(57)【要約】【課題】  液体吐出ヘッド用基板の製造工程の負荷の増大を抑制しつつ、ヒューズ部の切断性を向上させる。【解決手段】  液体吐出ヘッド用基板は、第１発熱抵抗素子を覆い、導電性を備える第１被覆部と、第２発熱抵抗素子を覆い、導電性を備える第２被覆部と、ヒューズ部と、ヒューズ部を介して第１被覆部と電気的に接続され、第１被覆部と第２被覆部とを電気的に接続するための共通配線と、を有する。共通配線とヒューズ部とは、第１導電層と、第１導電層よりも酸化されにくい第２導電層と、を含む複数の導電層が積層されて構成されている。【選択図】  図２
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【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発熱抵抗素子を備える基材と、
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、
ヒューズ部と、
前記ヒューズ部を介して前記第１被覆部と電気的に接続され、前記第１被覆部と前記第２被覆部とを電気的に接続するための共通配線と、
を有する液体吐出ヘッド用基板において、
前記共通配線と前記ヒューズ部とは、第１導電層と、前記第１導電層よりも酸化されにくい第２導電層と、を含む複数の導電層が積層されて構成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。
【請求項２】
前記第２導電層の電気抵抗は、酸化された前記第１導電層の電気抵抗よりも低い、請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板。
【請求項３】
前記第１被覆部は、前記第１導電層および前記第２導電層のうちの少なくともいずれかを含んで構成されている、請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド用基板。
【請求項４】
前記第１導電層は白金族金属とは別の導電材料で形成されており、前記第２導電層は白金族金属で形成されている、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板。
【請求項５】
前記複数の導電層は、前記第２導電層よりも酸化されやすい第３導電層をさらに含み、
前記共通配線と前記ヒューズ部とは、積層方向において前記基材の側から、前記第３導電層、前記第２導電層、前記第１導電層の順に積層されて構成されている、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用基板。
【請求項６】
前記第２導電層は白金族金属を含み、前記第１導電層および前記第３導電層は、Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃのうちの少なくともいずれかを含む、請求項５に記載の液体吐出ヘッド用基板。
【請求項７】
前記第１被覆部は、前記第２導電層と前記第３導電層とを含んで構成されており、
前記第２導電層のうちの前記第１発熱抵抗素子を覆う部分が前記第１導電層に設けられた開口から露出している、請求項５または請求項６に記載の液体吐出ヘッド用基板。
【請求項８】
前記ヒューズ部を覆うＳｉおよびＣを含む被覆膜を有する、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用基板。
【請求項９】
前記ヒューズ部に電流が流れて、前記第１導電層の少なくとも一部が酸化されて前記第１の導電層の電気抵抗が前記ヒューズ部に電流が流れる前よりも高くなり、前記ヒューズ部が切断される、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用基板。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板と、
前記液体吐出ヘッド用基板と接合されて流路を形成する流路形成部材と、
を有する液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記第１導電層は前記第２導電層よりも前記流路形成部材の側に設けられている、請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記基材の表面に直交する方向から見て、前記ヒューズ部の少なくとも一部と重複する前記流路形成部材の部分に、貫通口または前記ヒューズ部の側から凹んだ凹部が設けられている、請求項１０または請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
前記ヒューズ部が前記流路形成部材で覆われている、請求項１０または請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１４】
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発熱抵抗素子を備える基材と、
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、
ヒューズ部と、
前記ヒューズ部を介して前記第１被覆部と電気的に接続され、前記第１被覆部と前記第２被覆部とを電気的に接続するための共通配線と、
を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法において、
