液体吐出ヘッド用基板および液体吐出ヘッド
【課題】 シリコン化合物からなる絶縁層がインク等の液体に溶出し、電極に液体が接すると、電極の腐食・溶出が生じて予定外の個所に電流が流れて記録動作時に誤動作が起きたり、液体吐出装置の回路等が影響を受けたりする可能性がある。
【解決手段】 エネルギー発生素子１１１に電力を供給するために用いられる電極１３０７を被覆する絶縁層１３０８中の電極１３０７より流路４６に近い位置に配線１１４を設ける。
【解決手段】 エネルギー発生素子１１１に電力を供給するために用いられる電極１３０７を被覆する絶縁層１３０８中の電極１３０７より流路４６に近い位置に配線１１４を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド用基板および液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドは、液体を吐出するために用いられるエネルギーを発生するエネルギー発生素子をシリコン基体上に備えた液体吐出ヘッド用基板と、吐出口や流路の壁を形成し液体吐出ヘッド用基板と接合して設けられた流路壁部材と、を有する。このようなエネルギー発生素子は、電力を供給することで発熱する材料からなる発熱抵抗層と、発熱抵抗層に接して設けられた一対の電極とで設けられ、液体から保護するために絶縁層で被覆されている。この一対の電極間に電圧を印加することで、一対の電極の間に位置する発熱抵抗層が発熱する。この発熱によって液体が膜沸騰を起こして発泡し、このとき生じる気泡の圧力により吐出口から吐出されることで記録動作が行われる。
【０００３】
絶縁層を保護するために、絶縁層の上には金属材料などからなる耐キャビテーション性を有する保護層を設けることが知られている。特許文献１には、エネルギー発生素子の上に、シリコン化合物からなる絶縁層が設けられており、その上にタンタルからなる保護層を設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３３４０７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年では、記録画像の画質や耐久性の向上等の目的で、吐出に用いられる液体に、溶解能の高い溶剤が用いられており、よって、吐出用の液体の成分の種類、濃度によっては、シリコン化合物からなる絶縁層が溶解されて、電極が露出し、液体と電極とが接してしまう場合が想定される。そうすると予定外の個所に電流が流れてしまい、記録動作が不安定となることが懸念される。絶縁層の材料、厚さを変更することで対応することも想定されるが、エネルギー発生素子から液体への熱伝導性等の、吐出性能に関連する諸特性を鑑みると現実的には困難である。
【０００６】
本発明は上記課題を鑑みたものであり、吐出用の液体と電極とが接する前に、液体の電極への到達の可能性を確実に検知することの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】
【０００７】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を供給するために貫通して設けられた供給口を有する基体と、該基体の上に設けられたシリコン化合物からなる蓄熱層と、該蓄熱層の上に設けられ、電力を供給することで発熱する材料からなる発熱抵抗層と該発熱抵抗層に接続する一対の電極とからなる、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、前記エネルギー発生素子を被覆するように設けられたシリコン化合物からなる絶縁層と、を有する液体吐出ヘッド用基板と、前記吐出口と前記供給口とを連通する流路の壁を有し、前記液体吐出ヘッド用基板に接することで前記流路を構成する流路壁部材と、を備え、前記蓄熱層と前記絶縁層との間であって、前記一対の電極よりも前記流路に近い位置の少なくとも一部分に、金属材料からなり前記基体に設けられた一対の端子に電気的に接続された配線が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、液体の電極への到達の可能性を確実に検知することが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】
【０００９】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドを用いることができる液体吐出装置およびヘッドユニットの一例である。
【図２】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模式的な上面図である。
【図３】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模式的な上面図および切断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模式的な上面図である。
【図５】第３の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模試的な上面図および切断面図である。
【図６】第４の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模試的な上面図および切断面図である。
【図７】第５の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模式的な上面図および切断面図である。
【図８】第５の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模式的な上面図および切断面図である。
【図９】第６の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模式的な上面図および切断面図である。
【図１０】第７の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模式的な上面図および切断面図である。
【図１１】第８の実施形態に係る液体吐出ヘッドの切断面図および上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
液体吐出ヘッドは、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。
【００１１】
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。
【００１２】
図１（ａ）は、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載可能な液体吐出装置の一例を示す概略図である。図１（ａ）に示すように、リードスクリュー５００４は、駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５０１１，５００９を介して回転する。キャリッジＨＣはヘッドユニットを載置可能であり、リードスクリュー５００４の螺旋溝５００５に係合するピンを有しており、リードスクリュー５００４が回転することによって矢印ａ，ｂ方向にヘッドユニット４０が往復移動することができる。
【００１３】
紙押え板５００２は、キャリッジＨＣの移動方向に亘って記録紙Ｐをプラテン５０００に対して押圧する。フォトセンサ５００７，５００８は、キャリッジＨＣのレバー５００６を検知領域で検知することによって、モータ５０１３の回転方向切り換え等を行うためのホームポジション検知素子である。ヘッドユニット４０の前面を気密に覆うキャップ５０２２は、支持部材５０１６に支持されている。また、このキャップ５０２２内を吸引する吸引部材５０１５は、キャップ内開口５０２３を介してヘッドユニット４０の吸引回復を行うことができる。クリーニングブレード５０１７およびこのクリーニングブレード５０１７を前後方向に移動可能にする部材５０１９は、本体支持板５０１８に支持されている。
【００１４】
図１（ｂ）は、液体吐出ヘッド４１を備え、液体記録装置（吐出装置）に着脱可能なヘッドユニット４０の斜視図である。液体吐出ヘッド４１（以下、ヘッドとも称する）は、接続端子７と接続するフレキシブルフィルム配線基板４３により、液体記録装置と接続し、電気的に導通するコンタクトパッド４４に導通している。また、ヘッド４１は、支持基板に接合されることでヘッドユニット４０に支持されされている。ここでヘッドユニット４０は、インクタンク４２と一体化したヘッド４１の一例を示しているが、インクタンクを分離できる分離型とすることも出来る。
【００１５】
コンタクトパッド４４が、液体記録装置と接続されることで、液体記録装置からヘッドへ、液体を吐出するためのデータ信号や、電圧が供給される。
【００１６】
このような液体吐出ヘッドで吐出される「液体」は、記録動作に用いるインクのみならず、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があげられる。近年このような液体は、被記録媒体への定着性向上、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上のために、様々な分散材や溶剤が添加されて用いられている。添加される物質によっては、使用期間が長い場合、温度が高い環境に置かれた場合などには、液体吐出ヘッドの溶解されやすい材料であるシリコン化合物からなる絶縁層や蓄熱層を溶解することがある。シリコン化合物からなる絶縁層や蓄熱層が溶解し、電極層が露出すると液体と電極又は発熱抵抗層とが接し、電極層が腐食・溶出したり予定外の個所に電流が流れ、記録動作時に誤動作が起きたり液体吐出装置の回路等が影響を受ける可能性がある。特にＣＶＤ法などを用いて成膜されるシリコン化合物からなる層が、顕著に溶解することがわかっている。
【００１７】
本発明は、液体に接すると流れる電流値が変化する溶解検出配線を電極よりもインクの流路に近い側に設けている。これによりシリコン材料層の溶解が進んだときに電極より先に溶解検出配線が流路に露出し、液体に接することになる。この溶解検出配線を液体吐出ヘッド４１の接続端子７と接続し、接続端子間の電流値の変化を液体吐出装置等で検知することで、液体による絶縁層の溶解が電極層に到達する前に液体吐出ヘッドの使用を中止することができる。
【００１８】
以下、このような溶解検出配線を設けた液体吐出ヘッドの具体的な構成について説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図２（ａ）は第１の実施形態における液体吐出ヘッド４１の上面図の流路壁部材１３１０の壁４６ａ、吐出口１０１、インク供給口１０２および接続端子７を模式的に示したものである。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す液体吐出ヘッド４１の溶解検出配線１１４とインク供給口１０２と、複数のエネルギー発生素子１１１を配列した素子列１１０１と、複数のスイッチング素子からなる駆動素子列１１０２を模式的に示している。
【００２０】
液体吐出ヘッド４１には、中央部に液体を供給するためにシリコンからなる基体を貫通して設けられたインク供給口１０２が設けられている。インク供給口１０２の長辺の両側には、インク供給口１０２に沿って複数のエネルギー発生素子１１１からなる素子列が設けられている。エネルギー発生素子１１１の対向する位置には吐出口１０１が設けられている。このような液体吐出ヘッド４１は例えば基板幅Ｗｄ１＝２ｍｍ、基板長Ｌｄ１＝２８ｍｍで設けることができる。シリコン基体１３００として、表面の結晶方位が（１００）面のシリコン単結晶基板を用いることで、アルカリ液体（例えばＴＭＡＨ溶液やＫＯＨ溶液）を用いた結晶異方性エッチングで供給口１０２を設けることができる。このような基体では、（１１１）面のエッチングレートが他の結晶面のエッチングレートに比べ非常に遅いためシリコン基板平面に対して約５４．７度という角度をなす供給口１０２となる。この（１１１）面は、アルカリ溶液のみならず吐出に用いる液体に対しても耐性を有するため、シリコン化合物からなる絶縁層や蓄熱層に比べはるかに溶解されにくい面となっている。
【００２１】
図２（ｂ）の領域ａを拡大した部分拡大図が図３（ａ）である。図３（ａ）のＡ−Ａ’切断面図を示したものが図３（ｂ）である。シリコンから成る基体１３００の厚み方向に関して上には、基体１３００を熱酸化させることで設けた熱酸化層１３０１と、その上にＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる第１の蓄熱層１３０３（例えばＢＰＳＧ）が設けられている。その上にさらにＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる（例えばＰ−ＳｉＯなど）からなる第２の蓄熱層１３０５が設けられている。第２の蓄熱層１３０５の上には、電力を供給することで発熱する材料（例えばＴａＳｉＮ等）からなる発熱抵抗層１３０６と、発熱抵抗層１３０６に接続するアルミなどの導電性材料（例えばＡｌ−Ｃｕ）からなる一対の電極１３０７とが設けられている。第１の蓄熱層１３０３と第２の蓄熱層１３０５は、絶縁層としても用いられる。一対の電極１３０７の間の発熱抵抗層１３０６の部分が、エネルギー発生素子１１１として用いられる。
【００２２】
発熱抵抗層１３０６と一対の電極は、液体による腐食を防止するためにＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる絶縁材料からなる絶縁層１３０８（例えばＳｉＮ等）で被覆されている。さらに絶縁層１３０８の上には、気泡が消泡する際に発生するキャビテーションの影響を低減するために、耐衝撃性および耐インク性に優れた保護層１３０９（耐キャビテーション層）が設けられている。保護層１３０９として用いられる材料としては、ＴａやＩｒやＲｕなどの耐火金属からなる金属材料や、炭素膜（ＤＬＣ）あるいは炭化珪素膜（ＳｉＣ）などの炭素材料を用いることが好ましい。このようにして液体吐出ヘッド用基板４５が設けられている。
【００２３】
一対の電極１３０７の一方（第１の電極１３０７ａ）は、インク供給口１０２の側で折り返されており、インク供給口１０２から遠ざかるようにインク供給口１０２の長辺の延長線に対して実質的に直交する方向に延長されている。さらに第１の電極１３０７ａは、接続端子７に接続されＶＨ配線として用いられる（不図示）。
【００２４】
一対の電極の他方（第２の電極１３０７ｂ）も、インク供給口から遠ざかるようにインク供給口１０２の長辺の延長線に対して実質的に直交する方向に延長されている。さらに電極の他方１３０７ｂは、第２の蓄熱層１３０５に設けられたスルーホール１３０４ａを介してＭＯＳ−ＦＥＴ等からなるスイッチング素子１２０３（駆動素子）のドレイン電極に接続されている。
【００２５】
