(57)【要約】【課題】  流路の面を定義する壁面を有する樹脂からなる流路構成部材で被覆された導電層と、流路内のインクとの間に電位差が生じた状態で液体吐出ヘッドを駆動しつづけると、導電層の材料が溶出したりマイグレーション現象を起こすという可能性がある。【解決手段】  ヒータ７０４を駆動するための電位を供給する一対の第一導電層と、一対の第一導電層の一方と接続する第二導電層とを有する液体吐出ヘッド用基板と、吐出口７０３と流路の面を定義する壁面となる部分７０２ａとを有し、第二導電層を覆うように設けられた樹脂からなる流路構成部材１０８と、からなる液体吐出ヘッド７００を、第二導電層の電位と流路の液体の電位とがほぼ同じ電位となるように駆動する。【選択図】  図２
2011213049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗材料からなる抵抗層と、該抵抗層と接して設けられた一対の第一導電層と、前記抵抗層と前記一対の導電層とを覆うように設けられた絶縁層と、該絶縁層を覆うように設けられ、前記絶縁層を貫通して前記一対の第一導電層の一方と電気的に接続する第二導電層と、を備え、前記一対の第一導電層の間の前記抵抗層の部分を液体を吐出口から吐出するためのエネルギーを発生させる領域として用いる液体吐出ヘッド用基板と、
前記吐出口に連通する流路の壁面を有し、前記第二導電層を被覆するように前記液体吐出ヘッド用基板に接して設けられることで前記流路を構成する、樹脂からなる流路構成部材と、
を有する液体吐出ヘッドであって、
前記第二導電層と前記流路内の液体とが、ほぼ同じ電位となるように駆動されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記流路構成部材と前記第二導電層との間には、イオンを透過しにくい樹脂からなる保護層が、前記第二導電層を被覆するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記保護層は、ポリエーテルアミド樹脂からなることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記流路構成部材は、エポキシ樹脂の硬化物からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第二導電層は、金からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記液体吐出ヘッド用基板は、前記エネルギー発生素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うスイッチング素子を表面部に有するシリコンからなる基板を有しており、該スイッチング素子が接続している基板電位と、前記第二導電層の電位とがほぼ等しいことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
抵抗層と、間隙を有して前記抵抗層と接して設けられた一対の第一導電層と、を面の上に有し、前記間隙の部分が液体を吐出口から吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子として用いられる基板と、前記抵抗層と前記一対の導電層との上に設けられた絶縁層と、該絶縁層の上に設けられ、前記絶縁層を貫通して前記一対の導電層の一方と電気的に接続する第二導電層と、を備えた液体吐出ヘッド用基板と、
前記吐出口に連通する流路の面を定義する壁面を有し、前記第二導電層を被覆するように前記液体吐出ヘッド用基板の上に設けることで前記流路を構成する樹脂からなる流路構成部材と、
を有する液体吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記第二導電層の電位と前記流路に充填された液体の電位とがほぼ同じ電位となるよう駆動することを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出して記録動作を行うために用いられる液体吐出ヘッド及びこの駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年インクジェット記録装置に代表される液体吐出装置に用いる液体吐出ヘッドに対して、記録の高速化・高画質化の観点から高い周波数で駆動したり、液体を吐出するために利用される複数のエネルギー発生素子を同時に駆動することが求められている。
【０００３】