第１導電層と、前記第１導電層よりも酸化されにくい第２導電層と、を含む複数の導電層を前記基材に積層する工程と、
前記第１導電層と前記第２導電層とをエッチングし、少なくとも前記第１導電層および前記第２導電層が積層されて構成された前記共通配線と前記ヒューズ部とを形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１５】
前記共通配線と前記ヒューズ部とを形成する工程において、前記第１導電層および前記第２導電層のうちの少なくともいずれかを含む前記第１被覆部を形成する、請求項１４に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１６】
前記複数の導電層を積層する工程では、前記第１導電層を白金族金属とは別の導電材料で形成し、前記第２導電層を白金族金属で形成する、請求項１４または請求項１５に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１７】
前記複数の導電層を積層する工程では、前記基材の側から順に、前記第２導電層よりも酸化されやすい第３導電層、前記第２導電層、および前記第１導電層を積層し、
前記共通配線と前記ヒューズ部とを形成する工程では、前記第１導電層、前記第２導電層および前記第３導電層が前記第１発熱抵抗素子を覆うように、前記第１導電層、前記第２導電層、および前記第３導電層をエッチングし、前記第１導電層、前記第２導電層、および前記第３導電層が積層されて構成された前記共通配線と前記ヒューズ部とを形成し、
前記第１導電層のうちの前記第１発熱抵抗素子を覆う部分を除去する工程をさらに有する、請求項１４乃至請求項１６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１８】
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発熱抵抗素子を備える基材と、
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、
ヒューズ部と、
前記ヒューズ部を介して前記第１被覆部と電気的に接続され、前記第１被覆部と前記第２被覆部とを電気的に接続するための共通配線と、
を有する液体吐出ヘッド用基板において、
前記共通配線と前記ヒューズ部とは、白金族金属とは別の導電材料で形成された第１導電層と、白金族金属を含んで形成された第２導電層と、を含む複数の導電層が積層されて構成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。
【請求項１９】
前記第１導電層はＴａで形成されており、前記第２導電層はＩｒで形成されている請求項１８に記載の液体吐出ヘッド用基板。
【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用いられる液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッド用基板の製造方法に関するものである。
【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保護層を個別に分離する構成が有効であるが、液体吐出ヘッドによっては保護層を個別に分離せず互いに接続された構成の方が好ましい場合もある。例えば、電気化学反応を利用して保護層を液体中に溶出させることにより保護層に堆積したコゲを除去するクリーニングを行う場合には、保護層に電圧を印加するために複数の保護層を電気的に接続する構成が好ましい。
【０００６】
ここで、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。
【０００７】
また、特許文献１では、ヒューズ部をそれぞれ含む複数の個別配線と、複数の個別配線が共通して接続される共通配線と、を同じ製造工程で形成しつつ、その後ヒューズ部のみを薄くする工程を別途設けることが記載されている。これにより、ヒューズ部の切断性を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
ヒューズ部の切断性を高めるためには、ヒューズ部に対する共通配線の抵抗値を低くすることが求められる。そのため、特許文献１に記載された発明のようにヒューズ部の厚さを薄くすることが好ましい一方で、共通配線の配線抵抗を抑えてヒューズ部に大電流を流すためには共通配線の厚さを厚くすることが好ましい。しかしながら、特許文献１に記載されたようにヒューズ部のみを薄くする工程を別途設ける場合にはエッチング工程が追加されるため、製造工程の負荷の増大に繋がる。
【００１０】
そこで、本発明は、液体吐出ヘッド用基板の製造工程の負荷の増大を抑制しつつ、ヒューズ部の切断性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の液体吐出ヘッド用基板は、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発熱抵抗素子を備える基材と、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、ヒューズ部と、前記ヒューズ部を介して前記第１被覆部と電気的に接続され、前記第１被覆部と前記第２被覆部とを電気的に接続するための共通配線と、を有する液体吐出ヘッド用基板において、前記共通配線と前記ヒューズ部とは、第１導電層と、前記第１導電層よりも酸化されにくい第２導電層と、を含む複数の導電層が積層されて構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、液体吐出ヘッド用基板の製造工程の負荷の増大を抑制しつつ、ヒューズ部の切断性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】液体吐出ヘッド用基板を示す斜視図
