JP2014124920A - インクジェットヘッド用基板、インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命のヒューズを用いて１つの発熱抵抗体が破断しても他の発熱抵抗体に影響を及ぼさない。
【解決手段】基体と、該基体に配置されインクを加熱するために発熱する複数の発熱抵抗体を備えた発熱抵抗体層と、前記発熱抵抗体層を覆うように配置され、前記発熱抵抗体層から電気的に絶縁する第１の保護層と、該第１の保護層の一部に接するように配置され、通電可能な第２の保護層と、を備え、前記第２の保護層は、前記複数の発熱抵抗体にそれぞれ対応して設けられた個別部分と、複数の前記個別部分をそれぞれ接続する部分であって、ヒューズ素子が設けられる共有部分とを備え、前記ヒューズ素子は前記個別部分より薄く形成される。
【選択図】図４

Description

インクジェットヘッド用基板、インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置に関し、特に、保護層の絶縁性を検査するインクジェットヘッド用基板、インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置は、１つの発熱抵抗体でより多くのインクを吐出しつづけることが求められている。しかしながら発熱抵抗体において、インクの発泡、収縮、消泡が起こる際に生じるキャビテーションによる衝撃などの物理的作用が生じることがある。また、インクが発熱抵抗体に到達すると、そのインクにより化学的作用を受けることがある。

これらの、物理的および化学的作用から発熱抵抗体を保護するために、発熱抵抗体を保護する保護層を設けることがある。この保護層は、発熱抵抗体の上に形成されることから、耐熱性が優れた材料が必要である。実際にはこれらの条件に満たすタンタルＴａやイリジウム（Ｉｒ）やルテニウム（Ｒｕ）の白金族系等の金属膜が用いられる。

保護層は、通常インクと接している。そのため保護層は、発熱抵抗体が作用することにより瞬間的に温度が上昇する過酷な環境にある。このような環境下、保護層に電気が流れると、保護層とインクとの間で電気化学反応が生じ、保護膜は全体に陽極酸化したり、溶出したりしてしまう。このような状態が広がると、保護膜は本来の役割を果たせず、他の発熱抵抗体もすぐに破断してしまう。

このようなことを防ぐ為、発熱抵抗体に供給される電気の一部が保護層へ流れないように、発熱抵抗体と保護層との間に、絶縁層が配置されることがある。しかしながら、製造時に電気的に絶縁する保護膜（絶縁膜）に欠陥がある場合、発熱抵抗体層および電極配線層と保護層は短絡する可能性がある。

そのために、発熱抵抗体が破損すると溶断するヒューズを介して、分離された上部保護膜をつなぐ技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３８２８７２８号公報

ところで、上部保護膜には２つの役割が求められる。１つの役割は本来の上部保護膜の役割である物理的作用や化学的作用から保護する役割である。この役割は、上部保護膜はある程度の厚さが必要である。

もう１つの役割はヒューズを上部保護膜として形成して発熱抵抗体が破損した時に溶断させる役割である。上部保護膜は高融点金属が用いられる為、溶断するためにはより多くのエネルギーが必要である。そのため出来るだけ上部保護膜が薄いほうが望ましい。つまり、この２つの役割の膜厚に対しての要求が相反してしまう。

これに対し、個別のスルーホールを設けて他の配線層にヒューズを形成することが考えられる。しかしながら、個別のスルーホールを設けると配置場所が必要になるため、発熱抵抗体の配列の密度を低くなりインクジェットヘッド用基板の面積を増大してしまう。

本発明は以上の点を鑑みてなされたものであり、１つの発熱抵抗体が破断しても他の発熱抵抗体に影響を及ぼすことない、長寿命のヒューズを用いたインクジェットヘッド用基板、インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、基体と、該基体に配置されインクを加熱するために発熱する複数の発熱抵抗体を備えた発熱抵抗体層と、前記発熱抵抗体層を覆うように配置され、前記発熱抵抗体層から電気的に絶縁する第１の保護層と、該第１の保護層の一部に接するように配置され、通電可能な第２の保護層と、を備え、前記第２の保護層は、前記複数の発熱抵抗体にそれぞれ対応して設けられた個別部分と、複数の前記個別部分をそれぞれ接続する部分であって、ヒューズ素子が設けられる共有部分とを備え、前記ヒューズ素子は前記個別部分より薄く形成されることを特徴とする。