しかし、１つの配線に複数のエネルギー発生素子が接続されている液体吐出ヘッドにおいて、複数のエネルギー発生素子を同時に駆動すると電圧降下の影響により、其々のエネルギー発生素子が発生する吐出するためのエネルギー量がばらついてしまう。これにより液体の吐出量を均一に保つことが困難となる可能性がある。そのため配線の抵抗を、低くすることで電圧降下の影響を低減することが検討されている。
【０００４】
特許文献１には、エネルギー発生素子が設けられた面に対して複数の導電層を絶縁層を介して上下に積層することで抵抗を低くする構成が開示されている。特許文献１に開示される液体吐出ヘッドの断面図を図７に示す。発熱抵抗層１０３０と、一対の第一導電層１０４０と、絶縁層１０５０と、が基板１０００の上に積層して設けられており、一対の第一導電層１０４０の間隙に位置する部分がエネルギー発生素子１０６０として用いられている。この一対の第一導電層１０４０の一方１０４０ａは、絶縁層１０５０の上に設けられた第二導電層１１００と電気的に接続するように設けられている。第二導電層１１００は、樹脂からなる保護層１１１０で被覆され、さらにその上には吐出口１１３０と、吐出口に連通する流路１１４０の面を定義する壁面と、を有する樹脂からなる流路構成部材１１２０が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９９７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のような液体吐出ヘッドは、電位差（十数Ｖから３０Ｖ程度）を一対の第一導電層１０４０の間隙の部分に印加することで駆動される。そのため、樹脂からなる保護層１１０や流路構成部材１１２０を間に介して、高電位側を印加する第二導電層１１００とインクとが位置して設けられる可能性がある。
【０００７】
このような場合、樹脂からなる保護層１１１０や流路構成部材１１２０に欠損部が存在すると、電気化学反応が生じて第二導電層１１００の導電材料がインク中に溶出する可能性がある。
【０００８】
また、欠損部がなくても保護層１１１０や流路構成部材１１２０の中をイオンが透過してマイグレーション現象を起こし、第二導電層１１００が他の配線と短絡してしまう可能性がある。
【０００９】
本発明は、複数層の導電材料を積層して抵抗を低くする構成において、樹脂からなる材料で被覆された導電層の材料が溶出したり、樹脂からなる材料に透過したりすることを低減できる信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の液体吐出ヘッドは、抵抗材料からなる抵抗層と、該抵抗層と接して設けられた一対の第一導電層と、前記抵抗層と前記一対の導電層とを覆うように設けられた絶縁層と、該絶縁層を覆うように設けられ、前記絶縁層を貫通して前記一対の第一導電層の一方と電気的に接続する第二導電層と、を備え、前記一対の第一導電層の間の前記抵抗層の部分を液体を吐出口から吐出するためのエネルギーを発生させる領域として用いる液体吐出ヘッド用基板と、前記吐出口に連通する流路の壁面を有し、前記第二導電層を被覆するように前記液体吐出ヘッド用基板に接して設けられることで前記流路を構成する、樹脂からなる流路構成部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、前記第二導電層と前記流路内の液体とが、ほぼ同じ電位となるように駆動されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように設けることで、液体吐出ヘッドの樹脂からなる材料で被覆された導電層の材料が溶出したり樹脂からなる材料を透過したりすることを低減できる信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかわる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置の一例である。
【図２】第一の実施形態に係る液体吐出ヘッドの断面図である。
【図３】図１の液体吐出ヘッドに用いる導電層の模式的斜視図である。
【図４】第一の実施形態に係る液体吐出ヘッドのブロック図である。
【図５】第二の実施形態に係る液体吐出ヘッドの断面図である。
【図６】第三導電層のレイアウトの一例である。
【図７】従来の液体吐出ヘッドの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
〔液体吐出ヘッド及び、液体吐出装置の説明〕
図１（ａ）は本発明を用いることができる液体吐出ヘッドの模式的斜視図であり、図１（ｂ）はこのような液体吐出ヘッド（インクジェット記録ヘッド）を搭載したヘッドユニットを用いた液体吐出装置の模式的斜視図である。