【図２】第１の実施形態の液体吐出ヘッドの部分断面図
【図３】液体吐出ヘッド用基板の発熱抵抗素子とヒューズ部とを含む領域の模式的平面図およびヒューズ部の構造を説明するための平面図
【図４】液体吐出ヘッド用基板の発熱抵抗素子とヒューズ部とを含む回路図
【図５】ヒューズ部が切断されるまでの温度変化を説明するための図
【図６】第１の実施形態の液体吐出ヘッドの製造工程を示す断面図
【図７】第２の実施形態の液体吐出ヘッドの部分断面図
【図８】ヒューズ部が切断されるまでの温度変化を説明するための図
【図９】第２の実施形態の液体吐出ヘッドの製造工程を示す断面図
【図１０】記録装置の概略構成図
【図１１】液体吐出ヘッドユニットの斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態の例を説明する。ただし、以下の記載は本発明の範囲を限定するものではない。
【００１５】
本実施形態は、インク等の液体をタンクと液体吐出装置間で循環させる形態のインクジェット記録装置（記録装置）であるが、その他の形態であっても良い。例えばインクを循環せずに、液体吐出装置上流側と下流側に２つのタンクを設け、一方のタンクから他方のタンクへインクを流すことで、圧力室内のインクを流動させる形態であっても良い。
【００１６】
本実施形態は被記録媒体の幅に対応した長さを有する、所謂ライン型ヘッドであるが、被記録媒体に対してスキャンを行いながら記録を行う、所謂シリアル型の液体吐出装置にも本発明を適用できる。シリアル型の液体吐出装置としては、例えばブラックインク用、およびカラーインク用記録素子基板を各１つずつ搭載する構成があげられる。これに限らず、数個の記録素子基板を吐出口列方向に吐出口をオーバーラップさせるよう配置した、被記録媒体の幅よりも短い、短尺のラインヘッドを作成し、それを被記録媒体に対してスキャンさせる形態のものであっても良い。
【００１７】
（インクジェット記録装置）
本実施形態の液体吐出装置、特にはインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置１０００（以下、記録装置とも称す）の概略構成を図１０に示す。記録装置１０００は、被記録媒体２を搬送する搬送部４と、被記録媒体の搬送方向と略直交して配置されるライン型の液体吐出ヘッドユニット３とを備え、複数の被記録媒体２を連続もしくは間欠に搬送しながら１パスで連続記録を行うライン型記録装置である。被記録媒体２はカット紙に限らず、連続したロール紙であってもよい。記録装置１０００は、ＣＭＹＫ（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）の４種類のインクにそれぞれ対応した４つの単色用の液体吐出ヘッドユニット３を備えている。また、記録装置１０００はキャップ１００７を備えており、非記録時にキャップ１００７で液体吐出ヘッドユニット３の吐出口面の側を覆うことで、吐出口からのインクの蒸発を防ぐことができる。
【００１８】
（液体吐出ヘッドユニット）
本実施形態に係る液体吐出ヘッドユニット３の構成について説明する。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は本実施形態に係る液体吐出ヘッドユニット３の斜視図である。液体吐出ヘッドユニット３は１つの液体吐出ヘッド１（記録素子基板）で１色のインクを吐出可能な液体吐出ヘッド１が直線上に１６個配列（インラインに配置）されたライン型の液体吐出ヘッドユニットである。各色のインクを吐出する液体吐出ヘッドユニット３は同様の構成となっている。
【００１９】
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッドユニット３は、液体吐出ヘッド１と、フレキシブル配線基板４０と、信号入力端子９１と電力供給端子９２が設けられた電気配線基板９０と、を備える。信号入力端子９１及び電力供給端子９２は記録装置１０００の制御部と電気的に接続され、それぞれ、吐出駆動信号及び吐出に必要な電力を液体吐出ヘッド１に供給する。電気配線基板９０内の電気回路によって配線を集約することで、信号入力端子９１及び電力供給端子９２の数を液体吐出ヘッド１の数に比べて少なくできる。これにより、記録装置１０００に対して液体吐出ヘッドユニット３を組み付ける時又は液体吐出ヘッドの交換時に取り外しが必要な電気接続部の数が少なくて済む。液体吐出ヘッドユニット３の両端部に設けられた接続部９３は、記録装置１０００のインク供給系と接続される。記録装置１０００の供給系から一方の接続部９３を介して液体吐出ヘッドユニット３にインクが供給され、液体吐出ヘッドユニット３内を通ったインクは他方の接続部９３を介して記録装置１０００の供給系へ回収されるようになっている。このように、液体吐出ヘッドユニット３は、インクが記録装置１０００の経路と液体吐出ヘッドユニット３の経路を介して循環可能な構成となっている。
【００２０】
＜第１の実施形態＞
（液体吐出ヘッドの構成）