図３（ｂ）を用いてＭＯＳ構造のスイッチング素子１２０３を簡単に説明する。スイッチング素子１２０３は、シリコン基体１３００に設けられたトランジスタ部１３００ａに、ポリシリコンからなるゲート電極１３０２と、ロジック電極１３０４（ソース電極とドレイン電極）と、が接続することで設けられている。ロジック電極１３０４は、第１の蓄熱層１３０３の上にアルミなどの導電材料（例えばＡｌ−Ｓｉ）で設けられており第２の蓄熱層１３０５で被覆されている。ロジック電極１３０４のドレイン電極１３０４ａは、第２の蓄熱層１３０５のスルーホールを介して第２の電極１３０７ｂと接続されている。
【００２６】
ドレイン電極１３０４ａは、ゲート絶縁層として用いられる熱酸化層１３０１のスルーホールおよび第１の蓄熱層１３０３のスルーホールを介してトランジスタ部１３００ａに接続されている。ソース電極１３０４ｂの側は、第２の蓄熱層１３０５の上に設けられたＧＮＤＨ配線等を介して接続端子７に接続されている（不図示）。このようなスイッチング素子１２０３（駆動素子）は、エネルギー発生素子１１１を駆動するか（ＯＮ／ＯＦＦ）を決定するために用いられている。ＯＮの状態のときに、ソース電極とドレイン電極との間に電流が流れエネルギー発生素子１１１が駆動される。
【００２７】
液体吐出ヘッド用基板４５の上には、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂の硬化物からなる流路壁部材１３１０が設けられている。流路壁部材１３１０は、エネルギー発生素子１１１の対向する位置に設けられた吐出口１０１と、吐出口１０１とインク供給口１０２とを連通する流路４６の流路壁４６ａとを有して設けられており、液体吐出ヘッド用基板４５に接することで流路を構成する。
【００２８】
インク供給口１０２は、基体１３００のエネルギー発生素子１１１が設けられた表面と裏面とを貫通して設けられており、インク供給口１０２から供給されたインクが流路４６を介してエネルギー発生素子１１１へと運ばれる。接続端子７に接続されるＶＨ配線とＧＮＤＨ配線との間に電圧を印加することでエネルギー発生素子１１１が発熱し、流路内の液体が膜沸騰（発泡）する。これにより発生する気泡の圧力により吐出口１０１から液体を吐出されて記録動作が行われる。
【００２９】
次に、このような液体吐出ヘッド用基板４５に設けられた溶解検出配線１１４について説明する。図２（ｂ）および図３（ａ）に示すように液体吐出ヘッド４１の面に沿った方向に関してインク供給口１０２と複数のエネルギー発生素子１１１との間には、溶解検出配線１１４が設けられている。
【００３０】
このような溶解検出配線１１４は、図３（ｂ）に示すように第１の検出配線１３１４（他の配線）と、第２の検出配線１３１７（配線）と、で設けられている。第１の検出配線１３１４はロジック電極１３０４と同様に第１の蓄熱層１３０３の上に配置され、さらに第２の蓄熱層１３０５で被覆されて設けられている。第２の検出配線１３１７は、一対の電極１３０７と同様に第２の蓄熱層１３０５の上に配置され、さらに絶縁層１３０８で被覆されて設けられている。
【００３１】
基体１３００の面に垂直な方向に関して、絶縁層１３０８の上は、蓄熱層や絶縁層よりも液体に溶解されにくい材料からなる保護層１３０９が設けられている。保護層は、エネルギー発生素子１１１の保護層と同じ材料とすることができＴａやＩｒやＲｕなどの耐火金属からなる金属材料や、炭素膜（ＤＬＣ）あるいは炭化珪素膜（ＳｉＣ）などで設けることができる。そのためシリコン化合物からなる材料で設けられている第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５、絶縁層１３０８が露出する部分はインク供給口１０２に近い領域４６ｂとなっている。絶縁層１３０８の上は保護層１３０９で被覆されているためインクには溶解しにくく、インクが流路に充填されたときは領域４６ｂから徐々に第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８の材料が溶出していくことになる。従ってロジック電極１３０４（他の電極）や一対の電極１３０７の周囲のシリコン化合物の層（第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８）が溶解する前に、溶解検出配線１１４の周囲のシリコン化合物の層が溶解することになる。
【００３２】
第１の検出配線１３１４は、接続端子７ａに接続されており、第２の検出配線１３１７は、接続端子７ｂに接続されている。インクで第１の蓄熱層１３０３又は第２の蓄熱層１３０５の溶解すると、インクはロジック電極１３０４に達する前に第１の検出配線１３１４に接触する。インクで第２の蓄熱層又は絶縁層１３０８の溶解が発生した場合、インクは一対の電極１３０７に達する前に、インクは第２の検出配線１３１７に接触する。溶解検出配線１１４に用いる材料は、インクに接することでリークすることが必要であるため、金属材料で設けることが好ましい。このように設けることにより、溶解検出配線１１４にインクが接触すると溶解検出配線１１４を流れる電流がリークし、接続端子７間に流れる電流値が変化することになる。
【００３３】
予め測定しておいた基準電流に対して例えば１％以上の電流値変化が生じた場合に、シリコンを主成分とする材料からなる絶縁層や蓄熱層のインク溶解が発生したと判断することができる。以上のように検知することで、一対の電極１３０７やロジック電極１３０４が溶解・腐食する前に使用を中止することが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。このような検査は、例えば液体吐出装置本体の非印字中に１〜３Ｖ程度の電圧を接続端子７間に印加して行うことができ、定期的に行うことが好ましい。
【００３４】
また、溶解検出配線１１４をインクに接することで酸化還元反応を起こし、腐食・溶解して抵抗値の変化が生じる金属材料を用いることにより、更に信頼性の高い検査を行うことのできる溶解検出配線１１４とすることができる。具体的にはＡｌ，Ｃｕ，Ａｕのいずれか、もしくはこれらの合金等があげられる。酸化還元反応を起こし、腐食・溶解して抵抗値の変化が生じる金属材料を用いることにより、インクと接触した箇所で溶解・腐食が発生するため、接続端子７の間の抵抗値が変化し、出力される電流値に変化が生じる。
【００３５】
このように、インクに接することで酸化還元反応を起こす金属材料からなる第１の検出配線および第２の検出配線の電流値変化の一例を説明する。ロジック電極１３０４に用いられる電極材料のシート抵抗は約３０ｍΩ／□、一対の電極１３０７に用いられる電極材料のシート抵抗は約６０ｍΩ／□となるように設け、第１の検出配線および第２の検出配線を幅Ｗｓ１＝６μｍで設ける。この場合、図２（ｂ）に示すように接続端子７ａからインク供給口１０２を囲うように設けた第１の検出配線１３１４の接続端子７ａ間の抵抗は、約１４０Ωとなる。また、接続端子７ａとは反対側の辺の液体吐出ヘッド４１上に設けられた接続端子７ｂからインク供給口１０２を囲うように設けられた第２の検出配線１３１７の接続端子７ｂ間の抵抗は約２８０Ωとなる。このような構成において、第１の検出配線１３１４や第２の検出配線１３１７の一部（縦２００μｍ、横５．８μｍ）に腐食が発生すると、検出配線の抵抗は４％程度増加することになり、出力される電流値が変化する。従って、抵抗値変化およびリークの両方の影響で、接続端子７間に流れる電流値が大きく変化することになり、更に信頼性の高い検査とすることができる。
【００３６】
保護層１３０９を金属材料で設けた場合には保護層１３０９に接続する接続端子７を設けて直接リーク電流を測定することでシリコンを主成分とする材料からなる絶縁層や蓄熱層のインク溶解が発生したと検知することもできる。溶解検出配線１１４が露出してインクに接すると、保護層１３０９の接続端子７と溶解検出配線１１４に接続する接続端子７との間に電流が流れるためである。また、スイッチング素子１２０３やＡＮＤ回路等の回路を接地するために用いられるグランド配線は、シリコン基体１３００を介してインク電位と同じ電位となる。そのため、グランド配線が接続される接続端子７と溶解検出配線１１４の接続端子７との間の電流を測定することでも、リーク電流を測定することができ、溶解を検知することができる。
【００３７】
また、第１の検出配線１３１４をロジック電極１３０４と同じアルミなどの導電材料（例えばＡｌ−Ｓｉ）で設け、第２の検出配線１３１７を一対の電極１３０７と同じアルミなどの導電性材料（例えばＡｌ−Ｃｕ）で設けることができる。このように第１の検出配線１３１４とロジック電極１３０４とを同じ材料とし、第２の検出配線１３１７と一対の電極１３０７とを同じ材料とすることにより、製造時にそれぞれ一括して形成することができ、製造工程を簡易にすることができる。
【００３８】
なお、第１の蓄熱層１３０３と第２の蓄熱層１３０５との間、又は、第２の蓄熱層１３０５と絶縁層１３０８との間、の一方のみに検出配線を設けることもできる。しかし、両方に設けることにより、第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５、絶縁層１３０８のインクによる溶解速度が異なる場合であっても信頼性高く溶解を検知することができる。さらにその異常検知情報を液体吐出装置（プリンタ）本体側へ出力することでヘッド交換の適切な時期をユーザーに知らせることが可能となる。
【００３９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では第１の検出配線１３１４と第２の検出配線１３１７の夫々が一対の接続端子７と接続するように設けられているが、本実施例において一対の接続端子７のみで検知する構成を示す。それ以外の構成及び検査手法は第１の実施形態と同様である。
【００４０】
図４は、本実施形態の液体吐出ヘッド４１の溶解検出配線１１４とインク供給口１０２と、複数のエネルギー発生素子１１１を配列した素子列１１０１と、複数のスイッチング素子からなる駆動素子列１１０２を模式的に示している。
【００４１】
第１の蓄熱層１３０５の上に設けられた第１の検出配線１３１４と、第２の蓄熱層１３０５の上に設けられた第２の検出配線１３１７と、が第２の蓄熱層１３０５のスルーホール１３０５ａを介して接続されている。このように第１の検出配線１３１４と第２の検出配線１３１７とを接続して設けることで、接続端子７を一対（２つ）のみにすることができ、液体吐出ヘッド４１の基板面積の削減を行うことができる。
【００４２】
第１の蓄熱層１３０３又は第２の蓄熱層１３０５が溶解すると、インクはロジック電極１３０４に達する前に第１の検出配線１３１４に接触する。第２の蓄熱層又は絶縁層１３０８が溶解すると、インクは一対の電極１３０７に達する前に第２の検出配線１３１７に接触する。このように、溶解検出配線を設けて検査作業を行うことで、シリコン化合物の層の溶解を検知することができ、電極が溶解・腐食する前に使用を中止することが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。
【００４３】
インクに接することで酸化還元反応を起こす金属材料からなる第１の検出配線および第２の検出配線の電流値変化の一例を説明する。例えば、ロジック電極１３０４に用いられる電極材料のシート抵抗は約３０ｍΩ／□、一対の電極１３０７に用いられる電極材料のシート抵抗は約６０ｍΩ／□となるように設け、第１の検出配線および第２の検出配線を幅Ｗｓ２＝６μｍで設ける。このとき一対の接続端子７間の抵抗値は、約４２０Ωとなる。この場合も溶解検出配線１１４の一部に腐食が発生すると約４％の抵抗値が変化するため、第１の実施形態と同様に、抵抗値変化およびリークの両方の影響で、接続端子７間に流れる電流値が大きく変化することになり、更に信頼性の高い検査工程とすることができる。
【００４４】
（第３の実施形態）
第２の実施形態とは別の接続端子７の数を削減させた溶解検出配線１１４の構成を示す。その他の構成及び検査手法については第１の実施形態と同様である。
【００４５】
図５（ａ）は本実施形態の液体吐出ヘッド４１の溶解検出配線１１４とインク供給口１０２と、複数のエネルギー発生素子１１１を配列した素子列１１０１と、複数のスイッチング素子からなる駆動素子列１１０２とを模式的に示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）の領域ｂを拡大した平面模式図である。図５（ｃ）は、図５（ｂ）のＢ−Ｂ’切断面図である。
【００４６】
第１の検出配線１３１４と第２の検出配線１３１７とは、第２の蓄熱層１３０５に設けられた開口部１３０５ｂを介して接続されている。開口部１３０５ｂは、図５（ａ）に示す溶解検出配線１１４に沿って、インク供給口１０２を取り囲むように設けられている。
【００４７】
第１の蓄熱層１３０３と第２の蓄熱層１３０５との間と、第２の蓄熱層１３０５と絶縁層１３０８との間と、に溶解検出配線１１４を設けている。これにより、インクによる溶解速度が異なる場合であっても電極が溶解・腐食する前に使用を中止することが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
インクに接することで酸化還元反応を起こす第１の検出配線および第２の検出配線の電流値変化の一例を説明する。例えばロジック電極１３０４の電極材料のシート抵抗は約３０ｍΩ／□、一対の電極１３０７の電極材料のシート抵抗は約６０ｍΩ／□と設け、第１の検出配線および第２の検出配線の幅をＷｓ３＝６μｍ、開口部１３０５ｂの幅をＷｔ３＝２μｍで設ける。このときの一対の接続端子７間の抵抗値は、約９０Ωとなる。この場合も溶解検出配線１１４の一部に腐食が発生すると約４％の抵抗値が変化するため、第１の実施形態と同様に、抵抗値変化およびリークの両方の影響で、接続端子７間に流れる電流値が大きく変化することになり、更に信頼性の高い検査工程とすることができる。
【００４８】
（第４の実施形態）
ここでは、第１の検出配線１３１４と第２の検出配線１３１７とが第２の蓄熱層１３０５を介して接続する別の構成について説明する。その他の構成及び検査手法については第１の実施形値と同様である。
【００４９】
本実施形態における液体吐出ヘッド４１の溶解検出配線１１４は、図６（ａ）に示すように一対の接続端子７に接続されて設けられている。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すの領域ｃを拡大した平面模式図である。図６（ｃ）は、図６（ｂ）のＣ−Ｃ’切断面図である。
【００５０】
溶解検出配線１１４は、ロジック電極１３０４と同様に第１の蓄熱層１３０３の上に設けられた複数の第１の検出配線１３１４と、一対の電極１３０７と同様に第２の蓄熱層１３０５の上に設けられた複数の第２の検出配線１３１７と、で設けられている。夫々の第１の検出配線１３１４と第２の検出配線１３１７とは、第２の蓄熱層１３０５のスルーホール１３０５ａを介して接続されている。
【００５１】
