JP6300486B2 - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関し、詳しくは、インク等の液体に熱を作用させて気泡を生成し吐出を行う液体吐出ヘッドにおける熱作用部上のいわゆるコゲを除去するための構成に関するものである。

電気熱変換素子が発生する熱エネルギーを利用してインク等の液体に気泡を生じさせて液体を吐出させる方式の液体吐出ヘッドでは、熱作用部においていわゆるコゲを生じて液体への熱伝導が不均一になり、そのため吐出が不安定になる場合がある。

これに対し、特許文献１には、熱作用部を含む領域に、インクとの電気化学反応を生じさせるための電極となるよう上部保護層を配置し、電気化学反応によってこの上部保護層表面を溶出させ、熱作用部上のコゲを除去するための構成が記載されている。この構成において、電気化学反応を生じさせるための電極配置は、熱作用部の上部の保護層をアノード電極とし、上部保護層と同平面に形成された層をカソード電極とするものである。すなわち、アノード電極とカソード電極を基板上で並列して配置するものである。

特開２００８−１０５３６４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、熱作用部上の上部保護層を電気化学反応により溶解させる過程で上部保護層の溶解の程度が不均一となる場合がある。すなわち、アノード電極としての上部保護層における部位によってカソード電極と間の距離が異なり、それに応じて溶解時の抵抗値が異なることになる。このため、コゲを除去する際に上部保護層における部位によって表面層の溶出量が異なり、結果として上部保護層の膜厚が不均一となることがある。この場合には、上部保護層を介した熱作用部から液体への熱伝導が不均一になって液体の吐出特性を低下させることになる。

本発明は、保護層上のコゲを除去する際の保護層の溶出による膜厚の減少を均一化し、液体吐出特性の低下を抑制することが可能な液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を提供することを目的とする。

そのために本発明の液体吐出ヘッドは、発熱部を有する基板と、前記基板の面に直交する方向から見て前記発熱部と重複する領域を有する保護膜と、前記保護膜との間に電圧を印加可能な電極と、前記保護膜と前記電極とを連通する流路と、吐出口と、を備え、前記保護膜を介して前記発熱部が発生した熱を利用して前記吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、前記領域のうちの、最短経路で前記流路を通る前記電極からの距離が最長となる部分と、前記電極との前記距離をａ、前記領域のうちの、最短経路で前記流路を通る前記電極からの距離が最短となる部分と、前記電極との前記距離をｂとするとき、１＜ａ／ｂ≦２となるように、前記保護膜および前記電極が前記基板の上に同じ層として積層されていることを特徴とする。

以上の構成によれば、保護層上のコゲを除去する際の保護層の溶出による膜厚の減少が均一化され、液体吐出特性の低下を抑制することが可能となる。

本発明の液体吐出装置の一実施形態であるインクジェット記録装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るインクジェットカートリッジを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る記録ヘッドを構成する基板を一部破断して示す斜視図である。 （ａ）は、一従来例の記録ヘッド用基板における熱作用部付近を吐出口上方から見た上面図、（ｂ）は、図４（ａ）のＸ−Ｘ’線に沿った断面図、（ｃ）は、一従来例の記録ヘッド用基板における上部保護膜の溶出による膜圧の変化を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る記録ヘッド用基板の、図３のＸ−Ｘ′線に沿う断面図である。 （ａ）は、第１実施形態の実施例１−１に係る記録ヘッド用基板の一つの吐出口に対応する熱作用部の近傍を、吐出口側から見た断面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）に示すＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、第１実施形態の実施例１−２に係る、図６（ａ）および（ｂ）とそれぞれ同様の図である。 （ａ）および（ｂ）は、第１実施形態の実施例１−３に係る、図６（ａ）および（ｂ）とそれぞれ同様の図である。 （ａ）および（ｂ）は、比較例に係る、図６（ａ）および（ｂ）とそれぞれ同様の図である。 本発明の第２の実施形態に係る記録ヘッド用基板の熱作用部付近を示す、図５と同様の断面図である。 （ａ）は、第２の実施形態の実施例２−１に係る、吐出口上部から見た上部保護層と対向電極の位置の関係を示す上面図であり、（ｂ）は、図１１（ａ）のＸ−Ｘ’線に沿った、熱作用部付近の断面図である。 第２の実施形態の実施例２−２に係る、図１１（ｂ）と同様の断面図である。 比較例に係る、図１１（ｂ）と同様の断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、上述した実施例２−１の記録ヘッド用基板の製造方法を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、同じく、上述した実施例２−１の記録ヘッド用基板の製造方法を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る記録ヘッド用基板を一部断面で示す斜視図である。 図１６に示すＸ−Ｘ′線に沿った、熱作用部付近の断面図である。 （ａ）は、第３の実施形態の実施例３−1の記録ヘッド用基板を吐出口の上部から見た図であり、（ｂ）は、図１８（ａ）に示すＸ−Ｘ’線に沿った、熱作用部付近の断面図である。 第３の実施形態の実施例３−２の記録ヘッド用基板の熱作用部付近を示す断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、実施例３−1の記録ヘッド用基板の製造方法を説明する図である。 （ａ）〜（ｆ）は、同じく、実施例３−1の記録ヘッド用基板の製造方法を説明する図である。 本発明の第４の実施形態に係る記録ヘッド用基板の熱作用部付近を示す、図５と同様の断面図である。 （ａ）は第４の実施形態の実施例および比較例に係る記録ヘッド用基板を吐出口の上部から見た上面図であり、（ｂ）は、図２３（ａ）に示すＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。

以下、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実施形態）
インクジェット記録装置
図１は、本発明の液体吐出装置の一実施形態であるインクジェット記録装置を示す斜視図である。図１において、キャリッジ５００は記録ヘッドとインクタンクを一体に構成したインクジェットカートリッジ４１０を着脱自在に装着するとともに、ガイド５０２によって摺動自在に支持されている。そして、キャリッジ５００は、キャリッジモータ５０４の駆動力がアイドルプーリ５０３によって張設されるタイミングベルト５０１を介して伝達されることによりガイド５０２に沿って移動することができる。キャリッジ５００のこの移動によって、インクジェットカートリッジ４１０の記録ヘッドによる主走査方向における記録のための移動（走査）が可能となる。そして、記録ヘッドの走査ごとに、不図示の搬送ローラおよびピンチローラからなるローラ対によって１回の走査によって記録した領域の幅に応じた量記録媒体を上記主走査方向と公差する方向（副走査方向）に搬送する。以上の主走査方向の記録ヘッドの走査と、副走査方向の記録媒体の搬送とを交互に繰り返すことにより、記録媒体上に画像を記録することができる。記録開始時または記録中にキャリッジは必要に応じてホームポジションに移動し、これにより、記録ヘッドの吸引回復処理や予備吐出処理を行うことができる。

以上のインクジェット記録装置は、後述される、記録ヘッドにおける保護層（保護膜）上に付着したコゲを除去する処理をする際、保護層と対向電極との間に電位差を生じさせる制御を行う。なお、対向電極とは、保護層との間に電圧を印加可能である電極を意味し、その配置位置が特定されるものではない。

インクジェットカートリッジ
図２は、本実施形態に係るインクジェットカートリッジを示す斜視図である。インクジェットカートリッジ４１０は、上述したように、記録ヘッドを構成する記録ヘッド用基板１、電気配線テープ（可撓性の配線基板）４０２、及び記録装置本体と電気的に接続するための電気コンタクト部４０３を備える。また、インクジェットカートリッジ４１０は、インクタンクを構成するインク容器部４０４を有している。

