(57)【要約】【課題】  ヒューズ部の切断性を向上させ、発熱抵抗素子と被覆部とが導通した場合に被覆部の変質の影響が広がることをより抑える。【解決手段】  液体吐出ヘッドは、発熱抵抗素子と、発熱抵抗素子を覆う被覆部と、被覆部と共通配線とを電気的に接続するヒューズ部と、を備える液体吐出ヘッド用基板と、流路形成部材と、を有する。流路形成部材は、ヒューズ部の少なくとも一部と重複する位置に、液体吐出ヘッド用基板の側の面から凹んだ凹部または貫通口を備える。【選択図】  図２
2019142166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するために発熱する第１発熱抵抗素子および第２発熱抵抗素子が設けられた面を備える基体と、
前記第１発熱抵抗素子を覆い、導電性を備える第１被覆部と、
前記第２発熱抵抗素子を覆い、導電性を備える第２被覆部と、
前記第１発熱抵抗素子と前記第１被覆部との間および前記第２発熱抵抗素子と前記第２被覆部との間に配された絶縁層と、
前記第１被覆部と前記第２被覆部とに電気的に接続された共通配線と、
前記基体の前記第１被覆部が設けられる側に設けられ、前記第１被覆部と前記共通配線とを電気的に接続するヒューズ部であって、発熱により切断される前記ヒューズ部と、を備える液体吐出ヘッド用基板と、
前記液体吐出ヘッド用基板の前記第１被覆部の側に設けられ、流路を形成する壁を備える流路形成部材と、
を有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記流路形成部材は、前記面に直交する方向において前記ヒューズ部の少なくとも一部と重複する位置に、前記液体吐出ヘッド用基板の側の面から凹んだ凹部または貫通口を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記ヒューズ部は第１ヒューズ部であり、
前記液体吐出ヘッド用基板は、前記基体の前記第２被覆部が設けられる側に設けられ、前記第２被覆部と前記共通配線とを電気的に接続する第２ヒューズ部であって、発熱により切断される前記第２ヒューズ部を備え、
前記凹部または前記貫通口は、前記直交する方向において、前記第１ヒューズ部および前記第２ヒューズ部の少なくとも一部と重複する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記ヒューズ部は、前記凹部または前記貫通口に露出する部分を備える、請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記液体吐出ヘッド用基板は、前記ヒューズ部を覆う膜を備える、請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記流路形成部材は前記凹部を備える、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記凹部と前記液体吐出ヘッド用基板とで囲われる空間は気体を含む、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記流路と前記凹部とは、前記直交する方向における長さが略等しい、請求項５または請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記直交する方向において前記ヒューズ部の全体が前記凹部または前記貫通口の内側に位置する請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記液体吐出ヘッド用基板は、前記直交する方向において前記ヒューズ部と重複する位置に設けられた第３発熱抵抗素子と、前記第３発熱抵抗素子と、前記第１被覆部と前記ヒューズ部との間と、を電気的に接続する配線と、を備える、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、発熱抵抗素子に通電することで液室の内部の液体を加熱し液体に膜沸騰を生じさせ、この発泡エネルギーを用いて吐出口から液滴を吐出させる液体吐出ヘッドが搭載された液体吐出装置が多く採用されている。このような液体吐出装置によって記録が行われる場合には、発熱抵抗素子上の領域で液体が発泡、収縮、消泡する際に生じるキャビテーションによる衝撃といった物理的作用が発熱抵抗素子上の領域に及ぼされることがある。また、液体が吐出される際に発熱抵抗素子は高温となるため、液体の成分が熱分解して発熱抵抗素子の表面に付着して固着・堆積するといった化学的作用が発熱抵抗素子上の領域に及ぼされることがある。これらの発熱抵抗素子への物理的作用あるいは化学的作用から発熱抵抗素子を保護するために、発熱抵抗素子上には発熱抵抗素子を覆う被覆部としての保護層が配置されている。
【０００３】
通常、保護層は液体と接する位置に配置される。従って、保護層に電気が流れると保護層と液体との間で電気化学反応が生じ、保護層としての機能が損なわれる恐れがある。そのため、発熱抵抗素子に供給される電気の一部が保護層へ流れないように、発熱抵抗素子と保護層との間に絶縁層が配置されている。
