液体吐出ヘッド用基板及び液体吐出ヘッド、およびその製造方法
【課題】 エネルギー発生素子を保護するために絶縁層を設けた際に、このような絶縁層も溶解してしまう可能性がある
【解決手段】 液体を吐出するために用いられる素子１２と絶縁層１０と基板８を貫通する供給口とを備えた液体吐出ヘッド用基板４０に面する絶縁層の上に、金属からなる第１の保護層が設けられ、かつ供給口の基板が露出する面の上に、金属からなる第２の保護層が設けられている。
【解決手段】 液体を吐出するために用いられる素子１２と絶縁層１０と基板８を貫通する供給口とを備えた液体吐出ヘッド用基板４０に面する絶縁層の上に、金属からなる第１の保護層が設けられ、かつ供給口の基板が露出する面の上に、金属からなる第２の保護層が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出して記録動作を行うために用いられる液体吐出ヘッド用基板及び液体吐出ヘッド、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出することで記録動作を行う記録装置として、インクを吐出するインクジェットプリンターが広く知られている。このような記録装置に用いられる液体吐出ヘッドは、液体を吐出するためエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた液体吐出ヘッド用基板と、吐出口や液体の流路の一部を構成する流路部材とを有して設けられている。液体吐出ヘッド用基板には、エネルギー発生素子に液体を供給する供給口が、シリコンの基板を貫通して設けられている。
【０００３】
近年記録画像の発色性や耐久性を向上させるために、強アルカリ性の液体をインクに使用することが検討されている。シリコンはアルカリ性の溶液に溶解するので、供給口の壁面に存在するシリコンがインクに溶解してしまうのではないかという懸念がある。そのような懸念事項に対応するため、特許文献１には、供給口の内壁が液体に溶解しないように、供給口の内壁に保護層を設ける構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１５１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、流路に面する位置に配されることで、エネルギー発生素子およびそれに接続する配線をインクと電気的に絶縁し、当該素子を保護するための絶縁層にはシリコン酸化物、窒化物等のシリコン化合物が使用されることが多い。
【０００６】
しかしながら特許文献１に開示されるように、供給口の内側に、保護層１５を設けただけでは、インクの種類、使用状況によっては、絶縁層の保護性能がだんだんと低下していく。あるいは供給口の保護層と絶縁層との切れ目の部分から、インクが配線へとリークしてしまう懸念がある。
【０００７】
本発明は上記のような課題を鑑みて発明されたものであり、エネルギー発生素子に対する保護性能がより向上した信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板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】
【０００８】
本発明は、シリコンからなる基板と、該基板に設けられ、液体を吐出口から吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子と、該素子を覆うように設けられた絶縁層と、液体吐出ヘッド用基板を貫通して設けられた液体の供給口と、を有する前記液体吐出ヘッド用基板であって、前記絶縁層を覆うように設けられた、金属からなる第１の保護層と、
前記供給口の内壁の表面を覆うように、前記第１の保護層と連続して設けられた、金属からなる第２の保護層と、が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、流路に面する絶縁層と供給口との表面に金属からなる保護層を設けているため、エネルギー発生素子はより確実に保護され信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドの斜視図および切断面図である。
【図２】第１の実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法を示す切断面図である。
【図３】第１の実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法を示す切断面図である。
【図４】第２の実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法を示す切断面図である。
【図５】第２の実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法を示す切断面図である。
【図６】第２の実施形態における液体吐出ヘッドの一部を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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こととする。
【００１３】
さらに「液体」とは広く解釈されるべきものであり、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を言うものとする。インクまたは被記録媒体の処理としては、例えば、被記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上などのことを言うものとする。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明を適用することのできる液体吐出ヘッドの斜視図であり、図１（ｂ）は、本実施形態の液体吐出ヘッドの図１（ａ）中のＡ−Ａ’の切断面図を示している。本実施形態の液体吐出ヘッド４１は、エネルギー発生素子１２を備えた液体吐出ヘッド用基板４０と、液体吐出ヘッド用基板４０の上に設けられた流路部材９とを有している。流路部材９は、エネルギー発生素子１２により発生されるエネルギーを利用して液体を吐出する吐出口１と、吐出口１に連通する流路２の凹部２ａとを有している。この凹部２ａを内側にして、流路部材９が液体吐出ヘッド用基板４０に接することで流路２が設けられている。さらに、液体吐出ヘッド４１は、流路２に液体を送るためにシリコンからなる基板８を貫通して設けられる供給口３と、外部との電気的接続を行う端子部４２と、を有している。このような液体吐出ヘッドはアルミナなどからなる液体吐出ユニット（不図示）の支持基板に搭載される。この液体吐出ユニットから供給口３を介して供給された液体が、流路２に運ばれ、エネルギー発生素子１２の発生する熱エネルギーによって、膜沸騰を起こし吐出口１から吐出されることで、記録動作が行われる。
【００１５】
液体吐出ヘッド用基板４０には、エネルギー発生素子１２とエネルギー発生素子１２を駆動するために接続される電源配線（不図示）とが設けられている。さらにエネルギー発生素子１２と電力配線との上には、絶縁性を確保するために酸化シリコンや窒化シリコンを主成分とする絶縁層１０が設けられている。絶縁層１０は、単層または複数を積層して設けても良い。エネルギー発生素子１２の上側に位置する絶縁層１０の一部の上には、液体を吐出する際に発生するキャビテーションからエネルギー発生素子１２を保護するために、Ｔａなどの金属からなる耐キャビテーション層１７が設けられている。
【００１６】