記録ヘッド用基板
図３は、本発明の実施形態に係る記録ヘッドを構成する基板を一部破断して示す斜視図である。記録ヘッド用基板１は、概略、シリコンの基体１０１上に流路形成部材１２０を形成してなるものである。流路形成部材１２０にはインクを吐出するための複数の吐出口１２１が所定の配列で設けられている。一方、シリコン基体１０１には、それぞれの吐出口１２１に対応して熱作用部１０８が設けられている。この熱作用部１０８は、図５などで後述されるように、発熱抵抗体、この発熱抵抗体に電流を供給する電極、それらの上部の保護膜などによって構成される、上記吐出口に対応した部位であり、この部位が発生する熱を利用してインクに気泡を生じさせて対応する吐出口からインクを吐出する。複数の配列する熱作用部１０８が挟む領域には、シリコン基体１０１を貫通するインク供給口１１が設けられる。この供給口１１を介してインク容器部４０４からそれぞれの熱作用部１０８にインクが供給される。

図４（ａ）は、一従来例の記録ヘッド用基板における熱作用部付近を吐出口上方から見た上面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。また、図４（ｃ）は、一従来例の記録ヘッド用基板における上部保護膜の溶出による膜圧の変化を示す図である。なお、これらの図は、記録ヘッド用基板の各要素の配置を概略的に示しており、図５などに示すような、基板上膜構成の凹凸や電極配線などを省略して示している。

これらの図に示す従来例では、電気化学反応を生じさせるための、電極としての上部保護層１０７と対向電極１２２とを同一材料、同一プロセスで形成し、これら電極同士が平面的に並ぶ電極の配置としている。この構成において、発熱抵抗体の一部である発熱部１０４ａの上部保護層１０７の表面に堆積したコゲを除去するとき、両電極間にインクを満たした状態で電圧を印加し、発熱部の上側の上部保護膜を電気化学反応によりインク中に溶解させ、これにより、コゲを浮かし除去することができる。

しかしながら、従来例では、図４（ｂ）に示すように、対向電極１２２と上部保護層１０７との距離が、上部保護層１０７の部位によって比較的大きく異なる。発熱部１０４ａの大きさを３０μｍ×３０μｍ、発熱部１０４ａ上のイリジウム（以下Ｉｒとする）からなるコゲ取り用電極となる上部保護層１０７の大きさを３２．５μｍ×３２．５μｍとする。なお、発熱部１０４ａは発熱抵抗体の一部をなすものであるが、図では、その一部のみが示され他の部分の図示は省略されている。以上の構成において、発熱部１０４ａの端に対応する上部保護層１０７の位置からｂ＝１０μｍ離れた位置に対向電極１２２が配置されている。また、対向電極１２２と発熱部１０４ａに対応する上部保護層の部位との間の距離で、最長部の距離をａ、最短部の距離をｂとするとき、最短部の距離ｂは１０μｍであり、最長部の距離ａは４０μｍである。このように、従来例では、最長部の距離ａは最短部の距離ｂに対して４倍程度と比較的大きな値となる。この構成において、電極間に電圧を印加しコゲ取り処理を行う場合、最短部の距離ｂの方が、最長部の距離ａより、インクを介した各電極間の抵抗が低くなる。このため、コゲ取り処理を繰り返し行った場合、最短部の距離ｂの部位の方が早くコゲ取り電極が膜減りし、図４（ｃ）に示すように、発熱部１０４ａ上の膜厚に膜厚勾配が生じる。このように発熱部上の保護層の膜厚に分布が生じると、発熱部で発生した熱がインクに伝わる際、その熱伝導が保護層の位置によって異なり、熱作用部におけるインクの発泡特性にばらつきが生じることがある。

本発明は、これら電極間の最長部の距離と最短部の距離との差が小さくなるように対向電極を配置するものである。すなわち、本発明の第１の実施形態は、流路形成部材の上部保護層と対向する面側の、吐出口が形成された部位の周囲に対向電極を設けることによって、上部保護層と対向電極との間の距離について最長距離ａと最短距離ｂとの差を低減するものである。

図５は、本発明の第１の実施形態に係る、図３のＸ−Ｘ′線に沿う断面図である。図５において、シリコンの基体１０１上には、熱酸化膜、ＳｉＯ膜，ＳｉＮ膜等からなる蓄熱層１０２が設けられる。そして、この蓄熱層１０２上に、発熱抵抗体層１０４、この発熱抵抗体層に電流を供給する電極配線層１０５、およびこれら層の保護層１０６が形成される。電極配線層１０５は、Ａｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ等の金属材料で形成することができる。また、保護層１０６は、ＳｉＯ膜，ＳｉＮ膜等で形成され、絶縁層としても機能する。電気熱変換素子としての発熱部１０４ａは、発熱抵抗体層１０４の上部に形成される電極配線層１０５の一部を除去してその部分の発熱抵抗体層１０４を露出することによって形成される。電極配線層１０５は不図示の駆動素子回路ないし外部電源端子に接続されて、外部からの電力供給を受けることができる。なお、図５に示す例では、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１０４を配置する構成を採用してもよい。

保護膜としての上部保護層１０７は、発熱部１０４ａの発熱によって気泡を発生する際の、インクによる化学的影響や気泡消滅の際の物理的衝撃からその発熱部を保護するための層である。この保護層は、上述したように、その表面にコゲが付着し得るものであり、そのコゲを除去する際の電極となる。すなわち、この上部保護層１０７は、コゲを除去する際に電気化学反応によって溶出する層である。本実施形態では、インクと接する上部保護層１０７としてインク中での電気化学反応により溶出する金属、具体的にはイリジウムＩｒを用いる。そして、発熱部１０４ａの上に位置する上部保護層１０７の部分１０８が、発熱部１０４ａが発生した熱をインクに作用する熱作用部となる。なお、この上部保護層１０７と保護層１０６との間に中間層としての密着層１０９が設けられ、これにより、二つの層間の密着性を向上させている。具体的には、密着層１０９としてタンタルＴａを用いる。この密着層１０９は、上部保護層１０７と外部端子とを電気的に接続する配線部を構成しており、導電性を有する材料を用いて形成される。また、密着層１０９は、保護層１０６に形成されたスルーホール（不図示）に挿通され、電極配線層１０５に接続されている。そして、この電極配線層１０５の先端は外部端子との電気的接続を行うための外部電極をなしている。これにより、上部保護層１０７と外部端子とが電気的に接続されることになる。

また、記録ヘッド用基板１には、シリコン基体と共にインクの流路ないし液室を形成するＳｉＮ、ＳｉＯ２等の無機材料からなる流路形成部材１２０が設けられている。この流路形成部材１２０には、熱作用部１０８に対向する位置に吐出口１２１が形成されている。本実施形態では、この流路形成部材１２０にイリジウムＩｒからなる対向電極１２２を設ける。すなわち、対向電極１２２は、流路形成部材１２０内に設置されたＴａからなる対向電極配線１２３と接続して外部電源に接続されている。また、対向電極配線１２３を覆うように、ＳｉＮまたはＳｉＯ２からなる電極保護層１２６が形成されている。また、この対向電極配線１２３は、流路形成部材１２０と対向電極間密着性を向上させる機能も持つものである。コゲを除去する処理では、対向電極１２２を用いることにより、インク流路ないし液室内にインクを充填した状態で、インクジェット記録装置に設けられた制御手段５０５によって上部保護層１０７に正の電位、対向電極１２２に負の電位を印加して上部保護層とインクとの間に電気化学反応を生じさせ、その上部保護層を溶解することができる。すなわち、本実施形態の記録ヘッド用基板は、上部保護層の面と交差する方向における部位に対向電極が設けられ、また、この対向電極と上部保護層との間に電位差を生じさせるための電極などの構成が設けられたものである。

