JP6976743B2

JP6976743B2 - 液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、液体吐出装置、導電層の形成方法、及び液体吐出ヘッド用基板の製造方法

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Description

本発明は、液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、液体吐出装置、導電層の形成方法、及び液体吐出ヘッド用基板の製造方法の少なくとも１つに関する。

液体吐出装置の一例として、発熱抵抗素子によってインクを加熱して発泡させ、この発泡を利用してインクを記録媒体に吐出して画像や文字等を記録する記録方式を有する液滴吐出装置がある。該液体吐出装置において、インクの吐出が長時間に及ぶと、インクに含まれる成分によっては、インクと直に接する液体吐出ヘッド用基板の表面材料、例えば絶縁層などがインクに溶解される。インクが発熱抵抗素子に達すると、発熱抵抗素子がインクによって腐食され断線に至る場合がある。

特許文献１には、液体吐出ヘッド用基板に設けられた発熱抵抗素子の上にタンタル膜が設けられ、タンタル膜の端部を覆うようにインクに対する耐性を備えた炭窒化シリコン膜を設ける。これにより、液滴吐出ヘッドの信頼性の時間による低下を抑制することが記載されている。

特開２０１７−４３０９８号公報

図１１に、従来の液体吐出ヘッド用基板の課題を説明するための、液体吐出ヘッドのイメージ図を示す。図１１の液体吐出ヘッドにおいて、タンタル膜からなる保護層６の端部では、側面と底面の成す角度が垂直のため、保護層６の端部に炭窒化シリコン膜８の被覆性が不十分な箇所ができる。この場合、炭窒化シリコン膜８の被覆性が不十分な箇所からインクが侵入し、インクにより炭窒化シリコン膜８の下の絶縁層４が溶解され、発熱抵抗素子３の腐食、断線を引き起こす可能性がある。

また、保護層がイリジウムを含む導電層の場合、導電層を所望の形状にエッチングすることが難しいため、さらに保護層の上に形成される膜の、保護層に対する被覆性も不十分となりやすい。

本発明の一様態は、発熱抵抗素子と、前記発熱抵抗素子を覆う第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に配され、前記発熱抵抗素子の上面に対する平面視において、前記第１絶縁層を介して前記発熱抵抗素子と重なる導電層と、前記導電層の端部を覆う第２絶縁層と、
を有し、
前記発熱抵抗素子、前記第２絶縁層、及び前記導電層を通る断面において、前記導電層の前記端部の側面と底面の成す角は鋭角である液体吐出ヘッド用基板に関する。

また、本発明の別の一様態は、イリジウムを含む第１膜を形成する工程と、前記第１膜の上に、イリジウムとは異なる金属を含む第２膜を形成する工程と、第１電極および第２電極を有するエッチング装置に、前記第１電極の側に前記第１膜が配され、前記第２電極の側に前記第２膜が配されるように、前記第１膜及び前記第２膜を含む処理基板を配置する工程と、前記第２膜の一部をエッチングする工程と、前記第２膜をエッチングした後、前記第１膜の一部をエッチングする工程と、を有する導電層の形成方法に関する。

発熱抵抗素子の保護層である導電層の端部をテーパー形状とすることにより、端部を覆う膜の、保護層に対する被覆性を向上できる。また、イリジウムを含む膜と他の金属を含む膜が積層された導電層の端部を、テーパー形状とすることができる。

実施の形態１に係る液体吐出ヘッド用基板の一部の一例の模式図実施の形態１に係る液体吐出ヘッド用基板の一部の製造方法を説明する図実施の形態１に係る液体吐出ヘッド用基板の一部の製造方法を説明する図実施の形態１に係る液体吐出ヘッド用基板の一部の一例の模式図実施の形態２に係る液体吐出ヘッド用基板の一部の一例の模式図実施の形態３に係る液体吐出ヘッド用基板の一部の一例の断面の模式図実施の形態３に係る液体吐出ヘッド用基板の一部の製造方法を説明する図実施の形態３に係る液体吐出ヘッド用基板の一部の製造方法を説明する図実施の形態４に係る液体吐出ヘッド用基板の一部の一例の模式図液体吐出ヘッド、液体吐出装置の一例を説明する図液体吐出ヘッド用基板の一部の一例の模式図

以下、実施の形態について図面を用いて説明する。本発明に係る実施の形態は、以下に説明される形態のみに限定されるものではない。例えば、以下のいずれかの実施の形態の一部の構成が他の実施の形態に追加されもよく、他の実施の形態の一部の構成が置換されてもよい。

