重なる部分の面積の４倍以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項４】
前記主面に対する正射影において、前記部材が、前記複数の電熱変換素子の何れとも重ならないことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項５】
前記２つの温度検知素子と前記部材とが、同じ材料によって構成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項６】
前記部材が、チタン、タンタル、パラジウム、ニオブ、ジルコニウム、および、マグネシウムのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項７】
前記２つの温度検知素子と前記部材とが、電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項８】
前記部材の厚さが、前記２つの温度検知素子の厚さ以上であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項９】
基板と、
前記基板の主面の上の第１層に配され、液体を吐出するための熱エネルギを生成する電熱変換素子と、
前記主面に対する正射影において前記電熱変換素子と重なるように、前記主面と前記第１層との間の第２層に配された温度検知素子と、
前記主面と前記第２層との間に配され、水素を含む層間絶縁層と、
前記第２層と前記層間絶縁層との間に配され、前記層間絶縁層よりも水素の吸着性が高い部材と、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド基板。
【請求項１０】
前記温度検知素子と前記部材とが、同じ材料によって構成されることを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項１１】
前記部材が、チタン、タンタル、パラジウム、ニオブ、ジルコニウム、および、マグネシウムのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項１２】
基板と、
前記基板の主面の上の第１層に配され、液体を吐出するための熱エネルギを生成する電熱変換素子と、
前記主面に対する正射影において前記電熱変換素子と重なるように、前記主面と前記第１層との間の第２層に配された温度検知素子と、
前記主面と前記第２層との間に配され、水素を含む層間絶縁層と、
前記第２層と前記層間絶縁層との間に配される部材と、を含み、
前記部材の水素の透過性が、前記層間絶縁層の水素の透過性よりも低いことを特徴とする液体吐出ヘッド基板。
【請求項１３】
前記部材が、絶縁体であることを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項１４】
前記部材が、窒化シリコン、炭化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン、および、酸化タンタルのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１２または１３に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項１５】
前記温度検知素子と前記部材とが、接していることを特徴とする請求項１３または１４に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項１６】
前記液体吐出ヘッド基板が、前記第１層と前記第２層との間に第３層をさらに含み、
前記第３層に前記温度検知素子とは別の温度検知素子が配されることを特徴とする請求項９乃至１５の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項１７】
前記部材の厚さが、前記温度検知素子の厚さ以上であることを特徴とする請求項９乃至１６の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項１８】
前記層間絶縁層は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層よりも前記第２層の側に配され、前記第１絶縁層よりも水素の放出量が少ない第２絶縁層とを含むことを特徴とする請求項１乃至１７の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項１９】
前記液体吐出ヘッド基板が、前記主面の上に配線パターンをさらに含み、
前記配線パターンが、前記層間絶縁層に覆われていることを特徴とする請求項１乃至１８の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項２０】
前記部材と前記配線パターンとが、電気的に接続されていることを特徴とする請求項１９に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項２１】
前記部材が、電気的にフローティングなダミーパターンであることを特徴とする請求項１乃至１９の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド基板。
【請求項２２】
請求項１乃至２１の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド基板と、前記液体吐出ヘッド基板によって液体の吐出が制御される吐出口と、を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２３】