図１は、本実施形態の液体吐出ヘッド１を概念的に示す斜視図である。本実施形態の液体吐出ヘッド１は、液体を吐出するために液体を加熱する熱作用部１１７が設けられた液体吐出ヘッド用基板１００（以下、基板１００とも称す）と流路形成部材１２０とが貼り付けられて形成されている。流路形成部材１２０には、熱作用部１１７に対応する位置に液体を吐出する吐出口１２１が形成されている。また、基板１００には、熱作用部１１７に液体を供給するための供給口１３０が基板１００を貫通して形成されており、供給口１３０と吐出口１２１とが、基板１００と流路形成部材１２０とが接合されて形成された流路１１６によって連通されている。
【００２１】
図２は、本実施形態の液体吐出ヘッド１の部分断面図であり、図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面を示している。図２は発熱抵抗素子１０８とヒューズ部１１２とを含む周辺の液体吐出ヘッド１の積層構成を模式的に示している。なお、図２では回路や配線等を省略しているが、発熱抵抗素子１０８やヒューズ部１１２はそれぞれ発熱や切断に必要な電力を得るための配線に接続されている。
【００２２】
液体吐出ヘッド用基板１００は、表面にＳｉＯ等の蓄熱層を有するシリコンの基材１０１の上側に液体を吐出するための熱エネルギーを発生するための発熱抵抗素子１０８が設けられている。発熱抵抗素子１０８は例えばＴａＳｉＮ等の材料で形成される。発熱抵抗素子１０８の電気的な絶縁を確保するために発熱抵抗素子１０８は絶縁層１０６で被覆されている。絶縁層１０６は例えばＳｉＮやＳｉＣＮ等の材料で形成される。
【００２３】
また、発熱抵抗素子の発熱に伴う物理的作用や化学的作用から発熱抵抗素子１０８を保護するために、発熱抵抗素子１０８の流路１１６側には発熱抵抗素子１０８を被覆する被覆部としての保護層１０７が設けられている。保護層１０７を構成する材料は、化学的耐性が高いＴａ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂ、Ｐｔ等の単体金属が望ましく、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯ等のシリコン系膜や金属窒化膜・炭化膜を導電性が保てる範囲で使用しても良い。なお、本実施形態における保護層１０７は、基材１０１の側から第３導電層１０５ｃ、第２導電層１０５ｂ、第１導電層１０５ａの３つの層が積層されて構成されている。すなわち、保護層１０７は、第１導電層１０５ａで構成された保護層１０７ａ、第２導電層１０５ｂで構成された保護層１０７ｂ、第３導電層で構成された保護層１０７ｃが積層されている。なお、第１導電層１０５ａ〜第３導電層１０５ｃを合わせて導電層１０５とも称する。
【００２４】
次に、図３を参照して液体吐出ヘッド用基板１００に設けられたヒューズ部１１２について説明する。図３（ａ）は、本実施形態の液体吐出ヘッド用基板１００の発熱抵抗素子１０８とヒューズ部１１２を含む領域の模式的平面図である。図３（ａ）では発熱抵抗素子１０８の位置を示すために、保護層１０７から発熱抵抗素子１０８を透視して示している。異なる発熱抵抗素子１０８である第１発熱抵抗素子１０８ａと第２発熱抵抗素子１０８ｂとの上側にそれぞれ配置された保護層１０７（第１被覆部と第２被覆部）は、それぞれ個別配線１１５を介して共通配線１１４に電気的に接続されている。また、個別配線１１５には発熱することで破断されやすいヒューズ部１１２が形成されている。本実施形態では、２つの発熱抵抗素子１０８を１つの保護層１０７で覆う構成としており、１つの保護層１０７毎に１つのヒューズ部１１２を設けている。すなわち、複数の発熱抵抗素子１０８に対して１つのヒューズ部１１２を設けている。なお、１つの発熱抵抗素子１０８を１つの保護層１０７で覆う構成として発熱抵抗素子１０８（保護層１０７）毎にヒューズ部１１２を設けてもよい。また、耐久性を損なわない範囲で複数の発熱抵抗素子１０８につき１つのヒューズ部１１２を設ける構成であってもよい。
【００２５】
図３（ｂ）は、ヒューズ部１１２の構造を示す平面図である。ヒューズ部１１２には幅の細い部分１１２ｄが形成されており、この部分１１２ｄにおいて破断（電気的切断）が生じる。このような平面的にくびれた部分を形成することで電流密度を高め、単位体積当たりの発熱量を高めて切断性を確保することができる。本実施形態のヒューズ部１１２は、例えば長さを１０μｍ、細い部分１１２ｄの幅を２．０μｍとして形成されている。
【００２６】
次に、図４を参照してヒューズ部１１２の機能について説明する。図４は、液体吐出ヘッド用基板１００の発熱抵抗素子１０８とヒューズ部１１２とを含む回路図である。
【００２７】
図４（ａ）では、発熱抵抗素子１０８の一端には発熱抵抗素子１０８を駆動するための電源電位１９１が印加されている。この電源電位１９１は例えば２０〜４０Ｖ程度である。一方でヒューズ部１１２の一端には共通配線１１４を介して常に電位０Ｖが印加されている。これにより、絶縁層１０６の機能が損なわれて発熱抵抗素子１０８と保護層１０７とが電気的に導通した場合、電源電位１９１の影響を受けて保護層１０７の電位が上昇し、ヒューズ部１１２に電流が流れてヒューズ部１１２が切断される。ヒューズ部１１２の切断により、発熱抵抗素子１０８との導通が生じた保護層１０７は共通配線１１４から電気的に分離されるため、他の保護層１０７に共通配線１１４を介して電位が印加されて他の保護層１０７が変質することを抑えることができる。
【００２８】
