JP2016068519A - 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体吐出ヘッド用基板の絶縁層をＥＳＤから充分に保護するための液体吐出ヘッド用基板に係る技術を提供する。【解決手段】基体上に形成され、通電に応じ液体を吐出させるために利用されるエネルギを発生するエネルギ発生素子と、前記基体上に形成され、前記エネルギ発生素子に通電するための配線層と、前記配線層および前記エネルギ発生素子を短絡から保護する部位に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、前記絶縁層を保護するための保護層であって、導電性を有する保護層と、前記保護層上に配置され、液路および液体吐出口を形成するノズル部材とを備え、前記ノズル部材の一部を前記保護層と金属層とで挟んでキャパシタが形成されるように、前記ノズル部材内に前記金属層が配置されている。【選択図】図４

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドおよびその製造方法に関する。

発熱抵抗体に配線層を介して通電させることで液体を加熱し、膜沸騰を生じさせることによって液体を発泡させ、このときの発泡エネルギによって吐出口から液滴を吐出させる形式の液体吐出ヘッドがインクジェット記録装置等に多く採用されている。このような液体吐出ヘッドによって記録が行われる場合には、発熱抵抗体上の領域で液体が発泡、収縮、および消泡す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発熱抵抗体上の領域に及ぶことがある。また、液体吐出が行われる際には、発熱抵抗体は高温となっているので、液体（インク）の成分が発熱抵抗体の表面に付着して堆積するなどの化学的作用が発熱抵抗体上の領域に及ぶことがある。これらの発熱抵抗体への物理的作用あるいは化学的作用から発熱抵抗体を保護するために、発熱抵抗体上には、発熱抵抗体を覆う保護層が配置される場合がある。

保護層は、通常、液体と接する位置に配置され、機械的安定性の高い金属（タンタル（Ｔａ）等）で形成される。従って、そのように導電性のある保護層が設けられる場合、保護層に電気が流れてしまうと、保護層と液体との間で電気化学反応が生じてしまい、場合によっては保護層としての機能が損なわれてしまう場合がある。そのため、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、また、発熱抵抗体と保護層とが接触して短絡が発生しないように、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。

一方、液体吐出ヘッド用基板の絶縁層は、製造工程または記録時において静電気放電（ＥＳＤ：Electro Static Discharge）事象により影響を受ける場合がある。例えば、帯電した人の指や工具が液体吐出ヘッドの表面に触れることによって、ＥＳＤで生じた電荷が液体吐出ヘッドの表面から内部に侵入する。そして、保護層と配線層（あるいは発熱抵抗体）とで挟まれた絶縁層に高い電圧が印加されると、絶縁層が破壊される可能性がある。

絶縁層が破壊されると、配線層あるいは発熱抵抗体から、保護層へ直接的に電気が流れてしまう短絡が生じる可能性がある。発熱抵抗体に供給される電気の一部が保護層に流れた場合には、保護層と液体との間で電気化学反応が生じてしまい、保護層が変質してしまうことがある。保護層が変質し機能しなくなると、発熱抵抗体は、破壊される可能性が高くなる。発熱抵抗体が破壊されると、発泡を制御することができなくなり、その結果、液体の吐出不良が生じる。したがって、製造工程において絶縁層の静電気破壊が生じれば、歩留まり率の低下に繋がることになり、記録時においては、印刷品質が劣化してしまうことになる。

そこで、保護層と配線層（あるいは発熱抵抗体）とで絶縁層が挟まれた構造を１つのキャパシタとして、当該キャパシタに電荷を蓄えさせる対処法が考えられる。例えば、特許文献１では、各液体吐出ヘッド用基板の保護層をそれぞれ連結し１つの大きなキャパシタを形成することで、静電容量を増加させた当該キャパシタに電荷を蓄えさせることが開示されている。