請求項２２に記載の液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに液体を吐出させるための駆動信号を供給する手段と、を有することを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド基板、液体吐出ヘッド、および、液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッド基板を用いた液体吐出装置において、ノズルの目詰まりなどによって、インクなどの液体が吐出できなくなる場合がある。印刷物の印字不良などによって吐出の不具合に気付いたユーザは、ヘッドクリーニングなどの対処を行うが、ユーザが印字不良に気付くまでの間、印字不良の印刷物が出力され続けてしまう。これに対して、特許文献１の液体吐出ヘッド基板には、液体を吐出させるためのヒータなどの電熱変換素子の直下に温度検知素子を配することによって、吐出ノズルごとに吐出不良が生じたノズルを高速かつ高精度に検知することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９０３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
温度検知素子と基板との間には、配線パターンなどと温度検知素子とを電気的に絶縁するための層間絶縁膜が配されうる。層間絶縁膜は、プラズマ化学気相成長法（プラズマＣＶＤ法）などを用いて形成され、膜中に水素を含有する場合がある。層間絶縁膜が水素を含む場合、液体吐出装置の動作中、電熱変換素子から液体を吐出させるための熱が放散され、この熱によって層間絶縁膜から水素が放出される。層間絶縁膜から放出された水素が温度検知素子に吸着すると、温度検知素子の抵抗値などの特性が変化し、温度を正確に検知できなくなる可能性がある。温度を正確に検知できない場合、吐出不良の検出の精度が低下し、液体吐出ヘッド基板の信頼性が低下しうる。
【０００５】
本発明は、液体吐出ヘッド基板の信頼性の低下を抑制する技術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】
【０００６】
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッド基板は、基板と、基板の主面の上の第１層に配され、液体を吐出するための熱エネルギを生成する互いに隣り合う２つの電熱変換素子と、主面に対する正射影において２つの電熱変換素子にそれぞれ重なるように、主面と第１層との間の第２層に配された２つの温度検知素子と、主面と第２層との間に配され、水素を含む層間絶縁層と、第２層に配された部材と、を含み、部材は、２つの温度検知素子の間に配された部分を含み、層間絶縁層よりも水素の吸着性が高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、液体吐出ヘッド基板の信頼性の低下を抑制する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッド基板の構造例を示す図。
【図２】図１の液体吐出ヘッド基板の変形例を示す図。
【図３】図１の液体吐出ヘッド基板の変形例を示す図。
【図４】図３の液体吐出ヘッド基板の変形例を示す図。
【図５】図３の液体吐出ヘッド基板の変形例を示す図。
【図６】図５の液体吐出ヘッド基板の変形例を示す図。
【図７】図１〜６の液体吐出ヘッド基板を用いた液体吐出装置の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る液体吐出ヘッド基板の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。
【００１０】
第１の実施形態
図１（ａ）〜１（ｃ）を参照して、本発明の実施形態による液体吐出ヘッド基板の構造について説明する。図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態における液体吐出ヘッド基板１００の構造を示す平面図であり、図１（ｂ）、１（ｃ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。
【００１１】
液体吐出ヘッド基板１００は、シリコンなどの半導体を用いた基板１２０と、複数の電熱変換素子１１２と、複数の温度検知素子１０６ａと、層間絶縁層１０４と、を含む。ここで、基板１２０の主面とは、基板１２０の各面のうち上に電熱変換素子１１２などが配された面のことをいう。
【００１２】
電熱変換素子１１２は、インクなどの液体を吐出するための熱エネルギを生成するヒータでありうる。図１（ｂ）、１（ｃ）に示されるように、電熱変換素子１１２は、液体吐出ヘッド基板１００のうち保護膜１１３に覆われる基板１２０の主面の上の上部層（第１層）に配される。電熱変換素子１１２には、例えば、窒化タンタルシリコンや窒化タングステンシリコンなどが用いられる。また、電熱変換素子１１２を液体から保護する保護膜１１３には、プラズマ化学気相成長法（プラズマＣＶＤ法）などを用いて形成された窒化シリコンなどが用いられうる。また、液体吐出ヘッド基板１００は、保護膜１１３の上に金属層（不図示）をさらに含んでいてもよい。保護膜１１３の上の金属層は、耐キャビテーション層として機能し、液体吐出ヘッド基板１００が液体を吐出する性能が向上しうる。金属層には、例えば、タンタルやイリジウムなどが用いられうる。