絶縁層１０の上と、耐キャビテーション層１７の一部の上には、金属からなる第１の保護層４が設けられている。さらに、供給口３の内壁の表面１１には、金属からなる第２の保護層５が設けられている。このように、シリコンを含有する絶縁層１０と基板８の液体に接する部分に金属からなる保護層４，５で、シリコンを溶解する強アルカリ性等の液体を用いたとしても、絶縁層１０や基板８の溶解を防止することができる。具体的には、ｐＨ７以上アルカリ性の場合シリコンが溶解することが確認されており、特にｐＨ９以上の強アルカリ性の場合には、シリコンの溶解スピードが速く、シリコンが露出した状態では液体吐出ヘッドに用いることが困難であるといえる。従って、このようなアルカリ性の液体を用いたとしても、保護層４，５を設けることによりシリコンが溶解されない信頼性の高い液体吐出ヘッドとすることができる。
【００１７】
第１の保護層４および第２の保護層５に用いられる金属材料としては、インク等の液体に対して溶解しにくい金属材料を選択することが好ましく、具体的にはＡｕ、Ｎｉ、Ｐｔのいずれか若しくはこれらの合金を用いることができる。また、第１の保護層４と第２の保護層５とは、同じ組成の金属材料を用いることもできる。なお、耐キャビテーション層１７は、エネルギー発生素子１２の設けられている領域より大きい領域を覆う様に設けられ、耐キャビテーション層１７の中央部には、金属からなる第１の保護層４は位置しないように設けられている。このように耐キャビテーション層１７の中央部に第１の保護層４を設けないことにより、効率的にエネルギー発生素子１２のエネルギーを液体に伝え、記録動作を行うことができる。また、この第1の保護層４が設けられていない領域には、Ｔａ等の金属からなる耐キャビテーション層１７が設けられており、直接液体が絶縁層１０に接しないため、絶縁層１０が溶解することがない。なお、耐キャビテーション層１７を設けない場合には、エネルギー発生素子１２が設けられている領域の上側にも第1の保護層４を設ける必要がある。シリコン基板のエネルギー発生素子１２が設けられた側の面とは反対側の面には、支持基板が接続されるため、このような金属からなる層は設ける必要はない。
【００１８】
以上のように、絶縁層１０の上の液体に接する部分に第１の保護層４を設け、シリコンが露出する供給口の面に第２の保護層５を設けることにより、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。
【００１９】
（製造方法）
図２および図３は、図１（ａ）のＡ−Ａ’切断面の液体吐出ヘッドの製造方法を示す図である。
【００２０】
まず、図２（ａ）に示すように、複数のエネルギー発生素子１２と、エネルギー発生素子１２と電気的に接続する電力配線（不図示）とを設けたシリコンからなる基板８を用意する。さらに、エネルギー発生素子１２および電力配線（不図示）の上に、酸化シリコン（ＳｉＯ）を主成分とする層と窒化シリコン（ＳｉＮ）を主成分とする層とを積層して絶縁層１０を設ける。Ｔａを主材料とする耐キャビテーション層１７をエネルギー発生素子１２の上側を覆う様に絶縁層１０の上に設ける。
【００２１】
次に図２（ｂ）に示すように、エネルギー発生素子１２が形成されている基板８の第１の面の絶縁層１０と耐キャビテーション層１７との上にスパッタ法を用いて金属からなる層４ａを設ける。層４ａとして用いられる材料は、強アルカリ性の液体等を用いて記録動作をしたとしても、溶解することのない材料である必要があり、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔのいずれか若しくはこれらの合金を用いることができる。ここではＡｕを用いて説明する。
【００２２】
次に層４ａの上にフォトリソグラフィ法を用いてレジストマスクを設ける。さらにＡｕをエッチングすることができるヨウ素・ヨウ化カリウム溶液で図２（ｃ）のように、耐キャビテーション層１７の中央部に位置する層４ａをエッチングして除去し、流路に面する絶縁層１０を保護する第１の保護層にパターニングする。
【００２３】
次に、溶解可能な感光性樹脂材料をスピンコート法またはロールコート法を用いて塗布し、さらにフォトリソグラフィ法を用いて、流路２を設ける位置となる第１の保護層４と絶縁層１０との上に型材１４を形成する（図２（ｄ））。型材１４の材料としては、型材１４の上に設ける流路部材９に用いられる材料に含有される溶媒に膨潤することが少なく、かつ、後から容易に溶解することが可能である材料であればよい。具体的には感光性を有するポリメチルイソプロペニルケトンを用いることができる。
【００２４】
次に、絶縁層１０と型材１４との上に、流路部材９となる感光性樹脂材料をスピンコート法やロールコート法により設け、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングして複数の吐出口１を形成する（図２（ｅ））。感光性樹脂材料としては、液体によって膨潤することが少なく、絶縁層１０との密着性、外的な衝撃に対する強度、及び吐出口１を高精度に設けることのできる感光性を有していることが必要である。具体的には、エポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０ダイセル化学（株））、ポリエーテルアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリエステル樹脂等からなる熱可塑性樹脂を用いることができる。次に、基板８のエネルギー発生素子１２が設けられた第１の面とは反対側の面である第２の面に、スピンコート法やロールコート法を用いて感光性レジストを塗布し、フォトリソグラフィ法を用いて供給口３を設ける領域以外の部分にレジストマスクを設ける。
【００２５】
さらにＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドライド）溶液に図２（ｅ）のように設けた基板を浸漬し、ウエットエッチング法を用いて、第１の面と第２の面とを貫通する供給口３を設ける（図２（ｆ））。基板８として、第２の面が（１１０）面となっているシリコン基板を用いることにより、開口角が約５４．７°となる供給口３を得ることができる。
【００２６】
次に、供給口３の開口部１５の絶縁層１０を除去する。絶縁層１０として酸化シリコンと窒化シリコンとを用いる場合、バッファードフッ酸を用いたウエットエッチング法で酸化シリコンを除去し、ＣＦ４ガスとＯ２ガスを用いたドライエッチング法で窒化シリコンを除去する。
【００２７】
次に、図３（ａ）に示すように、供給口３の内壁の表面１１上に、第２の保護層５となる金属からなる層５ａをスパッタ法を用いて設ける。第２の保護層５は、第１の保護層４と同様に強アルカリ性の液体等を用いて記録動作をしたとしても、溶解することのない材料である必要があり、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔのいずれか若しくはこれらの合金を用いることができる。なお、第１の保護層４と異なる金属を用いることもできる。
【００２８】
次に、基板８の第２の面の側に、スピンコート法やロールコート法を用いて感光性レジストを塗布し、さらにフォトリソグラフィ法を用いてパターニングして、開口部１５以外の部分にマスク１６を設ける。続いて、開口部１５に位置する第２の保護層５ａの一部をウエットエッチングにより除去し、第２の保護層５を設ける（図３（ｂ））。
【００２９】
次に、マスク１６のレジストを剥離液等を用いて除去する。さらに型材１４は、流路部材９の上からＵＶ露光した後、乳酸メチルに浸漬することで除去し、供給口３と流路２と吐出口１とを連通させる（図３（ｃ））。
【００３０】
以上の製造方法により、シリコンを含有する部分の上に、液体が直接接しないように、第１の保護層４と第２の保護層５とが設けられている液体吐出ヘッド４１が完成する。これにより、シリコンを含有する絶縁層１０や供給口３の内壁の表面１１が液体に溶解することを防ぐことができ、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
