專利名稱：噴墨頭用基板、該基板的制造方法和使用上述基板的噴墨頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴出墨進(jìn)行記錄的噴墨頭用的基板、該基板的制造方法和使用上述基板的噴墨頭。
背景技術(shù)：
噴墨記錄方式具有下述優(yōu)點(diǎn)作為記錄單元的噴墨頭的小型化是容易的，能以高速記錄高精細(xì)的圖像，同時(shí)對于未進(jìn)行特別的處理的所謂普通紙也可進(jìn)行記錄，因此，運(yùn)行成本是低廉的。此外，由于是非沖擊的記錄方式，故噪聲的發(fā)生較少，而且也具有容易與使用了多色的墨的彩色圖像記錄相對應(yīng)等的優(yōu)點(diǎn)。
在實(shí)現(xiàn)噴墨記錄方式用的噴墨頭中也有各種各樣的噴出方式的噴墨頭。其中，在美國專利第4,723,129號說明書和美國專利第4,740,796號說明書等中公開了利用熱能噴出墨的方式的噴墨頭的一般的結(jié)構(gòu)如下在同一基體上制作使墨加熱發(fā)泡用的多個(gè)發(fā)熱部(加熱器)和進(jìn)行至其上的電連接的布線等，作成噴墨頭用基板，進(jìn)而在其上與發(fā)熱部對應(yīng)地形成噴出墨用的噴嘴(噴出口)。因?yàn)榻?jīng)過與半導(dǎo)體制造工序同樣的工藝，可容易且高精度地制造以高密度配置了多個(gè)發(fā)熱電阻體和布線等的噴墨頭用基板，故該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)記錄的高精細(xì)化和高速化。再者，由此可謀求噴墨頭乃至使用噴墨頭的記錄裝置的進(jìn)一步的小型化。
圖1和圖2分別是一般的噴墨頭用基板的發(fā)熱部的示意性的平面圖和其II-II線剖面圖。如圖2中所示，在基體120上，在下層形成發(fā)熱電阻體層107，進(jìn)而在其上層形成電極布線層103，通過除去電極布線層103的一部分露出該部分的發(fā)熱電阻體層形成發(fā)熱部102。電極布線的圖形205和207在基體120上迂回，連接到驅(qū)動(dòng)元件電路乃至外部電源端子上，可接受來自外部的電力供給。在此，發(fā)熱電阻體層107用電阻值高的材料來形成，通過經(jīng)電極布線層103從外部使電流流動(dòng)，作為電極布線層103的非存在部分的發(fā)熱部102發(fā)生加熱能量，使墨發(fā)泡。此外，主要使用了Al或包含Al的合金材料作為形成電極布線層103的材料。
在這樣的噴墨頭用基板中，對于發(fā)熱部102來說，處于在短時(shí)間內(nèi)被暴露于1000℃左右的溫度的上升和下降、此外被施加因發(fā)泡和消泡的重復(fù)引起的氣穴帶來的機(jī)械的沖擊等的嚴(yán)酷的環(huán)境中。因此，將保護(hù)層作成多層結(jié)構(gòu)，不僅用對發(fā)熱部102進(jìn)行絕緣、保護(hù)使之不受墨的影響的由SiO或SiN等的無機(jī)化合物形成的保護(hù)絕緣層108覆蓋發(fā)熱部102，而且在其上層形成機(jī)械的穩(wěn)定性更高的金屬(Ta等)的層110(一般來說，根據(jù)作為耐受因該氣穴引起的損傷的層的性能，有時(shí)稱為耐氣穴層)(參照圖2)。此外，不僅對于發(fā)熱部102，而且對于進(jìn)行例如對發(fā)熱電阻體層107的電連接用的電極布線層103，為了防止因墨引起的腐蝕，也采取了同樣的結(jié)構(gòu)。
近年來，在噴墨打印裝置中，希望高速地打印高清晰度、高圖像質(zhì)量的圖像，但必須在該裝置中在基板上以高密度配置多個(gè)噴出口和發(fā)熱體等被利用于墨噴出的能量的發(fā)生部。而且，在以這種方式在基板上以高密度配置多個(gè)噴出口和能量發(fā)生部的情況下，特別重要的是能量發(fā)生部中的省電。
作為能以這種方式謀求能量發(fā)生部中的省電的結(jié)構(gòu)，有在日本國專利第3382424號中公開了的結(jié)構(gòu)。