【００１５】
図１（ａ）に示す液体吐出ヘッド７００は、液体吐出ヘッド用基板７０１と流路構成部材１０８とから設けられている。液体吐出ヘッド用基板７０１は、Ｓｉ基板の上に液体を吐出するためのエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子７０４（以下、ヒータとも称する）を複数備えている。この液体吐出ヘッド用基板のヒータが設けられた面に、吐出口７０３と、吐出口７０３と連通する流路７０２の面を定義する壁面と、を有する流路構成部材１０８が接合している。吐出口７０３と流路７０２の面を定義する壁面となる部分とはフォトリソグラフィ技術により形成されており、流路７０２それぞれに対応して複数のヒータ７０４が設けられている。
【００１６】
インクを供給する供給口７０５は、液体吐出ヘッド用基板７０１のヒータ７０４が設けられた表面と裏面とを貫通するように、長方形状に形成されている。液体吐出ヘッド用基板７０１に供給口７０５は複数設けることもでき、図１（ａ）に示すように長方形の長辺どうしが隣合うように、複数の供給口７０５を平行に設けることができる。複数のヒータ７０４は、各々の供給口７０５の長辺に沿って、供給口の両側に一列（素子列）ずつ設けられている。つまり供給口７０５は２列の素子列に挟まれるように配置されていることになる。ヒータ７０４の列の供給口７０５に対する側と反対側には、このヒータ７０４のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うｎＭＯＳ等からなるスイッチング素子が其々のヒータ７０４に接続されて配設されている。このような構成において、液体は供給口７０５から流路７０２を介して吐出口７０３まで運ばれる。
【００１７】
記録動作時は、スイッチング素子で選択されたヒータ７０４が発熱し、この熱エネルギーを流路７０２中の液体に加え、ヒータ７０４の表面で膜沸騰起こして気泡を発生させる。この気泡の生成圧力によって、ヒータ７０４に対向して設けられた吐出口７０３から、所定量の液体が液滴として吐出されることで、記録動作が行われる。
【００１８】
このとき、ヒータ７０４の発熱に必要な電力は、外部より液体吐出ヘッド用基板の端部に設けられた電極パッドであるパッド７０６を経由して供給される。図１（ｂ）はこのような液体吐出ヘッド７００を搭載したヘッドユニット８０１を用いることができる液体吐出装置８００の一例である。液体吐出ヘッド７００を搭載したヘッドユニット８０１が被記録媒体として用いられる記録用紙８０２の上で走査されることで、記録用紙８０２に記録が行われる。
【００１９】
このような液体吐出ヘッド７００は、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。そして、この液体吐出ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の被記録媒体に記録を行うことができる。
【００２０】
本明細書内で用いられる「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味することとする。
【００２１】
さらに「液体」とは広く解釈されるべきものであり、被記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、被記録媒体の加工、或いはインクまたは被記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。ここで、インクまたは被記録媒体の処理としては、例えば、被記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上などのことを言う。
【００２２】
〔液体吐出ヘッドの層構成、及び製造方法〕
図２を用いて、本発明の液体吐出ヘッドの層構成と製造方法の一例を説明する。図２は、液体吐出ヘッドの断面図を模式的に示したものである。
【００２３】
液体吐出ヘッド７００のシリコンからなる基板１００は、ヒータ７０４のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うスイッチング素子１０１を含むデバイスが表面部に作りこまれている。このようなスイッチング素子１０１は、イオン注入法等の半導体製造プロセスを用いて基板１００の表面内部に作りこむことができる。
【００２４】
