(57)【要約】【課題】基板の反り等の変形をなくするとともに素子基板の製造工程を簡略化することができる液体吐出ヘッド用素子基板を提供する。【解決手段】複数の発熱抵抗体５ａを有する素子基板１を金属基板２上に複数形成し、金属基板２を切断ライン９に沿って切断することにより素子基板１を個々に分離して構成する素子基板１において、各発熱抵抗体５ａにより発生する熱エネルギーの金属基板２からの放出を抑えて熱エネルギーを効率良く記録液に伝えるための蓄熱層４を、金属基板２の全面に設けることなく、切断ライン９に沿って分割して各素子基板１毎に成膜する。これにより、各エリアにおける全応力を小さく抑えて、基板の反り等の変形をなくし、従来のように基板裏面に応力補正膜を設ける必要をなくし、工程の簡略化ができ、加工時間や材料費の削減が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するための熱エネルギーを発生する複数の発熱抵抗体列を基板に形成するとともに各発熱抵抗体により発生する熱エネルギーを効率良く液体に伝えるための蓄熱層を前記基板上に形成し、前記基板を切断することにより複数の素子基板を個々に分離して構成する液体吐出ヘッド用素子基板において、
前記基板上に形成される前記蓄熱層は、各素子基板毎に分割して設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド用素子基板。
【請求項２】
前記蓄熱層は、前記基板を切断することにより個々の素子基板に分離するための切断ラインで分割されていることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド用素子基板。
【請求項３】
前記蓄熱層は、前記発熱抵抗体の形成領域にのみ対応して設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド用素子基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な吐出ノズルから液体を液滴として吐出させて記録媒体に記録を行う液体吐出ヘッド用素子基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出記録方式（インクジェット方式）に使用される液体吐出ヘッドは、インク等の液体を吐出する複数の微細な吐出ノズル（オリフィス）を構成する複数の液流路および各液流路内に位置付けられた吐出エネルギー発生素子を備え、記録情報に対応した駆動信号を吐出エネルギー発生素子に印加し、該吐出エネルギー発生素子が位置付けられている液流路内の液体に吐出エネルギーを付与することによって、液体を微細な吐出ノズルから飛翔液滴として吐出させて、記録媒体に記録を行うように構成されている。
【０００３】
この種の液体吐出ヘッドの中でも熱エネルギーを利用して液体を吐出する液体吐出ヘッドは、吐出エネルギー発生素子としての複数の発熱抵抗体（電気熱変換素子）や複数の吐出ノズルを高密度に配列させることができるために高解像度の記録を行うことが可能であり、また、小型化も容易であるなどの利点を有している。この種の熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドは、複数の発熱抵抗体を列状に高密度に配列するとともに、複数の発熱抵抗体に対して共通の蓄熱層や絶縁層を積層した基板を用いる構成が一般的である。
【０００４】
このような液体吐出ヘッドの代表的な構成例を図３に模式的に図示する。図３において、１０２はアルミ等の金属基板、１０３はＳｉＯ2 等の無機膜あるいはポリイミドやポリエーテルアミド等の耐熱性の樹脂等で形成される絶縁層であり、１０４は、熱エネルギーが金属基板１０２を介して放出されることを防止するために絶縁層１０３の上に形成される蓄熱層であり、この蓄熱層１０４の上に、複数の発熱抵抗体層１０５やこれらの発熱抵抗体層１０５にそれぞれ電力を供給するための電極配線層１０６等が配されている。さらに、その上に電気絶縁層１０７や保護層１０８を積層して、素子基板１０１を作製し、この素子基板１０１上に吐出ノズルを構成する液流路１０９を形成した天板部材１１０を設けて液体吐出ヘッドを構成している。
【０００５】
このように発熱抵抗体層１０５と電極配線層１０６で形成される複数の発熱抵抗体を配する素子基板１０１においては、発熱抵抗体により生じる液体を吐出するための熱エネルギーが基板１０２を介して放出されることにより吐出エネルギーの低下を招き印字品位が劣ることを防止するとともに、熱エネルギーを液流路１０９内の液体に効率良く伝えるための手段の一つとして、蓄熱層１０４が発熱抵抗体の下方で基板１０２の全面に設けられている。この蓄熱層１０４の材料は、絶縁物であって熱容量が大きければ特に限定されないものであり、この蓄熱層１０４によって、基板１０２を介する熱エネルギーの放出を最少に止め、熱エネルギーを液体に効率良く供給することができるようにしている。
【０００６】
なお、液体吐出ヘッドの素子基板の作製には、通常、真空成膜による工程が不可欠であり、蓄熱層の形成も例外ではない。すなわち、蓄熱層は、スパッタリング、ＣＶＤ（ケミカルベーパーデポジション）等を用いて、通常、基板全面に形成されている。