このように複数の第１の検出配線１３１４と複数の第２の検出配線１３１７とを交互に接続して溶解検出配線１１４を設けることで、接続端子７を２つにすることができ、液体吐出ヘッド４１の基板面積の削減を行うことができる。
【００５２】
第１の蓄熱層１３０３と第２の蓄熱層１３０５との間に位置する第１の検出配線１３１４と第２の蓄熱層１３０５と絶縁層１３０８との間に位置する第２の検出配線１３１７を設けている。これにより、第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５、絶縁層１３０８のインクによる溶解速度が異なる場合であっても電極が溶解・腐食する前に使用を中止することが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。
【００５３】
インクに接することで酸化還元反応を起こす金属材料からなる第１の検出配線および第２の検出配線の電流値変化の一例を説明する。例えば、ロジック電極１３０４に用いられる電極材料のシート抵抗は約３０ｍΩ／□、一対の電極１３０７に用いられる電極材料のシート抵抗は約６０ｍΩ／□となるように設け、第１の検出配線および第２の検出配線を幅Ｗｓ４＝６μｍで設ける。さらにスルーホール１３０５ａの幅をＷｔ４＝Ｌｔ４＝２μｍで設けると、一対の接続端子７間の抵抗値は約２１０Ωとなる。この場合も溶解検出配線１１４の一部に腐食が発生すると約４％の抵抗値が変化するため、第１の実施形態と同様に、抵抗値変化およびリークの両方の影響で、接続端子７間に流れる電流値が大きく変化することになり、更に信頼性の高い検査工程とすることができる。
【００５４】
（第５の実施形態）
第１の実施形態では、１つの長方形のインク供給口１０２に複数のエネルギー発生素子１１１が設けられている構成を示したが、本実施形態においては、１つのエネルギー発生素子１１１の周囲に矩形のインク供給口１０２が複数の設けられている構成を示す。以下、矩形のインク供給口１０２を用いて説明を行うが、円形や楕円形等様々な形状のインク供給口１０２でも同様である。円形や楕円形等の角部がない形状とした場合には、角部への応力集中をなくすことができ、基板強度を向上させることができる。エネルギー発生素子１１１部分の層構成及び検査手法は、第１の実施形態と同様である。
【００５５】
図７（ａ）は、液体吐出ヘッド４１の一例の上面図の流路壁部材１３１０の壁４６ａ、吐出口１０１、インク供給口１０２からなる３列の供給口列１１００および接続端子７を模式的に示したものである。例えば基板幅Ｗｄ＝３ｍｍ、基板長Ｌｄ＝２８ｍｍで設けることができる。
【００５６】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に対応する液体吐出ヘッドの溶解検出配線１１４と、３列の供給口列１１００と、複数のエネルギー発生素子１１１を配列した２列の素子列１１０１と、複数のスイッチング素子からなる駆動素子列１１０２と、を模式的に示したものである。供給口列１１００は、複数のインク供給口１０２から設けられている。素子列１１０１は、供給口列１１００の間に位置するように設けられている。液体吐出ヘッド用基板４５のエネルギー発生素子１１１部分のシリコン化合物層や導電層等の層構成は第１の実施形態と同様に設けられている。溶解検出配線１１４は、一対の接続端子７に接続されて設けられている。
【００５７】
図７（ｃ）は、図７（ａ）のＤ−Ｄ’切断面図であり、液体吐出ヘッド用基板４５と流路壁部材１３１０とを模式的に示している。個別に形成されたの複数のインク供給口１０２は、共通供給口１０３に連通して設けられている。インクタンクから供給されたインクは、共通供給口１０３から夫々のインク供給口１０２に送られ、流路４６を通ってエネルギー発生素子１１１へと運ばれる。このようにシリコン基体１３００に梁部１３００ｂを設けることにより、液体吐出ヘッド４１の基板強度を向上させることができる。さらに、梁部１３００ｂ上に電極１３０７を設けることで、基板面積を大きくすることなくエネルギー発生素子１１１をインク供給口１０２取り囲まれるように設けることができる。共通供給口１０３は、アルカリ溶液を用いた異方性エッチング法で形成することができ、さらにボッシュプロセスなどのドライエッチング法を用いて個別のインク供給口１０２を設けることができる。
【００５８】
図８（ａ）、図７（ｂ）の領域ｅを拡大したものである。エネルギー発生素子１１１には、一対の電極１３０７が接続して設けられている。一対の電極１３０７の一方の電極１３０７ａは２本が接続され、隣接するインク供給口１０２の間の梁部１３００ｂを通ってエネルギー発生素子１１１から遠ざかる側に延長して設けられている。さらに電極１３０７ａは、液体吐出ヘッド４１の端部に設けられた接続端子７にＶＨ配線を介して接続される（不図示）。一対の電極１３０７の他方の電極１３０７ｂは、第２の蓄熱層１３０５に設けられたスルーホール１３０５ａを介して第１の蓄熱層１３０３の上に設けられた電極１３０４（他の配線）に接続される。電極１３０４は、梁部１３００ｂを通ってスイッチング素子１２０３のロジック配線（ドレイン電極）として接続されている。さらにスイッチング素子１２０３のソース電極の側は、第２の蓄熱層１３０５等の上に設けられたＧＮＤＨ配線等を介して接続端子７に接続される（不図示）。隣接するインク供給口１０２の間のシリコンから成る基体１３００の梁部１３００ｂには、第２の蓄熱層１３０５の上に設けられた電極１３０７ａと、第１の蓄熱層１３０３の上に設けられた電極１３０４とが設けられている。
【００５９】
図８（ａ）において基体１３００の面に垂直な方向に関して、エネルギー発生素子１１１の対向する位置には、吐出口１０１が位置するように設けられている。隣接するエネルギー発生素子１１１の間には、流路壁部材１３１０の流路壁４６ａが設けられており、インクは、吐出口１０１の隣接する複数のインク供給口１０２から線対称に供給される。このように設けられていることで、エネルギー発生素子１１１が発熱することで発生する気泡が流路４６内部で線対称に成長して吐出されるため、液滴が着弾位置からよれたりすることを防止することができる。さらに両側からインクが供給されるため、高速で記録動作を行ってもインクが十分に供給され、安定した吐出を行うことができる。
【００６０】
図８（ｂ）は、図８（ａ）のシリコン基体１３００の梁部１３００ｂのＥ−Ｅ’切断面図である。シリコン基体１３００上には、基体１３００を熱酸化させて設けた熱酸化層１３０１が設けられており、その上にＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる第１の蓄熱層１３０３（例えばＢＰＳＧ）が設けられている。第１の蓄熱層１３０３の上には、アルミなどの導電材料（例えばＡｌ−Ｓｉ）等からなる電極１３０４が設けられている。さらに、この電極１３０４を被覆するように第１の蓄熱層１３０３の上にＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる（例えばＰ−ＳｉＯなど）からなる第２の蓄熱層１３０５が設けられている。第２の蓄熱層１３０５の上にはアルミなどの導電材料（例えばＡｌ−Ｃｕ）からなる電極１３０７ａが設けられている。さらに、電極１３０７ａを被覆するように、ＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる絶縁材料からなる絶縁層１３０８（例えばＳｉＮ等）が設けられている。さらに、電極１３０７ａおよび電極１３０４の上側に対応する絶縁層１３０８の上には、インクによる絶縁層１３０８の溶解を防止するために蓄熱層や絶縁層よりも液体に溶解されにくい材料からなる保護層１３０９が設けられている。保護層は、エネルギー発生素子１１１の保護層と同じ材料とすることができＴａやＩｒやＲｕなどの耐火金属からなる金属材料や、炭素膜（ＤＬＣ）あるいは炭化珪素膜（ＳｉＣ）などで設けることができる。
【００６１】
次に、このような液体吐出ヘッド用基板４５に設けられた溶解検出配線１１４について説明する。第１の検出配線５３１４と第２の検出配線５３１７とで設けられている溶解検出配線１１４は、図８（ａ）に示すように各インク供給口１０２を取り囲むように、インク供給口１０２と電極１３０７ａおよび電極１３０４との間に設けられている。
【００６２】
インク供給口１０２の周囲において、溶解検出配線１１４は第１の検出配線５３１４と第２の検出配線５３１７とは積層した状態でインク供給口１０２を取り囲むように設けられている。
【００６３】
第１の検出配線５３１４は、スイッチング素子１２０３に接続する電極１３０４と同様に第１の蓄熱層１３０３の上に設けられ、さらに第２の蓄熱層１３０５で被覆されている。第２の検出配線５３１７は、電極１３０７ａと同様に第２の蓄熱層１３０５の上に配置され、絶縁層１３０８で被覆されて設けられている。
【００６４】
さらに、第１の検出配線５３１４と第２の検出配線５３１７との上側にも、インクによる絶縁層１３０８の溶解を防止するために耐インク性に優れた保護層１３０９が設けられている。そのためシリコン化合物からなる材料で設けられている第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５、絶縁層１３０８が露出する部分はインク供給口１０２に近い領域４６ｃとなっている。絶縁層１３０８の上は保護層１３０９で被覆されているためインクには溶解しにくいため、インクが流路に充填されたときは領域４６ｃから徐々に、第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８の材料が溶出していくことになる。従って電極１３０４や電極１３０７ａの周囲の第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８が溶解する前に、溶解検出配線１１４の周囲の第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８が溶解することになる。
【００６５】
なお隣接するインク供給口１０２を接続する部分は、スイッチング素子１２０３の上側は第２の検出配線５３１７のみで設け、電極１３０７ｂが設けられている部分は第１の検出配線５３１４のみで設けられている。このような部分の第１の検出配線５３１４と第２の検出配線５３１７とが第２の蓄熱層１３０５に設けられたスルーホール１３０５ａを介して接続されている。
【００６６】
インクで第１の蓄熱層１３０３又は第２の蓄熱層１３０５が溶解すると、インクは電極１３０４に達する前に第１の検出配線５３１４に接触し、第２の蓄熱層又は絶縁層１３０８が溶解すると、インクは電極１３０７ａに達する前に第２の検出配線５３１７に接触する。
【００６７】
このように、溶解検出配線を設けて検査作業を行うことで、シリコン化合物の層の溶解を検知することができ、電極が溶解・腐食する前に使用を中止することが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。
【００６８】
また本実施例においても溶解検出配線１１４をインクに接することで酸化還元反応を起こし、腐食・溶解して抵抗値の変化が生じる金属材料を用いることにより、更に信頼性の高い溶解検出配線１１４とすることができる。具体的にはＡｌ，Ｃｕ，Ａｕのいずれか、もしくはこれらの合金等があげられる。酸化還元反応を起こし、腐食・溶解して抵抗値の変化が生じる金属材料を用いることにより、インクと接触した箇所で溶解・腐食が発生するため、接続端子７の間の抵抗値が変化し、出力される電流値に変化が生じる。
【００６９】
さらに、第１の検出配線５３１４を電極１３０４と同じアルミなどの導電材料（例えばＡｌ−Ｓｉ）で設け、第２の検出配線５３１７を電極１３０７ａと同じアルミなどの導電性材料（例えばＡｌ−Ｃｕ）で設けることができる。このように第１の検出配線５３１４と電極１３０４とを同じ材料とし、第２の検出配線５３１７と電極１３０７ａとを同じ材料とすることにより、製造時にそれぞれ一括して形成することができ、製造工程を簡易にすることができる。
【００７０】
なお、第１の蓄熱層１３０３と第２の蓄熱層１３０５との間、又は、第２の蓄熱層１３０５と絶縁層１３０８との間、の一方のみに検出配線を設けることもできる。しかし、両方に設けることにより、第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５、絶縁層１３０８のインクによる溶解速度が異なる場合であっても信頼性高く溶解を検知することができる。
【００７１】
さらに、第３の実施形態のように第１の検出配線５３１４と第２の検出配線５３１７とを第２の蓄熱層１３０５接続する開口部１３０５ｂも、インク供給口１０２の周りを取り囲むように設けることもできる（図８（ｃ））。このように溶解検出配線１１４の断面積を大きくすることができ、接続端子７間の抵抗値を下げることができる。基準抵抗値が低減すれば、インクに接して腐食することで生じる抵抗値変化が顕著となるため、酸化還元反応を起こす金属材料で設ける構成において、より感度良く保護膜層や蓄熱層等のインク溶解を検知することができる。
【００７２】
また、ドライエッチング法を用いて設けたインク供給口１０２の面は、面方位（１１１）ではないため、異方性エッチングで設けたインク供給口よりも液体に溶解されやすい。しかし、上記のように溶解検出配線１１４を設けることで、蓄熱層と絶縁層に加え基体１３００が溶解したとしても検知することができる。さらに、基板の面積を小さくするとともに、液体の供給を十分に行う必要があるため、複数の供給口１０２を設ける形態においては、独立梁部１３００ｂの幅すなわち電極と流路との間の幅が狭くなるため、電極と液体とが接する懸念が強いといえる。上記のように、溶解検出配線１１４を設けることで確実に検知することができ、信頼性の高い液体吐出ヘッドとすることができる。
【００７３】
（第６の実施形態）
本実施形態は、第５の実施形態に係る液体吐出ヘッド４１の梁部１３００ｂに設けられた溶解検出配線１１４の別の構成を示す。エネルギー発生素子１１１部分の層構成及び検査手法は、第１の実施形態と同様に設けられており、複数のインク供給口列およびエネルギー発生素子１１１の配置は、第５の実施形態と同様に設けられている。
【００７４】
図９（ａ）は、図７（ｂ）の領域ｅを拡大したものである。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＦ−Ｆ’切断面図である。
【００７５】
本実施例においてインク供給口１０２を取り囲む溶解検出配線１１４は、第１の検出配線５３１４のみの部分と、第２の検出配線５３１７の部分とが交互に接続して設けられている。すなわち第１の検出配線５３１４と第２の検出配線５３１７とが、第２の蓄熱層１３０５に設けられたスルーホール１３０５ａで接続されている。
【００７６】