【０００４】
ところが、何らかの原因によって絶縁層の機能が損なわれて（偶発故障）しまい、発熱抵抗素子あるいは配線から保護層へ直接的に電気が流れてしまう導通が生じる可能性がある。発熱抵抗素子に供給される電気の一部が保護層に流れた場合には、保護層と液体との間で電気化学反応が生じ、保護層が変質する可能性がある。保護層が変質すると保護層の耐久性が低下する恐れがある。さらに、異なる発熱抵抗素子をそれぞれ覆う保護層が電気的に接続されている場合は、発熱抵抗素子との導通が生じた保護層とは別の保護層にも電流が流れてしまい、液体吐出ヘッド内で変質の影響が広がる恐れがある。
【０００５】
このような影響を防ぐために複数の保護層をそれぞれ個別に分離する構成が有効であるが、液体吐出ヘッドの製造工程において絶縁層に不良があっても、発熱抵抗素子と保護層とが導通してしまう。このため、製造工程においてこの絶縁層の絶縁性を検査することが好ましく、そのために複数の保護層は電気的に接続された構成であることが好ましい。
【０００６】
特許文献１には、複数の保護層と電気的に接続された共通配線に対し、ヒューズ部を介してそれぞれの保護層が接続された構成が記載されている。このような構成において上記の導通が生じて１つの保護層に電流が流れた場合に、この電流によってヒューズ部が切断されることで、他の保護層との電気的な接続が切断される。これにより、保護層の変質の影響が広がることを抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１２４９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のようにヒューズ部を用いる場合、被覆部の変質の影響が広がることをより抑えるためには、ヒューズ部が切断されやすい構成とすることが求められる。
【０００９】
そこで、本発明は、ヒューズ部の切断性を向上させ、発熱抵抗素子と被覆部とが導通した場合に被覆部の変質の影響が広がることをより抑えることを目的とする。
【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、液体を吐出するために発熱する第１発熱抵抗素子および第２発熱抵抗素子が設けられた面を備える基体と、前記第１発熱抵抗素子を覆い、導電性を備える第１被覆部と、前記第２発熱抵抗素子を覆い、導電性を備える第２被覆部と、前記第１発熱抵抗素子と前記第１被覆部との間および前記第２発熱抵抗素子と前記第２被覆部との間に配された絶縁層と、前記第１被覆部と前記第２被覆部とに電気的に接続された共通配線と、前記基体の前記第１被覆部が設けられる側に設けられ、前記第１被覆部と前記共通配線とを電気的に接続するヒューズ部であって、発熱により切断される前記ヒューズ部と、を備える液体吐出ヘッド用基板と、前記液体吐出ヘッド用基板の前記第１被覆部の側に設けられ、流路を形成する壁を備える流路形成部材と、を有する液体吐出ヘッドにおいて、前記流路形成部材は、前記面に直交する方向において前記ヒューズ部の少なくとも一部と重複する位置に、前記液体吐出ヘッド用基板の側の面から凹んだ凹部または貫通口を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、ヒューズ部の切断性を向上させ、発熱抵抗素子と被覆部とが導通した場合に被覆部の変質の影響が広がることをより抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの発熱抵抗素子とヒューズ部とを含む領域の平面図である。
【図２】第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【図３】第１の実施形態に係るインクジェットヘッドとインクジェット記録装置本体との回路図である。
【図４】第１の実施形態に係るインクジェットヘッド用基板の製造工程を説明するための部分断面図である。
【図５】第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程を説明するための部分断面図である。
【図６】第２の実施形態に係るインクジェットヘッドの発熱抵抗素子とヒューズ部とを含む領域の平面図である。
【図７】第２の実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【図８】第２の実施形態に係るインクジェットヘッドとインクジェット記録装置本体との回路図である。
【図９】第３の実施形態に係るインクジェットヘッドの発熱抵抗素子とヒューズ部とを含む領域の平面図である。
【図１０】第３の実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施形態］
（インクジェットヘッドの構成）
図１は、第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド１の発熱抵抗素子１０８とヒューズ部１１３とを含む領域を模式的に示す平面図である。また、図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ線におけるインクジェットヘッド１の断面を示している。