特開２００１−０８００７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では絶縁層そのものを用いてキャパシタを形成し、ＥＳＤの影響を抑えているので、非常に高い電圧が絶縁層に印加されると、絶縁層を保護しきれない場合があり、ＥＳＤ事象により絶縁層が破壊される問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、液体吐出ヘッド用基板の絶縁層をＥＳＤから充分に保護するための液体吐出ヘッドに係る技術を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、基体上に形成され、通電に応じ液体を吐出させるために利用されるエネルギを発生するエネルギ発生素子と、前記基体上に形成され、前記エネルギ発生素子に通電するための配線層と、前記配線層および前記エネルギ発生素子を短絡から保護する部位に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、前記絶縁層を保護するための保護層であって、導電性を有する保護層と、前記保護層上に配置され、液路および液体吐出口を形成するノズル部材とを備え、前記ノズル部材の一部を前記保護層と金属層とで挟んでキャパシタが形成されるように、前記ノズル部材内に前記金属層が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、液体吐出ヘッドの表面に近い場所に別途キャパシタを設けることによって、ＥＳＤの発生の際、絶縁層に印加される電圧が低減され、ＥＳＤから液体吐出ヘッド用基板の絶縁層を保護することが可能となる。

（ａ）は、本発明を適用可能な液体吐出ヘッドユニットの斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した液体吐出ヘッドユニットに取り付けられた液体吐出ヘッドの一部を破断した斜視図である。 比較例に係る液体吐出ヘッドの一例を示す断面図である。 （ａ）は、帯電体が接触する前の図であり、（ｂ）は、帯電体が接触しＥＳＤが発生した直後の図であり、（ｃ）は、ＥＳＤにより生じた電荷が保護層に到達したときの図であり、（ｄ）は、保護層の負電荷によって配線層に正電荷が発生しキャパシタが形成された様子を示す図であり、（ｅ）は、キャパシタが自然放電する様子を示す図である。 （ａ）は、図１（ｂ）の液体吐出ヘッドのIV−IV方向断面図であり、（ｂ）は、液体が吐出する方向と逆方向から見た場合の、液体吐出ヘッドの平面図である。 （ａ）は、帯電体が接触する前の図であり、（ｂ）は、帯電体が接触しＥＳＤが発生した直後の図であり、（ｃ）は、ＥＳＤにより生じた電荷が金属層に到達したときの図であり、（ｄ）は、金属層の負電荷によって保護層に正電荷が発生しキャパシタが形成された様子を示す図であり、（ｅ）は、キャパシタが自然放電する様子を示す図である。 本発明の実施例１に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す断面図である。 本発明の実施例１に係る液体吐出ヘッドに形成されたキャパシタの等価回路を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。但し、本発明の実施例に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらに限定する趣旨のものではない。

本発明は、インクジェットヘッド等の液体吐出ヘッドに関する。本発明では、液体吐出ヘッド用基板の絶縁層付近でキャパシタを形成させた従来の技術とは異なり、液体吐出ヘッドの表面に近い場所にキャパシタを形成させ、ＥＳＤで発生した電荷を蓄えさせる。即ち、当該キャパシタによって、ＥＳＤの発生で絶縁層に印加される電圧を低減させて、絶縁層をＥＳＤから保護することを可能にする。

＜液体吐出ヘッドユニットの概要＞
図１（ａ）は、本発明を適用可能な液体吐出ヘッドユニット１の斜視図を示す。

液体吐出ヘッド１０が取り付けられている液体吐出ヘッドユニット１は、記録装置に設けられたキャリッジに搭載され、例えば、記録媒体が搬送される搬送方向と交差する方向に移動しながら記録を行う。

液体吐出ヘッドユニット１は、液体吐出ヘッド１０を液体タンクと一体化してなるカートリッジ形態のユニットである。液体吐出ヘッドユニット１は、キャリッジの内部に、装着および取り外し可能に構成されている。液体吐出ヘッドユニット１には、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１１が貼り付けられている。熱作用部１０１へ電力が供給される際には、接点１２からテープ部材１１を通って、液体吐出ヘッド１０へ電力が選択的に供給される。また、液体吐出ヘッドユニット１は、液体を一旦貯留し、そこから液体吐出ヘッド１０に供給するための液体タンク１３を備えている。

図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した液体吐出ヘッド１０の一部を破断した斜視図を示す。本実施例に係る液体吐出ヘッド１０は、液体吐出ヘッド用基板１００に、複数層を有するノズル部材（以下、複合ノズル層という）１３０が貼り付けられることで形成されている。複合ノズル層１３０と液体吐出ヘッド用基板１００との間には、内部に液体を貯留させることが可能な複数の液室１０２が画成されている。液体吐出ヘッド用基板１００には、液体吐出ヘッド用基板１００を表面から裏面へ貫通するように、液体供給口１０３が形成されている。複合ノズル層１３０には、液体供給口１０３に連通するように共通液室１０４が形成されている。また、複合ノズル層１３０には、共通液室１０４からそれぞれの液室１０２まで延びるように、液路（液体流路）１０５が形成されている。従って、液路１０５を介して、共通液室１０４とそれぞれの液室１０２とが連通するように、複合ノズル層１３０が形成されている。それぞれの液室１０２の内部には、熱作用部１０１が形成されている。複合ノズル層１３０における熱作用部１０１に対応する位置には、液体吐出口１０６が形成されている。