インクで第１の蓄熱層１３０３又は第２の蓄熱層１３０５が溶解すると、インクは電極１３０４に達する前に第１の検出配線５３１４に接触し、第２の蓄熱層又は絶縁層１３０８が溶解すると、インクは電極１３０７ａに達する前に第２の検出配線５３１７に接触する。このように、溶解検出配線を設けて検査作業を行うことで、シリコン化合物の層の溶解を検知することができ、電極が溶解・腐食する前に使用を中止することが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。
【００７７】
（第７の実施形態）
第５の実施形態及び第６の実施形態においては、梁部１３００ｂにエネルギー発生素子１１１に電力を供給するための電極が２層で設けられている構成を説明したが、本実施形態においては、１層の構成の場合を説明する。エネルギー発生素子１１１付近の層構成及び検査手法は第１の実施形態と同様であるため省略する。以下、第５の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７８】
図１０（ａ）は、複数のインク供給口１０２と複数のスイッチング素子１２０３からなる駆動素子列１１０２と接続端子７を示した液体吐出ヘッド４１の模式図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の領域ｆを拡大した図である。エネルギー発生素子１１１には、電力を供給する一対の電極１３０７が接続して設けられている。一対の電極１３０７の一方の電極１３０７ａは２本が接続され、隣接するインク供給口１０２の間の梁部１３００ｂを通ってエネルギー発生素子１１１から遠ざかる側に延長して設けられている。さらに電極１３０７ａは、液体吐出ヘッド４１の端部に設けられた接続端子７に、スイッチング素子１２０３の上側に設けられたＶＨ配線３を介して接続されている。一対の電極１３０７の他方の電極１３０７ｂも隣接するインク供給口１０２の間の梁部１３００ｂを通ってエネルギー発生素子１１１から遠ざかる側に延長して設けられており、スイッチング素子１２０３のロジック配線（ドレイン電極）として接続されている。さらにスイッチング素子１２０３のソース電極の側はＧＮＤＨ配線４を介して接続端子７に接続される。
【００７９】
図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）のＧ−Ｇ’切断面図である。シリコン基体１３００上には、基体１３００を熱酸化させて設けた熱酸化層１３０１が設けられており、その上にＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる第１の蓄熱層１３０３（例えばＢＰＳＧ）が設けられている。第１の蓄熱層１３０３の上には、ＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる（例えばＰ−ＳｉＯなど）からなる第２の蓄熱層１３０５が設けられている。第２の蓄熱層１３０５の上にはアルミなどの導電材料（例えばＡｌ−Ｃｕ）からなる一対の電極１３０７（第１の電極１３０７ａ、第２の電極１３０７ｂ）が設けられている。さらに、一対の電極１３０７を被覆するように、ＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる絶縁材料からなる絶縁層１３０８（例えばＳｉＮ等）が設けられている。さらに、電極１３０７の上側に対応する絶縁層１３０８の上には、インクによる絶縁層１３０８の溶解を防止するために蓄熱層や絶縁層よりも液体に溶解されにくい材料からなる保護層１３０９が設けられている。保護層は、エネルギー発生素子１１１の保護層と同じ材料とすることができＴａやＩｒやＲｕなどの耐火金属からなる金属材料や、炭素膜（ＤＬＣ）あるいは炭化珪素膜（ＳｉＣ）などで設けることができる。
【００８０】
次に、このような液体吐出ヘッド用基板４５に設けられた溶解検出配線１１４について説明する。溶解検出配線１１４は、図１０（ｂ）に示すように各インク供給口１０２を取り囲むように、インク供給口１０２と一対の電極１３０７との間に設けられており、接続端子７と接続されている。図１０（ｃ）に示すように、溶解検出配線１１４は一対の電極１３０７と同様に第２の蓄熱層１３０５の上に設けられ、さらに絶縁層１３０８で被覆されて設けられている。
【００８１】
溶解検出配線１１４の上側にも、インクによる絶縁層１３０８の溶解を防止するために耐インク性に優れた保護層１３０９が設けられている。そのためシリコン化合物からなる材料で設けられている第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５、絶縁層１３０８が露出する部分はインク供給口１０２に近い領域４６ｃとなっている。絶縁層１３０８の上は保護層１３０９で被覆されているためインクには溶解しにくいため、インクが流路に充填されたときは領域４６ｃから徐々に、第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８の材料が溶出していくことになる。従って電極１３０７を被覆する第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８が溶解する前に、溶解検出配線１１４の周囲の第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８が溶解することになる。これによりインクは電極１３０７ａに達する前に溶解検出配線１１４に接触することになり、シリコン化合物の層の溶解を検知することができる。このように、溶解検出配線を設けて検査作業を行うことで、電極１３０７が溶解・腐食する前に使用を中止することが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。
【００８２】
（第８の実施形態）
第５の実施形態から第７の実施形態で説明したドライエッチング法を用いて複数のインク供給口１０２を設けた構成は、全てのインク供給口１０２を囲むように溶解検出配線１１４が設けられている。しかし、シリコン化合物からなる層のインク溶解は、局所的に発生するわけではなく、ある程度の領域で一様に発生する。そのため本実施形態に示すように複数のインク供給口１０２の一部分に溶解検出配線１１４を設けるのみでも、信頼性高く溶解を検知することができる。エネルギー発生素子１１１部分の層構成及び検査手法は第１の実施形態で説明したたものと同様であり省略する。また、溶解検出配線１１４の断面構成は第５の実施形態から第７の実施形態で説明したもののいずれを用いても良い。
【００８３】
インク供給口１０２を形成に用いられるボッシュプロセス等のドライエッチング技術では、エッチングが斜めにずれるチルティングと呼ばれる現象がある。シリコン基体を加工するために用いられるアスペクト比の高い反応性イオンエッチング（深堀りエッチング）の手法の１つであるボッシュプロセスを例に説明する。
【００８４】
ボッシュプロセスは、横方向のエッチングを抑制するために側壁に保護膜を設ける保護ステップと、ラジカルによるシリコン基体を等方性エッチングするエッチングステップと、に分かれる。エッチングステップでは、全面がマイナス電荷で帯電している状態でエッチングが行われる。そのため、加工部分の付近にマイナス電荷で帯電している面があると、イオンの進行方向が曲がりエッチング位置がずれる領域が生じてしまう（チルティング現象）。
【００８５】
図１１（ａ）は図１０（ａ）の液体吐出ヘッド４１のＱ−Ｑ’切断面図、図１１（ｂ）はＰ−Ｐ’切断面図である。インク供給口１０２は、共通供給口１０３をアルカリ溶液による異方性エッチングで設けた後に、ボッシュプロセスを用いて形成されるため、基体１３００の壁面１０３ａは約５４．７度に傾斜した傾斜面となっている。図１１（ａ）（ｂ）に示すように、エッチングに用いられるイオンはマイナス電荷５で帯電した右側傾斜面と左側傾斜面から力を受けエッチング位置によっては軌道が曲げられてしまう。そのため、中央部のインク供給口１０２は垂直に形成されるが、傾斜面に近いインク供給口１０２は、いびつな形状となったり、所望の位置（設計位置）からずれるという現象が起きる。このような現象は、Ｐ−Ｐ’切断面方向（基板長手方向）で特に顕著に現れる。これは、Ｐ−Ｐ’切断面方向は対向する傾斜面の距離が長いため、傾斜面に近い領域では片側の傾斜面の力のみしか働かず、イオン６の軌道はより大きく曲げられてしまうためである。つまり、液体吐出ヘッド４１の長手方向の端部近傍のインク供給口１０２の位置が最も設計位置からずれやすく、電極が露出しやすい位置であるといえる。従って、溶解検出配線１１４もインク供給口１０２（流路）に近い位置に設けられており、他の領域に比べて露出しやすい状態となっているといえる。
【００８６】
従ってこの領域にのみ基板端部に溶解検出配線１１４を設けても、液体吐出ヘッド４１全面の信頼性を確保することができる。なお、図１０（ａ）の領域ｆを拡大した図１１（ｃ）に示すように、基板の端部近傍に加え、それ以外の部分にも適宜溶解検出配線を設けておくことでさらに液体吐出ヘッド４１の信頼性を確保することができる。
【００８７】
以上のように、溶解検出配線１１４を複数のインク供給口１０２のうちの一部にのみ設けることで基板面積の削減することができ、コストダウンを達成することができる。
【符号の説明】
【００８８】
７ 端子
４１ 液体吐出ヘッド
４５ 液体吐出ヘッド用基板
４６ 流路
１０２ インク供給口
１１１ エネルギー発生素子
１１４ 溶解検出配線
１３００ 基体
１３０３ 第１の蓄熱層
１３０５ 第２の蓄熱層
１３０８ 絶縁層
１３０９ 保護層
１３０６ 発熱抵抗層
１３０７ 一対の電極
１３１０ 流路壁部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド用基板および液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドは、液体を吐出するために用いられるエネルギーを発生するエネルギー発生素子をシリコン基体上に備えた液体吐出ヘッド用基板と、吐出口や流路の壁を形成し液体吐出ヘッド用基板と接合して設けられた流路壁部材と、を有する。このようなエネルギー発生素子は、電力を供給することで発熱する材料からなる発熱抵抗層と、発熱抵抗層に接して設けられた一対の電極とで設けられ、液体から保護するために絶縁層で被覆されている。この一対の電極間に電圧を印加することで、一対の電極の間に位置する発熱抵抗層が発熱する。この発熱によって液体が膜沸騰を起こして発泡し、このとき生じる気泡の圧力により吐出口から吐出されることで記録動作が行われる。
【０００３】
絶縁層を保護するために、絶縁層の上には金属材料などからなる耐キャビテーション性を有する保護層を設けることが知られている。特許文献１には、エネルギー発生素子の上に、シリコン化合物からなる絶縁層が設けられており、その上にタンタルからなる保護層を設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３３４０７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年では、記録画像の画質や耐久性の向上等の目的で、吐出に用いられる液体に、溶解能の高い溶剤が用いられており、よって、吐出用の液体の成分の種類、濃度によっては、シリコン化合物からなる絶縁層が溶解されて、電極が露出し、液体と電極とが接してしまう場合が想定される。そうすると予定外の個所に電流が流れてしまい、記録動作が不安定となることが懸念される。絶縁層の材料、厚さを変更することで対応することも想定されるが、エネルギー発生素子から液体への熱伝導性等の、吐出性能に関連する諸特性を鑑みると現実的には困難である。
【０００６】
本発明は上記課題を鑑みたものであり、吐出用の液体と電極とが接する前に、液体の電極への到達の可能性を確実に検知することの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】
【０００７】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を供給するために貫通して設けられた供給口を有する基体と、該基体の上に設けられたシリコン化合物からなる蓄熱層と、該蓄熱層の上に設けられ、電力を供給することで発熱する材料からなる発熱抵抗層と該発熱抵抗層に接続する一対の電極とからなる、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、前記エネルギー発生素子を被覆するように設けられたシリコン化合物からなる絶縁層と、を有する液体吐出ヘッド用基板と、前記吐出口と前記供給口とを連通する流路の壁を有し、前記液体吐出ヘッド用基板に接することで前記流路を構成する流路壁部材と、を備え、前記蓄熱層と前記絶縁層との間であって、前記一対の電極よりも前記流路に近い位置の少なくとも一部分に、金属材料からなり前記基体に設けられた一対の端子に電気的に接続された配線が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、液体の電極への到達の可能性を確実に検知することが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】
【０００９】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドを用いることができる液体吐出装置およびヘッドユニットの一例である。
【図２】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模式的な上面図である。
【図３】第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模式的な上面図および切断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模式的な上面図である。
【図５】第３の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模試的な上面図および切断面図である。
【図６】第４の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模試的な上面図および切断面図である。
【図７】第５の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模式的な上面図および切断面図である。
【図８】第５の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模式的な上面図および切断面図である。
【図９】第６の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模式的な上面図および切断面図である。
【図１０】第７の実施形態に係る液体吐出ヘッドの模式的な上面図および切断面図である。
【図１１】第８の実施形態に係る液体吐出ヘッドの切断面図および上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