【００１４】
図２（ａ）に示すように、シリコンによって形成された基体１０１上に複数の層が積層されて、液体吐出ヘッド用基板としてのインクジェットヘッド用基板１００が形成されている。本実施形態では、基体１０１上に、熱酸化膜、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等によって形成される蓄熱層１０２が配置される。また、蓄熱層１０２上には、ＴａＳｉＮなどによって形成される発熱抵抗層１０４が配置され、発熱抵抗層１０４上には、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ等の金属材料から形成される配線としての電極配線層１０５が配置されている。電極配線層１０５上には、絶縁保護層１０６（絶縁層）が配置されている。絶縁保護層１０６は、発熱抵抗層１０４及び電極配線層１０５を覆うように、これらの上側に設けられている。絶縁保護層１０６は、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等によって形成される。
【００１５】
絶縁保護層１０６上には上部保護層１０７（被覆部）が配置されている。上部保護層１０７は、発熱抵抗素子１０８の発熱に伴う化学的、物理的衝撃から発熱抵抗素子１０８の表面を保護する。本実施形態では、上部保護層１０７は、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）等の白金族やタンタル（Ｔａ）、またこれらの積層膜などによって形成されている。また、このような材料で形成された上部保護層１０７は、導電性を備えている。インクの吐出が行われる際には、上部保護層１０７の表面はインクと接触しており、上部保護層１０７の上部でインクの温度が瞬間的に上昇して発泡し、そこで消泡してキャビテーションの生じる過酷な環境にある。そのため、本実施形態では、耐食性が高く、信頼性の高い材料によって形成された上部保護層１０７が、発熱抵抗素子１０８に対応する位置に形成される。
【００１６】
上部保護層１０７については、表面でのキャビテーション等の物理的衝撃や化学的な影響を受けたとしても高寿命を確保することを目標としているため、比較的厚く形成されることが好ましいが、その反面吐出エネルギーの増加をもたらす。そのため、省エネとのバランスをとり、上部保護層は４０〜３００ｎｍ程度の厚さで設けることが好ましい。
【００１７】
電極配線層１０５は部分的に除去されており、その除去された部分に対応する発熱抵抗層１０４が発熱抵抗素子１０８として機能する。電極配線層１０５は、不図示の駆動素子回路ないし外部電源端子に接続されており、外部からの電力の供給を受けることができるように構成されている。なお、本実施形態では、発熱抵抗層１０４上に電極配線層１０５を配置している構成であるが、本発明はこれに限定されない。電極配線層１０５を基体１０１または熱酸化膜１０２上に形成し、そこで電極配線層１０５を部分的に除去してギャップを形成して、その電極配線層１０５の上に発熱抵抗層１０４を配置する構成を採用してもよい。また、蓄熱層１０２の中に埋め込まれた電極配線層１０５と、蓄熱層の１０２の表面に設けられた発熱抵抗層１０４とを、タングステンなどで形成されプラグで接続することで、発熱抵抗層１０４を発熱抵抗素子１０８として機能するように構成してもよい。
【００１８】
インクジェットヘッド用基板１００の上部保護層１０７の側には、吐出される液体が溜まる液室１３２（流路）を形成するための流路形成部材１２０が接合されている。流路形成部材１２０は樹脂材料などを用いて形成される。また、流路形成部材１２０の発熱抵抗素子１０８に対応する位置には、吐出口１２１が形成されている。
【００１９】
図１に示すように、インクジェットヘッド用基板１００には、第１発熱抵抗素子１０８ａと第２発熱抵抗素子１０８ｂとを含む複数の発熱抵抗素子１０８が設けられている。また、複数の発熱抵抗素子１０８に対応して複数の上部保護層１０７が設けられている。すなわち、第１発熱抵抗素子１０８ａを覆う上部保護層１０７ａ（第１被覆部）と、第２発熱抵抗素子１０８ｂを覆う上部保護層１０７ｂ（第２被覆部）とが設けられている。なお、上部保護層１０７が複数の発熱抵抗素子１０８を覆うように設けられていてもよい。
【００２０】
液室１３２の内部に形成された上部保護層１０７には、個別配線１０９（１０９ａ、１０９ｂ）が接続されている。この個別配線１０９は共通配線１１０に接続されており、複数の上部保護層１０７のそれぞれに接続された個別配線１０９と、共通配線１１０と、を介して、複数の上部保護層１０７が電気的に接続されている。本実施形態では、共通配線１１０が、複数の発熱抵抗素子１０８の配列方向（複数の吐出口１２１の配列方向）に沿って形成されている。なお、個別配線１０９や共通配線１１０は、Ｔａ、Ｉｒ、Ｒｕなどのいずれか、あるいはＴａ、Ｉｒ、Ｒｕなどのいずれかを含む合金、あるいは、これらの積層膜で形成することができる。また、個別配線１０９や共通配線１１０を上部保護層１０７と同じ材料で形成してもよい。