本実施形態に係る、上部保護層と対向電極の位置関係とそれによる上部保護層の溶解量の均一化の実施例１−１〜実施形態１−３を、比較例１および比較例２との対比において説明する。

（実施例１−１）
図６（ａ）は、実施例１−１に係る記録ヘッド用基板の一つの吐出口に対応する熱作用部の近傍を、吐出口側から見た断面図であり、特に、上部保護層と対向電極との位置関係を示している。すなわち、同図は、この関係が分かるよう流路形成部材１２０の裏側に設けられる対向電極１２２を重ねて示している。以下で示す同様の断面図においても対向電極は重ねて示される。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。

これらの図に示すように、本実施例では、発熱部１０４ａは３０μｍ×３０μｍの大きさを有し、この発熱部上に２００〜３００ｎｍの厚さの絶縁性の保護層が形成されている。さらにこの絶縁性の保護層上にＴａからなる密着層が１００ｎｍの厚さで形成されている。そして、発熱部の上方に上記の各膜を介して上部保護層１０７が１００ｎｍの厚さで形成されている。この上部保護層の大きさは、３２．５μｍ×３２．５μｍで、正方形にパターニングされている。以上の膜ないし層構造の上部には流路形成部材１２０が設けられている。この流路形成部材は、ＳｉＮやＳｉＯ２等の無機材料からなり、図の上下方向の厚さは３μｍであり、この流路形成部材によって、インク発泡させるための液室が形成される。この流路ないし液室の高さは７μｍであり、熱作用部の上方に直径１０μｍの吐出口が形成される。

本実施例では、対向電極１２２を、図６（ｂ）に示すように、液室内部の流路形成部材１２２に配置する。対向電極１２２の大きさは、発熱部１０４ａと同じ３０μｍ×３０μｍで、正方形であり吐出口に対応する部分が除かれている。本実施例では、各電極間の距離の最大値ａは、図６（ｂ）に示すように、上部保護層１０７の中心と吐出口の端との間の距離であり、８．６μｍである。一方、最小値ｂは、流路高さである７μｍである。ここで、「最大値」、「最小値」は次のように定義されるものである。発熱部１０４ａと重複する上部保護層１０７の領域からみて最も近い対向電極１２２上の位置までの距離を考える。この距離の中で、最大の距離が「最大値」で、最小の距離が「最小値」である。以下の説明においても同様である。

（実施例１−２）
図７（ａ）および（ｂ）は、上記実施例１−１に係る図６（ａ）および（ｂ）とそれぞれ同様の図である。本実施例１−２は、実施例１−１と同様、図７（ａ）に示すように、対向電極１２２を液室内部の流路形成部材１２０に配置している。異なる点は、対向電極１２２の大きさが、１８．５μｍ×１８．５μｍで、実施例１−１と比較して小さい形態である。

本実施例１−２では、上部保護層と対向電極との間の距離の最大値ａは、図７（ｂ）に示すように、上部保護層１０７上の発熱部１０４ａの端部に対応する部位と対向電極１２２の端部との間の距離であり、１０．７μｍとなる。一方、最小値ｂは、流路高さである７μｍとなる。

（実施例１−３）
図８（ａ）および（ｂ）は、上記実施例１−１に係る図６（ａ）および（ｂ）とそれぞれ同様の図である。本実施例１−３は、実施例１−１と同様、図８（ａ）に示すように、対向電極１２２を液室内部の流路形成部材１２０に配置している。異なる点は、対向電極１２２の大きさが、φ１８．２μｍの大きさで円形の形態である。

本実施例１−３では、上部保護層と対向電極との間の距離の最大値ａは、図８（ｂ）に示すように、上部保護層１０７上の発熱部１０４ａの端部に対応する部位と対向電極１２２の端部との間の距離であり、１４μｍとなる。一方、最小値ｂは、流路高さである７μｍとなる。

（比較例１）
図９（ａ）および（ｂ）は、上記実施例１−１に係る図６（ａ）および（ｂ）とそれぞれ同様の図である。比較例１は、実施例１−１と同様、図９（ａ）に示すように、対向電極１２２を液室内部の流路形成部材１２０に配置している。

本比較例の場合、対向電極の大きさは、直径がφ１６．６μｍの円形であり、そのうち、φ１０μｍの吐出口の領域が除かれた形状である。比較例１では、上部保護層と対向電極との間の距離の最大値ａは、図９（ｂ）に示すように、上部保護層上の発熱部１０４ａの端部に対応する部位と対向電極の端部との間の距離であり、１４．７μｍである。一方、最小値ｂは、流路高さである７μｍである。

（比較例２）
比較例２は、特許文献１に記載の従来の配置構成であり、図４（ｂ）に示したように、対向電極を、基板上で上部保護層と並べて配置する形態である。この比較例２では、上述したように、上部保護層と対向電極との間の距離の最大値ａは、４０μｍとなる。一方、最小値ｂは、１０μｍとなる。

以上説明した、実施例１−１から実施例１−３および比較例１、比較例２による記録ヘッドを用いて、上部保護層の溶解量を検討した。本検討では、顔料インクをインク液室内に満たして、上部保護層に１０Ｖ、対向電極に−１０Ｖの電圧を６０秒間印加した。このときの上部保護層の厚みの減少量（膜減り量）を求め、膜減り量の最大値および最小値を求めた。その結果を、表１に示す。

表１において、保護層を形成するイリジウムの溶解による膜減り量において、「○」は、膜減り量の最大値を膜減り量の最小値で割った値が２以下のもの、△は、２以上で５以下のもの、×は、５以上のもの、として判断した。

表１から分かるように、最大距離ａと最小距離ｂの差が小さい、つまり距離の比ａ／ｂが小さい実施例１は、上部保護層において膜減り量にほとんど差がない。実施例２、実施例３と、距離の差、つまり距離の比が大きくなるに従い、膜減り量の均一性が徐々に低下し、比較例１および比較例２のように距離の差が大きくなると、膜減り量の差が２倍を上回る。

このように最短距離ｂに対する最長距離ａの比が小さい方が、上部保護層がより均一に溶解する。これは、上記比が小さいほど電界強度が均一になるからと考えられる。上記表１から、上部保護層と対向電極との間に電位を印加して上部保護層を溶解させる場合、上記距離の関係が、１＜ａ／ｂ≦２のときに、上部保護層の溶解量が、最大膜減り量／最小膜減り量≦２となり、より均一に上部保護層が溶解されることが分かる。

（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態は、記録ヘッド用基板の基体上に段差部を設けこの段差上に対向電極を設けることによって、上部保護層と対向電極との間の距離について最長距離ａと最短距離ｂとの差を低減するものである。