ここでは、液体吐出ヘッド１０における液体吐出の行われる側の面のことを「表面」と言うものとする。また、液体吐出ヘッド１０における液体吐出の行われる側とは逆側の面のことを「裏面」と言うものとする。

液体タンク１３から液体吐出ヘッド１０に液体が供給される際には、液体吐出ヘッド用基板１００における液体供給口１０３を通って共通液室１０４に液体が供給される。共通液室１０４に供給された液体は、液路１０５を通って、それぞれの液室１０２の内部へ供給される。このとき、共通液室１０４内の液体は、毛管現象により液路１０５および液室１０２に供給され、液体吐出口１０６にてメニスカスを形成することにより、液体の液面が安定に保持される。

液室１０２のそれぞれには、熱作用部１０１にエネルギ発生素子が備えられており、液体を吐出する際には、配線層を通してエネルギ発生素子に通電させる。エネルギ発生素子は、例えば、通電に応じて液体に膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生する発熱抵抗体をいう。このときのエネルギ発生素子への通電により、エネルギ発生素子で熱エネルギを発生させる。これにより、液室１０２内の液体が加熱されて膜沸騰により発泡し、そのときの発泡エネルギによって液体吐出口１０６から液滴が吐出される。

＜液体吐出ヘッドの概要＞
次に、従来の液体吐出ヘッドを、本発明の実施例の比較例として説明したのち、本発明の実施例に係る液体吐出ヘッドについて説明する。

＜比較例＞
図２は、比較例に係る液体吐出ヘッドを説明するための断面構造を示している。

比較例に係る液体吐出ヘッドは、液体吐出ヘッド用基板１００と、液体吐出口１０６および液路１０５が形成されるノズル層１３１とを有する。液体吐出ヘッド用基板１００は、シリコン基板（以下、基体という）１０７、エネルギ発生素子１０８、配線層１１０、絶縁層１１１および保護層１１２を備える。次に、比較例に係る液体吐出ヘッドの製造工程について説明する。

まず、基体１０７の表面側に、エネルギ発生素子１０８と配線層１１０を形成した。

次に、エネルギ発生素子１０８および配線層１１０上に、絶縁層１１１を成膜した。絶縁層１１１は、窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いた。絶縁層１１１は、プラズマＣＶＤ法により３００ｎｍの厚さで成膜した。

次に、絶縁層１１１上に、保護層１１２を形成した。保護層１１２は、タンタルを用いた。スパッタ法により２００ｎｍの厚さで保護層１１２を成膜した。

その後、保護層１１２上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによってレジストにパターンを形成した。続いて、パターンを形成したレジストをマスクとして用いて保護層１１２をドライエッチングしパターンを形成した。なお、保護層１１２において、１つの液体吐出ヘッドの個別の保護層１１２を１つの島として、当該島同士を配線で繋いだ。比較例では、当該島同士を連結させることにより、後述するキャパシタの静電容量の増加を図っている。

次に、液路１０５の型となる型材を形成した。型材は、ポジ型の感光材であるポリメチルイソプロペニルケトンを用いた。型材は、スピンコート法により１５μｍの厚さで塗布し、フォトリソグラフィによりパターニングを行って形成した。

次に、ノズル層１３１を形成した。ノズル層１３１は、エポキシ樹脂を用いた。ノズル層１３１において、スピンコート法により２５μｍの厚さで塗布し、フォトリソグラフィによりパターニングを行って液体吐出口１０６を形成した。

最後に、型材を乳酸メチルにより除去し、液路１０５を形成した。

図２のIIIで示された部分に注目すると、比較例に係る液体吐出ヘッドは、絶縁層１１１を配線層１１０と保護層１１２とで挟んでキャパシタを形成するように構成されている。