なお、各図は、構造ないし構成を説明する目的で記載されたものであり、図示された各部材の寸法は実際の構成要素の寸法と異なる場合がある。また、各図において、同一の部材または同一の構成要素には同一の参照番号を付しており、以下、重複する内容については説明を省略する。

（実施の形態１）
実施の形態の液体吐出ヘッド用基板とその製造方法について、図１乃至図４を用いて説明する。図１乃至図４において、同一の構成や機能を有する部分については同じ参照番号を用いる。

図１に本実施形態に係る液体吐出ヘッド用基板１００の一部の一例の平面及び断面の模式図を示す。

液体吐出ヘッド用基板１００は、発熱抵抗素子３、発熱抵抗素子３を覆う絶縁層４、絶縁層４を介して発熱抵抗素子と平面視で重なる導電層１７、及び導電層１７の端部を覆う絶縁層８を有する。絶縁層８は保護膜として機能し、絶縁層８には、接着層１０を介して、発熱抵抗素子３に対応する位置に開口を有するノズル部材１１が配されている。ノズル部材１１の開口は、液室や供給口として用いられうる。ここでの平面視とは、発熱抵抗素子３の上面に対する平面視を指す。なお、発熱抵抗素子３、絶縁層４、導電層１７、及び絶縁層８は、間に他の絶縁膜が配されていてもよい。

液体吐出ヘッド用基板１００は、一列、または複数列にならんだ液体吐出素子を複数有し、液体吐出素子は、発熱抵抗素子３及び導電層１７を有する。発熱抵抗素子３は、例えば導電層から成るヒータであり、電流が流れることで、インク等の液体を吐出するための熱エネルギーを発生する。発熱抵抗素子３が上に配される絶縁層１は開口を有し、該開口に発熱抵抗素子３を駆動するための電力を供給するプラグ２が配されている。

導電層１７は、発熱抵抗素子３により加熱された液体が発泡後に消泡するときに発生するキャビテーションのダメージから、発熱抵抗素子３を保護する機能を有する。図１の液体吐出ヘッド用基板１００は、導電層１７が、絶縁層４の上に配される導電層５と、導電層５の上に配される導電層６を有し、導電層５と導電層６が互いに異なる金属を含む膜の例を示す。例えば、導電層５はイリジウム膜、導電層６はタンタル膜とすることができる。

図１は発熱抵抗素子３、絶縁層４、導電層１７を通る断面における液体吐出ヘッド用基板１００の一部の断面を示す模式図であり、該断面において、導電層１７の端部はテーパー形状を有し、すなわち導電層１７の側面と底面の成す角Ａは鋭角である。図示しないが、液体吐出ヘッド用基板１００の基板の、発熱抵抗素子３の横には、液体を供給する貫通口が形成されている。

導電層１７の端部及び絶縁層４は、絶縁層８に覆われている。保護膜である絶縁層８はインクに対して化学的に安定した特徴を示し、インクが発熱抵抗素子３を腐食、断線させることを防ぐ機能を有する。絶縁層８としては、例えば炭化シリコン膜、炭窒化シリコン膜、窒化シリコン膜等を用いることができる。ここで、導電層１７の端部がテーパー形状を有するため、絶縁層８の導電層１７に対する被覆性は良好であり、導電層１７の端部からインクが侵入するのを抑制することができる。

発熱抵抗素子３からインクに伝わる熱エネルギーの損失を抑えるため、絶縁層８は、平面視において発熱抵抗素子３と重なる領域の少なくとも一部、すなわち発泡領域９において、除去され、開口を有している。この場合、導電層１７の絶縁層８に覆われていない部分は、インクなどの液体に接触するが、タンタル層である導電層６はインクに対して化学的に安定しているため、絶縁層８が無くても問題はない。また、イリジウム層である導電層５は、タンタル層より、さらにインクに対して安定である。よって、イリジウム層を耐キャビテーション膜として機能する導電層１７に用いることで、信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板を得ることができる。

絶縁層８の上にはノズル部材１１が接着層１０を介して形成されている。接着層１０は、絶縁層８とノズル部材１１の密着層としての機能し、例えば有機材料を用いることができる。ノズル部材１１は、発熱抵抗素子３に対向する領域に、液体の吐出口となる開口を有する。ノズル部材１１の絶縁層８に接着されている部分は、発熱抵抗素子３の上面に対する平面視において、導電層１７を囲み、導電層１７とは重ならない。

導電層１７の端部が、平面視において、ノズル部材１１が絶縁層８に接着されている部分より外側にあれば、導電層１７の端部に起因する絶縁層８の被覆性の低い部分が、インク等に曝される可能性は低い。よって、導電層１７の端部に起因して液体が絶縁層４や発熱抵抗素子３に到達する可能性は低い。