【００１３】
温度検知素子１０６ａは、電熱変換素子１１２の加熱温度の変化を検出するために、基板１２０の主面と電熱変換素子１１２が配された層との間の層（第２層）に配される。温度検知素子１０６ａは、図１（ａ）〜１（ｃ）に示されるように、基板１２０の主面に対する正射影において、複数の電熱変換素子１１２にそれぞれ重なるように配される。温度検知素子１０６ａは、より温度を正確に検知するために、電熱変換素子の直下に配されうる。本実施形態において、電熱変換素子１１２と温度検知素子１０６ａとの間には、配線パターンなどは配されず、絶縁膜１１０のみが配されている。温度検知素子１０６ａには、例えば、チタン、タンタル、パラジウム、ニオブ、ジルコニウム、マグネシウムなどが用いられる。温度検知素子１０６ａが配された層と電熱変換素子１１２が配された層との間には、上述のように、温度検知素子１０６ａを覆うように絶縁膜１１０が配される。絶縁膜１１０には、例えば、プラズマＣＶＤ法によって形成された酸化シリコンなどが用いられうる。
【００１４】
層間絶縁層１０４は、例えば、酸化シリコンなどが用いられる。層間絶縁層１０４は、膜中に水素を含む。層間絶縁層１０４の詳細については、後述する。
【００１５】
液体吐出ヘッド基板１００は、基板１２０の主面と層間絶縁層１０４との間に、熱酸化膜１０１と絶縁膜１０２とを含みうる。熱酸化膜１０１は、例えば、６００℃以上や８００℃以上などの高温で形成された酸化シリコンや酸窒化シリコンでありうる。熱酸化膜１０１は、フィールド酸化膜とも呼ばれうる。また、絶縁膜１０２は、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて形成された酸化シリコンや窒化シリコン、酸窒化シリコンなどでありうる。本実施形態において、熱酸化膜１０１および絶縁膜１０２の２層が配されるが、どちらか一方だけであってもよいし、さらに追加の絶縁膜が配されていてもよい。また、次に説明する配線パターン１０３が配されない場合、基板１２０の主面と温度検知素子１０６ａとの間には、熱酸化膜１０１、絶縁膜１０２および層間絶縁層１０４の何れか１つだけが形成されていてもよい。
【００１６】
本実施形態において、基板１２０の主面の上、より具体的には絶縁膜１０２の上に、配線パターン１０３が配される。配線パターン１０３は、層間絶縁層１０４に覆われている。温度検知素子１０６ａは、層間絶縁層１０４に形成されたコンタクトホールに配された導電体１０７および配線パターン１０３を介して回路素子（不図示）などに接続され、電熱変換素子１１２の温度の変化を検知する。電熱変換素子１１２も、層間絶縁層１０４に形成されたコンタクトホールに配された導電体（不図示）および配線パターン１０３を介して回路素子などに接続され動作しうる。
【００１７】
次いで、層間絶縁層１０４について説明する。本実施形態において、層間絶縁層１０４は、絶縁層１０４ａ（第１絶縁層）と、絶縁層１０４ａよりも温度検知素子１０６ａが配された層の側に配された絶縁層１０４ｂ（第２絶縁層）と、を含む積層構造を備える。絶縁層１０４ａは、高密度プラズマＣＶＤ法（ＨＤＰ−ＣＶＤ法）によって形成された酸化シリコンでありうる。絶縁層１０４ｂは、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）やシラン（ＳｉＨ４）などを原料ガスに用いたプラズマＣＶＤ法によって形成された酸化シリコンでありうる。ここで、ＨＤＰ−ＣＶＤ法とは、１０１１ｃｍ−３以上のプラズマ密度のプラズマを用いたプラズマＣＶＤ法であり、通常のプラズマＣＶＤ法（〜１０１０ｃｍ−３台）よりもプラズマ密度が高い。層間絶縁層１０４が、形成方法が互いに異なる絶縁層１０４ａと絶縁層１０４ｂとの積層構造を備えることによって、配線パターン１０３によって生じる段差の被覆性が向上しうる。
【００１８】
ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いて形成された絶縁層１０４ａおよびプラズマＣＶＤ法を用いて形成された絶縁層１０４ｂは、膜中に水素を含む。このため、液体吐出ヘッド基板１００の動作中、電熱変換素子１１２から液体を吐出させるための熱が放散され、この熱によって層間絶縁層１０４から水素が放出される。このとき、ＨＤＰ−ＣＶＤ法を用いて形成された絶縁層１０４ａの方が、プラズマＣＶＤ法を用いて形成された絶縁層１０４ｂよりも多くの水素を放出する。つまり、絶縁層１０４ｂは、絶縁層１０４ａよりも水素の放出量が少ない。水素の放出量は、例えば、昇温脱離ガス分析（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＴＤＳ）法によって測定することができる。
【００１９】
液体吐出ヘッド基板１００の動作中、絶縁層１０４ａから多くの水素が放出され、放出された水素が温度検知素子１０６ａに吸着すると、温度検知素子１０６ａの抵抗値などの特性が変化し、温度を正確に検知できなくなる可能性がある。温度検知素子１０６ａへの水素の吸着を抑制するために、本実施形態において、液体吐出ヘッド基板１００には、層間絶縁層１０４よりも水素の吸着性が高い部材１０８が配される。部材１０８は、絶縁層１０４ａおよび絶縁層１０４ｂの何れよりも水素の吸着性が高い。部材１０８は、温度検知素子１０６ａが配された層と同じ層に配される。部材１０８が配されることによって、層間絶縁層１０４から放出された水素の少なくとも一部が部材１０８に吸着し、温度検知素子１０６ａへの水素の吸着を抑制することが可能となる。水素の吸着量は、物質が水素を吸放出する際の特性（Ｐ：圧力、Ｃ：吸蔵量、Ｔ：温度）を測定するＰＣＴ特性測定（ジーベルツ測定とも呼ばれる）によって測定可能である。つまり、ＰＣＴ特性測定で水素の吸着量を測定することによって、絶縁層１０４ａおよび絶縁層１０４ｂを含む層間絶縁層１０４や部材１０８などの水素の吸着性がわかる。