図１０は、本発明の第２の実施形態に係る記録ヘッド用基板の熱作用部付近を示す、図５と同様の断面図である。なお、本実施形態は、第１実施形態に係る図１に示したインクジェット記録装置および図２、図３に示した記録ヘッドと同様の装置および記録ヘッドを用いる。図１０において、第１実施形態に係る図５に示す構成と異なる点は、熱作用部１０８周囲に、ＳＯＧ法を用いて、ＳｉＯ２等の塗布型無機材料で層間膜１２４を形成し、それによって層間膜による段差を形成する。そして、層間膜１２４の上に、タンタルＴａからなる対向電極配線１２３とイリジウムＩｒからなる対向電極１２２を形成する。対向電極１２２は対向電極配線１２３と接続され、これにより外部電源に接続される。なお、この対向電極配線１２３は、層間膜１２４と対向電極１２２との密着性を向上させる機能を持つものでもある。

本実施形態においても、液室内にインクを充填した後、上部保護層１０７に正の電位、対向電極１２２に負の電位を印加することにより、電気化学反応を生じさせ、これによって上部保護層の表面を溶解させる。この処理により、上部保護層の表面に生じたコゲを除去することができる。

本実施形態に係る、上部保護層と対向電極の位置関係と上部保護層の溶解量の均一化について、実施形態２−１から実施形態２−２を用いて説明する。

（実施例２−１）
図１１（ａ）は、実施例２−１に係る、吐出口上部から見た上部保護層と対向電極の位置の関係を示す上面図である。また、図１１（ｂ）は、図（ａ）のＸ−Ｘ’線に沿った、熱作用部付近の断面図である。

本実施例において、発熱部１０４ａは、３０μｍ×３０μｍのサイズの正方形であり、この発熱部上に２００〜３００ｎｍの厚さの絶縁性の保護層が形成され、さらに、この絶縁性の保護層上にタンタルＴａからなる密着層が１００ｎｍの厚さで形成されている。これらの層の上に、上部保護層１０７が１００ｎｍの厚さで発熱部１０４ａを覆うように形成され、これにより、熱作用部１０８（図１０参照）が形成される。上部保護層１０７は、３２．５μｍ×３２．５μｍのサイズの正方形である。そして、熱作用部の周囲に高さ３０μｍの層間膜１２４が形成されている。なお、層間膜１２４は、図１１（ｂ）に示すように、上部保護層１０７から１μｍ外側に形成される。また、対向電極１２２（と対向電極配線）の層厚みは１００ｎｍである。一方、流路形成部材１２０のインク発泡させるための液室における熱作用部（発熱部１０４ａ）の上方には、直径１０μｍの吐出口１２１が形成されている。

本実施例２−１では、図１１（ｂ）に示すように、対向電極１２２を層間膜１２４の上に配置する。対向電極１２２が設けられる層間膜１２４の高さは３０．１μｍである。本実施例では、上部保護層１０７と対向電極１２２との間の距離の最大値ａは、図１１（ｂ）に示すように、上部保護層１０７の中心部と対向電極１２２端部との間の距離であり、３４．６μｍとなる。一方、最小値ｂは、上部保護層１０７上の発熱部１０４ａの端に対応する位置と対向電極１２２端部との間の距離であり、３０．１μｍとなる。

（実施例２−２）
図１２は、本実施例に係る、図１１（ｂ）と同様の断面図である。図１２に示すように、本実施例２−２は、実施例２−１と同様、対向電極を液室内部の層間膜１２４の上に配置する。対向電極１２２が配置される層間膜１２４の高さは、９．５μｍである。本実施例２−２では、上部保護層１０７と対向電極１２２との間の距離の最大値ａは、上部保護層１０７の中心部と対向電極１２２端部との間の距離であり、１９．７μｍである。一方、最小値ｂは、上部保護層１０７上の発熱部１０４ａの端に対応する位置と対向電極１２２端部との間の距離であり、９．７μｍである。

（比較例３）
図１３は、本比較例に係る、図１１（ｂ）と同様の断面図である。比較例３に係る構成は、実施例１−１と同様、対向電極を液室内部の層間膜１２４の上に配置するものである。対向電極１２２が設けられる層間膜１２４の高さは、８．５μｍである。本比較例３では、上部保護層１０７と対向電極１２２との間の距離の最大値ａは、上部保護層の中心と対向電極１２２端部との間の距離であり、１９．２μｍとなる。一方、最小値ｂは、上部保護層１０７上の発熱部１０４ａの端に対応する位置と対向電極１２２端部との間の距離であり、８．８μｍとなる。

以上説明した、実施例２−１から２−３および比較例３の記録ヘッドについて上部保護層の溶解量を検討した。本検討では、顔料インクをインク液室内に満たして、上部保護層１０７に１０Ｖ、対向電極１２２に−１０Ｖの電圧を６０秒間印加した。このときの上部保護層１０７表面における各部の膜減り量を求め、膜減り量の最大値および最小値を求めた。この結果を表２に示す。

表２において、イリジウムＩｒの溶解による膜減り量において、○は膜減り量の最大値を膜減り量の最小値で割った値が２以下のもの、△は、２以上で５以下のもの、×は、５以上のもの、としてそれぞれ判断した。

この表から分かるように、最大距離と最小距離の差が小さい実施例２−１は、上部保護層の各部において膜減り量にほとんど差がなかった。しかし、上記距離の差が大きくなるに従い、膜減り量の均一化が徐々に低下し、比較例３のように距離の差が大きくなると、膜減り量の差が２倍を上回る。このように、本実施形態においても、上記距離の最小値ｂに対する最大値ａの割合が小さい方が、上部保護層がより均一に溶解する。すなわち、上部保護層と対向電極との間の距離の比を表す、ａ／ｂ≦２のときに、上部保護層の溶解量が、最大膜減り量／最小膜減り量≦２となり、より均一に上部保護層が溶解される。

（実施例の記録ヘッド用基板の製造方法）
図１４（ａ）〜（ｅ）および図１５（ａ）〜（ｄ）は、上述した実施例２−１の記録ヘッド用基板の製造方法を示す図である。これらの図は、図５と同様の断面を示している。

先ず、図１４（ａ）に示すように、駆動素子回路が形成されたシリコン基板１０１上に、熱酸化膜、ＳｉＯ膜からなる蓄熱層１０２をＣＶＤ法を用いて形成する。この蓄熱層上に、発熱抵抗体層１０４、Ａｌ−Ｃｕからなる電極配線層をスパッタ法により成膜する。発熱部１０４ａ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する。なお、図示の例では、発熱抵抗体層１０４上に電極配線層１０５を配置している。また、電極配線層１０５を基体１０１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１０４を形成してもよい。

次に、図１４（ｂ）に示すように、発熱部１０４ａおよび電極配線層１０５を覆うように、ＳｉＮ膜からなる絶縁層１０６をプラズマＣＶＤ法を用いて、３００ｎｍの厚さで形成する。次に、タンタルＴａからなる密着層１０９を１００ｎｍの厚さで、また、イリジウムＩｒからなる上部保護層を１００ｎｍの厚さでそれぞれスパッタ法により形成する。

次に、上部保護層１０７であるイリジウムＩｒを発熱部上に残すようにパターニングし、その後、タンタルＴａからなる密着層１０９をパターニングする。なお、このタンタルからなる密着層１０９は、コゲ取り電極となる上部保護層１０７に電力を提供するための配線となる（図１４（ｃ））。