しかし、図１に記載の液体吐出ヘッド用基板のように、発熱抵抗素子３の上面に対する平面視において、ノズル部材１１の絶縁層８に接着されている部分が、導電層１７を囲んでいることがある。換言すると、導電層１７の端部が、ノズル部材１１の絶縁層８に接着されている部分で規定されるノズル部材１１の開口の内部に位置することがある。この場合、導電層１７の端部に起因する絶縁層８の被覆性が低下した部分にインクなどの液体が接することが多い。

よって、導電層１７の端部をテーパー形状とし、絶縁層８の被覆性を向上することで、絶縁層８の、導電層１７の端部に対応する領域に液体が接する構成であっても、液体が絶縁層４や発熱抵抗素子３と接するのを抑制、防止することができる。したがって、発熱抵抗素子３の腐敗や断線を低減、防止することができ、液体吐出ヘッド用基板１００の信頼性向上の効果が顕著に得られる。

また、導電層１７の端部が、ノズル部材１１が絶縁層８に接着されている部分の内壁より外側にある場合でも接着層１０とノズル部材１１との間や、あるいは、接着層１０と絶縁層８との間に、インク等の液体が染み出す可能性もある。よって、絶縁層８に覆われる導電層１７の端部をテーパー形状とすることで、このような場合にも、同様の効果を得ることができる。

次に、本実施形態の製造方法について図２（ａ）〜図３（ｃ）を使って説明する。図２（ａ）に示すように、発熱抵抗素子３を覆う絶縁層４の上に、導電層１７となる導電膜を形成する。導電膜として、導電膜５ａと導電膜５ａの上に積層された導電膜６ａを形成する例を示す。導電層５ａ及び６ａとしては金属膜を用いることができ、例えば、導電膜５ａとしてイリジウム膜、導電膜６ａとしてタンタル膜を順にスパッタ法などを用いて積層することで形成することができる。

次に図２（ｂ）に示すように、導電膜６ａの上にフォトレジスト膜を塗布法により形成し、露光、現像を行うことでマスク７を形成する。

図２（ｃ）に示すように、マスク７を用いて、タンタル膜である導電膜６ａを、ドライエッチング法により、イリジウム膜である導電膜５ａの表面まで等方的にエッチングする。これにより、導電層６の端部をテーパー形状にすることができる。等方性エッチングとは、マスクがない部分で全方向にエッチングが進む条件で行うエッチングである。各方向のエッチング速度が互いに等しいほど、等方性が高いと言える。

具体的には、エッチング装置内の反応室で、上部電極と下部電極の間に処理対象である処理基板を配する。このとき、導電膜５ａが下部電極の側に配され、導電膜６ａが上部電極の側に配されるように、処理基板を配置する。次に、反応室にＣｌ_２ガスとＢＣｌ_３ガスの処理ガスを導入し、所望の圧力に制御する。反応室の圧力が安定した後、導電膜５ａと６ａのうち導電膜６ａ側にある上部電極と、処理基板が配され導電膜５ａと６ａのうち導電膜５ａ側にある下部電極に、高周波電力を印加することでエッチングを行う。

ここで、上部電極に高周波電力を印加することにより、プラズマ中にラジカルとイオンが生成される。電気的に中性なラジカルは電界の影響を受けないため、ラジカルは気相中で拡散して処理基板の上に付着し、処理基板の表面の膜と化学的に反応して等方的にエッチングが行われる。上部電極に印加する高周波電力量を増加するとラジカルの生成量が増すため、上部電極に印加する高周波電力を大きくすることで等方性のエッチングが支配的となり、等方的エッチングを好適に行うことができる。

よって、図２（ｃ）に示すように、導電層６の端部をテーパー形状とするため、下部電極より上部電極に印加する高周波電力量を大きくする。これにより、効果的に等方的エッチングを行うことができる。タンタル膜である導電層６ａを等方的にエッチングすることで、導電膜６ａの端部が上面及び側面からエッチングされるため、導電層６の端部をテーパー形状とすることができる。

なお、イリジウムがエッチングされる際、エッチングガスと反応して生成される反応生成物は、飽和蒸気圧が低く、気体になりにくいことがある。例えば、イリジウムが塩素雰囲気化でエッチングされると、反応生成物としてイリジウム塩化物が生じる。イリジウム塩化物は飽和蒸気圧が低いため、反応生成物として生じたイリジウム塩化物は、イリジウム膜の上に存在し続け、イリジウム膜のエッチングを阻害する。