ここでは、スイッチング素子１０１としてｎＭＯＳを用いた例で説明を行う。基板１００の上には、スイッチング素子１０１と電気的に接続が可能なポリシリコン層（不図示）と、アルミニウムなどの導電材料からなる第三導電層１０２とが形成されている。第三導電層１０２の上には、プラズマＣＶＤ装置によって酸化シリコン（ＳｉＯ２）などのシリコンを主成分とする絶縁性を確保できる無機材料からなる第一の絶縁層１１０が形成されている。第一の絶縁層１１０の上には、ＴａＳｉＮなどのアルミニウム等より電気抵抗が大きい材料（抵抗材料）からなる発熱抵抗層１０３が設けられており、さらにその上にアルミニウムなどの導電材料からなる第一導電層１０４が形成されている。第一の絶縁層１１０には、第三導電層１０２と第一導電層１０４とを電気的に接続するために用いるスルーホール１０９ａ（貫通部）及びスルーホール１０９ｃが設けられている。
【００２５】
ここで第一導電層１０４の膜厚は、０．１μｍ以上１μｍ以下となるように設けられていることが好ましい。発熱抵抗層１０３と第一導電層１０４とは一括で配線形状となるようにドライエッチング法を用いて形成することができる。さらに第一導電層１０４の一部をウェットエッチング法を用いて除去することで発熱抵抗層１０３の上に第一導電層１０４が設けられていない部分を設けることができる。この一対の第一導電層１０４の間に位置する発熱抵抗層１０３の部分がヒータ７０４として用いられる。
【００２６】
この上に、イオンなど不純物に対するバリア性がすぐれた半導体表面を保護するためのパッシベーション膜として窒化シリコン（ＳｉＮ）等のシリコンを主成分とする絶縁性を確保できる無機材料からなる第二の絶縁層１０５が形成されている。このような無機材料は、ＣＶＤ法などを用いて緻密に設けることができるため、樹脂などの材料からなる層に比べ破損しにくく、イオンも透過しにくい。第二の絶縁層１０５の上には、金、ニッケル，銅、銀等からなる金属材料をめっき法を用いて設けることで第二導電層１０６が設けられている。第二の絶縁層１０５には、第一導電層１０４と第二導電層１０６とを電気的に接続するためのスルーホール１０９ｂが設けられている。第二導電層１０６は、２μｍ以上１５μｍ以下程度の比較的厚い膜とすることで、ヒータを駆動するための電圧を供給する配線の抵抗を低くすることができ、電圧降下の影響を低減することができる。
【００２７】
このように、第一導電層１０４や第二導電層１０６を基板１００の面に垂直な方向に基板１００（スイッチング素子１０１）の上に積層することで、液体吐出ヘッドの大きさを縮小しても、配線の抵抗を低くすることを実現することができる。
【００２８】
さらに、第一導電層１０４（貫通部）と第二導電層１０６との間に、第二導電層１０６に用いる金属材料が第一導電層１０４に拡散するのを防止するバリア膜等として拡散防止膜（不図示）を設けることもできる。また第二導電層１０６は、第二の絶縁層１０５の上に、金属材料の成長を可能にする為のシード層（不図示）を設け、シード層を核として用いてめっき処理することで設けられている。なお、第二導電層１０６の端部をパッド７０６として用いることもできる。
【００２９】
以上のように、液体吐出ヘッド用基板７０１が設けられている。
【００３０】
液体吐出ヘッド用基板７０１の第二導電層１０６の上側には、吐出口７０３と、吐出口７０３と供給口７０５とを連通する流路７０２の面を定義する壁面となる部分７０２ａと、を有するエポキシ樹脂等の硬化性樹脂からなる流路構成部材１０８が設けられている。流路構成部材１０８の第二導電層１０６と接する面には、マイグレーション現象や溶出を確実に防止するために、第二導電層１０６を覆う様にイオンを通しにくい材料であるポリエーテルアミド樹脂などの樹脂からなる保護層１０７を設けることもできる。このようにイオンを透過しにくい樹脂からなる材料で第二導電層１０６を被覆するように設けることで、マイグレーション現象や溶出を確実に防止することができる。また、ポリエーテルアミド樹脂は、第二導電層１０６及び流路構成部材１０８との密着性を有する樹脂であるため、この材料を用いて保護層１０７を設けることにより、流路構成部材１０８と液体吐出ヘッド用基板との密着性を確保することができる。
【００３１】
流路構成部材１０８は、第二導電層１０６の上に保護層１０７を設けた後、流路７０２となる型材を形成し、流路構成部材１０８となる樹脂材料を塗布し、その後型材を除去して流路を形成することで、設けることができる。これらのプロセスはフォトリソグラフィ等を用いることができる。
【００３２】
〔配線について〕
第一導電層１０４の状態を示した斜視図を図３（ａ）に示す。第一導電層１０４からは、複数のヒータ７０４ごとに電源電位を共通して供給するＶＨ配線（第二配線）と、其々のヒータ７０４に接続し、ＧＮＤＨ配線（第一配線）の一部となるＧＮＤＨ配線部１０４ｄとが設けられている。ＶＨ配線はさらに、パッド７０６とヒータ７０４とを共通して接続する共通配線部１０４ａと、共通配線部１０４ａから分岐する分割配線部１０４ｂと、分割配線部１０４ｂから各ヒータ７０４に接続する個別配線部１０４ｃとに分けることができる。