次に、図１４（ｄ）に示すように、上部保護層１０７や密着層１０９を覆うように層間膜１２４をＳＯＧ法によって３０μｍの厚さとなるように形成する。次に、図１４（ｅ）に示すように、タンタルＴａからなる対向電極配線１２３とイリジウムＩｒからなる対向電極１２２をスパッタ法により、それぞれ１００ｎｍの厚さで形成し、対向電極１２２をパターニングしたあと、対向電極配線１２３をパターニングする。

次に、図１５（ａ）に示すように、図１４（ｄ）に示した工程で形成した層間膜１２４をＣＦ４とＯ２の混合ガスを用いてドライエッチングする。次に、図１５（ｂ）に示すように、インク滴を吐出する吐出口及びインク流路を形成するための流路形成層１２０を設けるための型材１２５を任意の厚さでスピンコート法により塗布した後、流路をパターニングする。ここで、型材１２５としては、ポジ型感光性レジストを用い、スピンコート法により塗布し、１２０℃のホットプレートで６分間ベークを行い型材１２４を形成した。

次に、図１５（ｃ）に示すように、流路形成部材１２０として、ネガ型感光性レジストをスピンコート法によって塗布し、９０℃のホットプレートで５分間ベークを行い、流路形成部材１２０を形成した後、ｉ線ステッパーで流路形成部１２０の露光と現像を行い、流路形成部材１２０と吐出口１２１を一括形成する。

その後、インクの供給口を形成した後、図１５（ｄ）に示すように、型材１２４であるポジ型感光性レジストを約４０℃に加熱温調した乳酸メチルへ浸漬し、型材１２４を溶解によって一括除去し、２００℃のオーブンで感光性樹脂材料を完全に硬化させ、記録ヘッド用基板（図１０）を成型する。

（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態は、記録ヘッド用基板における、吐出エネルギー発生素子による熱作用部にインクを供給するための供給口の側壁部分などに対向電極を設けることによって、上部保護層と対向電極との間の距離について最長距離ａと最短距離ｂとの差を低減するものである。

図１６は、本発明の第３の実施形態に係る記録ヘッド用基板を一部断面で示す斜視図である。本基板は、シリコン基板２０１上に半導体製造技術を用いてインクを発泡させるための複数の吐出エネルギー発生素子（発熱部）２０３ａと、それらを駆動させる駆動回路などが形成されたものである。これらのエネルギー発生素子などが形成された基板２０１上には流路形成部材２０８が設けられ、これにより、それぞれの吐出エネルギー発生素子２０３ａに対応する吐出口２０９およびインク流路２１８が設けられる。また、基板２０１の上記エネルギー発生素子などが形成された面と反対側には、それぞれの吐出エネルギー発生素子に供給されるインクを供給するための共通の液体供給口２１６が形成されている。さらに、この共通液体供給口から基板２０１の表側まで貫通する液体供給口２１７が、個々のエネルギー発生素子２０３ａに対応して形成されている。以上の共通液体供給口２１６および液体供給口２１７を介してそれぞれのインク流路２１８に供給されたインクは吐出エネルギー発生素子２０３ａが発生する熱によって気泡を生じ、その圧力によって吐出口２０９からインクを吐出することができる。

図１７は、図１６に示すＸ−Ｘ′線に沿った、熱作用部付近の断面図である。図１７において、２０１はシリコンの基体を示す。２０２は、熱酸化膜，ＳｉＯ膜，ＳｉＮ膜等からなる蓄熱層を示す。２０３は発熱抵抗体層を示し、発熱部２０３ａは、発熱抵抗体層２０３を露出することによって形成される。また、不図示の電極配線層は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であり、駆動素子回路ないし外部電源端子に接続されて、外部からの電力供給を受けることができる。２０４は、熱作用部および電極配線層の上層として設けられた保護層を示す。この保護層２０４は、ＳｉＯ膜，ＳｉＮ膜等からなる絶縁層としても機能する。２０６は、発熱部２０３ａの発熱に伴う化学的変化やその上方における気泡の消滅時の物理的衝撃から電気熱変換素子（発熱部）を保護する上部保護層であり、上記化学的変化などによっていわゆるコゲが付着することがある層である。そして、この層はコゲを取り除く処理に際して電極となり、かつその電極への電圧印加によって電気化学変化を生じて溶出する層である。本実施形態では、インクと接する上部保護層２０６としてインク中での電気化学反応により溶出する金属、具体的にはイリジウムＩｒを用いている。以上のように形成される発熱部２０３ａおよび上部保護層２０６が重なる部分が、発熱部２０３ａが発生した熱をインクに伝える熱作用部となる。なお、絶縁性保護層２０４と上部保護層２０６との間に密着層２０５を形成することで、絶縁性保護層２０４に対する密着性を向上させている。この密着層２０５は、上部保護層２０６と外部端子とを電気的に接続する配線部を構成しており、導電性を有する材料を用いて形成される。また、密着層２０５は、絶縁性保護層２０４に形成されたスルーホールに挿通され、不図示の電極配線層に接続されている。この電極配線層の先端は外部端子との電気的接続を行うため、不図示の外部電極をなしている。これにより、上部保護層２０６と外部端子とが電気的に接続されることになる。

本実施形態は、コゲの除去に用いられる対向電極の配置に関して、実施例３−1として、供給口の形状をウェットエッチングとドライエッチングを用いて形成した図１７に示す、共通液体供給口２１６およびそれぞれの液体供給口２１７に対向電極を設けた例がある。また、実施例３−２として、ウェットエッチング法を用いて形成した図１９に示す共通液体供給口２１６に対向電極を設けた例がある。

本実施形態では、共通液体供給口２１６および液体供給口２１７を形成する壁の部分にタンタルＴａからなる対向電極側密着層２１４とイリジウムＩｒからなる対向電極２１３を形成している。対向電極２１３は、絶縁層２１５の上に形成された対向電極側密着層２１４と接続し、また、外部電源に接続されている。なお、対向電極２１３で用いられるＩｒは対薬品に優れた貴金属であり、アルカリや酸で溶けない性質を持つため、裏面がインクに接触する場合においては、インクによるＳｉ基板への腐食に対する保護として基板裏面まで対向電極２１３を配置してもよい。また、以上の各層が形成された基板２０１上には、流路形成部材２０８が形成される。この流路形成部材２０８には、熱作用部（発熱部２０３ａ）に対応する位置に吐出口２０９が形成されている。

コゲ除去処理では、熱作用部を含む液室内にインクを充填したのち、上部保護層２０６に正の電位、対向電極２１３に負の電位を印加することにより、電気化学反応を生じさせる。これにより、上部保護層２０６の表面を溶解して表面に付着したコゲを除去することが可能となる。

上部保護層２０６と対向電極２１３の位置関係と、上部保護層の溶解の均一化について、下記の実施形例および比較例を用いて説明する。

（実施例３−１）
本実施例３−１のインク供給口は、共通の液体供給口２１６と、この共通液体供給口に連通する複数の液体供給口２１７と、を有して構成される。そして、コゲ除去で用いる対向電極２１３を共通液体供給口２１６とそれぞれの液体の供給口２１７を形成する壁部に設ける。

図１８（ａ）は、本実施例の記録ヘッド用基板を吐出口の上部から見た図であり、特に、上部保護層２０６と対向電極２１３との位置の関係を示している。また、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）に示すＸ−Ｘ’線に沿った、熱作用部付近の断面図である。