図３に、比較例に係る液体吐出ヘッドにおける、ＥＳＤ事象発生時の動作を示す。図３（ａ）は、帯電体３００が比較例に係る液体吐出ヘッドの表面に接触する前の図であり、図３（ｂ）は、帯電体３００が比較例に係る液体吐出ヘッドの表面に接触し、ＥＳＤが発生した直後の図である。帯電体３００は、例えば、人の指、工具およびその他の帯電し得る物体である。また、本明細書では、説明の便宜上、帯電体３００は、負に帯電しているが、正に帯電していてもよい。図３（ｃ）は、ＥＳＤにより生じた負電荷（電子）が保護層１１２に到達したときの図であり、図３（ｄ）は、保護層１１２の負電荷によって配線層１１０に正電荷（正孔）が発生しキャパシタが形成された様子を示す図である。また、図３（ｅ）は、一定の時間経過によってキャパシタが自然放電する様子を示す図である。

比較例に係る液体吐出ヘッドの表面に帯電体３００が接触してＥＳＤが発生した場合、ＥＳＤにより生じた電荷は、図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、絶縁層１１１を配線層１１０と保護層１１２とで挟んで形成されたキャパシタによって蓄えられる。この際に絶縁層１１１に非常に高い電圧が印加され、絶縁層１１１が絶縁破壊される可能性は否定できない。

＜実施例１＞
図４（ａ）は、本発明の実施例１に係る液体吐出ヘッド１０のIV-IV線に沿った断面構造を示している。図４（ｂ）は、本発明の実施例１に係る液体吐出ヘッド１０の平面図である。

液体吐出ヘッド１０は、液体吐出ヘッド用基板１００と、液体吐出口１０６および液路１０５を形成する複合ノズル層１３０とを有する。液体吐出ヘッド用基板１００は、基体１０７、エネルギ発生素子１０８、配線層１１０、絶縁層１１１および保護層１１２を備え、複合ノズル層１３０は、第１のノズル層１３２、金属層１２１および第２のノズル層１３３を備える。

基体１０７の表面側には、エネルギ発生素子１０８と配線層１１０が形成されている。基体１０７上のエネルギ発生素子１０８は基体１０７に接していてもよいし、接していなくてもよい。基体１０７に接していない例としては、エネルギ発生素子１０８と基体１０７との間に蓄熱層を設けることや、エネルギ発生素子１０８と基体１０７とがエネルギ発生素子の端部で接しており、中央部で接していないことなどが挙げられる。配線層１１０およびエネルギ発生素子１０８の上部には、絶縁層１１１が形成されている。換言すれば、絶縁層１１１は、配線層１１０およびエネルギ発生素子１０８を短絡から保護する部位に設けられている。絶縁層１１１上に、保護層１１２が形成され、保護層１１２上に、複合ノズル層１３０が配置されている。すなわち、絶縁層１１１上に保護層１１２が形成され、保護層１１２上に複合ノズル層１３０が形成されている。

複合ノズル層１３０は、第１のノズル層１３２と第２のノズル層１３３に分かれており、第１のノズル層１３２と第２のノズル層１３３の層間には金属層１２１が形成されている。すなわち、複合ノズル層１３０の一部を保護層１１２と金属層１２１とで挟んでキャパシタが形成されるように、複合ノズル層１３０内（ノズル部材内）に金属層１２１が配置されている。第１のノズル層１３２は比誘電率の高い材料を用いることが好ましい。詳細は後述するが、比誘電率の高い材料を用いると、金属層１２１と第１のノズル層１３２と保護層１１２とで形成されたキャパシタにより、ＥＳＤで生じた電荷を蓄えられる容量が増えるため、ＥＳＤによる絶縁層１１１の破壊を抑制できる。

金属層１２１の少なくとも一部は、保護層１１２の上方、かつ、複合ノズル層１３０内に配置されていると共に、保護層１１２と接触する場所は存在しない。また、金属層１２１の端部は液路１０５に露出するようにして形成されている。

本発明の実施例１の構成によれば、従来技術では、製造工程で液体吐出ヘッドの表面に帯電した電荷を、絶縁層１１１で形成するキャパシタで蓄えていたのに対して、ＥＳＤ事象の発生源により近い場所で電荷を蓄えることが可能になる。そのため、絶縁層１１１のＥＳＤ事象に対する保護能力が向上する。

図４のＶで示された部分に注目すると、本発明の実施例１に係る液体吐出ヘッド１０は、第１のノズル層１３２を保護層１１２と金属層１２１とで挟んでキャパシタを形成するように構成されている。