以上の構成によれば、上部保護膜のうち発熱抵抗体を覆う部分は長寿命になるよう厚く形成でき、ヒューズ素子を形成する部分は薄く形成される。その結果、発熱抵抗体が破損し発熱抵抗層と上部保護膜がショートした場合であっても、ヒューズ素子を瞬時に溶断することが可能になる。

第１の実施形態のインクジェット記録装置を示す斜視図である。 第１の実施形態のインクジェットヘッドを概念的に示す斜視図である。 第１の実施形態のインクジェットヘッドユニットを模式的に示す斜視図である。 第１の実施形態のインクジェットヘッド用基板の発熱部付近を示す概念図である。 第１の実施形態のヒューズ部を示す概念図である。 第１の実施形態の動作を説明するための回路図である。 第１の実施形態のインクジェットヘッド用基板の製造工程を示す断面図である。 図７に示すインクジェットヘッド用基板を模式的に示す平面図である。 第２の実施形態のヒューズ部とインクジェットヘッド用基板の製造工程を模式的に示す説明図である。 第３の実施形態のヒューズ部とインクジェットヘッド用基板の製造工程を示す模式図である。 第４の実施形態のヒューズ部とインクジェットヘッド用基板の製造工程を示す模式図である。 第５の実施形態の動作を説明するための回路図である。

以下に図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態のインクジェット記録装置を示す斜視図である。インクジェット記録装置１０００は、内部にインクジェット記録ヘッドユニット４１０が収納されるキャリッジ２１１を備えている。本実施形態のインクジェット記録装置１０００において、キャリッジ２１１は、ガイドシャフト２０６に沿って矢印Ａの主走査方向に移動自在にガイドされている。ガイドシャフト２０６は、記録媒体の幅方向に沿って延在するように配置されている。従って、キャリッジ２１１に搭載されたインクジェット記録ヘッドは、記録媒体の搬送される搬送方向と交差する方向に走査しながら記録を行う。このように、インクジェット記録装置１００は、記録ヘッド１の主走査方向の移動と、記録媒体の副走査方向の搬送を伴って画像を記録するいわゆるシリアルスキャンタイプのインクジェット記録装置である。

キャリッジ２１１は、記録媒体の搬送方向に直交する方向に走査されるように、ガイドシャフト２０６によって貫通されて支持されている。キャリッジ２１１にはベルト２０４が取り付けられており、ベルト２０４にはキャリッジモータ２１２が取り付けられている。これにより、キャリッジモータ２１２による駆動力がベルト２０４を介してキャリッジ２１１に伝えられるので、キャリッジ２１１がガイドシャフト２０６によって案内されながら主走査方向に移動可能に構成されている。

また、キャリッジ２１１には、後述する制御部からの電気信号をインクジェット記録ヘッドユニットのインクジェット記録ヘッドに転送するためのフレキシブルケーブル２１３が、インクジェット記録ヘッドユニットに接続されるように取り付けられている。また、インクジェット記録装置１０００は、インクジェット記録ヘッドの回復処理を行うために用いられるキャップ２４１及びワイパブレード２４３が配置されている。また、インクジェット記録装置１０００は、記録媒体を積層状態で蓄える給紙部２１５と、キャリッジ２１１の位置を光学的に読み取るエンコーダセンサ２１６を有している。

キャリッジ２１１は、キャリッジモータおよびその駆動力を伝達するベルト等の駆動力伝達機構により、主走査方向に往復動される。キャリッジ２１１には、インクジェット記録ヘッドユニット４１０が搭載される。キャリッジ２１１には、インクジェット記録装置から吐出可能なインクの種類に対応した複数のインクジェット記録ヘッドユニット４１０が搭載される。記録媒体は、給紙部２１５に積載された後、搬送ローラによって矢印Ｂの副走査方向に搬送される。