【００２０】
部材１０８が層間絶縁層１０４に含まれる絶縁層１０４ａおよび絶縁層１０４ｂよりも高い水素の吸着性を有するように、部材１０８の材料が選択される。部材１０８が、温度検知素子１０６ａよりも水素の吸着性が高い材料で構成されていてもよい。また、部材１０８は、チタン、タンタル、パラジウム、ニオブ、ジルコニウム、および、マグネシウムのうち少なくとも１つを含んでいてもよい。換言すると、温度検知素子１０６ａと部材１０８とが、同じ材料によって構成されていてもよい。温度検知素子１０６ａと同じ層に配される部材１０８が、ともに同じ材料で構成されることによって、製造プロセスにおける工程数の増加を抑制できる。また、温度検知素子１０６ａと部材１０８とが同じ材料を用いて形成される場合、部材１０８の厚さが、温度検知素子１０６ａの厚さ以上となるようにしてもよい。
【００２１】
部材１０８は、図１（ａ）〜１（ｃ）に示されるように、複数の温度検知素子１０６ａのうち互いに隣り合うする２つの電熱変換素子１１２にそれぞれ重なるように配された２つの温度検知素子１０６ａの間に配された部分を含む。このとき、基板１２０の主面に対する正射影において、部材１０８の８０％以上が、電熱変換素子１１２と重ならい領域に配されてもよい。換言すると、基板１２０の主面に対する正射影において、部材１０８のうち複数の電熱変換素子１１２と重ならない部分の面積が、部材１０８のうち複数の電熱変換素子１１２と重なる部分の面積の４倍以上であってもよい。さらに、基板１２０の主面に対する正射影において、部材１０８の９０％以上が、電熱変換素子１１２と重ならい領域に配されてもよい。換言すると、基板１２０の主面に対する正射影において、部材１０８のうち複数の電熱変換素子１１２と重ならない部分の面積が、部材１０８のうち複数の電熱変換素子１１２と重なる部分の面積の９倍以上であってもよい。さらに、基板１２０の主面に対する正射影において、部材１０８が、複数の電熱変換素子１１２の何れとも重ならないように配されていてもよい。
【００２２】
部材１０８は、図１（ｂ）に示されるように、層間絶縁層１０４に形成されたコンタクトホールに配された導電体１０９を介して配線パターン１０３と接続され、電気的にフローティングの状態にならないようにしてもよい。つまり、部材１０８は、回路素子などから、電気的にコントロールされていてもよい。例えば、液体吐出ヘッド基板１００を動作させる際、部材１０８が接地電位となるようにコントロールしてもよい。部材１０８を電気的にコントロールすることによって、温度検知素子１０６ａでの温度の検知の正確性が向上しうる。また、部材１０８は、図１（ｃ）に示されるように、電気的にフローティングなダミーパターンであってもよい。部材１０８をダミーパターンとすることによって、層間絶縁層１０４に導電体１０９を配するためのプロセスを省略することができ、製造プロセスが簡略化される。部材１０８が、配線パターン１０３に接続される場合であっても、配線パターン１０３に接続されない場合であっても、同じ層に配された温度検知素子１０６ａと部材１０８とは、電気的に絶縁されうる。
【００２３】
本実施形態において、液体吐出ヘッド基板１００の動作時に電熱変換素子１１２から放散される熱によって層間絶縁層１０４から水素が放出されても、部材１０８が放出された水素の一部を吸着する。これによって、放出された水素が温度検知素子１０６ａに吸着することが抑制される。結果として、温度検知素子１０６ａは、部材１０８が配されない場合よりも正確に温度を検知することが可能となり、液体吐出ヘッド基板１００の信頼性の低下を抑制することができる。
【００２４】
第２の実施形態
図２（ａ）〜２（ｃ）を参照して、本発明の実施形態による液体吐出ヘッド基板の構造について説明する。図２（ａ）は、本発明の第２の実施形態における液体吐出ヘッド基板２００の構造を示す平面図であり、図２（ｂ）、２（ｃ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。
【００２５】
本実施形態の液体吐出ヘッド基板２００は、上述の液体吐出ヘッド基板１００と比較して、電熱変換素子１１２が配された層と温度検知素子１０６ａが配された層との間に、温度検知素子１０６ａとは別の温度検知素子１０６ｂが配される。換言すると、液体吐出ヘッド基板２００は、電熱変換素子１１２が配された層と温度検知素子１０６ａが配された層との間に、温度検知素子１０６ｂが配された層を含む。これ以外の液体吐出ヘッド基板２００の構造は、上述の液体吐出ヘッド基板１００と同様であってもよいため、ここでは、液体吐出ヘッド基板２００と液体吐出ヘッド基板１００との相違点を主に説明し、同様の構成は説明を省略する。
【００２６】
温度検知素子１０６ｂは、温度検知素子１０６ａと同様に電熱変換素子１１２の加熱温度の変化を検出する。温度検知素子１０６ｂは、図２（ａ）〜２（ｃ）に示されるように、基板１２０の主面に対する正射影において、複数の電熱変換素子１１２にそれぞれ重なるように配される。温度検知素子１０６ｂには、例えば、チタン、タンタル、パラジウム、ニオブ、ジルコニウム、マグネシウムなどが用いられる。温度検知素子１０６ａと温度検知素子１０６ｂとは、同じ材料によって構成されていてもよいし、異なる材料によって構成されていてもよい。温度検知素子１０６ｂは、層間絶縁層１０４に形成されたコンタクトホールに配された導電体１１５および配線パターン１０３を介して回路素子（不図示）などに接続され、電熱変換素子１１２の温度の変化を検知する。