本実施例では、発熱部２０３ａは１５μｍ×１５μｍのサイズを有し、この発熱部２０３ａの上に２００〜３００ｎｍの厚さの絶縁性の保護層２０４が形成されている。この絶縁性の保護層２０４の上には、タンタルＴａからなる密着層２０５が１００ｎｍの厚さで形成され、さらに、その上にイリジウムＩｒからなる上部保護層２０６が１００ｎｍの厚さで、発熱部２０３ａを覆うように形成されている。上部保護層２０６の大きさは、２０μｍ×２０μｍの正方形である。

対向電極２１３は、図１８（ｂ）のように、特に、それぞれの液体供給口２１７の側壁に形成されている。そして、対向電極２１３と対向電極側密着層２１４が絶縁層２１５の上に形成されている。これにより、対向電極２１３と基板２０１とを電気的に絶縁することができる。また、対向電極２１３と対向電極側密着層２１４の各層の厚さは１００ｎｍである。さらに、絶縁性の保護層２０４は２００〜３００ｎｍ、蓄熱層２０２は１７００〜１８００ｎｍの厚さでそれぞれ形成されている。上部保護層２０６の発熱部２０３ａの端に対応する部位と、液体供給口２１７の上端との距離は２０μｍである。また、液体供給口２１７の上端から対向電極２１３が設けられた壁面までの距離は２μｍある。

以上の構成において、対向電極２１３と上部保護層２０６との距離は以下のとおりとなる。図１８（ｂ）に示すように、対向電極２１３のある供給口の側壁から上部保護層２０６の発熱部２０３ａの端に対応する部位までの距離は２２μｍであり、これが最小値ｂとなる。一方、上部保護層と対向電極との間の距離の最大値ａは、上部保護層２０６の中心部と対向電極２１３の端部との間の距離であり、３２μｍである。

（実施例３−２）
本実施例３−２は、共通の液体供給口２１６の側壁に対向電極２１３を設ける例である。図１９は、本実施例に係る記録ヘッド用基板の熱作用部付近を示す断面図である。本実施例の記録ヘッド用基板は、共通供給口２１６が基板２０１の表裏を貫くように設けられる。そして、対向電極２１３は、この共通液体供給口２１６の特に側壁部に設けられる。

本実施例において、１５μｍ×１５μｍの大きさの発熱部２０３ａ上に２００〜３００ｎｍの厚さの絶縁性の保護層２０４が形成される。この絶縁性の保護層２０４上にタンタルＴａからなる密着層２０５が１００ｎｍの厚さ形成され、さらに上部保護層２０６が１００ｎｍの厚さで発熱部２０３ａを覆うように形成される。上部保護層２０６の大きさは、２０μｍ×２０μｍで、正方形のものである。上部保護層２０６の端部から共通液体供給口２１６の上端まで３０μｍであり、またその供給口の上端から対向電極２１３までの距離は２μｍである。対向電極２１３は、図１９に示すように、共通液体供給口２１６の側壁の他、その共通液体供給口の側壁から基板２０１の裏面にかけて形成されている。この対向電極２１３は、対向電極側密着層２１４を介して絶縁層２１５の上に形成されている。また、対向電極２１３と対向電極側密着層２１４の厚さはそれぞれ１００ｎｍである。

本実施例では、対向電極２１３のある共通液体供給口２１６の側壁から上部保護層２０６上の発熱部２０３ａの端に対応する部位までの距離は３２μｍであり、これが最小値ｂとなる。また、上部保護層と対向電極との間の距離の最大値ａは、対向電極２１３から一番遠い上部保護層２０６上の発熱部２０３ａの端に対応する部位と、対向電極２１３の端部との間の距離であり、５２μｍである。

（比較例４）
比較例４は、上述した比較例２と同じ特許文献１に記載されている従来例に係る記録ヘッド用基板である。その詳細は、図４（ａ）〜（ｃ）を参照して上述したとおりである。

以上説明した実施例３−1および３−２についてコゲを除去する処理における上部保護層２０６の溶解量を、比較例４との比較において検討した結果を表３に示す。詳しくは、顔料インクを各記録ヘッド用基板のインク液室内に満たして、上部保護層２０６に１０Ｖ、対向電極２１３に−１０Ｖの電圧を６０秒間印加した。このときの上部保護層２０６の膜減り量を求め、膜減り量の最大値および最小値を求めた。

表３に示す検討では、イリジウムの溶解による膜減り量において、膜減り量の最大値を膜減り量の最小値で割った値が２以下のものを○と判断した。最大距離と最小距離の差、つまり比ａ／ｂが比較的小さい実施例３−１と３−２は、上部保護層２０６における膜減り量にほとんど差がない。これに対し、距離の差が大きい比較例４では、膜減り量の均一性が徐々に悪化した。検討結果からは、比ａ／ｂが２を超えると膜減り量に差が出て来ることがわかっている。すなわち、最短距離ｂに対する最長距離ａの割合が小さい方が、電界強度がより均一になり、上部保護層２０６がより均一に溶解する。上部保護層２０６、対向電極２１３間に電位を印加し、上部保護層２０６を溶解させ結果、各電極間の距離の関係が、ａ／ｂ≦２のときに、上部保護層２０６の溶解量が、最大膜減り量／最小膜減り量≦２となり、より均一に上部保護層２０６が溶解された。

（実施例の記録ヘッド用基板の製造方法）
以下では、上述した実施例３−１の記録ヘッド用基板の製造方法について説明する。図２０（ａ）〜（ｆ）および図２１（ａ）〜（ｆ）は、この製造方法を説明する図であり、各工程を図１６に示すＸ−Ｘ′線に沿った断面で示している。

先ず、図２０（ａ）に示すように、駆動素子回路が形成されたシリコン基板２０１上に、熱酸化膜、ＳｉＯ膜からなる蓄熱層２０２をＣＶＤ法を用いて形成する。そして、蓄熱層上に、発熱抵抗体層２０３、および不図示のＡｌ−Ｃｕからなる電極配線層をスパッタ法により成膜する。発熱部２０３ａは、電極配線層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２０３を露出することで形成する。次に、発熱部２０３ａを覆うように、ＳｉＮ膜からなる絶縁性の保護層２０４を、プラズマＣＶＤ法を用いて３００ｎｍの厚さで形成する。次に、タンタルＴａからなる密着層２０５を１００ｎｍの厚さ、イリジウムＩｒからなる上部保護層２０６を１００ｎｍの厚さで、それぞれスパッタ法により形成する。

次に、図２０（ｂ）に示すように、上部保護層２０６のイリジウムＩｒを熱作用部上に残すようにパターニングし、その後、タンタルＴａからなる密着層２０５をパターニングする。なお、この密着層２０５はコゲ取り電極となる上部保護層２０６に電力を提供するための配線となる。

図２０（ｃ）に示す工程では、インクを吐出する吐出口およびインク流路を形成するための流路形成部材２０８を設けるための型材２０７を任意の厚さでスピンコート法により塗布した後、流路をパターニングする。ここでは型材２０７として、ポジ型感光性レジストを用い、スピンコート法により塗布し、１２０℃のホットプレートで６分間ベークを行い型材２０７を形成する。

図２０（ｄ）に示す工程では、流路形成部材２０８として、ネガ型感光性レジストをスピンコート法によって塗布し、９０℃のホットプレートで５分間ベークを行い、流路形成部材２０８を形成した後、ｉ線ステッパーで流路形成部材２０８を形成する。その後、露光によって吐出口２０９を形成する。