図２は、本実施形態のインクジェットヘッドを概念的に示す斜視図である。本実施形態のインクジェットヘッド１は、インクジェット記録ヘッド用基板１００に流路形成部材１２０が貼り付けられて形成されている。この流路形成部材１２０は、インクを加熱する熱作用部１１７に対向する位置にインクを吐出する複数の吐出口１２１を形成する。また、基板１００を貫通して設けたインク供給口１３０から熱作用部１１７を経て、インク吐出口１２１に連通する流路１１６を形成している。流路形成部材１２０とインクジェット記録ヘッド用基板１００との間には、インクジェットヘッドにインクを貯留することができる液室１３１が形成されている。また、それぞれの液室１３１には、熱作用部１１７が形成されている（図４(ｂ)参照）。

図３は、本実施形態のインクジェットヘッドユニットを模式的に示す斜視図である。本実施形態のインクジェットヘッドユニット４１０は、インクジェットヘッド１とインクタンク４０４から形成され、記録装置に装着可能なカートリッジの形態を有している。インクジェットヘッド１に電力を供給するための端子を有するＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）用のテープ部材４０２は、プリンタ本体から接点４０３を介して電力を供給する。インクタンク４０４は、インクを収容し、インクをインクジェットヘッド１に供給する。

インクジェット記録装置から熱作用部１１７に対応する発熱抵抗体１０８に、接点４０３からテープ部材４０２を通って選択的に電力が供給される。

なお、本発明のインクジェットヘッド１は、本実施形態のようにインクタンクと一体化された形態に適用されるものに限定されるものではない。例えば、インクタンクが分離可能に装着されるようになし、インクタンク内のインク残量が無くなったときに、これを取り外して新たなインクタンクが装着されるものであってもよい。また、インクジェットヘッドがインクタンクとは別体に構成されて、チューブ等を介してインクが供給されるものであってもよい。さらに、インクジェットヘッドとしては、次に述べるようなシリアル記録方式に適用されるもののほか、ラインプリンタに適用されるような、記録媒体の全幅に対応した範囲にわたってノズルを有しているものであってもよい。

図４は、本実施形態のインクジェットヘッド用基板の発熱部付近を示す概念図である。図４（ａ）は、インクジェットヘッド用基板を示す模式的平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩ−Ｉ線に沿って基板を切断した状態を示す模式的断面図である。

インクジェットヘッド用基板は、シリコンの基体１０１、熱酸化膜、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等からなる蓄熱層１０２、発熱抵抗体層１０４、Ａｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ等の金属材料からなる配線としての電極配線層１０５を有している。電気熱変換素子としての発熱抵抗体１０８は、電極配線層１０５の一部を除去してギャップを形成し、その部分の発熱抵抗体層１０４を露出することで形成される。電極配線層１０５は、不図示の駆動素子回路および外部電源端子に接続され、外部からの電力供給を受けることができる。

なお、本実施形態では、発熱抵抗体層１０４上に電極配線層１０５を配置しているが、電極配線層１０５を基体１０１または熱酸化膜１０２上に形成し、その一部を部分的に除去してギャップを形成した上で発熱抵抗体層を配置してもよい。

ＳｉＯ膜，ＳｉＮ膜等からなる絶縁層としても機能する保護層（第１の保護層）１０６は、発熱抵抗体１０８および電極配線層１０５の上層として設けられている。上部保護膜（第２の保護層）１０７は、発熱抵抗体１０８の発熱に伴う化学的、物理的衝撃から電気熱変換素子を守る層であり、本実施形態では化学的の耐性が強いＴａまたはＩｒ、Ｒｕ等の白金族を用いている。

上部保護膜１０７は、各々の発熱抵抗体１０８の上に個別に形成されている部分と、その間をつなぐ共有の部分で構成されている。各個別部分と共有部分の接続部にはヒューズ素子１１２が形成されている。本実施形態のヒューズ素子は、単一の層で形成されている。

図５は、本実施形態のヒューズ部を示す概念図である。図５（ａ）は、ヒューズ素子１１２を示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のII−II線に沿って基板を垂直に切断した状態を示す断面図である。