圖3是在日本國專利第3382424號中公開了的噴墨頭用基板的發(fā)熱部的示意性的剖面圖，剖面位置與圖1的II-II線相對應(yīng)。在該結(jié)構(gòu)中，作為電極布線層103的上層，形成了第1保護(hù)絕緣層108a和第2保護(hù)絕緣層108b，作為下層的第1保護(hù)絕緣層108a在發(fā)熱部102的上方被除去了。即，這樣在日本國專利第3382424號中，公開了使發(fā)熱部上的保護(hù)層的總的厚度比電極布線上的保護(hù)層的總的厚度薄的結(jié)構(gòu)。由此，減少了發(fā)熱部102上的實(shí)質(zhì)的保護(hù)層的厚度，提高了能量效率，另一方面，利用第2保護(hù)絕緣層108b得到了所需要的保護(hù)絕緣性能。即，可謀求發(fā)熱部的省電而不使保護(hù)層的保護(hù)性能下降。
這樣，除了提高發(fā)熱部的熱效率外，進(jìn)而從謀求打印裝置整體的省電這樣的觀點(diǎn)來看，降低電極布線的電阻是重要的。通常通過擴(kuò)展在基板上形成的電極布線的寬度來降低電極布線的電阻。但是，如果在基板上形成的能量發(fā)生部的數(shù)目根據(jù)上述的原因而變得龐大，則不伴隨基板的大型化就不能確保擴(kuò)展電極布線的寬度的充分的空間。
因此，本發(fā)明者研究了通過增加電極布線的厚度來謀求降低電極布線的電阻。但是，在增加電極布線的厚度的另一面，在圖3中所示那樣采用了使發(fā)熱部上的保護(hù)層的總的厚度比電極布線上的保護(hù)層的總的厚度薄的結(jié)構(gòu)的情況下，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)了以下那樣的新的課題。
即，如果考慮面對發(fā)熱部的電極布線的臺階部的覆蓋性，則由于越增加電極布線的厚度，也越必須增加保護(hù)層的厚度，故因不能充分地減薄發(fā)熱部上的保護(hù)層的厚度或?qū)е掳l(fā)熱部上的這樣的保護(hù)層的厚膜部分的區(qū)域的增大，抵消了發(fā)熱部的省電作用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于在進(jìn)行實(shí)現(xiàn)記錄的高清晰化、高畫質(zhì)化、高速化等用的發(fā)熱部的高密度安裝時(shí)既謀求布線電阻的降低、又提高熱效率以實(shí)現(xiàn)降低功耗的省電。
此外，本發(fā)明的另一目的在于由此提供實(shí)現(xiàn)小型化并以高密度配置了噴嘴的可靠性高的噴墨頭。
在本發(fā)明的第1形態(tài)中，具有與通電對應(yīng)地發(fā)生用于噴出墨的熱能的發(fā)熱部的噴墨頭用基板具備形成上述發(fā)熱部用的發(fā)熱電阻體層和第1電極布線層；作為上述第1電極布線層的上層被配置的第1保護(hù)層；作為上述第1保護(hù)層的上層被配置并且與上述第1電極布線層電連接的第2電極布線層；以及作為上述第2電極布線層的上層被配置的第2保護(hù)層，只是作為上述第1電極布線層和上述第2電極布線層中厚度薄的一方的上層被配置的上述第1保護(hù)層和第2保護(hù)層的一方覆蓋在上述發(fā)熱部上。
在本發(fā)明的第2形態(tài)中，具有與通電對應(yīng)地發(fā)生用于噴出墨的熱能的發(fā)熱部的噴墨頭用基板的制造方法具備下述工序在基體上利用發(fā)熱電阻體層和第1電極布線層形成上述發(fā)熱部的工序；配置第1保護(hù)層作為上述第1電極布線層的上層的工序；在上述第1保護(hù)層上配置第2電極布線層并且與上述第1電極布線層電連接的工序；以及配置第2保護(hù)層作為上述第2電極布線層的上層的工序，進(jìn)而還具備在上述發(fā)熱部上除去作為上述第1電極布線層和上述第2電極布線層中厚度厚的一方的上層被配置的上述第1保護(hù)層和第2保護(hù)層的一方的工序。
在本發(fā)明的第3形態(tài)中，提供具備上述的噴墨頭用基板和與上述發(fā)熱部對應(yīng)的噴墨口的噴墨頭。
按照本發(fā)明，通過用多個(gè)層構(gòu)成電極布線，既謀求布線電阻的降低，又防止基板的大型化，由于可進(jìn)行實(shí)現(xiàn)記錄的高清晰化、高畫質(zhì)化、高速化等用的發(fā)熱部的高密度安裝，同時(shí)能減小發(fā)熱部上的保護(hù)層的有效的厚度，故可提高熱效率，實(shí)現(xiàn)降低功耗的省電。
此外，由此可提供實(shí)現(xiàn)小型化并以高密度配置了噴嘴的可靠性高的噴墨頭。
根據(jù)以下聯(lián)系附圖對本發(fā)明的實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述和其他目的、效果、特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。