【００３３】
複数のヒータ７０４は複数のグループに分けられており、分割配線部１０４ｂは、この１つのグループに属する複数（N個）のヒータ７０４と接続するようにグループの数（M個）だけ設けられ、時分割駆動されている。（すなわちヒータ７０４の数はN×M個である。）このような１つのグループに属するヒータ７０４は、同時には駆動されないように制御されている（時分割駆動）。例えば、６４個のヒータ７０４を備える液体吐出ヘッド用基板の場合、これらヒータ７０４を８つのヒータ毎に８つのグループに分割し、グループの８つのヒータを２０μ秒間隔で順次駆動する。これにより、分割配線部１０４ｂに流れるピーク電流を小さくすることができ、電圧降下の影響を低減することができる。
【００３４】
ＧＮＤＨ配線部１０４ｄは、第一の絶縁層１１０に設けられたスルーホール１０９ｃを介して、スイッチング素子１０１の第三導電層１０２からなるドレイン電極に接続されている。スイッチング素子１０１には、ポリシリコン層（不図示）と第三導電層１０２とが接続されており、ポリシリコン層は、ゲート電極として用いられ、第三導電層１０２は、ソース電極、ドレイン電極として用いられる。ドレイン電極は、第一の絶縁層１１０に設けられたスルーホール１０９ｃを介して第一導電層からなるＧＮＤＨ配線部１０４ｄに接続されている。なおスイッチング素子１０１に信号を出力する選択回路２０１（ＡＮＤ回路等）の電極としてもポリシリコン層や第三導電層１０２の電極を用いることができる。
【００３５】
スイッチング素子１０１のソース電極は、スルーホール１０９ａと、スルーホール１０９ｂを介して、第二導電層１０６と接続して設けられている。第二導電層１０６の斜視図を模式的に示したものが図３（ｂ）である。第二導電層１０６はパッド７０６に接続され、ＧＮＤＨ配線の一部として用いられており、第一導電層で設けられた複数のヒータ７０４に其々接続するＧＮＤＨ配線部１０４ｄとスイッチング素子１０１を介して電気的に接続されている。
【００３６】
ヒータ７０４を駆動する際には、電流がヒータに向かって流れるＶＨ配線（第二配線）に接続するパッド７０６ａと、電流がヒータから流れ出す電位となっているＧＮＤＨ配線（第一配線）に接続するパッド７０６ｂとの間に電位を印加する。さらにスイッチング素子１０１がＯＮ状態となることによりよりヒータ７０４に数十から数百ｍＡの電流が流れて、ヒータ７０４が駆動され記録動作が行われる。
【００３７】
第一導電層１０４で設けられている分割配線部１０４ｂに接続される１つの時分割駆動のグループに属するヒータ７０４は、単位時間あたり１つのヒータしか駆動されない。そのため分割配線部１０４ｂには複数のヒータを同時に駆動することで生じる、電流値の変化、すなわち電圧降下の変動はほとんど生じない。
【００３８】
一方ＧＮＤＨ配線は、複数の時分割駆動のグループに属するヒータ７０４と共通に接続されているため、接続されている複数のヒータ７０４が同時に駆動される場合がある。このような場合には、同時に駆動したヒータの数分の電流が、ＧＮＤＨ配線に流れることになる。このように大量の電流が流れると、電圧降下が生じることにより駆動エネルギーが変動し、インクを安定して吐出することができなくなる可能性がある。そのため、ＧＮＤＨ配線の抵抗を十分に低くすることで、ヒータ７０４にかかる電圧降下の変動を小さくする必要がある。
【００３９】
従ってめっき法で比較的厚くＧＮＤＨ配線を第二導電層１０６を設けることで、電圧降下の変動を低減することが必要である。
【００４０】
また、第一導電層１０４のＶＨ配線は、時分割駆動のグループに分割して設けられていることにより、高い抵抗値であっても抵抗値が一定であれば良く、比較的薄く設けることができる。そのため、第一導電層１０４をインクなどから保護するために設けられている第二の絶縁層１０５の膜厚を極力薄くすることができ、インクを発泡するための熱を効率よく伝えることができる。
【００４１】
〔回路について〕
図４は本発明における、ヒータ７０４と、ヒータ７０４に接続するＶＨ配線（第二配線）とＧＮＤＨ配線（第一配線）を示す回路図の一例である。
【００４２】
パッド７０６ａには、液体吐出装置本体より１０〜３０Ｖ程度の電圧が印加される。このパッド７０６ａは、第一導電層１０４で設けられたＶＨ配線と接続されており、ＶＨ配線が分岐して設けられた個別配線部１０４ｃがヒータ７０４に接続されている。
【００４３】