図２０（ｅ）に示す工程では、流路形成部材２０８と吐出口２０９を覆うようにノズル保護部材（製品名：ＯＢＣ（東京応化製））２１０を塗布したあと、ポリエーテルアミド樹脂を塗布して共通液体供給口２１６用のエッチングマスク層２１１を形成する。

図２０（ｆ）に示す工程では、共通液体供給口用のエッチングマスク層２１１に不図示の感光性ポジ型レジストを塗布し、液体が供給される共通液体供給口２１６の形状にパターンを形成した後、ドライエッチングで共通液体供給口２１６のパターンを形成する。

図２１（ａ）に示す工程では、共通液体供給口用のエッチングマスク層２１１をエッチングマスクとし、８０℃のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶中に浸漬し、シリコン基板２０１が１００〜２００μｍほど残るように異方性エッチングを行い、共通液体供給口２１６を形成する。

図２１（ｂ）に示す工程では、共通液体供給口用のエッチングマスク層２１１を除去した後、液体供給口２１７用のエッチングマスク層２１２をパターニングして形成する。

図２１（ｃ）に示す工程では、シリコン基板２０１を裏面側からドライエッチングで除去し蓄熱層２０２で止めた後、液体供給口用のエッチングマスク層を除去する。

図２１（ｄ）に示す工程では、基板の裏面から、図２１（ｃ）に示すドライエッチングで開けた側壁面に対してＳｉＯ２からなる絶縁層２１５を１００ｎｍの厚さで、Ｔａからなる対向電極側密着層２１４を１００ｎｍの厚さで、およびＩｒからなる対向電極２１３を１００ｎｍの厚さで、それぞれスパッタ法を用いて形成する。

図２１（ｅ）に示す工程では、対向電極２１３、対向電極側密着層２１４、絶縁層２１５、蓄熱層２０２、および絶縁性の保護層２０４をドライエッチングで除去する。

図２１（ｆ）に示す工程では、ＯＢＣ２１０を除去した後、型材２０７であるポジ型感光性レジストを約４０℃に加熱温調した乳酸メチルへ浸漬し、型材２０７を溶解によって一括除去し、２００℃のオーブンで感光性樹脂材料を完全に硬化させ、液体吐出ヘッドを成型する。

（第４実施形態）
図２２は、本発明の第４の実施形態に係る、図３のＸ−Ｘ′線に沿う断面図である。本発明の第４の実施形態は、対向電極を上部保護層と同じ平面上に配置するものであり、すなわち、対向電極が基板の上に上部保護層と同じ層として積層されて形成されているものである。また、本実施形態は、上部保護層に対して対称に対向電極を配置することによって、上部保護層と対向電極との間の距離について最長距離ａと最短距離ｂとの差を低減するものである。以下、主に第１の実施形態と異なる態様について説明する。

本実施形態では、保護層１０６上にイリジウムＩｒからなる対向電極１２２を設ける。すなわち、対向電極１２２は、保護層１０６上に設置されたＴａからなる対向電極配線１２３と接続して外部電源に接続されている。また、この対向電極１２２および対向電極配線１２３は、それぞれ上部保護層１０７と密着層１０９を形成する工程において、同時に形成される。コゲを除去する処理では、対向電極１２２を用いることにより、インク流路ないし液室内にインクを充填した状態で、上部保護層１０７に正の電位、対向電極１２２に負の電位を印加することによって上部保護層に電気化学反応を生じさせ、その上部保護層を溶解することができる。すなわち、本実施形態の記録ヘッド用基板は、上部保護層の面と同一面上の部位に対向電極が設けられ、また、この対向電極と上部保護層との間に電位差を生じさせるための電極などの構成が設けられたものである。

以下、本実施形態に係る、上部保護層と対向電極の位置関係とそれによる上部保護層の溶解量の均一化の実施例４−１〜実施形態４−３を、比較例５および比較例６との対比において説明する。

（実施例４−１）
図２３（ａ）は、実施例４−１に係る記録ヘッドの一つの吐出口に対応する熱作用部の近傍を、吐出口側から見た上面図であり、特に、上部保護層と、上部保護層と同一の層の上に形成された対向電極との位置関係を示している。また、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）に示すＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。

これらの図に示すように、本実施例では、発熱部１０４ａは３０μｍ×３０μｍの大きさを有し、この発熱部１０４ａ上に２００〜３００ｎｍの厚さの絶縁性の保護層が形成されている。さらにこの絶縁性の保護層上にＴａからなる密着層が１００ｎｍの厚さで形成されている。そして、発熱部の上方に上記の各膜を介して上部保護層１０７が１００ｎｍの厚さで形成されている。この上部保護層の大きさは、３２．５μｍ×３２．５μｍで、正方形にパターニングされている。以上の膜ないし層構造の上部には流路形成部材１２０が設けられている。この流路形成部材１２０によって、インクを発泡させるための液室が形成される。

本実施例では、対向電極１２２を、図２３（ｂ）に示すように、液室内部の膜上に配置する。対向電極１２２は、発熱部の端から２５μｍ離して、図２３（ａ）に示すような帯状のパターンを、発熱部を中心として対称に配置した。本実施例では、コゲとり用電極としての上部保護層１０７と対向電極１２２間の距離の最大値ａは、図２３（ｂ）に示すように、上部保護層１０７の中心と対向電極１２２の端との間の距離であり、４０μｍである。一方、最小値ｂは、上部保護層１０７上の発熱部の端部から対向電極１２２間の距離であり、２５μｍである。

（実施例４−２）
本実施例についても、図２３（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。本実施例追加−２は、実施例４−１と同様、図２３（ａ）に示すように、対向電極１２２を液室内部の層の上に配置している。本実施例では発熱部の端から対向電極１２２までの距離が２０μｍで、実施例４−１と比較して上部保護層１０７と対向電極１２２との間の距離が小さくなっている。

実施例４−２では、上部保護層１０７と対向電極１２２との間の距離の最大値ａは、図２３（ｂ）に示すように、上部保護層１０７上の発熱部１０４ａの中央部に対応する部位と対向電極１２２の端部との間の距離であり、３５μｍとなる。一方、最小値ｂは、２０μｍとなる。

（実施例４−３）
本実施例についても、図２３（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。実施例４−３は、実施例４−１と同様、図２３（ａ）に示すように、対向電極１２２を液室内部の層の上に配置している。本実施例では発熱部の端から対向電極１２２までの距離が１５μｍで、実施例４−１および実施例４―２と比較して、上部保護層１０７と対向電極１２２との距離が小さくなっている。

実施例４−３では、上部保護層１０７と対向電極１２２との間の距離の最大値ａは、図２３（ｂ）に示すように、上部保護層１０７上の発熱部１０４ａの中央部に対応する部位と対向電極１２２の端部との間の距離であり、３０μｍとなる。一方、最小値ｂは、１５μｍとなる。

（比較例５）
本比較例についても、実施例４−１と同様、図２３（ａ）に示すように、対向電極１２２を液室内部の層の上に配置している。本比較例では、発熱部の端から対向電極１２２までの距離が１３μｍである。

本比較例５では、上部保護層１０７と対向電極１２２との間の距離の最大値ａは、図２３（ｂ）に示すように、上部保護層１０７上の発熱部１０４ａの中央部に対応する部位と対向電極１２２の端部との間の距離であり、２８μｍとなる。一方、最小値ｂは、１３μｍとなる。