図１（ｃ）は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド４１の、図１（ａ）中のＡ−Ａ’の切断面図である。液体吐出ヘッド４１の第１の保護層４の流路２の側の表面は、凹凸形状となっており、これにより液体に対し親水性を有するように設けられている。このとき、第１の保護層４の表面の中心線平均粗さＲａは、０．０２μｍ＜Ｒａ≦０．３μｍと制御されている。Ｒａが０．０２以下としてしまうと液体に対して撥水状態となり、Ｒａが０．３μｍより大きくなると、流路の内部の凹凸が大きすぎて、吐出後の液体のリフィルが迅速に行えず、連続吐出を行うことができなくなるためである。このように凹凸を有する第１の保護層４を設け、表面を親水性とすることにより、吐出口１の周囲に気泡が発生したとしても流路２の外に気泡を排出することができ、気泡による吐出不良などを防止することができる。
【００３２】
それ以外の構成は、第１の実施形態と同様である。以下、本実施形態の製造方法について説明する。
【００３３】
（製造方法）
図４および図５の各図は、図１（ａ）のＡ−Ａ’切断面の液体吐出ヘッドの製造方法を示す図である。
【００３４】
まず、図４（ａ）に示すように、複数のエネルギー発生素子１２と、エネルギー発生素子１２と電気的に接続する電力配線（不図示）とを設けたシリコンからなる基板８を用意する。さらに、エネルギー発生素子１２および電力配線（不図示）の上に、酸化シリコン（ＳｉＯ）を主成分とする層と窒化シリコン（ＳｉＮ）を主成分とする層とを積層して絶縁層１０を設ける。Ｔａを主材料とする耐キャビテーション層１７をエネルギー発生素子１２の上側を覆う様に絶縁層１０の上に設ける。
【００３５】
次に図４（ｂ）に示すように、エネルギー発生素子１２が形成されている基板８の第１の面の絶縁層１０と耐キャビテーション層１７との上に、第１の保護層４の核として凹凸部材２０を設ける。この凹凸部材２０は、スパッタ法を用いてチタンタングステン（ＴｉＷ）からなる第１の中間層６と、金属からなる層４ａとを積層して設けることができる。金属からなる層４ａに用いられる材料は、強アルカリ性の液体等を用いて記録動作をしたとしても、溶解することのない材料かつ、無電解めっき法を行う際の核となる必要があり、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔのいずれか若しくはこれらの合金を用いることができる。ここではＡｕを用いて説明する。第１の中間層６は、第１の保護層４や金属からなる層４ａに用いられる材料が絶縁層１０に拡散（マイグレーション）することを防止する拡散防止層として用いられる。なお、この第１の中間層６は複数の積層構造であっても良く、拡散が見られない場合には中間層を設けなくても良い。
【００３６】
次に層４ａの上にフォトリソグラフィ法を用いてレジストマスクを設け、層４ａのＡｕをエッチングすることのできるヨウ素・ヨウ化カリウム溶液で図４（ｃ）のようにパターニングする。さらに、過酸化水素水を用いてチタンタングステンからなる第１の中間層６をパターニングする。これにより凹凸部材２０を設ける。
凹凸部材２０は、図６（ａ）に示すような格子状や図６（ｂ）に示すような列状に設けることができる。図６（ａ）と図６（ｂ）のＫ−Ｋ’切断面図を図６（ｃ）に示す。凹凸部材２０の幅Ａは、０．１μｍ≦Ａ≦４μｍとなるように設けることが好ましい。０．１μｍ≦Ａの幅とすることで無電解めっき法を行った際に効果的に金属を析出させることができる。またＡ≦４μｍとすることで、絶縁層１０が露出することなく層４を析出させたとしても、層４の膜厚が２μｍ以下となりエネルギー発生素子１２の発生するエネルギーを液体に効率的に伝えることができる。
【００３７】
次に、溶解可能な感光性樹脂材料をスピンコート法またはロールコート法を用いて塗布し、さらにフォトリソグラフィ法を用いて、流路２を設ける位置となる第１の保護層４と絶縁層１０との上に型材１４を形成する（図４（ｄ））。型材１４の材料としては、型材１４の上に設ける流路部材９に用いられる材料に含有される溶媒に膨潤することが少なく、かつ、後から容易に溶解することが可能である材料であればよい。具体的には感光性を有するポリメチルイソプロペニルケトンを用いることができる。
【００３８】
次に、絶縁層１０と型材１４との上に、流路部材９となる感光性樹脂材料をスピンコート法やロールコート法により設け、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングして複数の吐出口１を形成する（図４（ｅ））。感光性樹脂材料としては、液体によって膨潤することが少なく、絶縁層１０との密着性、外的な衝撃に対する強度、及び吐出口１を高精度に設けることのできる感光性を有していることが必要である。具体的にはエポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０ダイセル化学（株））、ポリエーテルアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリエステル樹脂等からなる熱可塑性樹脂を用いることができる。次に、基板８のエネルギー発生素子１２が設けられた第１の面とは反対側の面である第２の面に、スピンコート法やロールコート法を用いて感光性レジストを塗布し、フォトリソグラフィ法を用いて供給口３を設ける領域以外の部分にレジストマスクを設ける。
【００３９】
さらにＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドライド）溶液に図４（ｅ）のように設けた基板を浸漬し、ウエットエッチング法を用いて、第１の面と第２の面とを貫通する供給口３を設ける（図４（ｆ））。基板８として、第２の面が（１１０）面となっているシリコン基板を用いることにより、開口角が約５４．７°となる供給口３を得ることができる。
【００４０】
次に、供給口３の開口部１５の絶縁層１０を除去する。絶縁層１０として酸化シリコンと窒化シリコンを用いる場合、バッファードフッ酸を用いたウエットエッチング法で酸化シリコンを除去し、ＣＦ４ガスとＯ２ガスを用いたドライエッチング法で窒化シリコンを除去する。
【００４１】
次に、図５（ａ）に示すように、供給口３の内壁の表面１１上に、チタンタングステンからなる第２の中間層７の一部となる層７ａと、無電解めっき法を行う際の核として用いることのできる第２の保護層５の一部となる金属からなる層５ａをスパッタ法で設ける。金属からなる層５ａは、強アルカリ性の液体等を用いて記録動作をしたとしても、溶解することのない材料かつ、無電解めっき法を行う際の核となる必要があり、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔのいずれか若しくはこれらの合金を用いることができる。第２の中間層７は、第２の保護層５に用いられる材料が絶縁層１０に拡散することを防止する拡散防止層として用いられる。なお、第２の中間層７も複数の積層構造であっても良く、拡散が見られない場合には中間層を設けなくても良い。
【００４２】
次に、基板８の第２の面の側に、スピンコート法やロールコート法を用いて感光性レジストを塗布し、さらにフォトリソグラフィ法を用いてパターニングして、開口部１５以外の部分にマスク１６を設ける。続いて、開口部１５に位置する層５ａと層７ａとの一部をウエットエッチングにより除去し、第２の保護層５と第２の中間層７とを設ける（図５（ｂ））。
【００４３】