【００２１】
また、上部保護層１０７側に接続された個別配線１０９ａと共通配線１１０側に接続された個別配線１０９ｂとの間には、ヒューズ部１１３が形成されている。ヒューズ部１１３は、個別配線１０９ａ、１０９ｂの幅よりも細く形成されており、電流が流れることで発熱して切断されやすくなっている。本実施形態では、ヒューズ部１１３は個別配線１０９や共通配線１１０と同じ厚さで形成されているが、切断性を向上するために、個別配線１０９や共通配線１１０よりも薄く形成してもよい。また、本実施形態では、ヒューズ部１１３は、個別配線１０９および共通配線１１０と同じ材料（例えばＴａ）で形成されているが、別の材料で形成してもよい。ヒューズ部１１３は、Ｔａ、Ｉｒ、Ｒｕなどのいずれか、あるいはＴａ、Ｉｒ、Ｒｕなどのいずれかを含む合金、あるいは、これらの積層膜で形成することができる。
【００２２】
流路形成部材１２０には、インクジェットヘッド１の積層方向においてヒューズ部１１３と重複する位置に、流路形成部材１２０のインクジェットヘッド用基板１００の側の面から凹んだ凹部１３４が形成されている。すなわち、凹部１３４とヒューズ部１１３とは、基体１０１の発熱抵抗素子１０８が設けられた面に直交する方向において重複している。この凹部１３４とインクジェットヘッド用基板１００とで囲われる空間１３３は、空気などの気体で満たされている。図１に示すように、複数のヒューズ部１１３（第１ヒューズ部１１３ａ、第２ヒューズ部１１３ｂ）と重複するように、空間１３３が設けられている。
【００２３】
（インクジェットヘッドの回路構成）
図３（ａ）〜（ｃ）に、本実施形態におけるインクジェットヘッド１と、インクジェットヘッド１が搭載される液体吐出装置としてのインクジェット記録装置本体３００との回路図を示す。
【００２４】
図３（ａ）は、正常に記録が行われている状態の回路図である。複数の発熱抵抗素子１０８は、スイッチングトランジスタ１１４及び選択回路１１５によって選択され、電源３０１からの電圧が印可されて駆動される。電源３０１は、例えば２０〜３０Ｖの電圧である。本実施形態では、電源３０１は、２４Ｖの電圧のものが採用されている。このような構成により、所定のタイミングで発熱抵抗素子１０８に電源３０１からの電力を供給することができ、所定のタイミングで吐出口からインク滴を吐出することができる。
【００２５】
発熱抵抗素子１０８と上部保護層１０７との間には、絶縁層として機能する絶縁保護層１０６が配置されているので、発熱抵抗素子１０８と上部保護層１０７とは、電気的に接続されているわけではない。また、上部保護層１０７は、個別配線１０９及びヒューズ部１１３を介して共通配線１１０に接続され、共通配線１１０は、外部と接続可能な電極１１１ｂに接続されている。
【００２６】
図３（ｂ）は、絶縁層として機能する絶縁保護層１０６についての絶縁性の試験を行う際の回路図である。絶縁保護層１０６についての絶縁性の試験は、出荷前といったインクジェットヘッド１の内部にインクが存在しない状態で行われる。絶縁保護層１０６の絶縁性を確認するための測定装置３０２は、発熱抵抗素子１０８に電力を供給するための配線に接続された電極１１１ａと、共通配線１１０に接続された配線に接続された電極１１１ｂと、に接続されるように配置されている。測定装置３０２はプローブピン（針）３０２ａ、３０２ｂを備えている。これらのプローブピン３０２ａ、３０２ｂが電極１１１ａ、１１１ｂに接続されることで、これらの間に電流が流れている場合にはその電流を検知することができる。電極１１１ａ、１１１ｂの間に電流が検知されない場合には、絶縁保護層１０６の絶縁性が確実に保たれていることが確認される。また、電極１１１ａ、１１１ｂの間で電流が流れていることが検知された場合には、絶縁保護層１０６の絶縁性が損なわれており、発熱抵抗素子１０８に供給される電流の一部が上部保護層１０７に流れていることが検知される。
【００２７】
また、インクジェットヘッド１には、スイッチングトランジスタ１１４から延びた配線に電極１１１ｃが設けられている。電極１１１ａと電極１１１ｃにそれぞれプローブピン３０２ａ、３０２ｂを接続し、これらの間に電流が流れているかどうかを検知することで、発熱抵抗素子１０８やスイッチングトランジスタ１１４が正常に機能しているかどうかを検知することができる。これらの試験が行われる際には、上部保護層１０７と、発熱抵抗素子１０８や電極配線層１０５との間に、実際にかかる電圧以上の電圧を印加して流れる電流を測定する。この検査が行われる際には上部保護層１０７はインクと接していないため、電圧を印加してもインクを介しての上部保護層１０７における陽極酸化等の電気化学反応は起こらない。そのため、上部保護層１０７と、発熱抵抗素子１０８や電極配線層１０５と、の間のリーク電流の有無に関する電流の測定を確実に行うことができる。
【００２８】