パッド７０６ｂは複数のヒータ７０４が共通に接続するＧＮＤＨ配線の一部として用いられる第二導電層１０６が接続される。スイッチング素子１０１のポリシリコンからなるゲート電極は、基板１００に埋め込まれた選択回路２０１に接続されており、スイッチング素子１０１に信号を入力するために用いられている。選択回路２０１は、さらにデコーダ（不図示）やラッチ回路（不図示）等を介して、ヒータ７０４を選択するためのデータ信号やブロック選択信号等を入力する別のパッド７０６と接続されている。
【００４４】
〔樹脂で被覆された配線に生じる電気化学反応について〕
樹脂からなる保護層１０７は、第二導電層１０６をインクから保護するために被覆し、さらに流路構成部材１０８との密着性を確保している。保護層１０７は、エポキシ樹脂の硬化物からなる流路構成部材１０８の第二導電層１０６と接する側の面に設けられている。このような樹脂からなる保護層１０７や流路構成部材１０８は、パッシベーション膜に用いられるＣＶＤ法などで設けた緻密な窒化シリコン膜等と比べるとイオンが透過しやすいため、欠損がなくてもイオンが透過してしまう可能性がある。また、樹脂であるため欠損しやすくピンホールなどが生じて第二導電層１０６とインクとが接してしまう可能性がある。
【００４５】
このようにイオンが透過したりインクに接したとしても、金などの第二導電層１０６は、第二導電層や第三導電層で用いられているアルミニウムなど比較して、耐インク性（耐腐食性）に優れているため、腐食は発生しない。
【００４６】
しかし、第二導電層１０６とインクとの間に大きな電位差が生じると、電気化学反応が起きる可能性がある。そのため、樹脂からなる材料にイオンが透過することでマイグレーション現象が生じ、他の導電層と短絡して導通不良を生じる可能性がある。また、インクに接している状態では、第二導電層１０６が溶出してしまう恐れがある。
【００４７】
半導体基板である液体吐出ヘッド用基板の基板１００は、作りこまれたスイッチング素子１０１特性の安定の為、ＧＮＤ電位（基板電位）となるように設けられている。一般的に供給口７０５には絶縁膜は設けられていないため、液体吐出ヘッドにインクを充填した際に、基板１００を貫通して設けられた供給口７０５を通って供給されるインクはＧＮＤ電位と同じ電位となっている。さらに、ＧＮＤ電位は電極パッド７０６を介して液体吐出装置に接続されている。また、ＧＮＤＨ電位も電極パッド７０６を介して液体吐出装置に接続されており、ＧＮＤ電位とＧＮＤＨ電位とは、実質的に同電位となるように設けられている。
【００４８】
もし、第二導電層１０６に印加されている電圧が、基板電位（ＧＮＤ電位）に対して大きいと、第二導電層１０６は陽極（アノード）側となり、インクが陰極（カソード）側となるため、第二導電層１０６は溶出してしまう。このような第二導電層１０６の溶出を抑えるには、（１）第二導電層１０６の電位とインクの電位、すなわち第二導電層１０６の電位と、基板電位を極力同電位とする又は、（２）第二導電層が基板電位より低い電位陰（カソード）極と成るように設ける必要がある。
【００４９】
ここで、図４に示すブロック図のようにヒータ７０４をスイッチング素子１０１でＯＮ／ＯＦＦ制御を行う場合、ヒータ７０４に電圧を印加するために用いられるＶＨ配線には、スイッチング素子がＯＦＦと成っている時も、電圧が印加されている状態にある。そのためＶＨ配線は、常にヒータ７０４を駆動する電位差（１０〜３０Ｖ程度）が印加されている状態にあるため、第二導電層をＶＨ配線に用いると、マイグレーション現象や溶出しやすい状態となる。一方ＧＮＤＨ配線は、一般的に基板電位と実質的に同じＧＮＤ電位であるため、電位差が生じることはなく、ＧＮＤＨ配線に用いる導電層とインクとの間が樹脂からなる部材のみでも、溶出する可能性は低い。
【００５０】
従って、インク電位との間に電位差を有するＶＨ配線を、緻密な無機材料からなる第二の絶縁層１０５で被覆されインクに触れにくい第一導電層１０４で設ける。さらにインク電位との間に電位差の生じない第二導電層１０６をＧＮＤＨ配線の一部として用いることで、第二導電層１０６は溶出しないように設けることができる。なお、第一導電層１０４を被覆する第二の絶縁層１０５には、イオンなど不純物とのバリア性が優れたパッシベーション膜とすることが好ましく、具体的には窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を用いることができる。
【００５１】