次に、マスク１６のレジストを剥離液等を用いて除去する。さらに型材１４は、流路部材９の上からＵＶ露光した後、乳酸メチルに浸漬することで除去し、供給口３と流路２と吐出口１とを連通させる（図５（ｃ））。
【００４４】
次に、図５（ｄ）に示すように凹凸部材２０の層４ａ無電解めっきの核として用いて、第１の保護層４を析出させる。めっき層は、強アルカリ性の液体等を用いて記録動作をしたとしても、溶解することのないＡｕ、Ｎｉ、Ｐｔを含有する材料を用いることができる。また、第２の保護層５を核として用いて無電解めっきを行うことで、第２の保護層５の膜厚を厚くし、さらに信頼性の高い第２の保護層５とすることができる。
【００４５】
第１の保護層４と第２の保護層５とが、同じ材料である場合には同時に析出させることができる。なお、第１の保護層４と第２の保護層５とを異なる金属とする場合には、無電解めっき析出を複数回実施しても良い。
【００４６】
無電解めっき法は、液体吐出ヘッド用基板４０の絶縁層１０の表面が、第１の保護層４で被覆されるまで行う。第１の保護層４と第２の保護層５の膜厚は、凹凸部材２０の幅Ａによって異なるが、幅Ａを０．２μｍで設けた場合には、無電解めっき析出高さを０．１μｍ以上とする必要がある。すなわち、隣接する凹凸部材２０の間の幅をＡ、第１の保護層４のＡｕの膜厚をＢとした時、Ａ／２≦Ｂとなる必要がある。また、無電解めっき法のよる第１の保護層４の厚さは、エネルギー発生素子１２の発生するエネルギーを液体に効率的に伝えることができるように２μｍ以下とすることが好ましい。
【００４７】
また第１の保護層４の表面粗さは、中心線平均粗さＲａを０．０２μｍ＜Ｒａ≦０．３μｍとすることが好ましい。これにより流路２のインク接触面において、親水性を向上させることができ、気泡による影響を低減させることができる。
【００４８】
以上の製造方法により、シリコンを含有する絶縁層１０や供給口３の内壁の表面１１が液体に溶解することを防ぐことができ、かつ気泡による影響を低減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ができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ 吐出口
２ 流路
３ 供給口
４ 第１の保護層
５ 第２の保護層
６ 第１の中間層
７ 第２の中間層
８ 基板
９ 流路部材
１０ 絶縁層
１２ エネルギー発生素子
１７ 耐キャビテーション層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出して記録動作を行うために用いられる液体吐出ヘッド用基板及び液体吐出ヘッド、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出することで記録動作を行う記録装置として、インクを吐出するインクジェットプリンターが広く知られている。このような記録装置に用いられる液体吐出ヘッドは、液体を吐出するためエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた液体吐出ヘッド用基板と、吐出口や液体の流路の一部を構成する流路部材とを有して設けられている。液体吐出ヘッド用基板には、エネルギー発生素子に液体を供給する供給口が、シリコンの基板を貫通して設けられている。
【０００３】
近年記録画像の発色性や耐久性を向上させるために、強アルカリ性の液体をインクに使用することが検討されている。シリコンはアルカリ性の溶液に溶解するので、供給口の壁面に存在するシリコンがインクに溶解してしまうのではないかという懸念がある。そのような懸念事項に対応するため、特許文献１には、供給口の内壁が液体に溶解しないように、供給口の内壁に保護層を設ける構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１５１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、流路に面する位置に配されることで、エネルギー発生素子およびそれに接続する配線をインクと電気的に絶縁し、当該素子を保護するための絶縁層にはシリコン酸化物、窒化物等のシリコン化合物が使用されることが多い。
【０００６】
しかしながら特許文献１に開示されるように、供給口の内側に、保護層１５を設けただけでは、インクの種類、使用状況によっては、絶縁層の保護性能がだんだんと低下していく。あるいは供給口の保護層と絶縁層との切れ目の部分から、インクが配線へとリークしてしまう懸念がある。
【０００７】
本発明は上記のような課題を鑑みて発明されたものであり、エネルギー発生素子に対する保護性能がより向上した信頼性の高い液体吐出ヘッド用基板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】
【０００８】
本発明は、シリコンからなる基板と、該基板に設けられ、液体を吐出口から吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子と、該素子を覆うように設けられた絶縁層と、液体吐出ヘッド用基板を貫通して設けられた液体の供給口と、を有する前記液体吐出ヘッド用基板であって、前記絶縁層を覆うように設けられた、金属からなる第１の保護層と、
前記供給口の内壁の表面を覆うように、前記第１の保護層と連続して設けられた、金属からなる第２の保護層と、が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、流路に面する絶縁層と供給口との表面に金属からなる保護層を設けているため、エネルギー発生素子はより確実に保護され信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドの斜視図および切断面図である。
【図２】第１の実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法を示す切断面図である。
【図３】第１の実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法を示す切断面図である。
【図４】第２の実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法を示す切断面図である。
【図５】第２の実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法を示す切断面図である。
【図６】第２の実施形態における液体吐出ヘッドの一部を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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こととする。
【００１３】
さらに「液体」とは広く解釈されるべきものであり、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を言うものとする。インクまたは被記録媒体の処理としては、例えば、被記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上などのことを言うものとする。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明を適用することのできる液体吐出ヘッドの斜視図であり、図１（ｂ）は、本実施形態の液体吐出ヘッドの図１（ａ）中のＡ−Ａ’の切断面図を示している。本実施形態の液体吐出ヘッド４１は、エネルギー発生素子１２を備えた液体吐出ヘッド用基板４０と、液体吐出ヘッド用基板４０の上に設けられた流路部材９とを有している。流路部材９は、エネルギー発生素子１２により発生されるエネルギーを利用して液体を吐出する吐出口１と、吐出口１に連通する流路２の凹部２ａとを有している。この凹部２ａを内側にして、流路部材９が液体吐出ヘッド用基板４０に接することで流路２が設けられている。さらに、液体吐出ヘッド４１は、流路２に液体を送るためにシリコンからなる基板８を貫通して設けられる供給口３と、外部との電気的接続を行う端子部４２と、を有している。このような液体吐出ヘッドはアルミナなどからなる液体吐出ユニット（不図示）の支持基板に搭載される。この液体吐出ユニットから供給口３を介して供給された液体が、流路２に運ばれ、エネルギー発生素子１２の発生する熱エネルギーによって、膜沸騰を起こし吐出口１から吐出されることで、記録動作が行われる。