上部保護層１０７へ電流が流れることによる上部保護層１０７の陽極酸化は、インクジェットヘッド１の製造時に絶縁保護層１０６にピンホール等が生じることによって絶縁性が保たれなくなったときに起こることが多い。そのため、絶縁保護層１０６の絶縁性が確保されているかの確認は、製造時に行われることが好ましい。このときの確認のための試験については、上部保護層１０７が形成され、その後に電気を印加するための電極１１１が形成された後の段階が適している。
【００２９】
記録が行われる過程で、何らかの理由により、発熱抵抗層１０４や電極配線層１０５と、上部保護層１０７との間に電流が流れてしまう導通が生じる可能性がある。図３（ｃ）は、この導通が生じた場合の回路図を示す。
【００３０】
例えば、発熱抵抗素子１０８が破損したときには、その影響によって絶縁保護層１０６が破断する場合がある。そのとき、発熱抵抗層１０４と上部保護層１０７の一部が溶融し、これらが直接接触して導通２００が生じ、上部保護層１０７に電流が流れる可能性がある。上部保護層１０７がＴａで形成されていると、上部保護層１０７がインクとの間で電気化学反応を起こして陽極酸化が生じる。酸化したＴａはインクに溶け出しやすいため、陽極酸化が進むと上部保護層１０７の寿命が短くなる恐れがある。また、上部保護層１０７がＩｒやＲｕである場合には、上部保護層１０７とインクとの間の電気化学反応により上部保護層１０７がインクに溶出するため、上部保護層１０７の耐久性が低下する恐れがある。
【００３１】
液室１３２の内部にインクが貯留されており、発熱抵抗素子１０８が通電されて駆動されるときには、インクの電位は発熱抵抗素子１０８の駆動電位よりも低い。従って、上記の導通が生じて上部保護層１０７へ電流が流れると、上部保護層１０７とインクとの間で容易に電気化学反応が生じる。また、導通が生じると、導通が生じていない他の上部保護層１０７にも共通配線１１０を通って電流が流れてしまい、上部保護層１０７の耐久性の低下がインクジェットヘッド１で広範囲に亘って及ぶ可能性がある。
【００３２】
本実施形態では、上部保護層１０７と共通配線１１０との間にヒューズ部１１３が形成されている。従って、発熱抵抗層１０４や電極配線層１０５と上部保護層１０７との間で導通が生じて上部保護層１０７に電流が流れたときには、ヒューズ部１１３にも電流が流れる。ヒューズ部１１３に流れる電流のジュール熱によりヒューズ部１１３において温度の急激な上昇が起こる。これにより、ヒューズ部１１３の酸化や溶融が起こってヒューズ部１１３が切断され、上部保護層１０７と共通配線１１０との間の電気的な接続を遮断することができる。これにより、導通による影響が広範囲に及ぶことを抑制することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、ヒューズ部１１３の上側には空気などの気体を内包する空間１３３が設けられておりジュール熱が逃げにくいため、ヒューズ部１１３を切断されやすくすることができる。これにより、ヒューズ部１１３の切断性が向上され、発熱抵抗素子１０８と上部保護層１０７とが導通した場合の上部保護層１０７の変質の影響が広がることをより抑えることができる。
【００３４】
なお、ヒューズ部１１３全体が凹部１３４の内側に位置することが好ましいが、ヒューズ部１１３の少なくとも一部が凹部１３４の内側に位置していれば、熱の逃げが抑えられ切断性向上の効果を得ることができる。
【００３５】
さらに、ヒューズ部１１３の上側は空間であるため、ヒューズ部１１３が破断した後に溶融した材料が再付着して再導通が生じる恐れも抑制することができる。
【００３６】
また、ヒューズ部１１３の破断の衝撃で、その下側の絶縁保護層１０６がダメージを受け、そこからインクが侵入し、インクによって浸食された絶縁保護層１０６に覆われている電極配線層１０５が腐食される恐れもある。しかしながら、本実施形態では、ヒューズ部１１３は、液室１３２とは別に設けられた、インクが侵入しにくい空間１３３内に位置しているので、ヒューズ部１１３の周辺におけるインクの侵入の恐れを抑制することができる。
【００３７】
なお、流路形成部材１２０の凹部１３４の代わりに、ヒューズ部１１３の少なくとも一部と重複する位置に流路形成部材１２０を貫通する貫通口１３５が設けられていてもよい（図２（ｂ））。この場合でも、ヒューズ部１１３の切断性の向上や再導通の発生の抑制といった効果を得ることができる。なお、凹部１３４よりも貫通口１３５の方が製造しやすさの点で好ましい。
【００３８】
また、凹部１３４や貫通口１３５と重複する位置に設けられたヒューズ部１１３は、薄膜で覆われていてもよい。ヒューズ部１１３が露出している構成の方が切断性は高いが、インク種によっては絶縁保護層１０６の膜減りが速い場合もあるため、耐インク性の高い膜でヒューズ部１１３を覆うことで万が一のインク侵入の発生を抑えることができる。この場合は、切断性を損なわない程度の厚みで薄膜を設けることが好ましい。
【００３９】
なお、上部保護層１０７の導通が生じた場合でも、他の上部保護層１０７に覆われた発熱抵抗素子１０８はインクの吐出を正常に行うことができる。そのため、導通による記録画像の品質の低下を抑えることができる。また、上部保護層１０７との導通が生じた発熱抵抗素子１０８に伴う吐出は、周辺の発熱抵抗素子１０８を用いて補間することができる。したがって、インクジェットヘッド１の交換頻度を抑え、インクジェットヘッド１の寿命を長くすることができる。これに伴い、インクジェット記録装置の運転コストを低く抑えることができる。