図５に、実施例１に係る液体吐出ヘッドにおける、ＥＳＤ事象発生時の動作を示す。図５（ａ）は、帯電体３００が本発明の実施例１に係る液体吐出ヘッドの表面に接触する前の図であり、図５（ｂ）は、帯電体３００が本発明の実施例１に係る液体吐出ヘッドの表面に接触し、ＥＳＤが発生した直後の図である。図５（ｃ）は、ＥＳＤにより生じた負電荷（電子）が金属層１２１に到達したときの図であり、図５（ｄ）は、金属層１２１の負電荷によって保護層１１２に正電荷（正孔）が発生しキャパシタが形成された様子を示す図である。また、図５（ｅ）は、一定の時間経過によってキャパシタが自然放電する様子を示す図である。

実施例１に係る液体吐出ヘッド１０の表面にＥＳＤが発生した場合、ＥＳＤにより生じた電荷は、図５（ａ）〜（ｅ）に示すように、第１のノズル層１３２を保護層１１２と金属層１２１とで挟んで形成されたキャパシタによって蓄えられる。つまり、絶縁層１１１に到達する電荷が、激減することになる。

図３に示す比較例に係る液体吐出ヘッドと図５に示す実施例１に係る液体吐出ヘッド１０とを比較して、具体的に説明する。

従来の液体吐出ヘッドでは、図３に示すように、液体吐出ヘッドの表面で発生したＥＳＤで生じた電荷を、絶縁層１１１を保護層１１２と配線層１１０とで挟んで形成されたキャパシタで蓄えていた。

一方、図５に示す実施例１に係る液体吐出ヘッド１０では、液体吐出ヘッドの表面で発生したＥＳＤで生じた電荷を、第１のノズル層１３２を金属層１２１と保護層１１２とで挟んで形成されたキャパシタで蓄えることになる。

ＥＳＤは瞬間的な放電現象である。したがって、本発明の実施例１では、ＥＳＤで生じた電荷を液体吐出ヘッド１０の表面付近で形成されたキャパシタで蓄えることは、液体吐出ヘッドのさらに内部に位置する絶縁層１１１に電荷が流れることを抑制する上で有効である。結果として、絶縁層１１１に印加される電圧を軽減させることができ、絶縁層１１１のＥＳＤに対する耐性を高めることが可能となる。

＜液体吐出ヘッドの製造工程＞
図６に本発明の実施例１に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す。

まず、基体１０７の表面側に、エネルギ発生素子１０８と配線層１１０を形成した（図６（ａ））。

次に、エネルギ発生素子１０８および配線層１１０の上面に、絶縁層１１１を成膜した。絶縁層１１１は、窒化シリコンを用いた。絶縁層１１１は、プラズマＣＶＤ法により３００ｎｍの厚さで成膜した。

次に、絶縁層１１１上に、キャパシタを構成するための導電膜となる保護層１１２を形成した。保護層１１２はタンタルを用いた。保護層１１２はスパッタ法により２００ｎｍの厚さで成膜した。

その後、保護層１１２上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによってレジストにパターンを形成した。続いて、パターンを形成したレジストをマスクとして用いて保護層１１２をドライエッチングしパターンを形成した。なお、保護層１１２は比較例の保護層のように島同士をつなぐ形状ではなく、島同士は分離している。

次に、保護層１１２の上面に、液路の型となる型材１４０を形成した。型材１４０は、ポジ型の感光材であるポリメチルイソプロペニルケトンを用いた。型材１４０は、スピンコート法により１５μｍの厚さで塗布し、フォトリソグラフィによりパターニングを行って形成した（図６（ｂ））。

次に、型材１４０に架かるようにして第１のノズル層１３２を形成した。第１のノズル層１３２は、ネガ型の感光材であるエポキシ樹脂（比誘電率４）を用いた。第１のノズル層１３２は、スピンコート法により３００ｎｍの厚さで塗布し、フォトリソグラフィによりパターニングを行って形成した（図６（ｃ））。

次に、第１のノズル層１３２上に、キャパシタを構成するためのもう一方の導電膜となる金属層１２１を形成した。金属層１２１は、Ｔａを用いた。金属層１２１は、スパッタ法により２００ｎｍの厚さで成膜した。

その後、金属層１２１上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによってレジストにパターンを形成した。続いて、パターンを形成したレジストをマスクとして用いて金属層１２１をドライエッチングし、パターンを形成した（図６（ｄ））。