ここでは、タンタル膜である導電膜６ａのエッチングが進むにつれ、イリジウム膜である導電膜５ａが露出し始める。この条件では、塩素ラジカルがイリジウム膜と反応し、塩化イリジウムが生成する。塩化イリジウムは、化学的に安定しているため、イリジウムを含む導電膜５ａの表面で生成し、それ以上反応は進行しない。また、エッチングガスの一部がイオン化したとしても、下部電極に印加される高周波電力は上部電極に印加される高周波電力より小さく、イオンが物理的に処理基板（エッチング対象）にぶつかることもほとんどない。

よって、導電膜５ａはほとんどエッチングされず、導電膜６ａのみが端部から等方的にエッチングされ、結果、導電層６の端部をテーパー形状とすることができる。

次に図３（ａ）に示すように、イリジウム膜である導電膜５ａをドライエッチング法により、マスク７及び導電層６を用いて絶縁層４が露出するまで異方的にエッチングする。本実施の形態では、エッチングを行う反応室にＣｌ_２ガスとＡｒガスの処理ガスを導入し、所望の圧力に制御する。反応室の圧力が安定した後、上部電極と下部電極に印加しプラズマを発生させエッチングを行う。上部電極より下部電極に印加する高周波電力量を大きくすることにより、異方的エッチングを好適に行うことができる。異方的エッチング（異方性エッチング）とは、一方向にエッチングが進行する（一方向に対するエッチングが他の方向に対するエッチングより優位に進行する）エッチングである。

エッチング装置において、下部電極に高周波電力が印加されると、下部電極では負の自己バイアスが発生する。電荷を帯びたイオンは電界の影響を受けるため、下部電極に発生する負の自己バイアスにより、処理基板に対して垂直な方向にイオンが加速され、処理基板（エッチング対象）の表面にイオンが衝突する。よって、処理基板の表面が物理的に一方向から削られ、異方的なエッチングが行われる。下部電極に印加する高周波電力量を増加させるとイオンを加速するエネルギーが増す。よって、下部電極に印加する高周波電力を大きくすることで、異方的エッチングを好適に行うことができる。

イリジウム膜は、上述の通り、反応生成物がエッチングの阻害要因となるため、等方性エッチングを目的とした化学的なエッチングを行っても、エッチングは難しく、よって、導電層５の端部をテーパー形状とすることが難しい。そこで、本実施の形態では、イリジウム膜である導電膜５ａのエッチングは、等方性エッチングではなく、異方性エッチングを行う。異方性エッチングは、上記のように、エッチングガスとイリジウムを化学的に反応させて除去するのではなく、エッチング用のガス種のイオン（例えばアルゴン等）により物理的にエッチングする。よって、イリジウム膜である導電膜５ａをエッチングすることができる。

この時、導電膜５ａの上に配されている導電層６及びマスク７もエッチングされる。マスク７及び導電層６は、端部にテーパー形状を有しているため、異方性エッチングによってイオンを膜厚方向にぶつけていても、端部が平面視における面積が減少する方向に後退する。これにより、導電膜６ａの、導電層６の端部に覆われていた部分が露出され、エッチングされる。このようにして、マスク７及び導電層６の端部は後退していくにつれて、イリジウム膜である導電膜５が露出されエッチングされる面積が増え、この部分がテーパー形状となる。よって、導電層６の端部のテーパー形状を引き継いで、導電層５の端部をテーパー形状とすることができる。このようにして端部がテーパー形状を有する導電層１７を形成することができる。

次に図３（ｂ）に示すように、マスク７が、アッシングと薬液により除去される。マスク７を除去した後、図３（ｃ）に示すように、絶縁層８、例えば炭化シリコン膜をＣＶＤ法にて形成する。ここでは、炭化シリコン膜としているが、炭窒化シリコン膜を用いても良い。導電層５と導電層６を有する導電層１７の端部の端部がテーパー形状であるため、絶縁層８の、導電層１７の端部に対する被覆性が良好なものとなる。

次に、発泡領域９において絶縁層８を除去して導電層６を露出させ、図１に示すように、接着層１０を介して絶縁層８にノズル部材１１を接着し、液体吐出ヘッドを形成する。

本実施の形態では、導電層６としてタンタルを含む層の例を示したが、導電層６はこれに限定されない。エッチング用のガス種との反応生成物の飽和蒸気圧が、イリジウムと該ガス種との反応生成物の飽和蒸気圧より高い金属を含む層を導電層６として用いることができ、例えば、タングステン、アルミ、及びチタンのいずれかを含む層を用いることができる。