部分１１２ａは、ヒューズ素子１１２の中で溶断する部分である。図５に示されるように、発熱抵抗体１０８上の上部保護膜１０７は、高寿命を目標とするため２００〜５００ｎｍ程度と厚いが、溶断する部分１１２ａを形成している上部保護膜１０７は１０〜１００ｎｍと薄く形成されている。

さらに、上部保護膜１０７は、スルーホール１１０に挿通され、電極配線層１０５に電気的に接続されている。電極配線層１０５は、インクジェットヘッド用基体の端部にまで延在し、その先端が外部との電気的接続を行うための外部電極１１１をなす。

図６は、本実施形態の動作を説明するための回路図である。図６（ａ）を参照すると、インクジェット記録ヘッドは、インクジェットヘッド用基板１００と電気的にはほぼ同じになるため省略している。発熱抵抗体１０８は、それぞれに設けられたスイッチングトランジスタ１１３が選択回路１１４で選択され駆動されている。発熱抵抗体１０８上の上部保護膜１０７は、ヒューズ素子１１２を通じて外部電極１１１につながっている。外部電極１１１は、インクジェット記録装置３００を通じて接地されている。電源３０１は、発熱抵抗体１０８を駆動する電源であり、２０〜３５Vの電圧である。

一般に、ヒューズ素子１１２に使われるポリシリコンは融点が約１４００℃程度であるが、上部保護膜１０７に用いられるＴａは融点が約４，０００℃の高融点金属である。溶断させる為には、少なくともある体積を溶融し取り去らなければならない。このため、Ｔａを用いて形成したヒューズ素子１１２を溶断つまり溶融するには大きなエネルギーが必要である。溶融は溶断する部分の一部の点を起点に起こり、体積はその膜厚と幅のそれぞれにほぼ比例している。ヒューズ素子の溶断部分１１２ａの膜厚を５０ｎｍ、熱作用部１０８の上部保護膜１０７の膜厚を３００ｎｍとすると、比は１／６であるから、本実施形態の構成を用いると上部保護膜１０７の厚さを変えない場合に比べ、エネルギーが１／６で溶断できる。

また、膜厚が１／６であれば、抵抗値は６倍になる。エネルギーＥは電流Ｉと抵抗ＲよりＥ＝Ｉ²Ｒと表されるから、エネルギーが１／６かつ抵抗値が６倍で、電流も１／６にできる。電流が減ると電気が流れる他の部分での様々な抵抗の影響を受けにくく、エネルギーがヒューズに集中することになり、ヒューズとしての感度がよくなる。本実施形態のように、高融点金属であるＴａであっても、ヒューズ素子部分を薄膜化することで電流を下げれば、より溶断感度の高いヒューズ素子１１２が形成できる。

また、溶断時にはヒューズ素子１１２を構成していた材料をなるべく広く拡散させ、もとあった場所より取り去らなければならない。融点の高い膜が上部にあると融けても材料がとどまる為、切断ができない。上層保護膜１０７は上部に融点の高い部材はないため、確実な切断ができる。

図６（ｂ）を参照して、発熱抵抗体１０８が破損すると保護層１０６が破断し、発熱抵抗層１０４と上部保護膜１０７の一部が溶融し直接接触して短絡２００した場合について説明する。

発熱抵抗体１０８は常に電圧が印加されているため、短絡２００があると上部保護膜１０７にも電圧がかかり電気化学反応を起こし陽極酸化が始まる。陽極酸化が進むと、酸化したＴａはインクに溶け出すため寿命が短くなる。