第二導電層１０６には、樹脂材料との密着性を確保できる材料が好ましく耐インク性（耐腐食性）が良く、抵抗が低くなる材料が好ましい。具体的には、耐インク性に優れた金か、低抵抗な銅や銀などの貴金属材料か、良好な酸化膜を形成して樹脂材料との密着性と耐インク性のよいニッケル、などの材料のうち１つ以上を用いることができる。さらに抵抗を低くするために、第二導電層１０６は、第一導電層１０４と比較して厚く設けることが好ましく、めっき法などを用いることで容易に厚くすることができる。
【００５２】
このような構成にすることにより、保護層１０７と第二導電層１０６とのの密着性を損なうことなく、第二導電層１０６のマイグレーション及び溶出を防止できる、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。さらに好ましい一例として、第二の導電層１０６を、金とニッケルとを積層して設けることができる。保護層１０７に接する側の第二の導電層１０６の面をニッケルとすることで、保護層１０７と第二の導電層１０６との密着性をさらに向上させることができるためである。
【００５３】
なお、配線を複数の導電層を積層して設けることにより、基板の面積を増加させることなく抵抗を低くすることができる。さらに、本発明を用いることで従来の液体吐出ヘッドよりも導電層が設けられる領域の面積を小さくすることもでき、基板サイズを小さくするチップシュリンクを達成することもできる。
【００５４】
（第一の実施形態）
本発明の実施形態の一例を図２、図３、図４を用いて説明する。ｎＭＯＳからなるスイッチング素子１０１が設けられた基板１００の上に、ゲート電極となるポリシリコン層と、ソース電極及びドレイン電極となる第三導電層１０２と、が設けられている。第三導電層１０２は、ＡＬ−Ｓｉ合金を５００〜１０００ｎｍ程度の膜厚設けられている。さらに、第三導電層１０２の上には厚さ１０００ｎｍ程度の酸化シリコンからなる第一の絶縁層１１０が形成されている。その上にＴａＳｉＮからなる熱抵抗層が膜厚８ｎｍ〜１００ｎｍ程度形成され、その上にＡＬ−Ｃｕ合金からなる膜厚１００〜１０００ｎｍ程度の第一導電層１０４が設けられている。この第一導電層１０４は、図３に示すようにＶＨ配線に用いられる。第一導電層１０４の上には、パシベーション膜として用いる第二の絶縁層１０５が酸化シリコン（ＳｉＮ）を膜厚２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度積層して形成されている。さらにその上に拡散防止膜として用いられるのＴｉＷが数１００ｎｍ程度形成され、その上にＧＮＤＨ配線の一部として用いられる金からなる２〜１５μｍの厚さの第二導電層１０６が形成されている。また基板１００には、ヒータ７０４が設けられた表面と、反対側の裏面とを貫通するインクの供給口７０５が設けられている。
【００５５】
第二導電層１０６の上には、第二導電層１０６を被覆してインクに接しないようにポリエーテルアミド樹脂からなる保護層１０７が設けられている。さらにその上に吐出口７０３と供給口７０５とを連通する流路７０２の面を定義する壁面となる部分７０２ａを構成するエポキシ樹脂の硬化物からなる流路構成部材１０８が設けられている。インクは、供給口７０５から流路７０２を介してヒータ７０４に運ばれ、吐出口７０３から吐出される。
【００５６】
さらに、間隙を有して設けられた一対の第一導電層１０４の間隙の部分の発熱抵抗層１０３がヒータ７０４として用いられる。ヒータ７０４に接続する一対の第一導電層１０４は、ＶＨ配線の一部である個別配線部１０４ｃ及び、スイッチング素子１０１を介してＧＮＤＨ配線の一部であるＧＮＤＨ配線部１０４ｄとして用いられる。
【００５７】
第三導電層１０２からなるスイッチング素子１０１のドレイン電極は、第一の絶縁層１０５に設けられたスルーホール１０９ｃを介してＧＮＤＨ配線部１０４ｄと接続されている。第三導電層１０２からなるスイッチング素子１０１のソース電極は、第一の絶縁層１１０に設けられたスルーホール１０９ａを介し、第一導電層の一部１０４ｅに接続している。さらに第二の絶縁層１０５に設けられたスルーホール１０９ｂを介して一部１０４ｅとＧＮＤＨ配線の一部となる第二導電層１０６と接続されている。
【００５８】
これらのスルーホール１０９ｂの一部（部分Ａ）は、図３（ａ）に示すように隣接する分割配線部１０４ｂの間に設けることができる。また、スルーホール１０９ｂの他の一部（部分Ｂ）は、共通配線部１０４ｂに設けられた開口１１９の内部に設けられている。このように配置することで、スイッチング素子１０１の領域の上に、第一導電層１０４及び第二導電層１０６を積層して設けることができ、液体吐出ヘッドの導電層を効率的に配置することができる。
【００５９】