また、導電層１７が導電層５及び導電層６を有する例について説明したが、図４に示すように、導電層１７は、単層であってもよい。例えば、イリジウム膜とすることで、インク等に対して安定であり、信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板とすることができる。導電層１７をイリジウム層１層とする場合は、イリジウム膜の上に、端部にテーパー形状を有するマスクを配し、異方性のエッチングを行うことで、導電層１７の端部をテーパー形状とすることができる。これにより、導電層１７に対する絶縁層８の被覆性を向上することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態について、図５を用いて説明する。実施の形態１と同様の構成、機能を有する部分、効果については説明を省略する。本実施の形態の実施の形態１との違いは、導電層６が開口を有する点である。

図５において、イリジウムを含む層である導電層５及びイリジウムとは異なる金属の層である導電層６を有する導電層１７の端部を絶縁層８が覆っており、絶縁層８は、発泡領域９において開口を有する。発砲領域９は、発熱抵抗素子３の表面に対する平面視において、発熱抵抗素子３と重なる領域である。発砲領域９と重なる絶縁層８の開口内において、導電層６は除去され、例えばイリジウム層である導電膜５が露出している。発泡領域９において、導電層５を露出させることにより、発熱抵抗素子３で発生した熱エネルギーをインクに伝える効率を向上することができる。図示しないが、導電層６は配線として機能させてもよい。よって、絶縁層８の開口と平面視において重なる部分以外の領域においては、導電層６は、除去されず、導電層５と積層されていてもよい。

絶縁層８の上にはノズル部材１１が接着層１０を介して配されている。接着層１０には、例えば有機層を用いることができる。

図５に記載の液体吐出用ヘッド基板１００は、実施の形態１の液体吐出ヘッド用基板１００と、以下の工程以外、同様の工程で製造することができる。本実施の形態に係る液体吐出ヘッド用基板では、発泡領域９の絶縁層８を除去し、開口を形成する際、開口内の導電層６も同時に除去し、導電層５を露出させる。または、絶縁層８を発砲領域９において除去した後、導電層６の除去に適切な条件に変えて、絶縁層８内の導電層６を除去してもよい。

本実施の形態に記載の液体吐出ヘッド用基板１００においても、導電層１７の端部がテーパー形状を有することで、絶縁層８の、導電層１７の端部に対する被覆性を向上することができる。よって、信頼が向上した液体吐出ヘッド用基板１００が得られる。

（実施の形態３）
本実施の形態について図６、図７（ａ）〜図８（ｃ）を用いて説明する。本実施の形態においても、実施の形態１または２と同様の構成、機能を有する部分、効果、製造方法等については説明を省略する。本実施の形態と実施の形態１との違いは、実施の形態１の導電層１７がイリジウムを含む層と、イリジウムとは異なる金属の層との２層の積層、または１層だったのに対し、本実施の形態では、導電層１７は３層の導電層を有する。

図６に記載の液体吐出ヘッド用基板１００において、発熱抵抗素子３を保護するため、導電層６１、導電層５、及び導電層６２の３層を有する導電層１７が絶縁層４を介して発熱抵抗素子３の上に配されている。導電層５は、実施の形態１と同様イリジウムを含む層であり、例えばイリジウム層を用いることができる。導電層６１及び導電層６２としては、イリジウムと異なる金属を含む膜を用いることができ、例えば、導電層６１及び６２を、タンタル層とすることができる。導電層１７の端部は、実施の形態１及び２と同様、テーパー形状を有し、導電層１７の端部の側面及び底面の成す角は鋭角である。

導電層６１、導電層５、及び導電層６２を有する導電層１７の端部は、絶縁層８で覆われており、導電層１７の端部がテーパー形状を有するため、絶縁層８の、導電層１７の端部に対する被覆性を良好なものとすることができる。よって、絶縁層８の、導電層１７の端部に対応する部分からインクが侵入するのを大幅に抑制できる。

本実施の形態の製造方法について図７（ａ）〜図８（ｃ）を用いて説明する。図７（ａ）に示すように、発熱抵抗素子３を覆う絶縁層４の上に、タンタル膜である導電膜６１ａ、イリジウム膜である導電膜５ａ、及びタンタル膜である導電膜６２ａの順にスパッタ法などにより導電膜を形成する。次に図７（ｂ）に示すように、導電膜６２の上にフォトレジスト膜を塗布法により形成し、露光と現像処理を経て、マスク７が形成される。

マスク７の形成後、図７（ｃ）に示すように、導電膜６２ａをドライエッチング法によりマスク７を用いて、導電膜５ａの表面まで等方的にエッチングする。これにより、導電膜６２の端部をテーパー形状にすることができる。