【００２７】
温度検知素子１０６ｂが配された層と電熱変換素子１１２が配された層との間には、温度検知素子１０６ｂを覆うように絶縁膜１１１が配される。絶縁膜１１１には、例えば、プラズマＣＶＤ法によって形成された酸化シリコンなどが用いられうる。
【００２８】
本実施形態において、部材１０８は、上述の液体吐出ヘッド基板１００と同様に温度検知素子１０６ａと同じ層に配される。また、部材１０８は、図２（ｂ）に示されるように、配線パターン１０３と導電体１０９を介して接続され、回路素子などから電気的にコントロールされていてもよい。また、部材１０８は、図２（ｃ）に示されるように、電気的にフローティングなダミーパターンであってもよい。
【００２９】
本実施形態においても、部材１０８を温度検知素子１０６ａと同層に配することによって、層間絶縁層１０４から放出される水素が部材１０８に吸着し、温度検知素子１０６ａおよび温度検知素子１０６ｂへの水素の吸着を抑制できる。これによって、温度検知素子１０６ａ、１０６ｂは、部材１０８が配されない場合よりも正確に温度を検知することが可能となり、液体吐出ヘッド基板２００の信頼性の低下を抑制することができる。
【００３０】
第３の実施形態
図３（ａ）〜３（ｃ）を参照して、本発明の実施形態による液体吐出ヘッド基板の構造について説明する。図３（ａ）は、本発明の第２の実施形態における液体吐出ヘッド基板３００の構造を示す平面図であり、図３（ｂ）、３（ｃ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。
【００３１】
本実施形態の液体吐出ヘッド基板３００は、上述の液体吐出ヘッド基板１００と比較して、温度検知素子１０６ａと部材１０８が配された層とが、互いに異なる層に配される。これ以外の液体吐出ヘッド基板３００の構造は、上述の液体吐出ヘッド基板１００と同様であってもよいため、ここでは、液体吐出ヘッド基板３００と液体吐出ヘッド基板１００との相違点を主に説明し、同様の構成は説明を省略する。
【００３２】
本実施形態において、温度検知素子１０６ａが配された層と層間絶縁層１０４との間に、層間絶縁層１０４よりも水素の吸着性が高い部材１０８が、配される。このため、基板１２０の主面に対する正射影において、温度検知素子１０６ａと重なる位置に、部材１０８を配することができる。つまり、温度検知素子１０６ａと同層に部材１０８が配された上述の液体吐出ヘッド基板１００、２００と比較して、部材１０８を広い領域に配置することができる。これによって、層間絶縁層１０４から放出される水素が、部材１０８に吸着する割合が高まり、温度検知素子１０６ａに吸着する割合が低下しうる。
【００３３】
部材１０８が配された層と温度検知素子１０６ａが配された層の間には、部材１０８を覆うように絶縁膜１０５が配される。部材１０８と温度検知素子１０６ａとは、絶縁膜１０５によって、電気的に絶縁される。絶縁膜１０５は、プラズマＣＶＤ法などによって形成された酸化シリコンなどが用いられうる。
【００３４】
本実施形態においても、部材１０８は、図３（ｂ）に示されるように、配線パターン１０３と導電体１０９を介して接続され、回路素子などから電気的にコントロールされていてもよい。また、部材１０８は、図３（ｃ）に示されるように、電気的にフローティングなダミーパターンであってもよい。
【００３５】
本実施形態において、部材１０８を温度検知素子１０６ａよりも層間絶縁層１０４の側に配する。これによって、層間絶縁層１０４から放出される水素が部材１０８に吸着し、温度検知素子１０６ａへの水素の吸着を抑制できる。さらに、液体吐出ヘッド基板３００は、上述の液体吐出ヘッド基板１００、２００よりも広い範囲に部材１０８を配することができる。これによって、温度検知素子１０６ａは、部材１０８が配されない場合よりも正確に温度を検知することが可能となり、液体吐出ヘッド基板３００の信頼性の低下を抑制することができる。
【００３６】
第４の実施形態
図４（ａ）〜４（ｃ）を参照して、本発明の実施形態による液体吐出ヘッド基板の構造について説明する。図４（ａ）は、本発明の第４の実施形態における液体吐出ヘッド基板４００の構造を示す平面図であり、図４（ｂ）、４（ｃ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。
【００３７】
本実施形態の液体吐出ヘッド基板４００は、上述の液体吐出ヘッド基板３００と比較して、電熱変換素子１１２が配された層と温度検知素子１０６ａが配された層との間に、温度検知素子１０６ａとは別の温度検知素子１０６ｂが配される。換言すると、液体吐出ヘッド基板２００は、電熱変換素子１１２が配された層と温度検知素子１０６ａが配された層との間に、温度検知素子１０６ｂが配された層を含む。これ以外の液体吐出ヘッド基板４００の構造は、上述の液体吐出ヘッド基板３００と同様であってもよいため、ここでは、液体吐出ヘッド基板４００と液体吐出ヘッド基板３００との相違点を主に説明し、同様の構成は説明を省略する。
【００３８】
温度検知素子１０６ｂは、温度検知素子１０６ａと同様に電熱変換素子１１２の加熱温度の変化を検出する。温度検知素子１０６ｂは、図４（ａ）〜４（ｃ）に示されるように、基板１２０の主面に対する正射影において、複数の電熱変換素子１１２にそれぞれ重なるように配される。温度検知素子１０６ｂには、例えば、チタン、タンタル、パラジウム、ニオブ、ジルコニウム、マグネシウムなどが用いられる。温度検知素子１０６ｂは、層間絶縁層１０４に形成されたコンタクトホールに配された導電体１１５および配線パターン１０３を介して回路素子（不図示）などに接続され、電熱変換素子１１２の温度の変化を検知する。