【特許文献１】特開平５−３３８１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述した従来技術等においては、一枚の基板に複数個の素子基板を作り込み、そして最終的に、各素子基板を基板の切断ラインに沿って切断して切り出すことにより、個々の液体吐出ヘッド用素子基板を作製している。このため、基板サイズがおのずから大きくなる。また、蓄熱層は大面積の基板全面に形成され、そして、蓄熱層として応力の高いＳｉＯ2 膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜等が用いられているため、基板は、大面積と高応力の合算で大きく反って変形してしまい、液体吐出ヘッドの作製のための後工程で用いる装置等において、吸着による基板保持ができないなど装置に適合しないといった問題が生じていた。
【０００８】
この問題を回避するために、基板裏面にも表面と同じ膜を同一膜厚で成膜し、応力のバランスを取ることが必須とされていた。このように、大面積の膜応力による基板の変形を補正するために基板裏面への同一の膜を成膜することは、そのための材料や加工時間、人件費を要するともにコスト高にもつながり、二重の手間がかかっていた。
【０００９】
そこで、本発明は、上記の従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、基板の反り等の変形をなくするとともに素子基板の作製工程を簡略化することができる液体吐出ヘッド用素子基板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の液体吐出ヘッド用素子基板は、液体を吐出するための熱エネルギーを発生する複数の発熱抵抗体列を基板に形成するとともに各発熱抵抗体により発生する熱エネルギーを効率良く液体に伝えるための蓄熱層を前記基板上に形成し、前記基板を切断することにより複数の素子基板を個々に分離して構成する液体吐出ヘッド用素子基板において、前記基板上に形成される前記蓄熱層は、各素子基板毎に分割して設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の液体吐出ヘッド用素子基板において、前記蓄熱層は、前記基板を切断することにより個々の素子基板に分離するための切断ラインで分割されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の液体吐出ヘッド用素子基板において、前記蓄熱層は、前記発熱抵抗体の形成領域にのみ対応して設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の液体吐出ヘッド用素子基板によれば、発熱抵抗体により発生する熱エネルギーの基板からの放出を抑えて該熱エネルギーを効率良く液体に伝えるための蓄熱層を、複数の素子基板を作り込む基板上に形成する際に、各素子基板毎に分割して設けることにより、応力を低減することができ、基板の反り等の変形を後工程に基板を流す上で問題のないレベルに抑えることができる。また、従来のように基板裏面に応力補正膜を設けなくても良く、工程の簡略化ができ、加工時間や材料費の削減が可能となり、コストダウンを図ることができる。
【００１４】
さらに、長尺の素子基板においては、蓄熱層を発熱抵抗体の下にのみ設けることにより、応力の低減を図り、基板の変形を抑えることができる。
【００１５】
また、個々の素子基板を基板から切り出す際に、基板の切断ライン上に蓄熱層を設けないことにより、切断刃の寿命を延ばすことができ、この面からもコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態による液体吐出ヘッド用素子基板を説明するための図であり、同（ａ）は、複数の素子基板を切り出す前の概略的な平面図であり、同（ｂ）は、素子基板の蓄熱層を形成した状態を（ａ）のＡ−Ａ線に沿って破断して示す断面図であり、同（ｃ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿って破断して示す素子基板の断面図である。
【００１８】
図１の（ａ）ないし（ｃ）において、２はアルミ等の金属基板であり、この金属基板２上には、それぞれ発熱抵抗体列を有する複数の液体吐出ヘッド用素子基板１が作製され、これらの素子基板１は最終的に切断ライン９に沿って切り出されて個々の素子基板１に分離される。３は、金属基板２の全面にＳｉＯ2 を成膜した絶縁層であり、この絶縁層３は金属基板２と後に形成する発熱抵抗体層５や電極配線層６とを電気的に完全に絶縁するものであり、その膜厚は薄い方が応力の点から好ましい。４は、熱エネルギーが金属基板２を介して放出されることを防止して熱のリークを抑えるための蓄熱層であり、この蓄熱層４は、絶縁層３を成膜した後に、図１の（ａ）ないし（ｃ）に図示するように、切断ライン９で分割されるように、すなわち、切断ライン９の部分には成膜されないように、形成する。このような蓄熱層４の形成は、切断ライン９の部分を金属マスクで覆い、切断ライン９以外の部分に蓄熱層をスパッタリング等により成膜する（いわゆる、マスクデポを行う）ことにより行うことができる。このように、本実施の形態における蓄熱層４は、金属基板２の全面に設けるのではなく、各素子基板１毎に分割して設けられる。この蓄熱層４は、熱のリークを抑えるために設けるものであって、膜厚は２μｍ以上とすることが望ましい。なお、蓄熱層は、所望の特性によって材質や膜厚を決定することができ、最も一般的に用いられる材質としては、ＳｉＯ2 、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等が挙げられ、その膜厚は、材質によって熱容量が変わるので、用途に応じて個別に設定する必要がある。