液体吐出ヘッドは、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。
【００１１】
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。
【００１２】
図１（ａ）は、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載可能な液体吐出装置の一例を示す概略図である。図１（ａ）に示すように、リードスクリュー５００４は、駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５０１１，５００９を介して回転する。キャリッジＨＣはヘッドユニットを載置可能であり、リードスクリュー５００４の螺旋溝５００５に係合するピンを有しており、リードスクリュー５００４が回転することによって矢印ａ，ｂ方向にヘッドユニット４０が往復移動することができる。
【００１３】
紙押え板５００２は、キャリッジＨＣの移動方向に亘って記録紙Ｐをプラテン５０００に対して押圧する。フォトセンサ５００７，５００８は、キャリッジＨＣのレバー５００６を検知領域で検知することによって、モータ５０１３の回転方向切り換え等を行うためのホームポジション検知素子である。ヘッドユニット４０の前面を気密に覆うキャップ５０２２は、支持部材５０１６に支持されている。また、このキャップ５０２２内を吸引する吸引部材５０１５は、キャップ内開口５０２３を介してヘッドユニット４０の吸引回復を行うことができる。クリーニングブレード５０１７およびこのクリーニングブレード５０１７を前後方向に移動可能にする部材５０１９は、本体支持板５０１８に支持されている。
【００１４】
図１（ｂ）は、液体吐出ヘッド４１を備え、液体記録装置（吐出装置）に着脱可能なヘッドユニット４０の斜視図である。液体吐出ヘッド４１（以下、ヘッドとも称する）は、接続端子７と接続するフレキシブルフィルム配線基板４３により、液体記録装置と接続し、電気的に導通するコンタクトパッド４４に導通している。また、ヘッド４１は、支持基板に接合されることでヘッドユニット４０に支持されされている。ここでヘッドユニット４０は、インクタンク４２と一体化したヘッド４１の一例を示しているが、インクタンクを分離できる分離型とすることも出来る。
【００１５】
コンタクトパッド４４が、液体記録装置と接続されることで、液体記録装置からヘッドへ、液体を吐出するためのデータ信号や、電圧が供給される。
【００１６】
このような液体吐出ヘッドで吐出される「液体」は、記録動作に用いるインクのみならず、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があげられる。近年このような液体は、被記録媒体への定着性向上、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上のために、様々な分散材や溶剤が添加されて用いられている。添加される物質によっては、使用期間が長い場合、温度が高い環境に置かれた場合などには、液体吐出ヘッドの溶解されやすい材料であるシリコン化合物からなる絶縁層や蓄熱層を溶解することがある。シリコン化合物からなる絶縁層や蓄熱層が溶解し、電極層が露出すると液体と電極又は発熱抵抗層とが接し、電極層が腐食・溶出したり予定外の個所に電流が流れ、記録動作時に誤動作が起きたり液体吐出装置の回路等が影響を受ける可能性がある。特にＣＶＤ法などを用いて成膜されるシリコン化合物からなる層が、顕著に溶解することがわかっている。
【００１７】
本発明は、液体に接すると流れる電流値が変化する溶解検出配線を電極よりもインクの流路に近い側に設けている。これによりシリコン材料層の溶解が進んだときに電極より先に溶解検出配線が流路に露出し、液体に接することになる。この溶解検出配線を液体吐出ヘッド４１の接続端子７と接続し、接続端子間の電流値の変化を液体吐出装置等で検知することで、液体による絶縁層の溶解が電極層に到達する前に液体吐出ヘッドの使用を中止することができる。
【００１８】
以下、このような溶解検出配線を設けた液体吐出ヘッドの具体的な構成について説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図２（ａ）は第１の実施形態における液体吐出ヘッド４１の上面図の流路壁部材１３１０の壁４６ａ、吐出口１０１、インク供給口１０２および接続端子７を模式的に示したものである。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す液体吐出ヘッド４１の溶解検出配線１１４とインク供給口１０２と、複数のエネルギー発生素子１１１を配列した素子列１１０１と、複数のスイッチング素子からなる駆動素子列１１０２を模式的に示している。
【００２０】
液体吐出ヘッド４１には、中央部に液体を供給するためにシリコンからなる基体を貫通して設けられたインク供給口１０２が設けられている。インク供給口１０２の長辺の両側には、インク供給口１０２に沿って複数のエネルギー発生素子１１１からなる素子列が設けられている。エネルギー発生素子１１１の対向する位置には吐出口１０１が設けられている。このような液体吐出ヘッド４１は例えば基板幅Ｗｄ１＝２ｍｍ、基板長Ｌｄ１＝２８ｍｍで設けることができる。シリコン基体１３００として、表面の結晶方位が（１００）面のシリコン単結晶基板を用いることで、アルカリ液体（例えばＴＭＡＨ溶液やＫＯＨ溶液）を用いた結晶異方性エッチングで供給口１０２を設けることができる。このような基体では、（１１１）面のエッチングレートが他の結晶面のエッチングレートに比べ非常に遅いためシリコン基板平面に対して約５４．７度という角度をなす供給口１０２となる。この（１１１）面は、アルカリ溶液のみならず吐出に用いる液体に対しても耐性を有するため、シリコン化合物からなる絶縁層や蓄熱層に比べはるかに溶解されにくい面となっている。
【００２１】
図２（ｂ）の領域ａを拡大した部分拡大図が図３（ａ）である。図３（ａ）のＡ−Ａ’切断面図を示したものが図３（ｂ）である。シリコンから成る基体１３００の厚み方向に関して上には、基体１３００を熱酸化させることで設けた熱酸化層１３０１と、その上にＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる第１の蓄熱層１３０３（例えばＢＰＳＧ）が設けられている。その上にさらにＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる（例えばＰ−ＳｉＯなど）からなる第２の蓄熱層１３０５が設けられている。第２の蓄熱層１３０５の上には、電力を供給することで発熱する材料（例えばＴａＳｉＮ等）からなる発熱抵抗層１３０６と、発熱抵抗層１３０６に接続するアルミなどの導電性材料（例えばＡｌ−Ｃｕ）からなる一対の電極１３０７とが設けられている。第１の蓄熱層１３０３と第２の蓄熱層１３０５は、絶縁層としても用いられる。一対の電極１３０７の間の発熱抵抗層１３０６の部分が、エネルギー発生素子１１１として用いられる。
【００２２】
発熱抵抗層１３０６と一対の電極は、液体による腐食を防止するためにＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる絶縁材料からなる絶縁層１３０８（例えばＳｉＮ等）で被覆されている。さらに絶縁層１３０８の上には、気泡が消泡する際に発生するキャビテーションの影響を低減するために、耐衝撃性および耐インク性に優れた保護層１３０９（耐キャビテーション層）が設けられている。保護層１３０９として用いられる材料としては、ＴａやＩｒやＲｕなどの耐火金属からなる金属材料や、炭素膜（ＤＬＣ）あるいは炭化珪素膜（ＳｉＣ）などの炭素材料を用いることが好ましい。このようにして液体吐出ヘッド用基板４５が設けられている。
【００２３】
一対の電極１３０７の一方（第１の電極１３０７ａ）は、インク供給口１０２の側で折り返されており、インク供給口１０２から遠ざかるようにインク供給口１０２の長辺の延長線に対して実質的に直交する方向に延長されている。さらに第１の電極１３０７ａは、接続端子７に接続されＶＨ配線として用いられる（不図示）。
【００２４】
一対の電極の他方（第２の電極１３０７ｂ）も、インク供給口から遠ざかるようにインク供給口１０２の長辺の延長線に対して実質的に直交する方向に延長されている。さらに電極の他方１３０７ｂは、第２の蓄熱層１３０５に設けられたスルーホール１３０４ａを介してＭＯＳ−ＦＥＴ等からなるスイッチング素子１２０３（駆動素子）のドレイン電極に接続されている。
【００２５】
図３（ｂ）を用いてＭＯＳ構造のスイッチング素子１２０３を簡単に説明する。スイッチング素子１２０３は、シリコン基体１３００に設けられたトランジスタ部１３００ａに、ポリシリコンからなるゲート電極１３０２と、ロジック電極１３０４（ソース電極とドレイン電極）と、が接続することで設けられている。ロジック電極１３０４は、第１の蓄熱層１３０３の上にアルミなどの導電材料（例えばＡｌ−Ｓｉ）で設けられており第２の蓄熱層１３０５で被覆されている。ロジック電極１３０４のドレイン電極１３０４ａは、第２の蓄熱層１３０５のスルーホールを介して第２の電極１３０７ｂと接続されている。
【００２６】
ドレイン電極１３０４ａは、ゲート絶縁層として用いられる熱酸化層１３０１のスルーホールおよび第１の蓄熱層１３０３のスルーホールを介してトランジスタ部１３００ａに接続されている。ソース電極１３０４ｂの側は、第２の蓄熱層１３０５の上に設けられたＧＮＤＨ配線等を介して接続端子７に接続されている（不図示）。このようなスイッチング素子１２０３（駆動素子）は、エネルギー発生素子１１１を駆動するか（ＯＮ／ＯＦＦ）を決定するために用いられている。ＯＮの状態のときに、ソース電極とドレイン電極との間に電流が流れエネルギー発生素子１１１が駆動される。
【００２７】
液体吐出ヘッド用基板４５の上には、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂の硬化物からなる流路壁部材１３１０が設けられている。流路壁部材１３１０は、エネルギー発生素子１１１の対向する位置に設けられた吐出口１０１と、吐出口１０１とインク供給口１０２とを連通する流路４６の流路壁４６ａとを有して設けられており、液体吐出ヘッド用基板４５に接することで流路を構成する。
【００２８】
インク供給口１０２は、基体１３００のエネルギー発生素子１１１が設けられた表面と裏面とを貫通して設けられており、インク供給口１０２から供給されたインクが流路４６を介してエネルギー発生素子１１１へと運ばれる。接続端子７に接続されるＶＨ配線とＧＮＤＨ配線との間に電圧を印加することでエネルギー発生素子１１１が発熱し、流路内の液体が膜沸騰（発泡）する。これにより発生する気泡の圧力により吐出口１０１から液体を吐出されて記録動作が行われる。
【００２９】
次に、このような液体吐出ヘッド用基板４５に設けられた溶解検出配線１１４について説明する。図２（ｂ）および図３（ａ）に示すように液体吐出ヘッド４１の面に沿った方向に関してインク供給口１０２と複数のエネルギー発生素子１１１との間には、溶解検出配線１１４が設けられている。
【００３０】
このような溶解検出配線１１４は、図３（ｂ）に示すように第１の検出配線１３１４（他の配線）と、第２の検出配線１３１７（配線）と、で設けられている。第１の検出配線１３１４はロジック電極１３０４と同様に第１の蓄熱層１３０３の上に配置され、さらに第２の蓄熱層１３０５で被覆されて設けられている。第２の検出配線１３１７は、一対の電極１３０７と同様に第２の蓄熱層１３０５の上に配置され、さらに絶縁層１３０８で被覆されて設けられている。
【００３１】
基体１３００の面に垂直な方向に関して、絶縁層１３０８の上は、蓄熱層や絶縁層よりも液体に溶解されにくい材料からなる保護層１３０９が設けられている。保護層は、エネルギー発生素子１１１の保護層と同じ材料とすることができＴａやＩｒやＲｕなどの耐火金属からなる金属材料や、炭素膜（ＤＬＣ）あるいは炭化珪素膜（ＳｉＣ）などで設けることができる。そのためシリコン化合物からなる材料で設けられている第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５、絶縁層１３０８が露出する部分はインク供給口１０２に近い領域４６ｂとなっている。絶縁層１３０８の上は保護層１３０９で被覆されているためインクには溶解しにくく、インクが流路に充填されたときは領域４６ｂから徐々に第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８の材料が溶出していくことになる。従ってロジック電極１３０４（他の電極）や一対の電極１３０７の周囲のシリコン化合物の層（第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８）が溶解する前に、溶解検出配線１１４の周囲のシリコン化合物の層が溶解することになる。
【００３２】
第１の検出配線１３１４は、接続端子７ａに接続されており、第２の検出配線１３１７は、接続端子７ｂに接続されている。インクで第１の蓄熱層１３０３又は第２の蓄熱層１３０５の溶解すると、インクはロジック電極１３０４に達する前に第１の検出配線１３１４に接触する。インクで第２の蓄熱層又は絶縁層１３０８の溶解が発生した場合、インクは一対の電極１３０７に達する前に、インクは第２の検出配線１３１７に接触する。溶解検出配線１１４に用いる材料は、インクに接することでリークすることが必要であるため、金属材料で設けることが好ましい。このように設けることにより、溶解検出配線１１４にインクが接触すると溶解検出配線１１４を流れる電流がリークし、接続端子７間に流れる電流値が変化することになる。
【００３３】
予め測定しておいた基準電流に対して例えば１％以上の電流値変化が生じた場合に、シリコンを主成分とする材料からなる絶縁層や蓄熱層のインク溶解が発生したと判断することができる。以上のように検知することで、一対の電極１３０７やロジック電極１３０４が溶解・腐食する前に使用を中止することが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。このような検査は、例えば液体吐出装置本体の非印字中に１〜３Ｖ程度の電圧を接続端子７間に印加して行うことができ、定期的に行うことが好ましい。
【００３４】
また、溶解検出配線１１４をインクに接することで酸化還元反応を起こし、腐食・溶解して抵抗値の変化が生じる金属材料を用いることにより、更に信頼性の高い検査を行うことのできる溶解検出配線１１４とすることができる。具体的にはＡｌ，Ｃｕ，Ａｕのいずれか、もしくはこれらの合金等があげられる。酸化還元反応を起こし、腐食・溶解して抵抗値の変化が生じる金属材料を用いることにより、インクと接触した箇所で溶解・腐食が発生するため、接続端子７の間の抵抗値が変化し、出力される電流値に変化が生じる。