具体的には、エッチングを行う反応室で、上部電極と下部電極の間に処理対象である処理基板を配する。次に、反応室にＣｌ_２ガスとＢＣｌ_３ガスの処理ガスを導入し、所望の圧力に制御する。反応室の圧力が安定した後、導電層６１ａと６２ａのうち導電層６２ａ側にある上部電極と、処理基板が乗り導電膜６１ａと６２ａのうち導電膜６１ａ側にある下部電極に、高周波電力を印加することでエッチングを行う。実施の形態１と同様に、下部電極より上部電極に印加する高周波電力量を大きくすることにより、等方的エッチングとなり、導電層６２の端部をテーパー形状とすることができる。また、実施の形態１同様、導電膜６２ａのエッチングが進み、イリジウム膜である導電膜５の表面が露出されても、本条件においてイリジウム膜はほとんどエッチングされない。

次に図８（ａ）に示すように、イリジウムを含む膜である導電膜５とイリジウムと異なる金属を含む導電膜６１ａを、導電層６２及びマスク７を用いて、ドライエッチング法により、絶縁層４が露出するまで異方的にエッチングする。本実施の形態では、エッチングを行う反応室にＣｌ_２ガスとＡｒガスの処理ガスを導入し、所望の圧力に制御する。反応室の圧力が安定した後、上部電極と下部電極に印加しプラズマを発生させエッチングを行う。上部電極より下部電極に印加する高周波電力量を大きくすることにより、好適に異方的エッチングを行うことができる。

実施の形態１で説明したように、異方性エッチングによってマスク７及び導電層６２の端部が、導電層１７の膜厚方向と垂直な方向に後退し、露出された導電膜５ａ及び導電膜６１ａの露出された部分がエッチングされていく。これにより、導電層５及び６１の端部が、導電層６２の端部のテーパー形状を引き継ぎ、端部がテーパー形状を有する導電層５及び導電層６１を得ることができる。

導電膜６１ａが導電膜６２ａと同じ金属膜で形成されている場合等、導電膜６１ａの材料によっては、導電膜６１ａは、等方性エッチングでエッチングすることもできる。しかし、６１ａを等方性エッチングによりエッチングした場合、導電膜６１ａ及び導電層６２がエッチングされる一方で、イリジウムを含む膜である導電層５は、ほとんどエッチングされない。よって、導電層６２と導電層５の端部に段差が生じてしまう。よって、導電層１７の側面の段差を抑制するため、導電膜６１ａのエッチングは、異方性エッチングで行うことが好ましい。

次に図８（ｃ）に示すように、マスク７は、アッシングと薬液を利用して除去される。次に図９に示すように、導電層１７の端部を覆う絶縁層８として、例えばＣＶＤ法を用いて炭化シリコン膜を形成する。ここでは、炭化シリコン膜を用いる例を示すが、炭窒化シリコン膜などを用いて形成しても良い。導電層６１、導電層５、及び導電層膜６２の３層を有する導電層の端部がテーパー形状を有するため、絶縁層８の、導電層１７の端部に対する被覆性は良好である。

次に、発泡領域９において絶縁層８を除去して導電層膜６２を露出させ、図６に示すように、接着層１０を介してノズル部材１１を接着して、液体体吐出ヘッドを形成する。

（実施の形態４）
本実施の形態について、図９を用いて説明する。実施の形態１〜３と同様の構成、機能を有する部分、効果については説明を省略する。本実施の形態の実施の形態３との違いは、導電層６２が開口を有する点である。

図９において、導電層６１、導電層５、及び導電層６２の３層を有する導電層１７が絶縁層４を介して発熱抵抗素子３の上に形成されている。導電層６１、導電層５、及び導電層６２の端部および絶縁層４は、絶縁層８に覆われ、導電層６１、導電層５、及び導電層６２の端部がテーパー形状を有する。よって、絶縁層８の、導電層１７の端部に対する被覆性は良好であり、絶縁層８の、導電層１７の端部に対応する部分からインクが侵入するのを大幅に抑制できる。

導電層１７の端部を覆う絶縁層８は、発泡領域９において開口を有し、該開口内の導電層６２が除去され、導電層５が露出している。発泡領域９、すなわち絶縁層８の開口内にて導電層５が露出していることにより、発熱抵抗素子３で発生した熱エネルギーをインクに伝える効率を向上することができる。導電層６２は配線として機能させてもよい。このため、導電層６２は、絶縁層８が開口された領域以外に配されていてもよい。絶縁層８にはノズル部材１１が接着層１０を介して接着されている。接着層１０としては、例えば有機層を用いることができる。

本実施の形態の液体吐出ヘッド用基板は、実施の形態３とほぼ同様に製造することができる。なお、本実施の形態では、発泡領域９にある絶縁層８を除去する際に、導電層６２も同時に除去し、導電層５を露出させる。または、絶縁層８を発砲領域９において除去した後、導電層６の除去に適切な条件に変えて、絶縁層８内の導電層６２を除去してもよい。