図４（ｂ）では、保護層１０７の電位状態をモニタリングできる検知部２０１を設けている。検知部２０１により保護層１０７の電位変動を検知し、保護層１０７の電位が変化した際には速やかに印加部２０２から電位変動が検知された保護層１０７に接続されたヒューズ部１１２に対して電流を流してヒューズ部１１２を切断する。なお、保護層１０７の電位状態の検知に変えて、発熱抵抗素子１０８ごとに発熱抵抗素子１０８近傍の温度を測定するための温度測定素子を設け、この温度測定素子によって温度変化を検知してもよい。これにより、温度変化の検知結果から吐出状態が正常か否かを判定し、正常な吐出が行われてないことが検知された発熱抵抗素子１０８に対応するヒューズ部１１２に印加部２０２から電流を流し、そのヒューズ部１１２を切断する。
【００２９】
本実施形態では、図４（ａ）のような構成を前提に説明するが、図４（ｂ）を含めて発熱抵抗素子１０８と保護層１０７との導通によって保護層１０７の電位が変動した場合に、ヒューズ部１１２に電流が流れてヒューズ部１１２が切断される構成であればよい。
【００３０】
次に、図２を参照してヒューズ部１１２と個別配線１１５と共通配線１１４の積層構成について説明する。本実施形態では、製造負荷を抑えるために、ヒューズ部１１２、個別配線１１５、および共通配線１１４の層構成を共通としている。また、ヒューズ部１１２、個別配線１１５および共通配線１１４は、複数の導電層１０５が積層されて構成されている。上述したように、本実施形態では導電層１０５は３つの層の積層膜として構成されており、基材１０１の側から第３導電層１０５ｃ、第２導電層１０５ｂ、第１導電層１０５ａが積層されている。すなわち、ヒューズ部１１２は、導電層１０５ａで構成されたヒューズ部１１２ａ、導電層１０５ｂで構成されたヒューズ部１１２ｂ、導電層１０５ｃで構成されたヒューズ部１１２ｃが積層されている。また、共通配線１１４も、導電層１０５ａで構成された共通配線１１４ａ、導電層１０５ｂで構成された共通配線１１４ｂ、導電層１０５ｃで構成された共通配線１１４ｃが積層されている。
【００３１】
本実施形態では一例として、導電層１０５ａは厚さ５０ｎｍのＴａで形成され、導電層１０５ｂは厚さ５０ｎｍのＩｒで形成され、導電層１０５ｃは厚さ５０ｎｍのＴａで形成されている。なお、これらの導電層１０５ａ〜１０５ｃは上述の保護層１０７とも共通の積層構成となっている。すなわち、ヒューズ部１１２と個別配線１１５と共通配線１１４と積層構成の共通化に加え、保護層１０７の積層構成も共通としている。ヒューズ部１１２と保護層１０７とは、層の材料や層の数といった積層構成が異なっていてもよいが、製造工程の負荷を抑えるためにはこのようにヒューズ部１１２の積層構成と保護層１０７の積層構成の少なくとも一部とを共通化することが好ましい。
【００３２】
ここで、本実施形態では、ヒューズ部１１２を構成する複数の導電層１０５のうちの少なくとも一層を他の導電層１０５よりも酸化されにくい層としている。具体的に本実施形態では、導電層１０５ａおよび導電層１０５ｃを構成するＴａよりも酸化されにくい材料であるＩｒを用いて導電層１０５ｂを構成している。
【００３３】
なお、本明細書で「酸化されにくい」とは、同じ酸素濃度、同じ圧力条件下において、酸化反応速度が急激に速くなる温度が相対的に高いことを意味する。以下、本明細書ではこの温度を酸化温度と称して説明する。
【００３４】
次に、図５を用いて本実施形態の複数の導電層１０５が積層されたヒューズ部１１２が切断されるまでの温度変化について説明する。図５は本実施形態のヒューズ部１１２と比較例であるＩｒ単層の導電層１０５で構成されたヒューズ部とのそれぞれの温度変化を示している。実線が本実施形態のヒューズ部１１２の温度変化を示しており、破線が比較例のヒューズ部の温度変化を示している。なお、比較例のヒューズ部は、本実施形態の積層構成のヒューズ部１１２の厚さの合計と同じ厚さとしている。
【００３５】
比較例のようにヒューズ部がＩｒ単層で構成されていると、ヒューズ部に電流が流れて発熱が開始してから切断されるまでの間、単位体積当たり単位時間当たりの発熱量は一定である。そして、時刻ｔ３でヒューズ部の温度がＩｒの融点Ｔ２（約２５００℃）に達し、ヒューズ部が切断される。
【００３６】
一方で、本実施形態のような積層構成であるヒューズ部１１２は、ヒューズ部１１２に電流が流れて発熱が開始した後、ヒューズ部１１２の温度はＴａの酸化温度Ｔ１（本実施形態では例えば約６００℃）に到達する。すると、Ｔａの酸化が急激に加速し、電気抵抗率１３１ｎΩ・ｍであったＴａが絶縁体となるため、Ｔａで構成された導電層１０５ａのヒューズ部１１２ａおよび導電層１０５ｃのヒューズ部１１２ｃには電流が流れにくくなる。そして、電気抵抗率４７ｎΩ・ｍであるＩｒで構成された導電層１０５ｂのヒューズ部１１２ｂに電流が集中する。そのため、三層の合計の厚みが１５０ｎｍであるヒューズ部１１２のうち、電流が流れる実効膜厚が導電層１０５ｂの厚みである５０ｎｍと小さくなるため、ヒューズ部１１２の単位体積当たりの発熱量が上昇する。すなわち、ヒューズ部１１２の温度がＴ１となった時刻ｔ１以降は、ヒューズ部１１２の温度が急激に上昇する。その後、時刻ｔ２でＩｒの融点Ｔ２に達し、ヒューズ部１１２ｂが切断され、この影響でヒューズ部１１２ａ、１１２ｃも切断され、複数の導電層１０５が積層されたヒューズ部１１２が切断される。したがって、比較例のヒューズ部の切断までの時刻ｔ３と比較し、酸化されやすい層と酸化されにくい層とが積層された本実施形態のヒューズ部１１２の切断までの時刻ｔ２は短くなる。
【００３７】