【００３５】
このように、インクに接することで酸化還元反応を起こす金属材料からなる第１の検出配線および第２の検出配線の電流値変化の一例を説明する。ロジック電極１３０４に用いられる電極材料のシート抵抗は約３０ｍΩ／□、一対の電極１３０７に用いられる電極材料のシート抵抗は約６０ｍΩ／□となるように設け、第１の検出配線および第２の検出配線を幅Ｗｓ１＝６μｍで設ける。この場合、図２（ｂ）に示すように接続端子７ａからインク供給口１０２を囲うように設けた第１の検出配線１３１４の接続端子７ａ間の抵抗は、約１４０Ωとなる。また、接続端子７ａとは反対側の辺の液体吐出ヘッド４１上に設けられた接続端子７ｂからインク供給口１０２を囲うように設けられた第２の検出配線１３１７の接続端子７ｂ間の抵抗は約２８０Ωとなる。このような構成において、第１の検出配線１３１４や第２の検出配線１３１７の一部（縦２００μｍ、横５．８μｍ）に腐食が発生すると、検出配線の抵抗は４％程度増加することになり、出力される電流値が変化する。従って、抵抗値変化およびリークの両方の影響で、接続端子７間に流れる電流値が大きく変化することになり、更に信頼性の高い検査とすることができる。
【００３６】
保護層１３０９を金属材料で設けた場合には保護層１３０９に接続する接続端子７を設けて直接リーク電流を測定することでシリコンを主成分とする材料からなる絶縁層や蓄熱層のインク溶解が発生したと検知することもできる。溶解検出配線１１４が露出してインクに接すると、保護層１３０９の接続端子７と溶解検出配線１１４に接続する接続端子７との間に電流が流れるためである。また、スイッチング素子１２０３やＡＮＤ回路等の回路を接地するために用いられるグランド配線は、シリコン基体１３００を介してインク電位と同じ電位となる。そのため、グランド配線が接続される接続端子７と溶解検出配線１１４の接続端子７との間の電流を測定することでも、リーク電流を測定することができ、溶解を検知することができる。
【００３７】
また、第１の検出配線１３１４をロジック電極１３０４と同じアルミなどの導電材料（例えばＡｌ−Ｓｉ）で設け、第２の検出配線１３１７を一対の電極１３０７と同じアルミなどの導電性材料（例えばＡｌ−Ｃｕ）で設けることができる。このように第１の検出配線１３１４とロジック電極１３０４とを同じ材料とし、第２の検出配線１３１７と一対の電極１３０７とを同じ材料とすることにより、製造時にそれぞれ一括して形成することができ、製造工程を簡易にすることができる。
【００３８】
なお、第１の蓄熱層１３０３と第２の蓄熱層１３０５との間、又は、第２の蓄熱層１３０５と絶縁層１３０８との間、の一方のみに検出配線を設けることもできる。しかし、両方に設けることにより、第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５、絶縁層１３０８のインクによる溶解速度が異なる場合であっても信頼性高く溶解を検知することができる。さらにその異常検知情報を液体吐出装置（プリンタ）本体側へ出力することでヘッド交換の適切な時期をユーザーに知らせることが可能となる。
【００３９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では第１の検出配線１３１４と第２の検出配線１３１７の夫々が一対の接続端子７と接続するように設けられているが、本実施例において一対の接続端子７のみで検知する構成を示す。それ以外の構成及び検査手法は第１の実施形態と同様である。
【００４０】
図４は、本実施形態の液体吐出ヘッド４１の溶解検出配線１１４とインク供給口１０２と、複数のエネルギー発生素子１１１を配列した素子列１１０１と、複数のスイッチング素子からなる駆動素子列１１０２を模式的に示している。
【００４１】
第１の蓄熱層１３０５の上に設けられた第１の検出配線１３１４と、第２の蓄熱層１３０５の上に設けられた第２の検出配線１３１７と、が第２の蓄熱層１３０５のスルーホール１３０５ａを介して接続されている。このように第１の検出配線１３１４と第２の検出配線１３１７とを接続して設けることで、接続端子７を一対（２つ）のみにすることができ、液体吐出ヘッド４１の基板面積の削減を行うことができる。
【００４２】
第１の蓄熱層１３０３又は第２の蓄熱層１３０５が溶解すると、インクはロジック電極１３０４に達する前に第１の検出配線１３１４に接触する。第２の蓄熱層又は絶縁層１３０８が溶解すると、インクは一対の電極１３０７に達する前に第２の検出配線１３１７に接触する。このように、溶解検出配線を設けて検査作業を行うことで、シリコン化合物の層の溶解を検知することができ、電極が溶解・腐食する前に使用を中止することが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。
【００４３】
インクに接することで酸化還元反応を起こす金属材料からなる第１の検出配線および第２の検出配線の電流値変化の一例を説明する。例えば、ロジック電極１３０４に用いられる電極材料のシート抵抗は約３０ｍΩ／□、一対の電極１３０７に用いられる電極材料のシート抵抗は約６０ｍΩ／□となるように設け、第１の検出配線および第２の検出配線を幅Ｗｓ２＝６μｍで設ける。このとき一対の接続端子７間の抵抗値は、約４２０Ωとなる。この場合も溶解検出配線１１４の一部に腐食が発生すると約４％の抵抗値が変化するため、第１の実施形態と同様に、抵抗値変化およびリークの両方の影響で、接続端子７間に流れる電流値が大きく変化することになり、更に信頼性の高い検査工程とすることができる。
【００４４】
（第３の実施形態）
第２の実施形態とは別の接続端子７の数を削減させた溶解検出配線１１４の構成を示す。その他の構成及び検査手法については第１の実施形態と同様である。
【００４５】
図５（ａ）は本実施形態の液体吐出ヘッド４１の溶解検出配線１１４とインク供給口１０２と、複数のエネルギー発生素子１１１を配列した素子列１１０１と、複数のスイッチング素子からなる駆動素子列１１０２とを模式的に示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）の領域ｂを拡大した平面模式図である。図５（ｃ）は、図５（ｂ）のＢ−Ｂ’切断面図である。
【００４６】
第１の検出配線１３１４と第２の検出配線１３１７とは、第２の蓄熱層１３０５に設けられた開口部１３０５ｂを介して接続されている。開口部１３０５ｂは、図５（ａ）に示す溶解検出配線１１４に沿って、インク供給口１０２を取り囲むように設けられている。
【００４７】
第１の蓄熱層１３０３と第２の蓄熱層１３０５との間と、第２の蓄熱層１３０５と絶縁層１３０８との間と、に溶解検出配線１１４を設けている。これにより、インクによる溶解速度が異なる場合であっても電極が溶解・腐食する前に使用を中止することが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
インクに接することで酸化還元反応を起こす第１の検出配線および第２の検出配線の電流値変化の一例を説明する。例えばロジック電極１３０４の電極材料のシート抵抗は約３０ｍΩ／□、一対の電極１３０７の電極材料のシート抵抗は約６０ｍΩ／□と設け、第１の検出配線および第２の検出配線の幅をＷｓ３＝６μｍ、開口部１３０５ｂの幅をＷｔ３＝２μｍで設ける。このときの一対の接続端子７間の抵抗値は、約９０Ωとなる。この場合も溶解検出配線１１４の一部に腐食が発生すると約４％の抵抗値が変化するため、第１の実施形態と同様に、抵抗値変化およびリークの両方の影響で、接続端子７間に流れる電流値が大きく変化することになり、更に信頼性の高い検査工程とすることができる。
【００４８】
（第４の実施形態）
ここでは、第１の検出配線１３１４と第２の検出配線１３１７とが第２の蓄熱層１３０５を介して接続する別の構成について説明する。その他の構成及び検査手法については第１の実施形値と同様である。
【００４９】
本実施形態における液体吐出ヘッド４１の溶解検出配線１１４は、図６（ａ）に示すように一対の接続端子７に接続されて設けられている。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すの領域ｃを拡大した平面模式図である。図６（ｃ）は、図６（ｂ）のＣ−Ｃ’切断面図である。
【００５０】
溶解検出配線１１４は、ロジック電極１３０４と同様に第１の蓄熱層１３０３の上に設けられた複数の第１の検出配線１３１４と、一対の電極１３０７と同様に第２の蓄熱層１３０５の上に設けられた複数の第２の検出配線１３１７と、で設けられている。夫々の第１の検出配線１３１４と第２の検出配線１３１７とは、第２の蓄熱層１３０５のスルーホール１３０５ａを介して接続されている。
【００５１】
このように複数の第１の検出配線１３１４と複数の第２の検出配線１３１７とを交互に接続して溶解検出配線１１４を設けることで、接続端子７を２つにすることができ、液体吐出ヘッド４１の基板面積の削減を行うことができる。
【００５２】
第１の蓄熱層１３０３と第２の蓄熱層１３０５との間に位置する第１の検出配線１３１４と第２の蓄熱層１３０５と絶縁層１３０８との間に位置する第２の検出配線１３１７を設けている。これにより、第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５、絶縁層１３０８のインクによる溶解速度が異なる場合であっても電極が溶解・腐食する前に使用を中止することが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。
【００５３】
インクに接することで酸化還元反応を起こす金属材料からなる第１の検出配線および第２の検出配線の電流値変化の一例を説明する。例えば、ロジック電極１３０４に用いられる電極材料のシート抵抗は約３０ｍΩ／□、一対の電極１３０７に用いられる電極材料のシート抵抗は約６０ｍΩ／□となるように設け、第１の検出配線および第２の検出配線を幅Ｗｓ４＝６μｍで設ける。さらにスルーホール１３０５ａの幅をＷｔ４＝Ｌｔ４＝２μｍで設けると、一対の接続端子７間の抵抗値は約２１０Ωとなる。この場合も溶解検出配線１１４の一部に腐食が発生すると約４％の抵抗値が変化するため、第１の実施形態と同様に、抵抗値変化およびリークの両方の影響で、接続端子７間に流れる電流値が大きく変化することになり、更に信頼性の高い検査工程とすることができる。
【００５４】
（第５の実施形態）
第１の実施形態では、１つの長方形のインク供給口１０２に複数のエネルギー発生素子１１１が設けられている構成を示したが、本実施形態においては、１つのエネルギー発生素子１１１の周囲に矩形のインク供給口１０２が複数の設けられている構成を示す。以下、矩形のインク供給口１０２を用いて説明を行うが、円形や楕円形等様々な形状のインク供給口１０２でも同様である。円形や楕円形等の角部がない形状とした場合には、角部への応力集中をなくすことができ、基板強度を向上させることができる。エネルギー発生素子１１１部分の層構成及び検査手法は、第１の実施形態と同様である。
【００５５】
図７（ａ）は、液体吐出ヘッド４１の一例の上面図の流路壁部材１３１０の壁４６ａ、吐出口１０１、インク供給口１０２からなる３列の供給口列１１００および接続端子７を模式的に示したものである。例えば基板幅Ｗｄ＝３ｍｍ、基板長Ｌｄ＝２８ｍｍで設けることができる。
【００５６】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に対応する液体吐出ヘッドの溶解検出配線１１４と、３列の供給口列１１００と、複数のエネルギー発生素子１１１を配列した２列の素子列１１０１と、複数のスイッチング素子からなる駆動素子列１１０２と、を模式的に示したものである。供給口列１１００は、複数のインク供給口１０２から設けられている。素子列１１０１は、供給口列１１００の間に位置するように設けられている。液体吐出ヘッド用基板４５のエネルギー発生素子１１１部分のシリコン化合物層や導電層等の層構成は第１の実施形態と同様に設けられている。溶解検出配線１１４は、一対の接続端子７に接続されて設けられている。
【００５７】
図７（ｃ）は、図７（ａ）のＤ−Ｄ’切断面図であり、液体吐出ヘッド用基板４５と流路壁部材１３１０とを模式的に示している。個別に形成されたの複数のインク供給口１０２は、共通供給口１０３に連通して設けられている。インクタンクから供給されたインクは、共通供給口１０３から夫々のインク供給口１０２に送られ、流路４６を通ってエネルギー発生素子１１１へと運ばれる。このようにシリコン基体１３００に梁部１３００ｂを設けることにより、液体吐出ヘッド４１の基板強度を向上させることができる。さらに、梁部１３００ｂ上に電極１３０７を設けることで、基板面積を大きくすることなくエネルギー発生素子１１１をインク供給口１０２取り囲まれるように設けることができる。共通供給口１０３は、アルカリ溶液を用いた異方性エッチング法で形成することができ、さらにボッシュプロセスなどのドライエッチング法を用いて個別のインク供給口１０２を設けることができる。
【００５８】
図８（ａ）、図７（ｂ）の領域ｅを拡大したものである。エネルギー発生素子１１１には、一対の電極１３０７が接続して設けられている。一対の電極１３０７の一方の電極１３０７ａは２本が接続され、隣接するインク供給口１０２の間の梁部１３００ｂを通ってエネルギー発生素子１１１から遠ざかる側に延長して設けられている。さらに電極１３０７ａは、液体吐出ヘッド４１の端部に設けられた接続端子７にＶＨ配線を介して接続される（不図示）。一対の電極１３０７の他方の電極１３０７ｂは、第２の蓄熱層１３０５に設けられたスルーホール１３０５ａを介して第１の蓄熱層１３０３の上に設けられた電極１３０４（他の配線）に接続される。電極１３０４は、梁部１３００ｂを通ってスイッチング素子１２０３のロジック配線（ドレイン電極）として接続されている。さらにスイッチング素子１２０３のソース電極の側は、第２の蓄熱層１３０５等の上に設けられたＧＮＤＨ配線等を介して接続端子７に接続される（不図示）。隣接するインク供給口１０２の間のシリコンから成る基体１３００の梁部１３００ｂには、第２の蓄熱層１３０５の上に設けられた電極１３０７ａと、第１の蓄熱層１３０３の上に設けられた電極１３０４とが設けられている。
【００５９】
図８（ａ）において基体１３００の面に垂直な方向に関して、エネルギー発生素子１１１の対向する位置には、吐出口１０１が位置するように設けられている。隣接するエネルギー発生素子１１１の間には、流路壁部材１３１０の流路壁４６ａが設けられており、インクは、吐出口１０１の隣接する複数のインク供給口１０２から線対称に供給される。このように設けられていることで、エネルギー発生素子１１１が発熱することで発生する気泡が流路４６内部で線対称に成長して吐出されるため、液滴が着弾位置からよれたりすることを防止することができる。さらに両側からインクが供給されるため、高速で記録動作を行ってもインクが十分に供給され、安定した吐出を行うことができる。