（実施の形態５）
図１０を参照しながら、上記液体吐出ヘッド用基板を液体吐出装置に搭載した例について、インクジェット記録方式のものを例示して説明する。しかし、液体吐出装置はこの形態には限定されず、例えば、溶融型や昇華型等の熱転写方式の液体吐出装置についても同様である。液体吐出装置は、例えば、記録機能のみを有するシングルファンクションプリンタであっても良いし、例えば、記録機能、ＦＡＸ機能、スキャナ機能等の複数の機能を有するマルチファンクションプリンタであっても良い。また、液体吐出装置は、例えば、カラーフィルタ、電子デバイス、光学デバイス、微小構造物等を所定の記録方式で製造するための製造装置であっても良い。

「記録」は、記録媒体上に画像、模様、パターン、構造物等、人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものを形成する場合だけでなく、媒体の加工を行う場合をも含みうる。「記録媒体」とは、一般的な液体吐出装置で用いられる紙のみならず、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、樹脂、木材、皮革等、記録剤を付することが可能なものをも含みうる。「記録剤」は、記録媒体に付されることにより、画像、模様、パターン等の形成又は記録媒体の加工に供されうるインク等の液体だけでなく、記録剤の処理（例えば、記録剤が含有する色剤の凝固又は不溶化）に供されうる液体をも含みうる。

図１０（ａ）は、液体吐出ヘッド１８１０の主要部を示している。液体吐出ヘッド１８１０は、インク供給口１８０３を備える。上述の実施の形態のヒータＲｈは、発熱部１８０６として示されている。図１０（ａ）に示すように、基体１８０８は、複数の吐出口１８００に連通した液路１８０５を形成するための流路壁部材１８０１と、インク供給口１８０３を有する天板１８０２とを組み付けることにより、液体吐出ヘッド１８１０を構成できる。この場合、インク供給口１８０３から注入されるインクが内部の共通液室１８０４へ蓄えられてそれぞれの液路１８０５へ供給され、その状態で基体１８０８、発熱部１８０６を駆動することで、吐出口１８００からインクの吐出がなされる。

図１０（ｂ）は、このような液体吐出ヘッド１８１０の全体構成を示す図である。液体吐出ヘッド１８１０は、上述した複数の吐出口１８００、実施の形態１及び４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板１００を有する記録部１８１１と、この記録部１８１１に供給するためのインクを保持するインク容器１８１２とを備えている。インク容器１８１２は、境界線Ｋを境に記録部１８１１に着脱可能に設けられている。液体吐出ヘッド１８１０には、図１０（ｃ）に示す液体吐出装置に搭載された時にキャリッジ側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）が設けられている。この電気信号に基づいて発熱部１８０６が発熱する。インク容器１８１２内部には、インクを保持するために繊維質状若しくは多孔質状のインク吸収体が設けられており、これらのインク吸収体によってインクが保持されている。

図１０（ｂ）に示す液体吐出ヘッド１８１０をインクジェット方式の液体吐出装置の本体に装着し、本体から液体吐出ヘッド１８１０へ付与される信号をコントロールする。このような構成により、高速記録、高画質記録を実現できるインクジェット方式の液体吐出装置を提供することができる。以下、このような液体吐出ヘッド１８１０を用いたインクジェット方式の液体吐出装置について説明する。

図１０（ｃ）は、本発明に係る実施形態のインクジェット方式の液体吐出装置１９００を示す外観斜視図である。図１０（ｃ）において、液体吐出ヘッド１８１０は、駆動モータ１９０１の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア１９０２、１９０３を介して回転するリードスクリュー１９０４の螺旋溝１９２１に対して係合するキャリッジ１９２０上に搭載されている。このような構成により、液体吐出ヘッド１８１０は、駆動モータ１９０１の駆動力によってキャリッジ１９２０と共にガイド１９１９に沿って矢印ａ又はｂ方向に往復移動可能となっている。不図示の記録媒体給送装置によってプラテン１９０６上に搬送される記録用紙Ｐ用の紙押え板１９０５は、キャリッジ移動方向に沿って記録用紙Ｐをプラテン１９０６に対して押圧する。