なお、ヒューズ部１１２の切断の過程で、酸化されやすい導電層１０５ａのヒューズ部１１２ａおよび導電層１０５ｃのヒューズ部１１２ｃの全体が絶縁体とならずに部分的に酸化される場合でも、上述のような効果を得ることができる。すなわち、ヒューズ部１１２ａ、１１２ｃの部分的な酸化によって酸化されにくいヒューズ部１１２ｂに流れる電流が増えてその発熱量が上昇するため、ヒューズ部１１２を切断されやすくすることができる。しかし、ヒューズ部１１２ａ、１１２ｃの厚みが厚すぎると酸化される部分の割合が小さくなってヒューズ部１１２の切断性向上の効果が小さくなる恐れがある。そのため、切断性向上の十分な効果を得るためには、酸化されやすい導電層１０５ａ、１０５ｃの厚みはそれぞれ１０〜８００ｎｍ程度であることが好ましい。
【００３８】
このように、本実施形態では、共通配線１１４の厚さを厚くしてその配線抵抗を抑えつつ、ヒューズ部１１２の一部の層を酸化させて実効膜厚を小さくしてその切断性を向上することができる。
【００３９】
次に、ヒューズ部１１２を構成する複数の導電層１０５の材料について説明する。酸化されにくい導電層（本実施形態では第２導電層１０５ｂ）は、他の導電層１０５（本実施形態では第１導電層１０５ａおよび第３導電層１０５ｃ）を構成する材料よりも酸化されにくい導電性材料を用いて構成すればよい。なお、酸化されにくい導電層を構成する材料としては、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔといった白金族金属を用いることが好ましい。また、酸化されやすい導電層を構成する材料としては白金族金属以外の導電材料を用いればよい。例えば、Ｔａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗといった金属やそれらを含む合金材料、もしくはＳｉ、Ｃといった非金属やそれらを含む有機・無機材料を用いることが好ましい。
【００４０】
また、酸化されにくい導電層１０５ｂの融点は、酸化されやすい導電層１０５ａ、１０５ｃの酸化温度よりも高くなっている。また、酸化されすい導電層１０５ａ、１０５ｃが酸化された後に酸化されにくい導電層１０５ｂに電流を集中させるために、酸化されにくい導電層１０５ｂの電気抵抗は、導電層１０５ａ、１０５ｃの酸化後の電気抵抗よりも低くなっている。
【００４１】
さらに、ヒューズ部１１２の切断性を高めるためにはヒューズ部１１２の膜厚は薄い方が好ましく、保護層１０７の耐久性を向上するためには保護層１０７の膜厚は厚い方が好ましい。ヒューズ部１１２と保護層１０７とが共通の積層構成である場合は、ヒューズ部１１２の膜厚合計と保護層１０７の膜厚合計がそれぞれ１０ｎｍ〜１．０μｍであることが好ましい。
【００４２】
次に、ヒューズ部１１２の好ましい積層順について説明する。本実施形態のように、流路形成部材１２０側の導電層１０５ａをＩｒよりも酸化されやすいＴａを用いて構成することで、流路形成部材１２０中に含まれる酸素と導電層１０５ａとの反応が促進されて導電層１０５ａの酸化が促進される。したがって、このように流路形成部材１２０側の導電層１０５ａを導電層１０５ｂよりも酸化されやすい材料で構成することが好ましい。また、基材１０１側の導電層１０５ｃにＩｒよりも酸化されやすいＴａを用いて構成することで、導電層１０５ｃが絶縁層１０６や基材１０１中に含まれる酸素を取り込みやすくなり、導電層１０５ｃの酸化が促進される。したがって、このように基材１０１側の導電層１０５ｃを導電層１０５ｂよりも酸化されやすい材料で構成することが好ましい。また、酸化されやすい導電層１０５が流路形成部材１２０や絶縁層１０６といった酸素を含む層と接していることがより好ましい。これにより、ヒューズ部１１２が発熱して酸素を含む層の中の酸素がヒューズ部１１２を構成する酸化されやすい導電層１０５中に取り込まれ、導電層１０５の酸化が促進されるためである。なお、酸素を含む層の例としては、流路形成部材１２０を構成する有機材料や絶縁層１０６を構成するＳｉＮやＳｉＣＮ、基材１０１の表面に設けられたＳｉＯなどで構成された層が挙げられる。
【００４３】
なお、材料や厚み、積層順などの導電層１０５の構成は、上述した構成に限定されるものではない。ヒューズ部１１２の切断性を向上するために、ヒューズ部１１２が相対的に酸化されやすい材料で構成された導電層と相対的に酸化されにくい材料で構成された導電層とを含んでいればよいことは上述した通りである。
【００４４】
（液体吐出ヘッドの製造方法）
次に、本実施形態の液体吐出ヘッド１の製造工程について説明する。図６は本実施形態の液体吐出ヘッド１の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００４５】
図６（ａ）は発熱抵抗素子１０８が形成された基材１０１上にＣＶＤ法を用いて厚さ１５０ｎｍの絶縁層１０６を成膜した状態である。本実施形態では、後の工程で形成されるヒューズ部１１２、個別配線１１５、共通配線１１４、および保護層１０７のいずれの部分に対しても下地として絶縁層１０６が設けられている。なお、発熱抵抗素子１０８の機能を損なわない限り、これらの配線や層の下地としての絶縁層１０６が部分的に除去された構成であってもよい。
【００４６】