短絡２００は抵抗が低く、上部保護膜１０７の共有部分は外部電極１１１を介して接地している。そのため、発熱抵抗体１０８からヒューズ素子１１２を経由して外部電極１１１に大きな電流が流れる。電源３０１は２０〜３０Ｖであるのでヒューズ素子１１２が発熱、溶断するのに十分なｍＡオーダーの電流が流れる。このような大きな電流が流れると、ヒューズ素子１１２は溶断され破損した発熱抵抗体１０８上の上部保護膜１０７は、異なる発熱抵抗体１０８上にある上部保護膜１０７と電気的に分離される。ヒューズ素子１１２の溶断に要する時間は長くとも数十μｓであり、上部保護膜１０７に電気化学反応が起こる時間より十分短く、他の発熱抵抗体１０８の上部保護膜１０７は影響を受けない。このように本発明のヒューズ素子１１２はインクジェット記録基板全体の高寿命化に大きな役割を果たす。

上部保護膜１０７の陽極酸化は、製造時に電極配線層１０５との絶縁を行う保護層１０６にピンホール等でつながっていても起こる。そのため、絶縁性が確保されているかを製造時に確認する必要がある。確認は上部保護膜１０７が形成され電気を印加する外部電極１１１が形成された後が最適である。

図６（ｃ）を参照すると、確認は外部電極１１１にプローバ装置で針（プローブピン）を立てて行う。このプローブピンは、測定装置３０２につながっている。測定装置３０２には様々な検査、発熱抵抗体１０８やスイッチングトランジスタ１１３が正常に機能するか等、に用いるデジタルやアナログの測定機能が備えられている。上部保護膜１０７と、発熱抵抗体１０８や電極配線１０５の間に、実際にかかる電圧以上を印加して流れる電流を測定する。このとき電流の上限を１ｍＡ以下にしておけば、前記のヒューズ素子１１２があっても溶断することなく問題無く確認ができる。

図７は、本実施形態のインクジェットヘッド用基板の製造工程を模式的に示す断面図である。また、図８は、図７に示すインクジェットヘッド用基板を模式的に示す平面図である。

なお、以下の製造工程は、Ｓｉでなる基体１０１、または発熱抵抗体１０８を選択的に駆動するためのスイッチングトランジスタ１１３等の半導体素子でなる駆動回路が予め作り込こまれた基体に対して実施されるものである。しかし簡略化のために、以下の図ではＳｉでなる基体１０１が図示されている。

まず、基体１０１に対し、熱酸化法，スパッタ法，ＣＶＤ法などによって、発熱抵抗体層１０４の下部層としてＳｉＯ_２の熱酸化膜からなる蓄熱層１０２を形成した。なお、駆動回路を予め作り込んだ基体に対しては、それら駆動回路の製造プロセス中で蓄熱層を形成することができる。

次に、蓄熱層１０２上にＴａＳｉＮ等の発熱抵抗体層１０４を、反応スパッタリングにより約５０ｎｍの厚さに形成し、さらに電極配線層１０５となるＡｌ層をスパッタリングにより約３００ｎｍの厚さに形成した。そして、フォトリソグラフィ法を用い、発熱抵抗体層１０４および電極配線層１０５に対して同時にドライエッチングを施し、図７（ａ）に示すような断面形状および図８（ａ）に示すような平面形状を得た。なお、本実施形態では、ドライエッチングとしてリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いた。

次に、発熱抵抗体１０８を形成するために、図７（ｂ）および図８（ｂ）に示すように、再びフォトリソグラフィ法を用いて、ウエットエッチングによりＡｌの電極配線層１０５を部分的に除去し、その部分の発熱抵抗体層１０４を露出させた。なお、配線端部における保護層１０６のカバレッジ性を良好なものとするため、配線端部において適切なテーパ形状が得られる公知のウエットエッチングを行うことが望ましい。

その後、プラズマＣＶＤ法を用いて、図７（ｃ）および図８（ｃ）に示すように、保護層１０６としてＳｉＮ膜を約３５０ｎｍの厚みに形成した。

次にフォトリソグラフィ法を用いて、上部保護膜１０７と電極配線層１０５とを電気的に接触させるためのスルーホール１１０を形成するために、図７（ｄ）および図８（ｄ）に示すような、ドライエッチングを行った。これによりＳｉＮ膜を部分的に除去し、その部分の電極配線層１０５を露出させた。