【００３９】
温度検知素子１０６ｂが配された層と電熱変換素子１１２が配された層との間には、温度検知素子１０６ｂを覆うように絶縁膜１１１が配される。絶縁膜１１１には、例えば、プラズマＣＶＤ法によって形成された酸化シリコンなどが用いられうる。
【００４０】
本実施形態においても、部材１０８は、図４（ｂ）に示されるように、配線パターン１０３と導電体１０９を介して接続され、回路素子などから電気的にコントロールされていてもよい。また、部材１０８は、図４（ｃ）に示されるように、電気的にフローティングなダミーパターンであってもよい。
【００４１】
本実施形態においても、部材１０８を温度検知素子１０６ａよりも層間絶縁層１０４の側に配する。これによって、層間絶縁層１０４から放出される水素が部材１０８に吸着し、温度検知素子１０６ａ、１０６ｂへの水素の吸着を抑制できる。また、上述の液体吐出ヘッド基板３００と同様に、液体吐出ヘッド基板４００は、上述の液体吐出ヘッド基板１００、２００よりも広い範囲に部材１０８を配することができる。これによって、温度検知素子１０６ａ、１０６ｂは、部材１０８が配されない場合よりも正確に温度を検知することが可能となり、液体吐出ヘッド基板４００の信頼性の低下を抑制することができる。
【００４２】
第５の実施形態
図５（ａ）〜５（ｃ）を参照して、本発明の実施形態による液体吐出ヘッド基板の構造について説明する。図５（ａ）は、本発明の第５の実施形態における液体吐出ヘッド基板５００の構造を示す平面図であり、図５（ｂ）、５（ｃ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。
【００４３】
本実施形態の液体吐出ヘッド基板５００は、上述の液体吐出ヘッド基板３００と比較して、温度検知素子１０６ａが配された層と層間絶縁層１０４との間に、層間絶縁層１０４よりも水素の透過性が低い部材１１４が配される。これ以外の液体吐出ヘッド基板５００の構造は、上述の液体吐出ヘッド基板３００と同様であってもよいため、ここでは、液体吐出ヘッド基板５００と液体吐出ヘッド基板３００との相違点を主に説明し、同様の構成は説明を省略する。
【００４４】
上述のように、部材１１４の水素の透過性は、層間絶縁層１０４の水素の透過性よりも低い。例えば、部材１１４は、層間絶縁層１０４よりも水素の透過性が低い絶縁体でありうる。この場合、部材１１４は、窒化シリコン、炭化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン、および、酸化タンタルのうち少なくとも１つを含む絶縁性水素バリア層でありうる。部材１１４は、上述の材料を用いた単層構造を有していてもよいし、複数の材料を組み合わせた積層構造を有していてもよい。部材１１４は、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法、原子層堆積法などを用いて形成されうる。部材１１４の厚さが、温度検知素子１０６ａの厚さ以上であってもよい。
【００４５】
部材１１４と温度検知素子１０６ａとの間には、図５（ｂ）に示されるように、絶縁膜１０５が配されてもよい。また、部材１１４が絶縁体である場合、図５（ｃ）に示されるように、温度検知素子１０６ａと部材１１４とが、接していてもよい。部材１１４は、配線パターン１０３と、温度検知素子１０６ａや電熱変換素子１１２と、を接続するための導電体が配される部分を除く領域で、層間絶縁層１０４を覆っていてもよい。これによって、層間絶縁層１０４から放出される水素が、温度検知素子１０６ａに吸着することを抑制することができる。
【００４６】
層間絶縁層１０４から放出される水素が温度検知素子１０６ａまで到達することを抑制する部材１１４が配されることによって、本実施形態においても、層間絶縁層１０４から放出される水素の温度検知素子１０６ａへの吸着を抑制できる。これによって、温度検知素子１０６ａは、部材１１４が配されない場合よりも正確に温度を検知することが可能となり、液体吐出ヘッド基板５００の信頼性の低下を抑制することができる。
【００４７】
第６の実施形態
図６（ａ）〜６（ｃ）を参照して、本発明の実施形態による液体吐出ヘッド基板の構造について説明する。図６（ａ）は、本発明の第６の実施形態における液体吐出ヘッド基板６００の構造を示す平面図であり、図６（ｂ）、６（ｃ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ’間の断面図である。
【００４８】
本実施形態の液体吐出ヘッド基板６００は、上述の液体吐出ヘッド基板５００と比較して、電熱変換素子１１２が配された層と温度検知素子１０６ａが配された層との間に、温度検知素子１０６ａとは別の温度検知素子１０６ｂが配される。換言すると、液体吐出ヘッド基板６００は、電熱変換素子１１２が配された層と温度検知素子１０６ａが配された層との間に、温度検知素子１０６ｂが配された層を含む。これ以外の液体吐出ヘッド基板６００の構造は、上述の液体吐出ヘッド基板５００と同様であってもよいため、ここでは、液体吐出ヘッド基板６００と液体吐出ヘッド基板５００との相違点を主に説明し、同様の構成は説明を省略する。
【００４９】