【００１５】
液体吐出ヘッド用基板４０には、エネルギー発生素子１２とエネルギー発生素子１２を駆動するために接続される電源配線（不図示）とが設けられている。さらにエネルギー発生素子１２と電力配線との上には、絶縁性を確保するために酸化シリコンや窒化シリコンを主成分とする絶縁層１０が設けられている。絶縁層１０は、単層または複数を積層して設けても良い。エネルギー発生素子１２の上側に位置する絶縁層１０の一部の上には、液体を吐出する際に発生するキャビテーションからエネルギー発生素子１２を保護するために、Ｔａなどの金属からなる耐キャビテーション層１７が設けられている。
【００１６】
絶縁層１０の上と、耐キャビテーション層１７の一部の上には、金属からなる第１の保護層４が設けられている。さらに、供給口３の内壁の表面１１には、金属からなる第２の保護層５が設けられている。このように、シリコンを含有する絶縁層１０と基板８の液体に接する部分に金属からなる保護層４，５で、シリコンを溶解する強アルカリ性等の液体を用いたとしても、絶縁層１０や基板８の溶解を防止することができる。具体的には、ｐＨ７以上アルカリ性の場合シリコンが溶解することが確認されており、特にｐＨ９以上の強アルカリ性の場合には、シリコンの溶解スピードが速く、シリコンが露出した状態では液体吐出ヘッドに用いることが困難であるといえる。従って、このようなアルカリ性の液体を用いたとしても、保護層４，５を設けることによりシリコンが溶解されない信頼性の高い液体吐出ヘッドとすることができる。
【００１７】
第１の保護層４および第２の保護層５に用いられる金属材料としては、インク等の液体に対して溶解しにくい金属材料を選択することが好ましく、具体的にはＡｕ、Ｎｉ、Ｐｔのいずれか若しくはこれらの合金を用いることができる。また、第１の保護層４と第２の保護層５とは、同じ組成の金属材料を用いることもできる。なお、耐キャビテーション層１７は、エネルギー発生素子１２の設けられている領域より大きい領域を覆う様に設けられ、耐キャビテーション層１７の中央部には、金属からなる第１の保護層４は位置しないように設けられている。このように耐キャビテーション層１７の中央部に第１の保護層４を設けないことにより、効率的にエネルギー発生素子１２のエネルギーを液体に伝え、記録動作を行うことができる。また、この第1の保護層４が設けられていない領域には、Ｔａ等の金属からなる耐キャビテーション層１７が設けられており、直接液体が絶縁層１０に接しないため、絶縁層１０が溶解することがない。なお、耐キャビテーション層１７を設けない場合には、エネルギー発生素子１２が設けられている領域の上側にも第1の保護層４を設ける必要がある。シリコン基板のエネルギー発生素子１２が設けられた側の面とは反対側の面には、支持基板が接続されるため、このような金属からなる層は設ける必要はない。
【００１８】
以上のように、絶縁層１０の上の液体に接する部分に第１の保護層４を設け、シリコンが露出する供給口の面に第２の保護層５を設けることにより、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。
【００１９】
（製造方法）
図２および図３は、図１（ａ）のＡ−Ａ’切断面の液体吐出ヘッドの製造方法を示す図である。
【００２０】
まず、図２（ａ）に示すように、複数のエネルギー発生素子１２と、エネルギー発生素子１２と電気的に接続する電力配線（不図示）とを設けたシリコンからなる基板８を用意する。さらに、エネルギー発生素子１２および電力配線（不図示）の上に、酸化シリコン（ＳｉＯ）を主成分とする層と窒化シリコン（ＳｉＮ）を主成分とする層とを積層して絶縁層１０を設ける。Ｔａを主材料とする耐キャビテーション層１７をエネルギー発生素子１２の上側を覆う様に絶縁層１０の上に設ける。
【００２１】
次に図２（ｂ）に示すように、エネルギー発生素子１２が形成されている基板８の第１の面の絶縁層１０と耐キャビテーション層１７との上にスパッタ法を用いて金属からなる層４ａを設ける。層４ａとして用いられる材料は、強アルカリ性の液体等を用いて記録動作をしたとしても、溶解することのない材料である必要があり、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔのいずれか若しくはこれらの合金を用いることができる。ここではＡｕを用いて説明する。
【００２２】
次に層４ａの上にフォトリソグラフィ法を用いてレジストマスクを設ける。さらにＡｕをエッチングすることができるヨウ素・ヨウ化カリウム溶液で図２（ｃ）のように、耐キャビテーション層１７の中央部に位置する層４ａをエッチングして除去し、流路に面する絶縁層１０を保護する第１の保護層にパターニングする。
【００２３】
次に、溶解可能な感光性樹脂材料をスピンコート法またはロールコート法を用いて塗布し、さらにフォトリソグラフィ法を用いて、流路２を設ける位置となる第１の保護層４と絶縁層１０との上に型材１４を形成する（図２（ｄ））。型材１４の材料としては、型材１４の上に設ける流路部材９に用いられる材料に含有される溶媒に膨潤することが少なく、かつ、後から容易に溶解することが可能である材料であればよい。具体的には感光性を有するポリメチルイソプロペニルケトンを用いることができる。
【００２４】
次に、絶縁層１０と型材１４との上に、流路部材９となる感光性樹脂材料をスピンコート法やロールコート法により設け、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングして複数の吐出口１を形成する（図２（ｅ））。感光性樹脂材料としては、液体によって膨潤することが少なく、絶縁層１０との密着性、外的な衝撃に対する強度、及び吐出口１を高精度に設けることのできる感光性を有していることが必要である。具体的には、エポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０ダイセル化学（株））、ポリエーテルアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリエステル樹脂等からなる熱可塑性樹脂を用いることができる。次に、基板８のエネルギー発生素子１２が設けられた第１の面とは反対側の面である第２の面に、スピンコート法やロールコート法を用いて感光性レジストを塗布し、フォトリソグラフィ法を用いて供給口３を設ける領域以外の部分にレジストマスクを設ける。
【００２５】
さらにＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドライド）溶液に図２（ｅ）のように設けた基板を浸漬し、ウエットエッチング法を用いて、第１の面と第２の面とを貫通する供給口３を設ける（図２（ｆ））。基板８として、第２の面が（１１０）面となっているシリコン基板を用いることにより、開口角が約５４．７°となる供給口３を得ることができる。
【００２６】
次に、供給口３の開口部１５の絶縁層１０を除去する。絶縁層１０として酸化シリコンと窒化シリコンとを用いる場合、バッファードフッ酸を用いたウエットエッチング法で酸化シリコンを除去し、ＣＦ４ガスとＯ２ガスを用いたドライエッチング法で窒化シリコンを除去する。