【００１９】
また、図１の（ｃ）において、５は、吐出エネルギー発生素子となる発熱抵抗体５ａを形成するための発熱抵抗体層、６は各発熱抵抗体５ａに電力を供給するための電極配線層であり、これらは、順次成膜し、それぞれ、フォトリソ工程によりパターン化することにより形成される。７および８は、発熱抵抗体層５や電極配線層６で形成される複数の発熱抵抗体５ａを電気的に分離しそして保護するように積層される絶縁層と保護層である。
【００２０】
次に、本実施の形態の液体吐出ヘッド用素子基板について、さらに具体的にその作製工程に沿って説明する。
【００２１】
先ず、３００ｍｍ×２００ｍｍサイズで板厚３．５ｍｍのアルミ製の金属基板２上に、スパッタリングによりＳｉＯ2 を膜厚５００Åで基板全面に成膜して絶縁層３を形成する。この絶縁層３は、金属基板２と後に形成する配線が電気的に完全に絶縁されればよいので、薄い方が応力の点から好ましい。また、この５００Å程度の膜厚は、基板の反り（変形）の観点からは特に問題のないレベルである。このＳｉＯ2 の成膜は、スパッタリングに限らず、ＣＶＤ法でもよく、絶縁性能が得られれば特に限定されない。
【００２２】
次いで、この絶縁層３としてのＳｉＯ2 膜を成膜した後に、蓄熱層４としてのＳｉＯ2 を成膜する。この蓄熱層４は、基板２全面に設けるのではなく、図１の（ａ）および（ｂ）に図示するように、各素子基板１を切り出すための基板２の切断ライン９で分割されるように、すなわち、切断ライン９の部分には成膜されないように形成する。切断ライン９の部分を金属マスクで覆い、切断ライン９の部分以外の部分に蓄熱層をスパッタリングにより成膜する（いわゆる、マスクデポを行う）。このように蓄熱層４が成膜された状態を図１の（ｂ）に図示する。この蓄熱層４の成膜手法は、絶縁層３と同様に特に限定されるものではない。蓄熱層４は、熱のリークを抑えるために設けるものであって、本実施の形態の場合は３μｍの膜厚に設定した。なお、蓄熱層４としては、ＳｉＯ2 の他に、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等を用いることができ、その膜厚は材質の熱容量によって個別に設定することとなる。
【００２３】
そして、その後に、発熱抵抗体５ａを形成するための複数の発熱抵抗体層５および発熱抵抗体５ａに電力を供給するための複数の電極配線層６を順次成膜し、それぞれフォトリソ工程によりパターン化することにより、発熱抵抗体５ａを形成する。その後、複数の発熱抵抗体層５および電極配線層６の上に絶縁層７と保護層８を適宜を成膜する。この状態を図１の（ｃ）に図示する。
【００２４】
このように複数の素子基板１が基板２上に作製された後、基板２の切断ライン９に沿って図示しない切断刃により切断し、各素子基板１を切り出すことにより、個々の素子基板１が得られる。その後、個々の素子基板１に対して、図１の（ｃ）に二点鎖線で図示するような液流路を有する天板部材を設けることにより、液体吐出ヘッドが完成する。
【００２５】
以上のように、金属基板２上に作製される複数の素子基板１において、蓄熱層４は切断ライン９の部分で分割されているので、蓄熱層４の面積を小さくすることができ、分割された各エリアにおける全応力を小さく抑えることができる。したがって、蓄熱層４を基板の反り等の変形が生じないレベルで形成することができる。
【００２６】
これにより、液体吐出ヘッドの製造工程において、その後工程に基板を流す際に従来問題となっていた吸着による基板保持が不良となることをなくし、製造工程において、トラブルが生じることなく流すことが可能となり、発熱抵抗体層や電極配線層等を歩留まり良く形成することができる。同時に、基板の裏面に応力補正膜を形成する必要がなくなることから、製造プロセスの簡略化ができ、材料も削減できるとともに成膜コストを下げることが可能となる。また、基板の切断ライン上に蓄熱層が設けられていないので、各素子基板を切り出す際に用いる切断刃にダメージを与えることがなく、切断刃の寿命を延ばすことができる。
【００２７】
次に、本発明の他の実施の形態による液体吐出ヘッド用素子基板について、図２の（ａ）ないし（ｃ）を参照して説明する。
【００２８】
図２は、本発明の他の実施の形態による液体吐出ヘッド用素子基板を説明するための図であり、同（ａ）は、複数の素子基板を切り出す前の概略的な平面図であり、同（ｂ）は、素子基板の蓄熱層を形成した状態を（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って破断して示す断面図であり、同（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って破断して示す素子基板の断面図である。