フォトカプラ１９０７、１９０８は、キャリッジ１９２０に設けられたレバー１９０９のフォトカプラ１９０７、１９０８が設けられた領域での存在を確認して駆動モータ１９０１の回転方向の切換等を行うためのホームポジション検知手段である。支持部材１９１０は液体吐出ヘッド１８１０の全面をキャップするキャップ部材１９１１を支持し、吸引手段１９１２はキャップ部材１９１１内を吸引し、キャップ内開口１９１３を介して液体吐出ヘッド１８１０の吸引回復を行う。移動部材１９１５は、クリーニングブレード１９１４を前後方向に移動可能にし、クリーニングブレード１９１４及び移動部材１９１５は、本体支持板１９１６に支持されている。クリーニングブレード１９１４は、図示の形態でなく周知のクリーニングブレードを本実施の形態に適用してもよい。また、レバー１９１７は、吸引回復の吸引を開始するために設けられ、キャリッジ１９２０と係合するカム１９１８の移動に伴って移動し、駆動モータ１９０１からの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達手段で移動制御される。液体吐出ヘッド１８１０に設けられた発熱部１８０６に信号を供給し、駆動モータ１９０１等の各機構の駆動制御を司る記録制御部（不図示）は、装置本体側に設けられている。

上述のような構成のインクジェット方式の液体吐出装置１９００は、記録媒体給送装置によってプラテン１９０６上に搬送される記録用紙Ｐに対し、液体吐出ヘッド１８１０が記録用紙Ｐの全幅にわたって往復移動しながら記録を行う。液体吐出ヘッド１８１０は、前述の実施例の液体吐出用基板を用いているため、インクの吐出精度の向上と、低電圧での駆動とを両立することが可能となる。

次に、上述した装置の記録制御を実行するための制御回路の構成について説明する。図１０（ｄ）はインクジェット方式の液体吐出装置１９００の制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路は、記録信号が入力するインタフェース１７００、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）１７０１、プログラムＲＯＭ１７０２、ダイナミック型のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１７０３と、ゲートアレイ１７０４とを備えている。プログラムＲＯＭ１７０２は、ＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムを格納する。ダイナミック型のＲＡＭ１７０３は、上記記録信号やヘッドに供給される記録データ等の各種データを保存する。ゲートアレイ１７０４は、液体吐出ヘッド部１７０８に対する記録データの供給制御を行う。ゲートアレイ１７０４は、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。さらにこの制御回路は、液体吐出ヘッド部１７０８を搬送するためのキャリアモータ１７１０と、記録紙搬送のための搬送モータ１７０９と、を備える。また、この制御回路は、液体吐出ヘッド部１７０８を駆動するヘッドドライバ１７０５、搬送モータ１７０９及びキャリアモータ１７１０をそれぞれ駆動するためのモータドライバ１７０６、１７０７を備えている。

上記制御構成の動作を説明すると、インタフェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１との間で記録信号がプリント用の記録データに変換される。そして、モータドライバ１７０６、１７０７が駆動されるとともに、ヘッドドライバ１７０５に送られた記録データに従って液体吐出ヘッドが駆動され、印字が行われる。

上記液体吐出装置は、３Ｄデータを有し３次元の像を形成する装置としても用いることができる。

４絶縁層
２電極
３発熱抵抗素子
５Ｉｒ膜
６，６１，６２Ｔａ膜
７フォトレジスト膜
８絶縁層

Claims

発熱抵抗素子と、
前記発熱抵抗素子を覆う第１絶縁層と、
前記第１絶縁層の上に配され、前記発熱抵抗素子の上面に対する平面視において、前記第１絶縁層を介して前記発熱抵抗素子と重なる導電層と、
前記導電層の端部を覆う第２絶縁層と、
を有し、
前記導電層は、イリジウム層と、前記イリジウム層の上に配される第１タンタル層を有し、
前記発熱抵抗素子、前記第２絶縁層、及び前記導電層を通る断面において、前記イリジウム層と前記第１タンタル層の前記端部の側面と底面の成す角は鋭角である液体吐出ヘッド用基板。
前記第１タンタル層は、前記平面視において前記発熱抵抗素子と重なる領域に開口を有する請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板。
前記導電層は、第２タンタル層を有し、
前記イリジウム層は前記第２タンタル層の上に配される請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド用基板。
前記第２絶縁層は、炭化シリコン及び炭窒化シリコンの少なくとも一方を含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板。
前記第２絶縁層には、接着層を介してノズル部材が配されており、
前記ノズル部材の前記第２絶縁層に接着されている部分は、前記平面視において、前記導電層を囲む請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板。
液体吐出素子が前記発熱抵抗素子及び前記導電層を有し、
前記発熱抵抗素子を複数、有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板。
前記請求項６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の前記複数の発熱抵抗素子のそれぞれ異なる１つに対応するように配された複数の吐出口と、
を有する記録部と、
前記記録部に取り付けられたインク容器と、を
有する液体吐出ヘッド。
請求項７に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドが搭載されるキャリッジと、
前記キャリッジを移動するためのガイドと、
を有する液体吐出装置。