液路１０５の存在しない保護層１１２の領域上に少なくとも一部が重なるように、金属層１２１を配置した。また、保護層１１２とは接触しないように、金属層１２１を形成した。また、液路１０５に露出するように、金属層１２１の端部を形成した。

次に、金属層１２１および型材１４０上に、第２のノズル層１３３を形成した。第２のノズル層１３３は、第１のノズル層１３２と同じエポキシ樹脂を用いた。第２のノズル層１３３は、スピンコート法により２５ｕｍの厚さで塗布し、フォトリソグラフィによりパターニングを行って液体吐出口１０６を形成した（図６（ｅ））。このようにして、金属層１２１上に第２のノズル層１３３が形成される。

最後に、型材１４０を乳酸メチルにより除去し、液路１０５を形成した（図６（ｆ））。

本実施例によれば、液体吐出ヘッドのノズル層に別途キャパシタを設けることによって、ＥＳＤにより生じた電圧について、絶縁層に印加される電圧が低減され、ＥＳＤから液体吐出ヘッドの絶縁層を保護することが可能となる。

図７に本発明の実施例１に係る液体吐出ヘッド１０に形成されたキャパシタの等価回路を示す。

図７において、Ｃは第１のノズル層１３２を保護層１１２と金属層１２１とで挟んで形成されたキャパシタ７００の静電容量を示し、ε_rはキャパシタ７００の比誘電率を示し、Ｖ_SはＥＳＤが発生した場合のキャパシタ７００に印加される電圧を示す。

ここで、ＥＳＤで発生した電荷Ｑ、静電容量Ｃおよび電圧Ｖ_Sの関係式を次の（式１）に表す。
Ｑ＝ＣＶ_S （式１）
また、第１のノズル層１３２の誘電率をεとし、キャパシタ７００の電極の表面積をＳとし、キャパシタ７００の２つの電極間の距離をｄとすると、静電容量Ｃは、次の（式２）のように表される。

第１のノズル層１３２の誘電率εは、真空の誘電率ε₀を用いると、次の（式３）のように表される。
ε＝ε₀・ε_r （式３）
（式２）、（式３）より、比誘電率ε_rが高い第１のノズル層１３２を使用すれば、キャパシタ７００の静電容量を上昇させることが可能となることが理解できる。キャパシタ７００の静電容量が上昇すれば、蓄えられる電荷の量が増加することになる。

＜実施例２＞
本発明の実施例２−１および２−２に係る液体吐出ヘッドでは、実施例１と異なり、比誘電率ε_rがより高い第１のノズル層１３２を使用する。

（実施例２−１）
本発明の実施例２−１に係る液体吐出ヘッドの製造方法の例を、次に述べる。

実施例１と同様に、基体１０７、エネルギ発生素子１０８、配線層１１０、絶縁層１１１、保護層１１２および型材１４０まで形成したのち、型材１４０に架かるようにして第１のノズル層１３２を形成した。第１のノズル層１３２は、窒化シリコン（比誘電率７．５）を用いた。第１のノズル層１３２は、プラズマＣＶＤ法により３００ｎｍの厚さで成膜した。金属層１２１、第２のノズル層１３３、液路１０５および液体吐出口１０６の形成方法は、実施例１と異ならないため、説明を省略する。

（実施例２−２）
本発明の実施例２−２に係る液体吐出ヘッドの製造方法の例を、次に述べる。

実施例１と同様に、基体１０７、エネルギ発生素子１０８、配線層１１０、絶縁層１１１、保護層１１２および型材１４０まで形成したのち、型材１４０に架かるようにして第１のノズル層１３２を形成した。第１のノズル層１３２は、酸化ハフニウム（ＨｆＯ）（比誘電率１５）を用いた。第１のノズル層１３２は、Ｏ₂ガスを用いた反応性スパッタ法により３００ｎｍの厚さで成膜した。金属層１２１、第２のノズル層１３３、液路１０５および液体吐出口１０６の形成方法は、実施例１と異ならないため、説明を省略する。

液体吐出ヘッドの絶縁層１１１のＥＳＤ破壊耐性を、実施例別に比較し整理したものを、表１に示す。表１の括弧内は、第１のノズル層１３２の比誘電率を表す。

表１に示すように、比較例に係る液体吐出ヘッドと比較して、実施例１に係る液体吐出ヘッドは、絶縁層１１１のＥＳＤ破壊耐性が高いことがわかる。また、実施例１に係る液体吐出ヘッドと比較して、実施例２−１、実施例２−２の順に、絶縁層１１１のＥＳＤ破壊耐性が高くなっていることがわかる。即ち、第１のノズル層１３２の比誘電率が高いほど絶縁層１１１のＥＳＤ破壊耐性が高くなっていることが理解できる。つまり、第１のノズル層の比誘電率は、４以上であることが好ましく、より好ましくは７．５以上、最も好ましくは１５以上であることがわかった。