次に、上部保護膜１０７として、保護層１０６上に、スパッタリングによりＴａ層を約３００ｎｍの厚さに形成した。次に、図７（ｅ）および図８（ｅ）に示すような形状に、フォトリソグラフィ法を用いてドライエッチングにより上部保護膜１０７を部分的に除去する。次にヒューズ素子１１２の部分の上部保護膜１０７のみを、フォトリソグラフィ法を用いてドライエッチングした。このとき上部保護膜１０７を全てエッチングするのではなく、厚さが約５０ｎｍになるようにエッチングを途中で止めた。これにより、図７（ｆ）および図８（ｆ）に示すような形状を形成した。

次に、外部電極１１１を形成するために、図７（ｇ）に示すように、フォトリソグラフィ法を用いて、ドライエッチングにより保護層１０６を部分的に除去し、その部分の電極配線層１０５を部分的に露出させた。

本実施形態の構成では、図５（ｂ）に示すように、一層として形成したＴａをハーフエッチすることで、ヒューズ素子の溶断部１０２ａを薄くしている。発熱抵抗体１０８部分の上部保護膜１０７は高寿命を実現するに十分な３００ｎｍの厚さとしている。しかし、ヒューズ素子の溶断部１０２ａは５０ｎｍとすることで、電源３０１の電圧２４Ｖで短絡２００が発生した時に必要な溶断性を有する。

このとき、薄い部分はヒューズ素子の溶断部１１２ａのみでもよく、ヒューズ素子１１２ａ全体でもよい。配線上の部分は電流を効率的に流すことが必要であり、熱作用部１０８と同じ厚さ、ここでは３００ｎｍが好適である。

また、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、ヒューズ素子１１２はインクに常に触れる液室内に設けられている。このため、溶断した材料がインク中に広く飛び散り確実な切断をすることができる。

（第２の実施形態）
図９は、本実施形態のヒューズ部の製造工程を模式的に示す説明図である。図９（ａ）は、ヒューズ素子１１２を模式的に示す平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のIII−IIIに沿って基板を垂直に切断した断面図である。

次に、上部保護膜１０７ａとして、保護層１０６上に、スパッタリングによりＴａ層を約２５０ｎｍの厚さに形成した。

次に、図９（ｄ）に示すような形状に、フォトリソグラフィ法を用いてドライエッチングによりヒューズ素子の溶断部１１２ａを含む上部保護膜１０７ａを部分的に除去した。次に、上部保護膜１０７ｂとして、上部保護膜１０７ａ上に、スパッタリングによりＴａ層を約５０ｎｍの厚さに形成した。そして、図９（ｅ）に示すような形状に、フォトリソグラフィ法を用いてドライエッチングにより上部保護膜１０７ｂを部分的に除去した。後の工程は、図９（ｇ）に示すとおり、第１の実施形態と同じである。このとき、ヒューズ素子の溶断部１１２ａ以外の部分は図９（ａ）に示すように上部保護膜１０７ｂが上部保護膜１０７ａより外側にはみ出した形となる。この場合、ヒューズ素子の溶断部１１２ａはスパッタリング時の条件のみできまり、精度を上げることが容易である。

また、同様な構成で１０７ａを約５０ｎｍ、１０７ｂを約２５０ｎｍとして形成してもよい。この場合ヒューズ素子の溶断部１１２ａ部は１０７ａのみで形成され、形状は第１の実施形態と同様である。

（第３の実施形態）
図１０は、本実施形態のヒューズ素子を示す模式図である。図１０（ａ）は、ヒューズ素子を示す模式図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のIV−IVに沿って基板を垂直に切断した断面図である。上部保護膜１０７を、５０ｎｍの上部保護膜１０７ｃと２５０ｎｍの上部保護膜１０７ｄの２層に分けて形成した。上部保護膜１０７ｃと上部保護膜１０７ｄは、ほぼ同じパターンで形成されているが、ヒューズ素子の溶断部１１２ａでは上部保護膜１０７ｄは除去され、上部保護膜１０７ｃのみで形成されている。