【００６０】
図８（ｂ）は、図８（ａ）のシリコン基体１３００の梁部１３００ｂのＥ−Ｅ’切断面図である。シリコン基体１３００上には、基体１３００を熱酸化させて設けた熱酸化層１３０１が設けられており、その上にＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる第１の蓄熱層１３０３（例えばＢＰＳＧ）が設けられている。第１の蓄熱層１３０３の上には、アルミなどの導電材料（例えばＡｌ−Ｓｉ）等からなる電極１３０４が設けられている。さらに、この電極１３０４を被覆するように第１の蓄熱層１３０３の上にＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる（例えばＰ−ＳｉＯなど）からなる第２の蓄熱層１３０５が設けられている。第２の蓄熱層１３０５の上にはアルミなどの導電材料（例えばＡｌ−Ｃｕ）からなる電極１３０７ａが設けられている。さらに、電極１３０７ａを被覆するように、ＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる絶縁材料からなる絶縁層１３０８（例えばＳｉＮ等）が設けられている。さらに、電極１３０７ａおよび電極１３０４の上側に対応する絶縁層１３０８の上には、インクによる絶縁層１３０８の溶解を防止するために蓄熱層や絶縁層よりも液体に溶解されにくい材料からなる保護層１３０９が設けられている。保護層は、エネルギー発生素子１１１の保護層と同じ材料とすることができＴａやＩｒやＲｕなどの耐火金属からなる金属材料や、炭素膜（ＤＬＣ）あるいは炭化珪素膜（ＳｉＣ）などで設けることができる。
【００６１】
次に、このような液体吐出ヘッド用基板４５に設けられた溶解検出配線１１４について説明する。第１の検出配線５３１４と第２の検出配線５３１７とで設けられている溶解検出配線１１４は、図８（ａ）に示すように各インク供給口１０２を取り囲むように、インク供給口１０２と電極１３０７ａおよび電極１３０４との間に設けられている。
【００６２】
インク供給口１０２の周囲において、溶解検出配線１１４は第１の検出配線５３１４と第２の検出配線５３１７とは積層した状態でインク供給口１０２を取り囲むように設けられている。
【００６３】
第１の検出配線５３１４は、スイッチング素子１２０３に接続する電極１３０４と同様に第１の蓄熱層１３０３の上に設けられ、さらに第２の蓄熱層１３０５で被覆されている。第２の検出配線５３１７は、電極１３０７ａと同様に第２の蓄熱層１３０５の上に配置され、絶縁層１３０８で被覆されて設けられている。
【００６４】
さらに、第１の検出配線５３１４と第２の検出配線５３１７との上側にも、インクによる絶縁層１３０８の溶解を防止するために耐インク性に優れた保護層１３０９が設けられている。そのためシリコン化合物からなる材料で設けられている第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５、絶縁層１３０８が露出する部分はインク供給口１０２に近い領域４６ｃとなっている。絶縁層１３０８の上は保護層１３０９で被覆されているためインクには溶解しにくいため、インクが流路に充填されたときは領域４６ｃから徐々に、第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８の材料が溶出していくことになる。従って電極１３０４や電極１３０７ａの周囲の第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８が溶解する前に、溶解検出配線１１４の周囲の第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８が溶解することになる。
【００６５】
なお隣接するインク供給口１０２を接続する部分は、スイッチング素子１２０３の上側は第２の検出配線５３１７のみで設け、電極１３０７ｂが設けられている部分は第１の検出配線５３１４のみで設けられている。このような部分の第１の検出配線５３１４と第２の検出配線５３１７とが第２の蓄熱層１３０５に設けられたスルーホール１３０５ａを介して接続されている。
【００６６】
インクで第１の蓄熱層１３０３又は第２の蓄熱層１３０５が溶解すると、インクは電極１３０４に達する前に第１の検出配線５３１４に接触し、第２の蓄熱層又は絶縁層１３０８が溶解すると、インクは電極１３０７ａに達する前に第２の検出配線５３１７に接触する。
【００６７】
このように、溶解検出配線を設けて検査作業を行うことで、シリコン化合物の層の溶解を検知することができ、電極が溶解・腐食する前に使用を中止することが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。
【００６８】
また本実施例においても溶解検出配線１１４をインクに接することで酸化還元反応を起こし、腐食・溶解して抵抗値の変化が生じる金属材料を用いることにより、更に信頼性の高い溶解検出配線１１４とすることができる。具体的にはＡｌ，Ｃｕ，Ａｕのいずれか、もしくはこれらの合金等があげられる。酸化還元反応を起こし、腐食・溶解して抵抗値の変化が生じる金属材料を用いることにより、インクと接触した箇所で溶解・腐食が発生するため、接続端子７の間の抵抗値が変化し、出力される電流値に変化が生じる。
【００６９】
さらに、第１の検出配線５３１４を電極１３０４と同じアルミなどの導電材料（例えばＡｌ−Ｓｉ）で設け、第２の検出配線５３１７を電極１３０７ａと同じアルミなどの導電性材料（例えばＡｌ−Ｃｕ）で設けることができる。このように第１の検出配線５３１４と電極１３０４とを同じ材料とし、第２の検出配線５３１７と電極１３０７ａとを同じ材料とすることにより、製造時にそれぞれ一括して形成することができ、製造工程を簡易にすることができる。
【００７０】
なお、第１の蓄熱層１３０３と第２の蓄熱層１３０５との間、又は、第２の蓄熱層１３０５と絶縁層１３０８との間、の一方のみに検出配線を設けることもできる。しかし、両方に設けることにより、第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５、絶縁層１３０８のインクによる溶解速度が異なる場合であっても信頼性高く溶解を検知することができる。
【００７１】
さらに、第３の実施形態のように第１の検出配線５３１４と第２の検出配線５３１７とを第２の蓄熱層１３０５接続する開口部１３０５ｂも、インク供給口１０２の周りを取り囲むように設けることもできる（図８（ｃ））。このように溶解検出配線１１４の断面積を大きくすることができ、接続端子７間の抵抗値を下げることができる。基準抵抗値が低減すれば、インクに接して腐食することで生じる抵抗値変化が顕著となるため、酸化還元反応を起こす金属材料で設ける構成において、より感度良く保護膜層や蓄熱層等のインク溶解を検知することができる。
【００７２】
また、ドライエッチング法を用いて設けたインク供給口１０２の面は、面方位（１１１）ではないため、異方性エッチングで設けたインク供給口よりも液体に溶解されやすい。しかし、上記のように溶解検出配線１１４を設けることで、蓄熱層と絶縁層に加え基体１３００が溶解したとしても検知することができる。さらに、基板の面積を小さくするとともに、液体の供給を十分に行う必要があるため、複数の供給口１０２を設ける形態においては、独立梁部１３００ｂの幅すなわち電極と流路との間の幅が狭くなるため、電極と液体とが接する懸念が強いといえる。上記のように、溶解検出配線１１４を設けることで確実に検知することができ、信頼性の高い液体吐出ヘッドとすることができる。
【００７３】
（第６の実施形態）
本実施形態は、第５の実施形態に係る液体吐出ヘッド４１の梁部１３００ｂに設けられた溶解検出配線１１４の別の構成を示す。エネルギー発生素子１１１部分の層構成及び検査手法は、第１の実施形態と同様に設けられており、複数のインク供給口列およびエネルギー発生素子１１１の配置は、第５の実施形態と同様に設けられている。
【００７４】
図９（ａ）は、図７（ｂ）の領域ｅを拡大したものである。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＦ−Ｆ’切断面図である。
【００７５】
本実施例においてインク供給口１０２を取り囲む溶解検出配線１１４は、第１の検出配線５３１４のみの部分と、第２の検出配線５３１７の部分とが交互に接続して設けられている。すなわち第１の検出配線５３１４と第２の検出配線５３１７とが、第２の蓄熱層１３０５に設けられたスルーホール１３０５ａで接続されている。
【００７６】
インクで第１の蓄熱層１３０３又は第２の蓄熱層１３０５が溶解すると、インクは電極１３０４に達する前に第１の検出配線５３１４に接触し、第２の蓄熱層又は絶縁層１３０８が溶解すると、インクは電極１３０７ａに達する前に第２の検出配線５３１７に接触する。このように、溶解検出配線を設けて検査作業を行うことで、シリコン化合物の層の溶解を検知することができ、電極が溶解・腐食する前に使用を中止することが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。
【００７７】
（第７の実施形態）
第５の実施形態及び第６の実施形態においては、梁部１３００ｂにエネルギー発生素子１１１に電力を供給するための電極が２層で設けられている構成を説明したが、本実施形態においては、１層の構成の場合を説明する。エネルギー発生素子１１１付近の層構成及び検査手法は第１の実施形態と同様であるため省略する。以下、第５の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７８】
図１０（ａ）は、複数のインク供給口１０２と複数のスイッチング素子１２０３からなる駆動素子列１１０２と接続端子７を示した液体吐出ヘッド４１の模式図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の領域ｆを拡大した図である。エネルギー発生素子１１１には、電力を供給する一対の電極１３０７が接続して設けられている。一対の電極１３０７の一方の電極１３０７ａは２本が接続され、隣接するインク供給口１０２の間の梁部１３００ｂを通ってエネルギー発生素子１１１から遠ざかる側に延長して設けられている。さらに電極１３０７ａは、液体吐出ヘッド４１の端部に設けられた接続端子７に、スイッチング素子１２０３の上側に設けられたＶＨ配線３を介して接続されている。一対の電極１３０７の他方の電極１３０７ｂも隣接するインク供給口１０２の間の梁部１３００ｂを通ってエネルギー発生素子１１１から遠ざかる側に延長して設けられており、スイッチング素子１２０３のロジック配線（ドレイン電極）として接続されている。さらにスイッチング素子１２０３のソース電極の側はＧＮＤＨ配線４を介して接続端子７に接続される。
【００７９】
図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）のＧ−Ｇ’切断面図である。シリコン基体１３００上には、基体１３００を熱酸化させて設けた熱酸化層１３０１が設けられており、その上にＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる第１の蓄熱層１３０３（例えばＢＰＳＧ）が設けられている。第１の蓄熱層１３０３の上には、ＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる（例えばＰ−ＳｉＯなど）からなる第２の蓄熱層１３０５が設けられている。第２の蓄熱層１３０５の上にはアルミなどの導電材料（例えばＡｌ−Ｃｕ）からなる一対の電極１３０７（第１の電極１３０７ａ、第２の電極１３０７ｂ）が設けられている。さらに、一対の電極１３０７を被覆するように、ＣＶＤ法等を用いてシリコン化合物からなる絶縁材料からなる絶縁層１３０８（例えばＳｉＮ等）が設けられている。さらに、電極１３０７の上側に対応する絶縁層１３０８の上には、インクによる絶縁層１３０８の溶解を防止するために蓄熱層や絶縁層よりも液体に溶解されにくい材料からなる保護層１３０９が設けられている。保護層は、エネルギー発生素子１１１の保護層と同じ材料とすることができＴａやＩｒやＲｕなどの耐火金属からなる金属材料や、炭素膜（ＤＬＣ）あるいは炭化珪素膜（ＳｉＣ）などで設けることができる。
【００８０】
次に、このような液体吐出ヘッド用基板４５に設けられた溶解検出配線１１４について説明する。溶解検出配線１１４は、図１０（ｂ）に示すように各インク供給口１０２を取り囲むように、インク供給口１０２と一対の電極１３０７との間に設けられており、接続端子７と接続されている。図１０（ｃ）に示すように、溶解検出配線１１４は一対の電極１３０７と同様に第２の蓄熱層１３０５の上に設けられ、さらに絶縁層１３０８で被覆されて設けられている。
【００８１】
溶解検出配線１１４の上側にも、インクによる絶縁層１３０８の溶解を防止するために耐インク性に優れた保護層１３０９が設けられている。そのためシリコン化合物からなる材料で設けられている第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５、絶縁層１３０８が露出する部分はインク供給口１０２に近い領域４６ｃとなっている。絶縁層１３０８の上は保護層１３０９で被覆されているためインクには溶解しにくいため、インクが流路に充填されたときは領域４６ｃから徐々に、第１の蓄熱層１３０３、第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８の材料が溶出していくことになる。従って電極１３０７を被覆する第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８が溶解する前に、溶解検出配線１１４の周囲の第２の蓄熱層１３０５および絶縁層１３０８が溶解することになる。これによりインクは電極１３０７ａに達する前に溶解検出配線１１４に接触することになり、シリコン化合物の層の溶解を検知することができる。このように、溶解検出配線を設けて検査作業を行うことで、電極１３０７が溶解・腐食する前に使用を中止することが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。
【００８２】
（第８の実施形態）
第５の実施形態から第７の実施形態で説明したドライエッチング法を用いて複数のインク供給口１０２を設けた構成は、全てのインク供給口１０２を囲むように溶解検出配線１１４が設けられている。しかし、シリコン化合物からなる層のインク溶解は、局所的に発生するわけではなく、ある程度の領域で一様に発生する。そのため本実施形態に示すように複数のインク供給口１０２の一部分に溶解検出配線１１４を設けるのみでも、信頼性高く溶解を検知することができる。エネルギー発生素子１１１部分の層構成及び検査手法は第１の実施形態で説明したたものと同様であり省略する。また、溶解検出配線１１４の断面構成は第５の実施形態から第７の実施形態で説明したもののいずれを用いても良い。