なお、スルーホール１０９ｂをスイッチング素子１０１ごとに個別に設けるのではなく、第三導電層１０２で隣接する複数のスイッチング素子１０１を共通に接続することで、スルーホール１０９ｂの数を削減することもできる。これにより、共通配線部１０４ｂに設ける開口の面積を削減することができ、ＶＨ配線の共通配線部１０４ｂの抵抗を低くすることができる。
【００６０】
また、この複数のスイッチング素子１０１に接続した第三導電層１０２を検査端子部に接続させておくことで、第二導電層１０６を設ける前であってもヒータ７０４の抵抗値やスイッチング素子１０１の動作確認等の検査を行なうことができる。
【００６１】
スイッチング素子１０１は、安定的に動作させるために基板１００に接続されており、基板１００がＧＮＤ電位となるように設けられている。供給口７０５には絶縁膜が設けられておらず、さらにインクは供給口７０５から供給されるため、インクの電位はＧＮＤ電位と一致している。また、保護層１０７で被覆されている第二導電層１０６は、ヒータ７０４にＧＮＤＨ配線の電位をかける導電層として用いられている。このときＧＮＤＨ配線は、基板電位と実質的に同じでありＧＮＤ電位と実質的に同電位となっている。
【００６２】
以上のように樹脂からなる保護層１０７に被覆される第二導電層１０６をＧＮＤ電位と実質的に同電位のＧＮＤＨ配線として用いる構成とすることにより、第二導電層１０６にかかる電位とインクの電位とがほぼ一致するように駆動することができる。これにより、第二導電層１０６のマイグレーション及び溶出を防止することができ、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。
【００６３】
（第二の実施形態）
第一の実施形態では、スルーホール１０９ｂの一部が第一導電層の共通配線部１０４ｂに設けられた開口の内側に設けられた構成となっている。本実施形態では、第一の実施形態と共通配線部１０４ｂに開口を設けることなく、スルーホール１０９ｂを設けている点が異なる。それ以外の構成は第一の実施形態と同様である。
【００６４】
図５（ａ）に本実施形態の液体吐出ヘッドの断面図を、図５（ｂ）に第一導電層を示した上面模式図を示す。本実施形態におけるスルーホール１０９ｂは、隣接する個別配線部１０４ｃの間の領域に設けられている。このとき１つのスルーホール１０９ｂが、隣接する２つのヒータ７０４に接続する第一導電層の一部１０４ｅと、第二導電層１０６とを接続するように設けている。さらに隣接する２つのヒータ７０４に接続する２つのＧＮＤＨ配線部１０４ｄは、スルーホール１０９ｂが設けられていない、隣接する個別配線部１０４ｃの間の領域に設けられている。この個所で、第一の絶縁層１１０に設けられたスルーホール１０９ｃを貫通して第三導電層１０２と電気的に接続されている。
【００６５】
このように設けることにより、第一導電層１０４からなる共通配線部１０４ｂにスルーホール１０９ｂを設けるための開口を設ける必要がなく、さらに共通配線部１０４ｂの抵抗を低くすることができる。
【００６６】
（変形例）
第一の実施形態及び第二の実施形態において用いることのできるＧＮＤＨ配線の一部として用いられる第二導電層１０６のレイアウトの一例を図６（ａ）〜（ｃ）に模式的に示す。
【００６７】
図６（ａ）は、複数のヒータ７０４からなる列を２つに分け、其々にＧＮＤＨ配線が共通に電極パッド７０６に接続されている例である。図６（ｂ）は、複数のヒータ７０４の列が１つのＧＮＤＨ配線に共通に接続され、異なる２つの端部に設けられた電極パッド７０６とを接続されている構成である。図６（ｃ）は、複数のヒータ７０４の列が１つのＧＮＤＨ配線に共通に接続されており、端部に設けられた１つの電極パッド７０６と接続されている構成である。電極パッド７０６の数を削減することで、チップサイズを縮小することができる。
【００６８】
第二導電層１０６のレイアウトのいずれも、第一の実施形態及び第二の実施形態に適宜用いるることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１００  基板
１０１  スイッチング素子
１０２  第三導電層
１０３  発熱抵抗層
１０４  第一導電層
１０５  第二の絶縁層
１０６  第二導電層
１０７  保護層
１０８  流路構成部材
７００  液体吐出ヘッド
７０１  液体吐出ヘッド用基板
７０２  流路
７０３  吐出口
７０４  ヒータ（エネルギー発生素子）
７０５  供給口
【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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