上部保護膜１０７ｃは、Ｔａで形成されており、上部保護膜１０７ｄは白金族、ここではＩｒで形成されている。

短絡２００が起きると電極配線層１０５は常に電圧が印加されているため上部保護膜１０７ｃに電圧がかかる。このときＩｒやＲｕは、電気化学反応を起こすが、Ｔａと異なり陽極酸化して酸化膜を形成しない。そのかわりに、ＩｒやＲｕ自体が溶出してしまう。実際に電気化学反応が起こって溶出が始まるまでは１秒程度の時間がかかる。

ヒューズ素子の溶断に要する時間は長くとも数十μｓであり、上部保護膜１０７が溶出する電気化学反応が起こる時間より十分短く、他の発熱抵抗部１０４’の上部保護膜１０７は溶出せず影響を受けない。

図１０（ｃ）〜（ｅ）はヒューズ素子の製造工程を示している。図１０（ｃ）は、図７（ｄ）と同じ図になっており、それまでの工程は第１の実施形態と同じである。

次に、保護層１０６上に、上部保護膜１０７ｃとしてスパッタリングによりＴａ層を約５０ｎｍの厚さを形成した。さらに、連続して上部保護膜１０７ｄとしてスパッタリングによりＩｒ層を約２５０ｎｍの厚さを形成した。次に、図１０（ｄ）に示すような形状に、フォトリソグラフィ法を用いてドライエッチングによりヒューズ素子の溶断部分１１２ａを含む上部保護膜１０７ｄを部分的に除去する。このときエッチングは上部保護膜１０７ｃによって確実にストップしている。

そして、図１０（ｅ）に示すような形状に、フォトリソグラフィ法を用いてドライエッチングにより上部保護膜１０７ｃを部分的に除去した。後の工程は図７（ｇ）に示す第１の実施形態と同じである。このとき、ヒューズ素子の溶断部１１２ａ以外の部分は図１０（ａ）に示すように上部保護膜１０７ｄが上部保護膜１０７ｃより内側に入る形となる。

Ｉｒは、保護層１０６を形成しているＳｉＮと密着があまりよくないことが知られており、上部保護膜１０７ｃのＴａは密着力を向上する層としての機能を有する。また、Ｉｒは白金族でエッチングが難しく、一般的により物理的な手法がとられる。この場合、下地のＳｉＮも速いスピードでエッチングされてしまい、保護膜１０６としての機能を損なってしまう可能性がある。このような観点からも、本実施形態のようにＩｒ層である上部保護膜１０７ｄとＳｉＮからなる保護層１０６との間にＴａ層である上部保護膜１０７ｃを設けることが有効である。

（第４の実施形態）
図１１は、本実施形態のヒューズ素子を示す模式図である。図１１（ａ）は、ヒューズ素子を示す平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＶ−Ｖに沿って基板を垂直に切断した断面図である。上部保護膜１０７を、５０ｎｍの上部保護膜１０７ｅと２００ｎｍの上部保護膜１０７ｆ、１００ｎｍの上部保護膜１０７ｇの３層に分けて形成した。上部保護膜１０７ｅ、上部保護膜１０７ｆ、上部保護膜１０７ｇは、ほぼ同じパターンで形成されているが、ヒューズ素子の溶断部１１２ａでは上部保護膜１０７ｅ、上部保護膜１０７ｆは除去され、上部保護膜１０７ｇのみで形成されている。

図１１（ｃ）〜（ｅ）は、製造工程を示している。図１１（ｃ）は、第１の実施形態で図７（ｄ）を用いて説明した工程と同じである。

次に、保護層１０６上に、上部保護膜１０７ｅとしてスパッタリングによりＴａ層を約５０ｎｍの厚さを形成した。さらに、連続して上部保護膜１０７ｆとしてスパッタリングによりＩｒ層を約２００ｎｍの厚さを形成した。次に、図１１（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィ法を用いてドライエッチングによりヒューズ素子の溶断部分１１２ａを含む部分を除去する。このときエッチングは、上部保護膜１０７ｅも同時にエッチングしている。