【００２７】
次に、図３（ａ）に示すように、供給口３の内壁の表面１１上に、第２の保護層５となる金属からなる層５ａをスパッタ法を用いて設ける。第２の保護層５は、第１の保護層４と同様に強アルカリ性の液体等を用いて記録動作をしたとしても、溶解することのない材料である必要があり、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔのいずれか若しくはこれらの合金を用いることができる。なお、第１の保護層４と異なる金属を用いることもできる。
【００２８】
次に、基板８の第２の面の側に、スピンコート法やロールコート法を用いて感光性レジストを塗布し、さらにフォトリソグラフィ法を用いてパターニングして、開口部１５以外の部分にマスク１６を設ける。続いて、開口部１５に位置する第２の保護層５ａの一部をウエットエッチングにより除去し、第２の保護層５を設ける（図３（ｂ））。
【００２９】
次に、マスク１６のレジストを剥離液等を用いて除去する。さらに型材１４は、流路部材９の上からＵＶ露光した後、乳酸メチルに浸漬することで除去し、供給口３と流路２と吐出口１とを連通させる（図３（ｃ））。
【００３０】
以上の製造方法により、シリコンを含有する部分の上に、液体が直接接しないように、第１の保護層４と第２の保護層５とが設けられている液体吐出ヘッド４１が完成する。これにより、シリコンを含有する絶縁層１０や供給口３の内壁の表面１１が液体に溶解することを防ぐことができ、信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
図１（ｃ）は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド４１の、図１（ａ）中のＡ−Ａ’の切断面図である。液体吐出ヘッド４１の第１の保護層４の流路２の側の表面は、凹凸形状となっており、これにより液体に対し親水性を有するように設けられている。このとき、第１の保護層４の表面の中心線平均粗さＲａは、０．０２μｍ＜Ｒａ≦０．３μｍと制御されている。Ｒａが０．０２以下としてしまうと液体に対して撥水状態となり、Ｒａが０．３μｍより大きくなると、流路の内部の凹凸が大きすぎて、吐出後の液体のリフィルが迅速に行えず、連続吐出を行うことができなくなるためである。このように凹凸を有する第１の保護層４を設け、表面を親水性とすることにより、吐出口１の周囲に気泡が発生したとしても流路２の外に気泡を排出することができ、気泡による吐出不良などを防止することができる。
【００３２】
それ以外の構成は、第１の実施形態と同様である。以下、本実施形態の製造方法について説明する。
【００３３】
（製造方法）
図４および図５の各図は、図１（ａ）のＡ−Ａ’切断面の液体吐出ヘッドの製造方法を示す図である。
【００３４】
まず、図４（ａ）に示すように、複数のエネルギー発生素子１２と、エネルギー発生素子１２と電気的に接続する電力配線（不図示）とを設けたシリコンからなる基板８を用意する。さらに、エネルギー発生素子１２および電力配線（不図示）の上に、酸化シリコン（ＳｉＯ）を主成分とする層と窒化シリコン（ＳｉＮ）を主成分とする層とを積層して絶縁層１０を設ける。Ｔａを主材料とする耐キャビテーション層１７をエネルギー発生素子１２の上側を覆う様に絶縁層１０の上に設ける。
【００３５】
次に図４（ｂ）に示すように、エネルギー発生素子１２が形成されている基板８の第１の面の絶縁層１０と耐キャビテーション層１７との上に、第１の保護層４の核として凹凸部材２０を設ける。この凹凸部材２０は、スパッタ法を用いてチタンタングステン（ＴｉＷ）からなる第１の中間層６と、金属からなる層４ａとを積層して設けることができる。金属からなる層４ａに用いられる材料は、強アルカリ性の液体等を用いて記録動作をしたとしても、溶解することのない材料かつ、無電解めっき法を行う際の核となる必要があり、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔのいずれか若しくはこれらの合金を用いることができる。ここではＡｕを用いて説明する。第１の中間層６は、第１の保護層４や金属からなる層４ａに用いられる材料が絶縁層１０に拡散（マイグレーション）することを防止する拡散防止層として用いられる。なお、この第１の中間層６は複数の積層構造であっても良く、拡散が見られない場合には中間層を設けなくても良い。
【００３６】
次に層４ａの上にフォトリソグラフィ法を用いてレジストマスクを設け、層４ａのＡｕをエッチングすることのできるヨウ素・ヨウ化カリウム溶液で図４（ｃ）のようにパターニングする。さらに、過酸化水素水を用いてチタンタングステンからなる第１の中間層６をパターニングする。これにより凹凸部材２０を設ける。
凹凸部材２０は、図６（ａ）に示すような格子状や図６（ｂ）に示すような列状に設けることができる。図６（ａ）と図６（ｂ）のＫ−Ｋ’切断面図を図６（ｃ）に示す。凹凸部材２０の幅Ａは、０．１μｍ≦Ａ≦４μｍとなるように設けることが好ましい。０．１μｍ≦Ａの幅とすることで無電解めっき法を行った際に効果的に金属を析出させることができる。またＡ≦４μｍとすることで、絶縁層１０が露出することなく層４を析出させたとしても、層４の膜厚が２μｍ以下となりエネルギー発生素子１２の発生するエネルギーを液体に効率的に伝えることができる。
【００３７】
次に、溶解可能な感光性樹脂材料をスピンコート法またはロールコート法を用いて塗布し、さらにフォトリソグラフィ法を用いて、流路２を設ける位置となる第１の保護層４と絶縁層１０との上に型材１４を形成する（図４（ｄ））。型材１４の材料としては、型材１４の上に設ける流路部材９に用いられる材料に含有される溶媒に膨潤することが少なく、かつ、後から容易に溶解することが可能である材料であればよい。具体的には感光性を有するポリメチルイソプロペニルケトンを用いることができる。
【００３８】
次に、絶縁層１０と型材１４との上に、流路部材９となる感光性樹脂材料をスピンコート法やロールコート法により設け、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングして複数の吐出口１を形成する（図４（ｅ））。感光性樹脂材料としては、液体によって膨潤することが少なく、絶縁層１０との密着性、外的な衝撃に対する強度、及び吐出口１を高精度に設けることのできる感光性を有していることが必要である。具体的にはエポキシ樹脂（ＥＨＰＥ−３１５０ダイセル化学（株））、ポリエーテルアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリエステル樹脂等からなる熱可塑性樹脂を用いることができる。次に、基板８のエネルギー発生素子１２が設けられた第１の面とは反対側の面である第２の面に、スピンコート法やロールコート法を用いて感光性レジストを塗布し、フォトリソグラフィ法を用いて供給口３を設ける領域以外の部分にレジストマスクを設ける。
【００３９】
さらにＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドライド）溶液に図４（ｅ）のように設けた基板を浸漬し、ウエットエッチング法を用いて、第１の面と第２の面とを貫通する供給口３を設ける（図４（ｆ））。基板８として、第２の面が（１１０）面となっているシリコン基板を用いることにより、開口角が約５４．７°となる供給口３を得ることができる。
【００４０】
次に、供給口３の開口部１５の絶縁層１０を除去する。絶縁層１０として酸化シリコンと窒化シリコンを用いる場合、バッファードフッ酸を用いたウエットエッチング法で酸化シリコンを除去し、ＣＦ４ガスとＯ２ガスを用いたドライエッチング法で窒化シリコンを除去する。