本実施例によれば、第１のノズル層１３２の比誘電率を上昇させることによって、実施例１よりも、ＥＳＤにより生じた電圧について、絶縁層に印加される電圧がさらに低減され、ＥＳＤから液体吐出ヘッドの絶縁層１１１を保護することが可能となる。

＜その他＞
各液体吐出ヘッドが有する金属層１２１は、導電層によってそれぞれ結合されても良く、当該導電層を接地させて、キャパシタ７００で蓄えた電荷を、当該導電層を介して放出させてもよい。

また、上例では保護層としてタンタルを用いた液体吐出ヘッドについて説明したが、本発明は、保護層が導電性材料で形成される液体吐出ヘッドであれば、有効に適用できるものである。すなわち、保護層の材料としてはタンタルに限定されないことは勿論である。

上例では基体平面に対して直交する方向に液体を吐出する所謂サイドシュータ型の液体吐出ヘッドおよび該ヘッド用基板に本発明を適用した場合について説明した。しかし本発明は、基体に平行な方向に液体吐出を行う所謂エッジシュータ型の液体吐出ヘッドおよび該ヘッド用基板への適用を妨げるものではなく、これに対しても有効に適用できるものである。

なお、以上では、液体吐出に利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する素子（ヒータ）を用いる方式の液体吐出ヘッドについて説明した。しかし本発明は、通電に応じて液体吐出に利用されるエネルギを発生する素子を有し、その素子上に絶縁層および保護層が設けられる液体吐出ヘッドであれば有効に適用できるものである。

１ 液体吐出ヘッドユニット
１０ 液体吐出ヘッド
１００ 液体吐出ヘッド用基板
１０７ 基体
１０８ エネルギ発生素子
１１０ 配線層
１１１ 絶縁層
１１２ 保護層
１２１ 金属層
１３０ 複合ノズル層
１３２ 第１のノズル層
１３３ 第２のノズル層

Claims (7)

1. 基体上に形成され、通電に応じ液体を吐出させるために利用されるエネルギを発生するエネルギ発生素子と、
   前記基体上に形成され、前記エネルギ発生素子に通電するための配線層と、
   前記配線層および前記エネルギ発生素子を短絡から保護する部位に設けられた絶縁層と、
   前記絶縁層上に形成され、前記絶縁層を保護するための保護層であって、導電性を有する保護層と、
   前記保護層上に配置され、液路および液体吐出口を形成するノズル部材とを備え、
   前記ノズル部材の一部を前記保護層と金属層とで挟んでキャパシタが形成されるように、前記ノズル部材内に前記金属層が配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記ノズル部材は、第１のノズル層と第２のノズル層とを備え、
   前記保護層上に前記第１のノズル層が形成され、
   前記第１のノズル層上に前記金属層が形成され、
   前記金属層上に前記第２のノズル層が形成され、
   前記第１のノズル層を前記保護層と前記金属層とで挟んでキャパシタが形成される請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記第１のノズル層は、比誘電率が４以上の材料で形成される請求項２の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１のノズル層は、比誘電率が７．５以上の材料で形成される請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記第１のノズル層は、比誘電率が１５以上の材料で形成される請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記エネルギ発生素子は、通電に応じて液体に膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生する発熱抵抗体である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 基体上に、通電に応じ液体を吐出させるために利用されるエネルギを発生するエネルギ発生素子を形成する工程と、
   前記基体上に、前記エネルギ発生素子に通電するための配線層を形成する工程と、
   前記配線層および前記エネルギ発生素子を短絡から保護する部位に、絶縁層を設ける工程と、
   前記絶縁層上に、前記絶縁層を保護するための保護層であって、導電性を有する保護層を形成する工程と、
   前記保護層上に、液路および液体吐出口を形成するノズル部材を配置する工程と、
   前記ノズル部材の一部を前記保護層と金属層とで挟んでキャパシタが形成されるように、前記ノズル部材内に前記金属層を配置する工程と
   を備えることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。

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