【００４０】
（インクジェットヘッドの製造工程）
本実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程について説明する。図４（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態に係るインクジェットヘッド用基板１００の製造工程を説明するための部分断面図である。
【００４１】
なお、通常、インクジェットヘッド１の製造工程では、Ｓｉによって形成された基体１０１に駆動回路が予め作り込まれた状態で、基体１０１上にそれぞれの層が積層されてインクジェットヘッド１が製造される。発熱抵抗素子１０８を選択的に駆動するためのスイッチングトランジスタ１１４といった半導体素子等が駆動回路として基体１０１に予め作り込まれ、その上に各層が積層されてインクジェットヘッド１が形成される。しかしながら、ここでは簡略化のために予め配置された駆動回路等については図示されておらず、図４では基体１０１のみが示されている。
【００４２】
まず、基体１０１上に、熱酸化法、スパッタ法、ＣＶＤ法などによって、発熱抵抗層１０４の下部層としてＳｉＯ２の熱酸化膜からなる蓄熱層１０２を形成する。なお、駆動回路を予め作り込んだ基体１０１に対しては、それら駆動回路の製造プロセス中で蓄熱層１０２を形成可能である。
【００４３】
次に、蓄熱層１０２上にＴａＳｉＮ等の発熱抵抗層１０４を、反応スパッタリングにより約５０ｎｍの厚さに形成する。続いて、発熱抵抗層１０４上にＡｌ層をスパッタリングにより約３００ｎｍの厚さに形成することにより、電極配線層１０５が形成される。そして、フォトリソグラフィ法を用い、発熱抵抗層１０４及び電極配線層１０５に対して同時にドライエッチングを施し、発熱抵抗層１０４及び電極配線層１０５のうちの不要な部分を除去する（図４（ａ））。なお、ドライエッチングとしては、例えばリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いることができる。
【００４４】
次に、発熱抵抗素子１０８を形成するために、図４（ｂ）に示されるように、再びフォトリソグラフィ法を用いて、ウエットエッチングにより電極配線層１０５を部分的に除去し、その部分から発熱抵抗層１０４を露出させる。なお、後に形成する絶縁保護層１０６によるカバレッジ性を良好なものとするため、この場合の電極配線層１０５の部分的な除去は、電極配線層１０５の端部において適切なテーパ形状が得られる公知のウエットエッチングの行われることが望ましい。
【００４５】
その後、図４（ｃ）に示されるように、プラズマＣＶＤ法を用いて絶縁保護層１０６としてＳｉＮ膜を約１００ｎｍの厚さに形成する。
【００４６】
次に、絶縁保護層１０６上に、スパッタリングにより上部保護層１０７として白金族によって形成された層を約１００ｎｍの厚さに形成する。ここでは、上部保護層１０７は、Ｉｒもしくは、Ｒｕによって形成される。次に、図４（ｄ）に示されるような形状に、フォトリソグラフィ法を用いてドライエッチングにより白金族により形成された層を部分的に除去する。これにより、発熱抵抗素子１０８上の領域に上部保護層１０７が形成される。
【００４７】
次に、スパッタリングによりＴａ層を１００ｎｍの厚さで形成する。図１に示す平面形状の個別配線１０９（１０９ａ、１０９ｂ）、ヒューズ部１１３、及び共通配線１１０を形成するために、このＴａ層をフォトリソグラフィ法を用いてドライエッチングする（図４（ｅ））。これにより、ヒューズ部１１３、共通配線１１０、上部保護層１０７とヒューズ部１１３とを接続する個別配線１０９ａ、ヒューズ部１１３と共通配線１１０とを接続する個別配線１０９ｂが形成される。
【００４８】
次に、電極１１１を形成するために、フォトリソグラフィ法を用いてドライエッチングにより絶縁保護層１０６を部分的に除去し、その部分の電極配線層１０５を部分的に露出させる（不図示）。
【００４９】
図５（ａ）〜（ｄ）は上記基板１００を用いてインクジェットヘッド１を製造する工程を説明するための部分断面図である。
【００５０】
まず、液室１３２や空間１３３を形成するため、インクジェットヘッド用基板１００の上部保護層１０７の側の面に、レジスト材をスピンコート法にて塗布してレジスト層２０１を設ける。レジスト材は、例えばポリメチルイソプロペニルケトンからなり、ポジ型のレジストとして作用するものである。そして、フォトリソグラフィ技術を用い、図５（ａ）に示すように、液室１３２や空間１３３に対応する形状となるようにレジスト層２０１をパターニングする。同じレジスト層２０１を用いて液室１３２と空間１３３とを形成することで製造工程の負荷を抑えられる。同じレジスト層２０１を用いて液室１３２と空間１３３とを形成することで、これらの高さは略等しく形成される。
【００５１】