【００４１】
次に、図５（ａ）に示すように、供給口３の内壁の表面１１上に、チタンタングステンからなる第２の中間層７の一部となる層７ａと、無電解めっき法を行う際の核として用いることのできる第２の保護層５の一部となる金属からなる層５ａをスパッタ法で設ける。金属からなる層５ａは、強アルカリ性の液体等を用いて記録動作をしたとしても、溶解することのない材料かつ、無電解めっき法を行う際の核となる必要があり、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔのいずれか若しくはこれらの合金を用いることができる。第２の中間層７は、第２の保護層５に用いられる材料が絶縁層１０に拡散することを防止する拡散防止層として用いられる。なお、第２の中間層７も複数の積層構造であっても良く、拡散が見られない場合には中間層を設けなくても良い。
【００４２】
次に、基板８の第２の面の側に、スピンコート法やロールコート法を用いて感光性レジストを塗布し、さらにフォトリソグラフィ法を用いてパターニングして、開口部１５以外の部分にマスク１６を設ける。続いて、開口部１５に位置する層５ａと層７ａとの一部をウエットエッチングにより除去し、第２の保護層５と第２の中間層７とを設ける（図５（ｂ））。
【００４３】
次に、マスク１６のレジストを剥離液等を用いて除去する。さらに型材１４は、流路部材９の上からＵＶ露光した後、乳酸メチルに浸漬することで除去し、供給口３と流路２と吐出口１とを連通させる（図５（ｃ））。
【００４４】
次に、図５（ｄ）に示すように凹凸部材２０の層４ａ無電解めっきの核として用いて、第１の保護層４を析出させる。めっき層は、強アルカリ性の液体等を用いて記録動作をしたとしても、溶解することのないＡｕ、Ｎｉ、Ｐｔを含有する材料を用いることができる。また、第２の保護層５を核として用いて無電解めっきを行うことで、第２の保護層５の膜厚を厚くし、さらに信頼性の高い第２の保護層５とすることができる。
【００４５】
第１の保護層４と第２の保護層５とが、同じ材料である場合には同時に析出させることができる。なお、第１の保護層４と第２の保護層５とを異なる金属とする場合には、無電解めっき析出を複数回実施しても良い。
【００４６】
無電解めっき法は、液体吐出ヘッド用基板４０の絶縁層１０の表面が、第１の保護層４で被覆されるまで行う。第１の保護層４と第２の保護層５の膜厚は、凹凸部材２０の幅Ａによって異なるが、幅Ａを０．２μｍで設けた場合には、無電解めっき析出高さを０．１μｍ以上とする必要がある。すなわち、隣接する凹凸部材２０の間の幅をＡ、第１の保護層４のＡｕの膜厚をＢとした時、Ａ／２≦Ｂとなる必要がある。また、無電解めっき法のよる第１の保護層４の厚さは、エネルギー発生素子１２の発生するエネルギーを液体に効率的に伝えることができるように２μｍ以下とすることが好ましい。
【００４７】
また第１の保護層４の表面粗さは、中心線平均粗さＲａを０．０２μｍ＜Ｒａ≦０．３μｍとすることが好ましい。これにより流路２のインク接触面において、親水性を向上させることができ、気泡による影響を低減させることができる。
【００４８】
以上の製造方法により、シリコンを含有する絶縁層１０や供給口３の内壁の表面１１が液体に溶解することを防ぐことができ、かつ気泡による影響を低減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ができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ 吐出口
２ 流路
３ 供給口
４ 第１の保護層
５ 第２の保護層
６ 第１の中間層
７ 第２の中間層
８ 基板
９ 流路部材
１０ 絶縁層
１２ エネルギー発生素子
１７ 耐キャビテーション層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンからなる基板と、該基板に設けられ、液体を吐出口から吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子と、該素子を覆うように設けられた絶縁層と、液体吐出ヘッド用基板を貫通して設けられた液体の供給口と、を有する前記液体吐出ヘッド用基板であって、
前記絶縁層を覆うように設けられた、金属からなる第１の保護層と、
前記供給口の内壁の表面を覆うように、前記第１の保護層と連続して設けられた、金属からなる第２の保護層と、
が設けら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】
前記絶縁層は、窒化シリコン又は酸化シリコンを少なくとも含有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板。
【請求項３】
前記第１の保護層と前記第２の保護層とに用いられる材料は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔのいずれかを含有す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用基板。
【請求項４】
前記第１の保護層と前記第２の保護層とは、同じ組成で設けられてい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用基板。
【請求項５】
前記絶縁層の上であって前記素子の上側に位置するように、耐キャビテーション層が設けられており、該耐キャビテーションの上には、前記第１の保護層が設けられていない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用基板。
【請求項６】
前記第１の保護層は、親水性であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板。
【請求項７】
前記第１の保護層は、中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍ＜Ｒａ≦０．３μｍとなるように設けられてい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用基板。
【請求項８】
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用基板と、
前記吐出口と連通する流路となる凹部を有し、該凹部が内側になるように前記液体吐出ヘッド用基板と接することで前記流路を形成する流路部材と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項９】
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素子を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
前記素子と、該素子を被覆するように設けられた絶縁層と、が設けられた面を有するシリコン基板を用意する工程と、
前記絶縁層の上を覆うように、金属からなる第１の保護層を設ける工程と、
前記シリコン基板の前記面と、該面と反対側の他の面と、を貫通する供給口を設ける工程と、
前記供給口の内壁の表面を覆う様に、前記第１の保護層と連続して金属からなる第２の保護層を設ける工程と、
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１０】
前記第１の保護層を設ける工程は、
前記絶縁層の一部の上に、金属からなる部材を設ける工程と、
前記部材を核として無電解めっき法を用いて前記第１の保護層を設ける工程と、