温度検知素子１０６ｂは、温度検知素子１０６ａと同様に電熱変換素子１１２の加熱温度の変化を検出する。温度検知素子１０６ｂは、図５（ａ）〜５（ｃ）に示されるように、基板１２０の主面に対する正射影において、複数の電熱変換素子１１２にそれぞれ重なるように配される。温度検知素子１０６ｂには、例えば、チタン、タンタル、パラジウム、ニオブ、ジルコニウム、マグネシウムなどが用いられる。温度検知素子１０６ｂは、層間絶縁層１０４に形成されたコンタクトホールに配された導電体１１５および配線パターン１０３を介して回路素子（不図示）などに接続され、電熱変換素子１１２の温度の変化を検知する。
【００５０】
温度検知素子１０６ｂが配された層と電熱変換素子１１２が配された層との間には、温度検知素子１０６ｂを覆うように絶縁膜１１１が配される。絶縁膜１１１には、例えば、プラズマＣＶＤ法によって形成された酸化シリコンなどが用いられうる。
【００５１】
本実施形態においても、部材１１４と温度検知素子１０６ａとの間には、図６（ｂ）に示されるように、絶縁膜１０５が配されてもよい。また、部材１１４は絶縁体であるため、図６（ｃ）に示されるように、温度検知素子１０６ａと部材１１４とが、接していてもよい。部材１１４は、配線パターン１０３と、温度検知素子１０６ａや電熱変換素子１１２と、を接続するための導電体が配される部分を除く領域で、層間絶縁層１０４を覆っていてもよい。これによって、層間絶縁層１０４から放出される水素が、温度検知素子１０６ａ、１０６ｂに吸着することを抑制することができる。
【００５２】
層間絶縁層１０４から放出される水素が温度検知素子１０６ａまで到達することを抑制する部材１１４が配されることによって、本実施形態においても、層間絶縁層１０４から放出される水素の温度検知素子１０６ａ、１０６ｂへの吸着を抑制できる。これによって、温度検知素子１０６ａ、１０６ｂは、部材１１４が配されない場合よりも正確に温度を検知することが可能となり、液体吐出ヘッド基板６００の信頼性の低下を抑制することができる。
【００５３】
以上、本発明に係る実施形態を示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。
【００５４】
例えば、液体吐出ヘッド基板３００、４００において、部材１０８の水素の透過性が、層間絶縁層１０４の水素の透過性よりも低くてもよい。また、例えば、液体吐出ヘッド基板２００、４００において、温度検知素子１０６ｂが配された層に、層間絶縁層１０４よりも水素の吸着性が高い部材がさらに配されていてもよい。この部材は、部材１０８と同じ材料によって構成されていてもよいし、異なる材料によって構成されていてもよい。また、この部材は、温度検知素子１０６ｂと同じ材料によって構成されていてもよいし、異なる材料によって構成されていてもよい。また、例えば、液体吐出ヘッド基板３００において、温度検知素子１０６ａが配された層に、層間絶縁層１０４よりも水素の吸着性が高い部材がさらに配されていてもよい。この部材は、部材１０８と同じ材料によって構成されていてもよいし、異なる材料によって構成されていてもよい。また、この部材は、温度検知素子１０６ａと同じ材料によって構成されていてもよいし、異なる材料によって構成されていてもよい。
【００５５】
さらに、例えば、液体吐出ヘッド基板５００、６００において、部材１１４の水素の吸着性が、層間絶縁層１０４よりも高くてもよい。また、例えば、液体吐出ヘッド基板５００において、温度検知素子１０６ａが配された層に、液体吐出ヘッド基板１００と同様の層間絶縁層１０４よりも水素の吸着性が高い部材１０８がさらに配されていてもよい。同様に、液体吐出ヘッド基板６００において、温度検知素子１０６ａが配された層や温度検知素子１０６ｂが配された層に、液体吐出ヘッド基板１００と同様の層間絶縁層１０４よりも水素の吸着性が高い部材１０８がさらに配されていてもよい。水素の吸着性が高い部材１０８と水素の透過性が低い部材１１４とを組み合わせることによって、温度検知素子１０６ａ（および温度検知素子１０６ｂ）への水素の吸着が、より抑制されうる。これによって、より正確に電熱変換素子１１２の温度の変化を検知し、液体吐出ヘッド基板６００の信頼性の低下を抑制することが可能となりうる。
【００５６】
また、上述の液体吐出ヘッド基板１００、２００、３００、４００、５００、６００は、部材１０８、１１４よりも基板１２０の側に、熱酸化膜１０１、絶縁膜１０２、配線パターン１０３、層間絶縁層１０４を含むが、これに限られることはない。部材１０８、１１４と基板１２０の主面との間に、少なくとも１層の水素を含む絶縁層が存在する場合、上述の効果が得られる。
【００５７】
その他の実施形態
ここで、上述の液体吐出ヘッド基板１００、２００、３００、４００、５００、６００を用いた液体吐出装置について説明する。図７（ａ）は、インクジェット方式のプリンタ、ファクシミリ、コピー機等に代表される液体吐出装置１６００の内部構成を例示している。本例で液体吐出装置は記録装置と称されてもよい。液体吐出装置１６００は、所定の媒体Ｐ（本例では紙等の記録媒体）に液体（本例ではインク、記録剤）を吐出する液体吐出ヘッド１５１０を備える。本例では液体吐出ヘッドは記録ヘッドと称されてもよい。液体吐出ヘッド１５１０はキャリッジ１６２０の上に搭載され、キャリッジ１６２０は、螺旋溝１６０４を有するリードスクリュー１６２１に取り付けられうる。リードスクリュー１６２１は、駆動力伝達ギア１６０２、１６０３を介して、駆動モータ１６０１の回転に連動して回転しうる。これにより、液体吐出ヘッド１５１０は、キャリッジ１６２０と共にガイド１６１９に沿って矢印ａまたはｂ方向に移動しうる。
【００５８】