次に、図６（ｂ）のように、ヒューズ部１１２、個別配線１１５、共通配線１１４、および発熱抵抗素子１０８を覆う保護層１０７を構成するための３層の導電層１０５ａ〜１０５ｃをスパッタリング法によって成膜する。上述のように本実施形態では、第１導電層１０５ａおよび第３導電層１０５ｃをＴａで形成し、第２導電層１０５ｂをＩｒで形成する。また、各導電層１０５ａ〜１０５ｃの膜厚はいずれも同じ厚み５０ｎｍとする。この３層の導電層１０５に対して一括してドライエッチングを行うことで、図３（ａ）に示すような平面形状である、ヒューズ部１１２、個別配線１１５、共通配線１１４および保護層１０７を形成する。ヒューズ部１１２、個別配線１１５、共通配線１１４、および保護層１０７の積層構成は同じであるため、このような導電層１０５の成膜工程や平面形状を形成するためのエッチング工程を共通の工程で行うことができる。
【００４７】
その後、図６（ｃ）のように、発熱抵抗素子１０８に対応する熱作用部１１７に液体を導入するための流路１１６を形成するための流路形成部材１２０を液体吐出ヘッド用基板１００の上側に設ける。液体吐出ヘッド用基板１００と流路形成部材１２０とを接合することでこれらの間に流路１１６が形成される。なお、この流路形成部材１２０は有機材料であっても無機材料であってもこれらの組み合わせであってもよい。例えば、スピンコート法とフォトリソグラフィ法を用いて、感光性有機材料を５．０μｍの厚さで成膜した後に露光し、次に感光性有機材料を５．０μｍの厚さで成膜した後に露光する。その後２つの感光性有機材料を一括で現像して熱硬化させることで中空構造を有する流路が形成される。
【００４８】
上述の通り、本実施形態は、ヒューズ部１１２と共通配線１１４の積層構成が共通化されている。このため、スパッタリングで複数の導電層１０５を成膜した後に一括のエッチングでパターン形成を行うといった共通の工程でヒューズ部１１２と共通配線１１４とを形成することができる。これにより、製造工程の負荷の増大を抑制しつつ、上述したような切断性が向上されたヒューズ部１１２を提供することができる。
【００４９】
なお、共通配線１１４がヒューズ部１１２の積層構成と共通化された部分（本実施形態では導電層１０５ａ〜１０５ｃ）を少なくとも含んで構成されていればよい。すなわち、マスクパターンを修正するためのプロセスを増加させない範囲であれば、共通配線１１４を他の導電層と電気的に接続させるなど、共通配線１１４の配線抵抗を小さくするといった工夫は当然行ってもよい。
【００５０】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について、上述の実施形態と異なる点について主に説明する。
【００５１】
（液体吐出ヘッドの構成）
図７（ａ）は、本実施形態の液体吐出ヘッド１の部分断面図である。図７（ａ）は発熱抵抗素子１０８とヒューズ部１１２とを含む周辺の液体吐出ヘッド１の積層構成を模式的に示している。なお、図７では回路や配線等を省略しているが、発熱抵抗素子１０８やヒューズ部１１２はそれぞれ発熱や切断に必要な電力を得るための配線に接続されている。
【００５２】
本実施形態における液体吐出ヘッド１の基本的な構成は上述の実施形態と同様である。すなわち、本実施形態においても、上述の実施形態と同様に、ヒューズ部１１２は、導電層１０５ａで構成されたヒューズ部１１２ａ、導電層１０５ｂで構成されたヒューズ部１１２ｂ、導電層１０５ｃで構成されたヒューズ部１１２ｃが積層されている。また、共通配線１１４は、導電層１０５ａで構成された共通配線１１４ａ、導電層１０５ｂで構成された共通配線１１４ｂ、導電層１０５ｃで構成された共通配線１１４ｃが積層されている。すなわち、共通配線１１４は、ヒューズ部１１２の積層構成を少なくとも含むように構成されている。
【００５３】
しかし、発熱抵抗素子１０８を覆う保護層１０７は上述の実施形態と異なっており、導電層１０５ａのうちの発熱抵抗素子１０８を覆う部分が除去され、導電層１０５ｂと導電層１０５ｃの２つの層で保護層１０７が構成されている。すなわち、保護層１０７は、導電層１０５ｂで構成された保護層１０７ｂと導電層１０５ｃで構成された保護層１０７ｃとが積層されている。導電層１０５ｃを構成するＴａと比べ、液体との化学的な変化が生じにくい材料であるＩｒで構成された導電層１０５ｂが流路１１６に露出した構成となっている。これにより、上述の実施形態と比べて保護層１０７の耐液性を高めて発熱抵抗素子１０８の耐久性を向上することができる。
【００５４】
また、上述の実施形態と異なり、ヒューズ部１１２と積層方向において重複する流路形成部材１２０の部分に凹部１２２が設けられており、ヒューズ部１１２ａが空気と接している。すなわち、基材１０１の表面に直交する方向から見て、ヒューズ部１１２の少なくとも一部と凹部１２２とが重複している。この凹部１２２はヒューズ部１１２の側から凹んだ形状となっている。
【００５５】
図８は、本実施形態の液体吐出ヘッド１のヒューズ部１１２、上述の実施形態の液体吐出ヘッド１のヒューズ部１１２、および比較例であるＩｒ単層の導電層１０５で構成されたヒューズ部のそれぞれの温度変化を示している。実線が本実施形態のヒューズ部１１２の温度変化を示しており、２つの破線がそれぞれ上述の実施形態のヒューズ部１１２の温度変化と比較例のヒューズ部の温度変化とを示している。
【００５６】
本実施形態においても上述の実施形態と同様に、ヒューズ部１１２に電流が流れることで、酸化されやすい材料であるＴａで構成されたヒューズ部１１２ａ、１１２ｃが酸化される。これにより、酸化されにくい材料であるＩｒで構成されたヒューズ部１１２ｂに電流が集中し、ヒューズ部１１２の切断性が向上される。
【００５７】