を有することを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の保護層と前記第２の保護層とに用いられる材料は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔのいずれかを含有す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用基板の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の保護層の前記流路の側の面は、親水性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用基板の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の保護層の前記流路の側の面は、中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍ＜Ｒａ≦０．３μｍとなるように設けられてい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用基板の製造方法。
【請求項１４】
請求項９乃至請求項１３のいずれかに記載の製造方法で設けた液体吐出ヘッド用基板を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記流路の凹部を有し、該凹部が内側になるように前記基板の面に接することで、前記流路を形成する樹脂からなる流路部材を設ける工程を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１】
シリコンからなる基板と、該基板に設けられ、液体を吐出口から吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子と、該素子を覆うように設けられた絶縁層と、液体吐出ヘッド用基板を貫通して設けられた液体の供給口と、を有する前記液体吐出ヘッド用基板であって、
前記絶縁層を覆うように設けられた、金属からなる第１の保護層と、
前記供給口の内壁の表面を覆うように、前記第１の保護層と連続して設けられた、金属からなる第２の保護層と、
が設けら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】
前記絶縁層は、窒化シリコン又は酸化シリコンを少なくとも含有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板。
【請求項３】
前記第１の保護層と前記第２の保護層とに用いられる材料は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔのいずれかを含有す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用基板。
【請求項４】
前記第１の保護層と前記第２の保護層とは、同じ組成で設けられてい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用基板。
【請求項５】
前記絶縁層の上であって前記素子の上側に位置するように、耐キャビテーション層が設けられており、該耐キャビテーションの上には、前記第１の保護層が設けられていない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用基板。
【請求項６】
前記第１の保護層は、親水性であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板。
【請求項７】
前記第１の保護層は、中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍ＜Ｒａ≦０．３μｍとなるように設けられてい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用基板。
【請求項８】
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用基板と、
前記吐出口と連通する流路となる凹部を有し、該凹部が内側になるように前記液体吐出ヘッド用基板と接することで前記流路を形成する流路部材と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項９】
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素子を有する液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
前記素子と、該素子を被覆するように設けられた絶縁層と、が設けられた面を有するシリコン基板を用意する工程と、
前記絶縁層の上を覆うように、金属からなる第１の保護層を設ける工程と、
前記シリコン基板の前記面と、該面と反対側の他の面と、を貫通する供給口を設ける工程と、
前記供給口の内壁の表面を覆う様に、前記第１の保護層と連続して金属からなる第２の保護層を設ける工程と、
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１０】
前記第１の保護層を設ける工程は、
前記絶縁層の一部の上に、金属からなる部材を設ける工程と、
前記部材を核として無電解めっき法を用いて前記第１の保護層を設ける工程と、
を有することを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の保護層と前記第２の保護層とに用いられる材料は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔのいずれかを含有す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用基板の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の保護層の前記流路の側の面は、親水性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用基板の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の保護層の前記流路の側の面は、中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍ＜Ｒａ≦０．３μｍとなるように設けられてい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用基板の製造方法。
【請求項１４】
請求項９乃至請求項１３のいずれかに記載の製造方法で設けた液体吐出ヘッド用基板を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記流路の凹部を有し、該凹部が内側になるように前記基板の面に接することで、前記流路を形成する樹脂からなる流路部材を設ける工程を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１２６１０２（Ｐ２０１１−１２６１０２Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８５７８２（Ｐ２００９−２８５７８２）
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【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２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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