媒体Ｐは、紙押え板１６０５によってキャリッジ移動方向に沿って押さえられており、プラテン１６０６に対して固定される。液体吐出装置１６００は、液体吐出ヘッド１５１０を往復移動させて、搬送部（不図示）によってプラテン１６０６上に搬送された媒体Ｐに対して液体吐出（本例では記録）を行う。
【００５９】
また、液体吐出装置１６００は、フォトカプラ１６０７、１６０８を介して、キャリッジ１６２０に設けられたレバー１６０９の位置を確認し、駆動モータ１６０１の回転方向の切換を行う。支持部材１６１０は、液体吐出ヘッド１５１０のノズル（液体吐出口、或いは単に吐出口）を覆うためのキャップ部材１６１１を支持している。吸引部１６１２は、キャップ内開口１６１３を介してキャップ部材１６１１の内部を吸引することによる液体吐出ヘッド１５１０の回復処理を行う。レバー１６１７は、吸引による回復処理を開始するために設けられ、キャリッジ１６２０と係合するカム１６１８の移動に伴って移動し、駆動モータ１６０１からの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達機構によって制御される。
【００６０】
また、本体支持板１６１６は、移動部材１６１５およびクリーニングブレード１６１４を支持しており、移動部材１６１５は、クリーニングブレード１６１４を移動させ、ワイピングによる液体吐出ヘッド１５１０の回復処理を行う。また、液体吐出装置１６００には制御部（不図示）が設けられ、当該制御部は上述の各機構の駆動を制御する。
【００６１】
図７（ｂ）は、液体吐出ヘッド１５１０の外観を例示している。液体吐出ヘッド１５１０は、複数のノズル１５００を有するヘッド部１５１１と、ヘッド部１５１１に供給するための液体を保持するタンク（液体貯留部）１５１２とを備えうる。タンク１５１２とヘッド部１５１１とは、例えば破線Ｋで分離することができ、タンク１５１２を交換することができる。液体吐出ヘッド１５１０は、キャリッジ１６２０からの電気信号を受け取るための電気的コンタクト（不図示）を備えており、当該電気信号にしたがって液体を吐出する。タンク１５１２は、例えば繊維質状または多孔質状の液体保持材（不図示）を有しており、当該液体保持材によって液体を保持しうる。
【００６２】
図７（ｃ）は、液体吐出ヘッド１５１０の内部構成を例示している。液体吐出ヘッド１５１０は、基体１５０８と、基体１５０８の上に配され、流路１５０５を形成する流路壁部材１５０１と、液体供給路１５０３を有する天板１５０２とを備える。基体１５０８は、上述の液体吐出ヘッド基板１００、２００、３００、４００、５００、６００の何れであってもよい。また、吐出素子ないし液体吐出素子として、ヒータ１５０６（電気熱変換素子）が、液体吐出ヘッド１５１０が備える基板（液体吐出ヘッド基板）に各ノズル１５００に対応して配列されている。各ヒータ１５０６は、当該ヒータ１５０６に対応して設けられた駆動素子（トランジスタ等のスイッチ素子）が導通状態になることによって駆動され、発熱する。
【００６３】
液体供給路１５０３からの液体は、共通液室１５０４に蓄えられ、各流路１５０５を介して各ノズル１５００に供給される。各ノズル１５００に供給された液体は、当該ノズル１５００に対応するヒータ１５０６が駆動されたことに応答して、当該ノズル１５００から吐出される。
【００６４】
図７（ｄ）は、液体吐出装置１６００のシステム構成を例示している。液体吐出装置１６００は、インターフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＯＭ１７０２、ＲＡＭ１７０３およびゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）１７０４を有する。インターフェース１７００には外部から液体吐出を実行するための外部信号が入力される。ＲＯＭ１７０２は、ＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムを格納する。ＲＡＭ１７０３は、前述の液体吐出用の外部信号や液体吐出ヘッド１７０８に供給されたデータ等、各種信号ないしデータを保存する。ゲートアレイ１７０４は、液体吐出ヘッド１７０８に対するデータの供給制御を行い、また、インターフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３の間のデータ転送の制御を行う。
【００６５】
液体吐出装置１６００は、ヘッドドライバ１７０５、並びに、モータドライバ１７０６、１７０７、搬送モータ１７０９、キャリアモータ１７１０を更に有する。キャリアモータ１７１０は液体吐出ヘッド１７０８を搬送する。搬送モータ１７０９は媒体Ｐを搬送する。ヘッドドライバ１７０５は液体吐出ヘッド１７０８を駆動する。モータドライバ１７０６、１７０７は搬送モータ１７０９およびキャリアモータ１７１０をそれぞれ駆動する。
【００６６】
インターフェース１７００に駆動信号が入力されると、この駆動信号は、ゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１の間で液体吐出用のデータに変換されうる。このデータにしたがって各機構が所望の動作を行い、このようにして液体吐出ヘッド１７０８が駆動される。
【符号の説明】
【００６７】
１００，２００，３００，４００，５００，６００：液体吐出ヘッド基板、１０４：層間絶縁層、１０６ａ：温度検知素子、１０８，１１４：部材、１１２：電熱変換素子、１２０：基板
【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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