続いて、流路形成部材１２０を形成するために、レジスト層２０１を被覆する樹脂層２０３を形成する。この樹脂層２０３を形成する前に、樹脂層２０３とインクジェットヘッド用基板１００との密着性を向上させるため、シランカップリング処理等を適宜行ってもよい。樹脂層２０３は、従来より知られているコーティング法を適宜選択することができる。次に、フォトリソグラフィ技術を用い、図５（ｂ）に示すように、樹脂層２０３に吐出口１２１を形成する。また、その際、空間１３３を形成するためのレジスト層２０１を除去するためのパターンも形成する（不図示）。なお、空間１３３を形成するためのレジスト層２０１を除去するための樹脂層２０３のパターンは、インク侵入を防ぐため、液室１３２から離れた場所に配置することが好ましい。
【００５２】
その後、インクジェットヘッド用基板１００の裏面から、異方性エッチング法，サンドブラスト法，異方性プラズマエッチング法等を用いて、インクジェットヘッド用基板１００を貫通するインク供給口を形成する（不図示）。最も好ましくは、テトラメチルヒドロキシアミン（ＴＭＡＨ），ＮａＯＨ，ＫＯＨ等を用いた化学的シリコン異方性エッチング法により、インク供給口を形成することができる。続いて、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光による全面露光を行い、現像および乾燥を行うことにより、溶解可能なレジスト層２０１を除去し、液室１３２と空間１３３が形成される（図５（ｃ））。
【００５３】
以上の工程を経て、インクジェットヘッド１が製造される。
【００５４】
［第２の実施形態］
（インクジェットヘッドの構成）
図６は、第２の実施形態に係るインクジェットヘッド１の発熱抵抗素子１０８とヒューズ部１１３とを含む領域を模式的に示す平面図である。また、図７は、図６のＢ−Ｂ線におけるインクジェットヘッド１の断面を示している。
【００５５】
本実施形態は、破断速度をあげるための手段として、ヒューズ部１１３の下方（基体１０１側）に、発熱抵抗素子１０８や電極配線層１０５と上部保護層１０７との間で導通した場合に発熱するような発熱抵抗素子１１８を形成している。これにより、ヒューズ部１１３自体のジュール熱に加えてヒューズ部１１３が加温され、ヒューズ部１１３の酸化・溶融反応を促進させることが可能である。
【００５６】
ヒューズ部１１３の下方には、電極配線層１０５が部分的に除去されて下層の発熱抵抗層１０４が露出することで、ヒューズ部１１３を加熱するための発熱抵抗素子１１８が形成されている。この発熱抵抗素子１１８は、個別配線１０９ａ、電極配線層１０５を介して上部保護層１０７と電気的に接続されている。上部保護層１０７が導通すると、ヒューズ部１１３に電流が流れるとともに発熱抵抗素子１１８にも電流が流れ、発熱抵抗素子１１８が発熱する。ヒューズ部１１３は、Ｔａ、Ｉｒ、Ｒｕなどのいずれか、あるいはＴａ、Ｉｒ、Ｒｕなどのいずれかを含む合金、あるいは、これらの積層膜で形成されている。上部保護層１０７の導通によりこれらの材料の温度が上昇するとともに、ヒューズ部１１３の下方に配置された発熱抵抗素子１１８が発熱することにより、ヒューズ部の酸化・溶融反応が促進され、電気的な切断に至るまでの時間を短くすることができる。
【００５７】
（インクジェットヘッドの回路構成）
図８に本実施形態におけるインクジェットヘッド１と、インクジェットヘッド１が搭載される液体吐出装置としてのインクジェット記録装置本体３００との回路図を示す。図８は、本実施形態において、発熱抵抗素子１０８と上部保護層１０７との間で導通が生じた場合の回路図である。電極配線層１０５を流れる電流の一部がヒューズ部１１３及びヒューズ部１１３の下方の発熱抵抗素子１１８に向かう。電流は、ヒューズ部１１３のジュール熱を発生させるのに使われるのとともに、ヒューズ部１１３下方の発熱抵抗素子１１８を発熱させるために作用する。そのため、ヒューズ部１１３の温度が上がりやすくなり、電気的な切断に至るまでの時間を短くすることができる。
【００５８】
（インクジェットヘッドの製造工程）
本実施形態におけるインクジェットヘッドの製造工程は以下の通りである。
【００５９】
まず、基体１０１上に、熱酸化法、スパッタ法、ＣＶＤ法などによって、発熱抵抗層１０４の下部層としてＳｉＯ２の熱酸化膜からなる蓄熱層１０２を形成する。
【００６０】
次に、蓄熱層１０２上にＴａＳｉＮ等の発熱抵抗層１０４を、反応スパッタリングにより約５０ｎｍの厚さに形成する。続いて、発熱抵抗層１０４上にＡｌ層をスパッタリングにより約３００ｎｍの厚さに形成することにより、電極配線層１０５が形成される。そして、フォトリソグラフィ法を用い、発熱抵抗層１０４及び電極配線層１０５に対して同時にドライエッチングを施す。これにより、発熱抵抗層１０４及び電極配線層１０５以外の部分を除去することで、発熱抵抗層１０４及び電極配線層１０５のうちの不要な部分を除去する。
【００６１】
次に、再びフォトリソグラフィ法を用いて、ウエットエッチングにより電極配線層１０５を部分的に除去し、その部分から発熱抵抗層１０４を露出させる。これにより、発熱抵抗素子１０８及びヒューズ部１１３を加熱するための発熱抵抗素子１１８を形成する。