また、本実施形態では、ヒューズ部１１２上の流路形成部材１２０が取り除かれており、ヒューズ部１１２から流路形成部材１２０への放熱が抑えられるため、ヒューズ部１１２の温度が上昇しやすい。また、酸化されやすい材料であるＴａで構成されたヒューズ部１１２ａが空気と接するため、その酸化が一層促進される。すなわち、上述の実施形態の酸化温度Ｔ１よりも本実施形態の酸化温度Ｔ３の方が低くなる。これにより、Ｉｒで構成された導電層１０５ｂのヒューズ部１１２ｂへの電流集中が開始される時刻ｔ４は、上述の実施形態の時刻ｔ１よりも早くなる。したがって、ヒューズ部１１２ｂの単位体積当たりの発熱量の増加の開始が早まるため、本実施形態のヒューズ部１１２は、上述の実施形態の切断までの時刻ｔ２よりも早い時刻ｔ５で溶断される。
【００５８】
図７（ｂ）、（ｃ）は本実施形態の変形例を示す断面図である。凹部１２２の代わりに図７（ｂ）のように流路形成部材１２０に貫通口１２３を設け、ヒューズ部１１２ａ上の流路形成部材１２０が取り除かれている構成としてもよい。
【００５９】
また、図７（ｃ）のように、液体によって腐食されにくい耐液性の高いＳｉＣやＳｉＣＮなどＳｉおよびＣを含む材料でヒューズ部１１２を覆うように形成された、ヒューズ部１１２を液体から保護するための被覆膜１１８を設けてもよい。特に、流路形成部材１２０の吐出口１２１が形成された吐出口面に貫通口１２３が設けられていると、吐出口面から貫通口１２３を通ってヒューズ部１１２に液体が付着する恐れがある。そのため、このような被覆膜１１８を設けることが好ましい。ヒューズ部１１２上に薄い被覆膜１１８（例えば１５０ｎｍ程度）を設けてあっても、ヒューズ部１１２上の、被覆膜１１８よりも厚い流路形成部材１２０（例えば数十μｍ程度）の部分が取り除かれていることで、ヒューズ部１１２からの放熱が抑えられる。これにより、ヒューズ部１１２の温度が上昇しやすくなり、ヒューズ部１１２が切断されやすくなる。
【００６０】
なお、図７（ａ）の凹部１２２や図７（ｂ）、（ｃ）の貫通口は、基材１０１の表面に直交する方向から見て、ヒューズ部１１２と少なくとも一部が互いに重複するように設けられていればよい。ただし、図７（ａ）のように、基材１０１の表面に直交する方向から見て、凹部１２２の範囲内にヒューズ部１１２の全体が含まれるように配置されていることが好ましい。また、図７（ｂ）、（ｃ）のように、基材１０１の表面に直交する方向から見て、貫通口１２３の範囲内にヒューズ部１１２の全体が含まれるように配置されていることが好ましい。このような配置により、ヒューズ部１１２からの放熱効果を高め、ヒューズ部１１２の切断性を向上することができる。
【００６１】
（液体吐出ヘッドの製造方法）
次に、本実施形態の液体吐出ヘッド１の製造工程について説明する。図９は本実施形態の液体吐出ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図である。
【００６２】
図９（ａ）、図９（ｂ）は、それぞれ図６（ａ）、図６（ｂ）と同様の工程である。
【００６３】
その後、図９（ｃ）では、フォトリソグラフィ法を用い、Ｔａで構成された導電層１０５ａのうちの発熱抵抗素子１０８を被覆する部分をドライエッチングによって除去し、導電層１０５ａに開口１０５ｄを形成する。これにより、発熱抵抗素子１０８を被覆する保護層１０７が導電層１０５ｂと導電層１０５ｃとの２つの導電層１０５で構成される。また、保護層１０７のうちのＩｒで構成された導電層１０５ｂが開口１０５ｄから露出して流路１１６側に面する構成となる。
【００６４】
その後、図９（ｄ）のように、発熱抵抗素子１０８に対応する熱作用部１１７に液体を導入するための流路１１６を形成するための流路形成部材１２０を液体吐出ヘッド用基板１００の上側に設ける。この工程は上述の実施形態と基本的には同様であるが、上述の実施形態に加えて凹部１２２を流路形成部材１２０に設けている。流路１１６を形成する工程において凹部１２２を合わせて設けることで、製造負荷を抑えることができる。
【００６５】
なお、図９（ｃ）の工程で導電層１０５ａを部分的に除去するのではなく、図９（ｂ）の工程で導電層１０５ａを成膜せずに、導電層１０５を導電層１０５ｂ、１０５ｃの２層構成として成膜してもよい。すなわち、保護層１０７以外のヒューズ部１１２や共通配線１１４なども導電層１０５ｂ、１０５ｃの２層構成としてもよい。しかし、ヒューズ部１１２上の流路形成部材１２０が取り除かれているため、Ｔａのような酸化されやすい層を流路形成部材１２０の側に設けることで、ヒューズ部１１２ａの酸化がより促進されやすくなる。したがって、流路形成部材１２０側に導電層１０５ａを設け、この導電層１０５ａによりヒューズ部１１２ａを構成させることで、ヒューズ部１１２の切断性がより向上される。そのため、本実施形態では、ヒューズ部１１２は、流路１１６の側から、Ｔａ導電層１０５ａのヒューズ部１１２ａ、Ｉｒ導電層１０５ｂのヒューズ部１１２ｂ、Ｔａ導電層１０５ｃのヒューズ部１１２ｃの３層構成としている。また、上述のように保護層１０７の耐液性を高めるために、保護層１０７は、流路１１６の側からＩｒ導電層１０５ｂ、Ｔａ導電層１０５ｃの２層構成としている。
【符号の説明】
【００６６】
１００  液体吐出ヘッド用基板
１０１  基材
１０５ａ  第１導電層
１０５ｂ  第２導電層
１０６  絶縁層
１０７  保護層（被覆部）
１０８  発熱抵抗素子
１１２  ヒューズ部
１１４  共通配線
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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