【００８３】
インク供給口１０２を形成に用いられるボッシュプロセス等のドライエッチング技術では、エッチングが斜めにずれるチルティングと呼ばれる現象がある。シリコン基体を加工するために用いられるアスペクト比の高い反応性イオンエッチング（深堀りエッチング）の手法の１つであるボッシュプロセスを例に説明する。
【００８４】
ボッシュプロセスは、横方向のエッチングを抑制するために側壁に保護膜を設ける保護ステップと、ラジカルによるシリコン基体を等方性エッチングするエッチングステップと、に分かれる。エッチングステップでは、全面がマイナス電荷で帯電している状態でエッチングが行われる。そのため、加工部分の付近にマイナス電荷で帯電している面があると、イオンの進行方向が曲がりエッチング位置がずれる領域が生じてしまう（チルティング現象）。
【００８５】
図１１（ａ）は図１０（ａ）の液体吐出ヘッド４１のＱ−Ｑ’切断面図、図１１（ｂ）はＰ−Ｐ’切断面図である。インク供給口１０２は、共通供給口１０３をアルカリ溶液による異方性エッチングで設けた後に、ボッシュプロセスを用いて形成されるため、基体１３００の壁面１０３ａは約５４．７度に傾斜した傾斜面となっている。図１１（ａ）（ｂ）に示すように、エッチングに用いられるイオンはマイナス電荷５で帯電した右側傾斜面と左側傾斜面から力を受けエッチング位置によっては軌道が曲げられてしまう。そのため、中央部のインク供給口１０２は垂直に形成されるが、傾斜面に近いインク供給口１０２は、いびつな形状となったり、所望の位置（設計位置）からずれるという現象が起きる。このような現象は、Ｐ−Ｐ’切断面方向（基板長手方向）で特に顕著に現れる。これは、Ｐ−Ｐ’切断面方向は対向する傾斜面の距離が長いため、傾斜面に近い領域では片側の傾斜面の力のみしか働かず、イオン６の軌道はより大きく曲げられてしまうためである。つまり、液体吐出ヘッド４１の長手方向の端部近傍のインク供給口１０２の位置が最も設計位置からずれやすく、電極が露出しやすい位置であるといえる。従って、溶解検出配線１１４もインク供給口１０２（流路）に近い位置に設けられており、他の領域に比べて露出しやすい状態となっているといえる。
【００８６】
従ってこの領域にのみ基板端部に溶解検出配線１１４を設けても、液体吐出ヘッド４１全面の信頼性を確保することができる。なお、図１０（ａ）の領域ｆを拡大した図１１（ｃ）に示すように、基板の端部近傍に加え、それ以外の部分にも適宜溶解検出配線を設けておくことでさらに液体吐出ヘッド４１の信頼性を確保することができる。
【００８７】
以上のように、溶解検出配線１１４を複数のインク供給口１０２のうちの一部にのみ設けることで基板面積の削減することができ、コストダウンを達成することができる。
【符号の説明】
【００８８】
７ 端子
４１ 液体吐出ヘッド
４５ 液体吐出ヘッド用基板
４６ 流路
１０２ インク供給口
１１１ エネルギー発生素子
１１４ 溶解検出配線
１３００ 基体
１３０３ 第１の蓄熱層
１３０５ 第２の蓄熱層
１３０８ 絶縁層
１３０９ 保護層
１３０６ 発熱抵抗層
１３０７ 一対の電極
１３１０ 流路壁部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を供給するために貫通して設けられた供給口を有する基体と、該基体の上に設けられたシリコン化合物からなる蓄熱層と、該蓄熱層の上に設けられ、電力を供給することで発熱する材料からなる発熱抵抗層と該発熱抵抗層に接続する一対の電極とからなる、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、前記エネルギー発生素子を被覆するように設けられたシリコン化合物からなる絶縁層と、を有する液体吐出ヘッド用基板と、
前記吐出口と前記供給口とを連通する流路の壁を有し、前記液体吐出ヘッド用基板に接することで前記流路を構成する流路壁部材と、
を備える液体吐出ヘッドにおいて、
前記蓄熱層と前記絶縁層との間であって、前記一対の電極よりも前記流路に近い位置の少なくとも一部分に、金属材料からなり前記基体に設けられた端子に電気的に接続された配線が設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記配線の金属材料は、液体に接することで酸化還元反応を起こす材料であ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】
前記配線の金属材料は、Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕのいずれか、もしくはこれらの合金であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記一対の電極の材料と、前記配線の金属材料とは、同じであ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】
前記配線の上側に対応する前記絶縁層の上には、前記蓄熱層および前記絶縁層よりも液体に溶解されにくい材料からなる保護層が設けられてい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】
前記保護層は、Ｔａ、Ｉｒ、Ｒｕ、炭素膜（ＤＬＣ）および炭化珪素膜（ＳｉＣ）のいずれかからなることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記蓄熱層および前記絶縁層は、ＣＶＤ法を用いて形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記蓄熱層および前記絶縁層の少なくとも一方が溶出し、前記配線が流路に露出したときに、前記一対の端子間に流れる電流値が変化することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記蓄熱層は、基体の上に設けられた第１の蓄熱層と第１の蓄熱層の上に設けられた第２の蓄熱層とからなり、
前記第１の蓄熱層と前記第２の蓄熱層との間には、前記エネルギー発生素子を駆動するかを決定するための駆動素子と接続する他の電極が設けられており、
前記第１の蓄熱層と前記第２の蓄熱層との間であって、前記他の電極より前記流路に近い位置の少なくとも一部分に、金属材料からなり前記基体の上に設けられた一対の端子に電気的に接続された他の配線が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記配線と前記他の配線とは、前記第２の蓄熱層に設けられたスルーホールを介して接続されていることを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記他の配線の金属材料は、液体に接することで酸化還元反応を起こす材料であることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記他の配線の金属材料は、Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕのいずれか、もしくはこれらの合金であることを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
前記他の電極の材料と、前記他の配線の前記金属材料とは、同じであることを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１４】
前記他の配線の上側に対応する前記絶縁層の上には、前記蓄熱層および前記絶縁層よりも液体に溶解されにくい材料からなる保護層が設けられていることを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１５】
前記基体は、複数の前記供給口を配列して設けられた供給口列を複数、有しており、
前記供給口列の間には、複数の前記エネルギー発生素子を配置してなる素子列が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１６】
液体を供給するために貫通して設けられた供給口を有する基体と、
該基体の上に設けられたシリコン化合物からなる蓄熱層と、
該蓄熱層の上に設けられ、電力を供給することで発熱する材料からなる発熱抵抗層と該発熱抵抗層に接続する一対の電極とからなる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、
前記エネルギー発生素子を被覆するように設けられたシリコン化合物からなる絶縁層と、
前記蓄熱層と前記絶縁層との間であって、前記一対の電極よりも前記供給口に近い位置の少なくとも一部分に、金属材料からなり前記基体に設けられた一対の端子に電気的に接続された配線と、
を有することとを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。
【請求項１】
液体を供給するために貫通して設けられた供給口を有する基体と、該基体の上に設けられたシリコン化合物からなる蓄熱層と、該蓄熱層の上に設けられ、電力を供給することで発熱する材料からなる発熱抵抗層と該発熱抵抗層に接続する一対の電極とからなる、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、前記エネルギー発生素子を被覆するように設けられたシリコン化合物からなる絶縁層と、を有する液体吐出ヘッド用基板と、
前記吐出口と前記供給口とを連通する流路の壁を有し、前記液体吐出ヘッド用基板に接することで前記流路を構成する流路壁部材と、
を備える液体吐出ヘッドにおいて、
前記蓄熱層と前記絶縁層との間であって、前記一対の電極よりも前記流路に近い位置の少なくとも一部分に、金属材料からなり前記基体に設けられた端子に電気的に接続された配線が設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記配線の金属材料は、液体に接することで酸化還元反応を起こす材料であ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】
前記配線の金属材料は、Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕのいずれか、もしくはこれらの合金であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記一対の電極の材料と、前記配線の金属材料とは、同じであ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】
前記配線の上側に対応する前記絶縁層の上には、前記蓄熱層および前記絶縁層よりも液体に溶解されにくい材料からなる保護層が設けられてい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】
前記保護層は、Ｔａ、Ｉｒ、Ｒｕ、炭素膜（ＤＬＣ）および炭化珪素膜（ＳｉＣ）のいずれかからなることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記蓄熱層および前記絶縁層は、ＣＶＤ法を用いて形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記蓄熱層および前記絶縁層の少なくとも一方が溶出し、前記配線が流路に露出したときに、前記一対の端子間に流れる電流値が変化することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記蓄熱層は、基体の上に設けられた第１の蓄熱層と第１の蓄熱層の上に設けられた第２の蓄熱層とからなり、
前記第１の蓄熱層と前記第２の蓄熱層との間には、前記エネルギー発生素子を駆動するかを決定するための駆動素子と接続する他の電極が設けられており、
前記第１の蓄熱層と前記第２の蓄熱層との間であって、前記他の電極より前記流路に近い位置の少なくとも一部分に、金属材料からなり前記基体の上に設けられた一対の端子に電気的に接続された他の配線が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記配線と前記他の配線とは、前記第２の蓄熱層に設けられたスルーホールを介して接続されていることを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記他の配線の金属材料は、液体に接することで酸化還元反応を起こす材料であることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記他の配線の金属材料は、Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕのいずれか、もしくはこれらの合金であることを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
前記他の電極の材料と、前記他の配線の前記金属材料とは、同じであることを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１４】
前記他の配線の上側に対応する前記絶縁層の上には、前記蓄熱層および前記絶縁層よりも液体に溶解されにくい材料からなる保護層が設けられていることを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１５】
前記基体は、複数の前記供給口を配列して設けられた供給口列を複数、有しており、
前記供給口列の間には、複数の前記エネルギー発生素子を配置してなる素子列が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１６】
液体を供給するために貫通して設けられた供給口を有する基体と、
該基体の上に設けられたシリコン化合物からなる蓄熱層と、
該蓄熱層の上に設けられ、電力を供給することで発熱する材料からなる発熱抵抗層と該発熱抵抗層に接続する一対の電極とからなる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、
前記エネルギー発生素子を被覆するように設けられたシリコン化合物からなる絶縁層と、
前記蓄熱層と前記絶縁層との間であって、前記一対の電極よりも前記供給口に近い位置の少なくとも一部分に、金属材料からなり前記基体に設けられた一対の端子に電気的に接続された配線と、
を有することとを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−９２１（Ｐ２０１２−９２１Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３９９５６（Ｐ２０１０−１３９９５６）
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]