【００６２】
その後、プラズマＣＶＤ法を用いて、絶縁保護層１０６としてＳｉＮ膜を約１００ｎｍの厚さに形成する。次に、絶縁保護層１０６を部分的に除去し、電極配線層１０５と後に形成する個別配線１０９ａとを接続するためのスルーホール１１９を形成する。
【００６３】
次に、絶縁保護層１０６上に、スパッタリングにより上部保護層１０７として白金族によって形成された層を約１００ｎｍの厚さに形成する。ここでは、上部保護層１０７は、Ｉｒもしくは、Ｒｕによって形成される。次に、フォトリソグラフィ法を用いてドライエッチングにより白金族により形成された層を部分的に除去する。このとき、発熱抵抗素子１０８上の領域に上部保護層１０７が形成される。
【００６４】
次に、スパッタリングによりＴａ層を１００ｎｍの厚さで形成する。スパッタリングによりＴａ層を１００ｎｍの厚さで形成する。図６に示す平面形状の個別配線１０９（１０９ａ、１０９ｂ）、ヒューズ部１１３、及び共通配線１１０を形成するために、このＴａ層をフォトリソグラフィ法を用いてドライエッチングする。これにより、ヒューズ部１１３、共通配線１１０、上部保護層１０７とヒューズ部１１３とを接続する個別配線１０９ａ、ヒューズ部１１３と共通配線１１０とを接続する個別配線１０９ｂが形成される。また、スルーホール１１９を介して個別配線１０９ａとヒューズ部１１３を加熱するための発熱抵抗素子１１８に電流を供給するための電極配線層１０５が接続される。
【００６５】
次に、電極１１１を形成するために、フォトリソグラフィ法を用いて、ドライエッチングにより保護層１０６を部分的に除去し、その部分の電極配線層１０５を部分的に露出させる。
【００６６】
以降のインクジェットヘッドの製造工程は、上述の実施形態と同様である。
【００６７】
［第３の実施形態］
（インクジェットヘッドの構成）
本実施形態は、上述の実施形態のようにヒューズ部１１３を用いて導通による影響が広範囲に及ぶことを抑制することに加え、インクに接触する熱作用部上に蓄積されるコゲを除去可能な構成である。
【００６８】
図９は、第３の実施形態に係るインクジェットヘッド１の発熱抵抗素子１０８とヒューズ部１１３とを含む領域を模式的に示す平面図である。また、図１０は、図９のＣ−Ｃ線におけるインクジェットヘッド１の断面を示している。
【００６９】
本実施形態は、上部保護層１０７は電気化学反応により液体中に溶出する材料、つまり、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）等の白金族によって形成されている。また、上部保護層１０７は、個別配線１０９、ヒューズ部１１３、及び共通配線１１０を介して、外部から、アノードとなる電圧が印加できるように構成されている。また、液室１３２内には、カソード電極となる対向電極１１６が上部保護層１０７からある距離をもって配置されており、対向電極１１６は配線層１１７によって電気的接続が施されている。
【００７０】
上部保護層１０７と対向電極１１６とは、液室１３２内に液体が存在しない場合には、相互に電気的に接続されていない。しかし、液室１３２内に電解質を含む溶液が充填され、上部保護層１０７がアノード、対向電極１１６がカソードとなるように電圧を印可すると、上部保護層と溶液との界面で電気化学反応が発生し、アノード側である上部保護層１０７は液体に溶出する。これにより、熱作用部として機能する上部保護層１０７の表面に付着したコゲを除去できる。
【００７１】
なお、コゲを除去する際に用いられる液室１３２内の液体は、インクなど、電解質を含む溶液であればなんでも良い。また、本実施形態では、電気化学反応を実施する際のカソード電極となる対向電極１１６に上部保護層１０７と同じ材料を用いている。すなわち、対向電極１１６もＩｒやＲｕを用いて形成している。しかし、溶液を介して好ましい電気化学反応ができれば、他の材料を用いて対向電極を形成しても良い。
【符号の説明】
【００７２】
１  インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）
１００  インクジェットヘッド用基板（液体吐出ヘッド用基板）
１０１  基体
１０６  絶縁保護層（絶縁層）
１０７  上部保護層（被覆部）
１０８  発熱抵抗素子
１１０  共通配線
１１３  ヒューズ部
１２０  流路形成部材
１３３  空間
１３４  凹部
【図１】
2019142166.tif 000003
【図２】
2019142166.tif 000004
【図３】
2019142166.tif 000005
【図４】
2019142166.tif 000006
【図５】
2019142166.tif 000007
【図６】
2019142166.tif 000008
【図７】
2019142166.tif 000009
【図８】
2019142166.tif 000010
【図９】
2019142166.tif 000011
【図１０】
2019142166.tif 000012