次に、上部保護膜１０７ｇとしてスパッタリングによりＴａ層を約５０ｎｍの厚さを形成した。そして、図１１（ｅ）に示すように、フォトリソグラフィ法を用いてドライエッチングにより上部保護膜１０７ｇを部分的に除去した。後の工程は、第１の実施形態で図７（ｇ）を用いて説明した工程と同じである。このとき、ヒューズ素子の溶断部１１２ａ以外の部分は図１０（ａ）に示すように上部保護膜１０７ｅと上部保護膜１０７ｆが上部保護膜１０７ｇより内側に入る形となる。この場合、ヒューズ素子の溶断部１１２ａはスパッタリング時の条件のみできまり、精度を上げることが容易である。

上部保護膜１０７ｅと上部保護膜１０７ｇはＴａで形成されており、その間に挟まる上部保護膜１０７ｄは白金族、ここではＩｒで形成されている。上部保護膜１０７ｅは実施例３と同様に密着力を向上する層としての機能も有する。エッチングが上部保護膜１０７ｅにいたった後、条件をＴａにあわせてエッチングを行えば保護膜１０６層にもダメージを与えず好適である。

（第５の実施形態）
図１２は、本実施形態の動作を説明するための回路図である。本実施形態では、インクジェットヘッド用基板１００内でヒューズ素子１１２の外部電極１１１とスイッチングトランジスタ１１３の接地側の端子から出ている外部電極を共通としている。図１２（ｂ）は、保護膜１０６の絶縁性の確認における回路図である。スイッチングトランジスタ１１３を確実に閉じるようにしておけば、発熱抵抗体１０８側の端子より上側の電極配線層１０５や発熱抵抗体１０８と上部保護膜１０７との間に電圧をかけて確認できる。このとき、事前にスイッチングトランジスタ１１３が正常に動作するか確認しておくとよい。この実施形態は、第１〜４の実施形態に適用することもできる。

１ インクジェットヘッド
１００ インクジェットヘッド用基板
１０６ 保護層
１０７ 上部保護膜
１０８ 発熱抵抗体
１１２ ヒューズ素子

Claims (9)

1. 基体と、該基体に配置されインクを加熱するために発熱する複数の発熱抵抗体を備えた発熱抵抗体層と、前記発熱抵抗体層を覆うように配置され、前記発熱抵抗体層から電気的に絶縁する第１の保護層と、該第１の保護層の一部に接するように配置され、通電可能な第２の保護層と、を備え、
   前記第２の保護層は、前記複数の発熱抵抗体にそれぞれ対応して設けられた個別部分と、複数の前記個別部分をそれぞれ接続する部分であって、ヒューズ素子が設けられる共有部分とを備え、前記ヒューズ素子は前記個別部分より薄く形成されることを特徴とするインクジェットヘッド用基板。
2. 前記第２の保護層の前記個別部分の膜厚は、２００〜５００ｎｍであり、前記個別部分の厚みよりも薄い部分の膜厚は１０〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１のインクジェットヘッド用基板。
3. 前記第２の保護層は単一の層で形成され、前記ヒューズ素子はエッチングを途中で止めることで薄く形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッド用基板。
4. 前記第２の保護層は２つの層で形成され、前記発熱抵抗体の上部は２つの層で形成され、ヒューズ素子は単一の層で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッド用基板。
5. 前記第２の保護層は、前記ヒューズ素子を通じて外部電極につながっていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のインクジェットヘッド用基板。
6. 前記第２の保護層はＴａからなることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のインクジェットヘッド用基板。
7. 前記第２の保護層を形成する前記２つの層のうち、前記発熱抵抗体の側の層はＴａからなり、前記発熱抵抗体側の層を覆うように設けられた層はＩｒからなり
   前記ヒューズ素子は前記Ｔａからなる層で形成されていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド用基板。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載のインクジェットヘッド用基板と、前記基板の上部保護膜が配置された側に取り付けられ、複数の吐出口が形成された流路形成部材を備えたインクジェットヘッド。
9. 請求項８に記載のインクジェットヘッドを用いて、記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置であって、外部電極が、インクジェット記録装置を通じて接地されていることを特徴とするインクジェット記録装置。

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