（比較例６）
比較例６は、特許文献１に記載の従来の配置構成であり、図４（ｂ）に示したように、対向電極を、基板上で上部保護層と並べて配置する形態である。この比較例２では、上述したように、上部保護層と対向電極との間の距離の最大値ａは、４０μｍとなる。一方、最小値ｂは、１０μｍとなる。

以上説明した、実施例４−１から実施例４−３および比較例５、比較例６による記録ヘッドを用いて、上部保護層の溶解量を検討した。本検討では、顔料インクをインク液室内に満たして、上部保護層に１０Ｖ、対向電極に−１０Ｖの電圧を６０秒間印加した。このときの上部保護層の厚みの減少量（膜減り量）を求め、膜減り量の最大値および最小値を求めた。その結果を、表４に示す。

表４において、上部保護層を形成するイリジウムの溶解による膜減り量において、「○」は、膜減り量の最大値を膜減り量の最小値で割った値が２以下のもの、△は、２以上で５以下のもの、×は、５以上のもの、として判断した。

表４から分かるように、最大距離ａと最小距離ｂの差が小さい、つまり距離の比ａ／ｂが小さい実施例４―１は、上部保護層において膜減り量にほとんど差がない。実施例４―２、実施例４―３と、距離の差、つまり距離の比が大きくなるに従い、膜減り量の均一性が徐々に低下し、比較例５および比較例６のように距離の差が大きくなると、膜減り量の差が２倍を上回る。

このように最短距離ｂに対する最長距離ａの比が小さい方が、上部保護層がより均一に溶解する。これは、上記比が小さいほど電界強度が均一になるからと考えられる。上記表１から、上部保護層と対向電極との間に電位を印加して上部保護層を溶解させる場合、上記距離の関係が、１＜ａ／ｂ≦２のときに、上部保護層の溶解量が、最大膜減り量／最小膜減り量≦２となり、より均一に上部保護層が溶解されることが分かる。

１ 記録ヘッド用基板
１０４ａ、２０３ａ 発熱部
１０７、２０６ 上部保護層（保護膜）
１２０、２０８ 流路形成部材
１２１、２０９ 吐出口
１２２、２１３ 対向電極（電極）
２１６ 共通液体供給口
２１７ 液体供給口

Claims (15)

1. 発熱部を有する基板と、前記基板の面に直交する方向から見て前記発熱部と重複する領域を有する保護膜と、前記保護膜との間に電圧を印加可能な電極と、前記保護膜と前記電極とを連通する流路と、吐出口と、を備え、前記保護膜を介して前記発熱部が発生した熱を利用して前記吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
   前記領域のうちの、最短経路で前記流路を通る前記電極からの距離が最長となる部分と、前記電極との前記距離をａ、前記領域のうちの、最短経路で前記流路を通る前記電極からの距離が最短となる部分と、前記電極との前記距離をｂとするとき、１＜ａ／ｂ≦２となるように、前記保護膜および前記電極が前記基板の上に同じ層として積層されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 発熱部を有する基板と、前記基板の面に直交する方向から見て前記発熱部と重複する領域を有する保護膜と、前記保護膜との間に電圧を印加可能な電極と、前記保護膜と前記電極とを連通する流路と、吐出口と、を備え、前記保護膜を介して前記発熱部が発生した熱を利用して前記吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
   前記領域のうちの、最短経路で前記流路を通る前記電極からの距離が最長となる部分と、前記電極との前記距離をａ、前記領域のうちの、最短経路で前記流路を通る前記電極からの距離が最短となる部分と、前記電極との前記距離をｂとするとき、１＜ａ／ｂ≦２となるように、前記保護膜および前記電極が、前記基板の前記面と接し、前記基板の前記面の上に配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 発熱部を有する基板と、前記基板の面に直交する方向から見て前記発熱部と重複する領域を有する保護膜と、前記保護膜との間に電圧を印加可能な電極と、前記保護膜と前記電極とを連通する流路と、吐出口と、を備え、前記保護膜を介して前記発熱部が発生した熱を利用して前記吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
   前記領域のうちの、最短経路で前記流路を通る前記電極からの距離が最長となる部分と、前記電極との前記距離をａ、前記領域のうちの、最短経路で前記流路を通る前記電極からの距離が最短となる部分と、前記電極との前記距離をｂとするとき、１＜ａ／ｂ≦２となるように、前記保護膜および前記電極が、前記基板の上の、前記直交する方向において互いに異なる位置に設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 発熱部を有する基板と、前記基板の面に直交する方向から見て前記発熱部と重複する領域を有する保護膜と、前記保護膜との間に電圧を印加可能な電極と、前記保護膜と前記電極とを連通する流路と、吐出口と、を備え、前記保護膜を介して前記発熱部が発生した熱を利用して前記吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
   前記領域のうちの、最短経路で前記流路を通る前記電極からの距離が最長となる部分と、前記電極との前記距離をａ、前記領域のうちの、最短経路で前記流路を通る前記電極からの距離が最短となる部分と、前記電極との前記距離をｂとするとき、１＜ａ／ｂ≦２となるように、記保護膜および前記電極が配置されており、
   前記保護膜はイリジウムを含むことを特徴とする液体吐出ヘッド。
5. 発熱部を有する基板と、前記基板の面に直交する方向から見て前記発熱部と重複する領域を有する保護膜と、前記保護膜との間に電圧を印加可能な電極と、前記保護膜と前記電極とを連通する流路と、吐出口と、を備え、前記保護膜を介して前記発熱部が発生した熱を利用して前記吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
   前記領域のうちの、最短経路で前記流路を通る前記電極からの距離が最長となる部分と、前記電極との前記距離をａ、前記領域のうちの、最短経路で前記流路を通る前記電極からの距離が最短となる部分と、前記電極との前記距離をｂとするとき、１＜ａ／ｂ≦２となるように、記保護膜および前記電極が配置されており、
   前記保護膜は、前記保護膜と前記電極との間に電圧を印加することで液体に溶出する材料を含むことを特徴とする液体吐出ヘッド。
6. 前記電極は、前記直交する方向から見た際の前記保護膜を中心として対称に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記電極は、前記保護膜と対向する面に設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記電極は、前記保護膜の上に液体を供給するための、前記基板を貫通する液体供給口を構成する壁部に設けられていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記直交する方向から見て、前記発熱部に対する一方の側に設けられた第１の前記電極と、前記発熱部に対する前記一方の側とは反対の側に設けられた第２の前記電極と、を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記電極はイリジウムを含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
11. 端子と、前記保護膜と前記端子とを電気的に接続するためのタンタルを含む配線と、を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記基板は、前記保護膜の上に液体を供給するための複数の液体供給口と、前記複数の液体供給口に連通する共通液体供給口と、を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記基板は、前記直交する方向から見て前記発熱部に対する一方の側に設けられ、前記基板を貫通する第１の開口と、前記直交する方向から見て前記発熱部に対する前記一方の側とは反対の側に設けられ、前記基板を貫通する第２の開口と、を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
    前記保護膜と前記電極の間に電位差を生じさせるための制御を行う制御手段と、
    を具えたことを特徴とする液体吐出装置。
15. 前記制御手段によって前記制御を行い、前記保護膜を液体に溶出させることを特徴とする請求項１４に記載の液体吐出装置。

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