【００２９】
本実施の形態は、蓄熱層を素子基板の発熱抵抗体の領域の下のみに設けるものであり、このように構成することにより、蓄熱層面積を非常に小さくすることができ、素子基板が長尺の場合に特に有効である。
【００３０】
図２の（ａ）ないし（ｃ）において、１２は、約２００ｍｍ×３００ｍｍサイズで板厚３．５ｍｍのアルミ等の金属基板であり、この金属基板１２上には、それぞれ発熱抵抗体列を有する複数の長尺の素子基板１１が作製され、これらの素子基板１１は最終的に切断ライン１９に沿って切り出されて個々の長尺の素子基板１１に分離される。１３は、金属基板１２の全面にＳｉＯ2 を膜厚５００Åで成膜した絶縁層であり、この絶縁層１３は金属基板１２と後に形成する発熱抵抗体層１５や電極配線層１６とを電気的に完全に絶縁するものであり、その膜厚は薄い方が応力の点から好ましい。１４は、熱エネルギーが金属基板１２を介して放出されることを防止するための蓄熱層であり、発熱抵抗体１５ａの形成領域の下のみに設けられている。本実施の形態では、蓄熱層１４としてＳｉＮを用い、ＣＶＤ法にて１．５μｍの膜厚に成膜した。なお、この蓄熱層１４の成膜に際しては、発熱抵抗体１５ａの形成領域の下方にのみに蓄熱層１４が形成されるように、マスクデポを行う。すなわち、マスクは金属をスリット状にエッチングしたものを用い、スリットのサイズは、５００μｍ×２６０ｍｍとした。このようにして形成される蓄熱層１４は、発熱抵抗体１５ａの形成領域の下方にのみに設けられるので、２６０ｍｍという長さであっても、全応力はそれほど大きくならず、基板の反り（変形）も後工程で問題にならないレベルに収まっている。
【００３１】
図２の（ｃ）において、１５は、吐出エネルギー発生素子となる発熱抵抗体１５ａを形成するための発熱抵抗体層、１６は各発熱抵抗体１５ａに電力を供給するための電極配線層であり、これらは、順次成膜され、それぞれ、フォトリソ工程によりパターン化することにより形成される。１７ａと１７ｂは、複数の発熱抵抗体層１５や電極配線層１６および複数の発熱抵抗体１５ａを電気的に分離する絶縁層であり、１８は発熱抵抗体層１５や電極配線層１６を保護する保護層である。
【００３２】
複数の素子基板１１が金属基板１２上に作製された後に、金属基板１２の切断ライン１９に沿って図示しない切断刃により切断し、各素子基板１１を切り出すことにより、個々の素子基板１１が得られる。そして、個々の素子基板１１に対して図示しない液流路を有する天板部材を設けることにより、液体吐出ヘッドが完成する。
【００３３】
このように形成される本実施の形態の液体吐出ヘッド用素子基板において、蓄熱層１４は、発熱抵抗体１５ａの形成領域のみに設けられているので、２６０ｍｍという長尺であっても、全応力はそれほど大きくならず、基板の反り（変形）も後工程において問題にならない。このように作製される基板は、基板の裏面に応力補正膜を形成することなく、後工程をスムーズに流すことができ、発熱抵抗体層や電極配線層等を歩留まり良く形成することができる。そして、前述した実施の形態と同様に、製造プロセスの簡略化、材料の削減等により、成膜コストを下げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施の形態による液体吐出ヘッド用素子基板を説明するための図であり、（ａ）は複数の素子基板を切り出す前の概略的な平面図であり、（ｂ）は素子基板の蓄熱層を形成した状態を（ａ）のＡ−Ａ線に沿って破断して示す断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿って破断して示す素子基板の断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態による液体吐出ヘッド用素子基板を説明するための図であり、（ａ）は複数の素子基板を切り出す前の概略的な平面図であり、（ｂ）は素子基板の蓄熱層を形成した状態を（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って破断して示す断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って破断して示す素子基板の断面図である。
【図３】従来の液体吐出ヘッド用素子基板の一部を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    （液体吐出ヘッド用）素子基板
２    金属基板
３    絶縁層
４    蓄熱層
５    発熱抵抗体層
５ａ    発熱抵抗体
６    電極配線層
７    絶縁層
８    保護層
９    切断ライン
１１    （液体吐出ヘッド用）素子基板
１２    金属基板
１３    絶縁層
１４    蓄熱層
１５    発熱抵抗体層
１５ａ    発熱抵抗体
１６    電極配線層
１７ａ、１７ｂ    絶縁層
１８    保護層
１９    切断ライン
【図１】
2005186360.tif 000003
【図２】
2005186360.tif 000004
【図３】
2005186360.tif 000005