圖1是現(xiàn)有的噴墨頭用基板的發(fā)熱部的示意性的平面圖。
圖2是圖1的II-II線剖面圖。
圖3是現(xiàn)有的另一噴墨頭用基板的發(fā)熱部的示意性的平面圖。
圖4是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的噴墨頭用基板的發(fā)熱部的示意性的平面圖。
圖5是圖4的V-V線剖面圖。
圖6～圖13是說明圖4和圖5中示出的基板的制造工序用的示意性的剖面圖。
圖14A和圖14B分別是用于說明謀求對于發(fā)熱部的電極布線電阻的降低乃至均等化的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)的問題和在本發(fā)明的第1實(shí)施方式中采用的基本的結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性的圖。
圖15是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的噴墨頭用基板的發(fā)熱部的示意性的平面圖。
圖16是圖15的XVI-XVI線剖面圖。
圖17～圖20是說明圖15和圖16中示出的基板的制造工序用的示意性的剖面圖。
圖21是本發(fā)明的第3實(shí)施方式的噴墨頭用基板的發(fā)熱部的示意性的平面圖。
圖22是圖21的XXII-XXII線剖面圖。
圖23～圖26是說明圖21和圖22中示出的基板的制造工序用的示意性的剖面圖。
圖27是示出使用與第1實(shí)施方式～第3實(shí)施方式的某一個(gè)有關(guān)的基板構(gòu)成的噴墨頭的實(shí)施方式的立體圖。
圖28是示出使用圖27中示出的噴墨頭構(gòu)成的噴墨盒的立體圖。
圖29是示出使用圖28中示出的噴墨盒進(jìn)行打印的噴墨打印裝置的概略結(jié)構(gòu)例的示意性的立體圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明。
(噴墨頭用基板的第1實(shí)施方式及其制造工序)在本發(fā)明中，基本的方面是，用多個(gè)層、即至少上下2層構(gòu)成電極布線(以下，將下層的電極布線層稱為第1電極布線層，將上層的電極布線層稱為第2電極布線層)，同時(shí)通過在發(fā)熱部的上方的部位中除去保護(hù)第1電極布線層的保護(hù)絕緣層(以下稱為第1保護(hù)絕緣層)或保護(hù)第2電極布線層的保護(hù)絕緣層(以下稱為第2保護(hù)絕緣層)，減薄發(fā)熱部上的有效的保護(hù)膜厚，防止熱效率的下降。此外，通過用第1和第2保護(hù)絕緣層覆蓋除此以外的部位，使電極的保護(hù)、絕緣變得可靠。再者，考慮第1電極布線層和第2電極布線層的膜厚的關(guān)系，進(jìn)行在厚度厚的電極布線層上被形成的保護(hù)絕緣層部分的除去。
圖4和圖5分別是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的噴墨頭用基板的發(fā)熱部的示意性的平面圖和V-V線的示意性的剖面圖。在此，關(guān)于起到與圖1～圖3的各部同樣的功能的部分，對于對應(yīng)的部位附以同一符號。
在該例中，在第1電極布線層103上隔著第1保護(hù)絕緣層108形成了第2電極布線層104，經(jīng)通孔208連接了這些電極布線層。因而，在發(fā)熱部102的附近，形成通過第2電極布線層104、通孔208、圖5的右側(cè)部分的第1電極布線層103、發(fā)熱電阻體層107和圖5的左側(cè)部分的第1電極布線層103的電流路徑。此外，在第2電極布線層104上形成了第2保護(hù)絕緣層109，進(jìn)而，從其上起在與發(fā)熱部102對應(yīng)的部位上形成了耐氣穴層110。
在此，在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，首先，第1電極布線層103的膜厚t1與第2電極布線層104的膜厚t2具有t1＜t2的關(guān)系。而且，在第1保護(hù)絕緣層108上配置了耐氣穴層110，即，在與第2電極布線層104相同的第1保護(hù)絕緣層108上的層上形成了耐氣穴層110。而且，按照本發(fā)明所規(guī)定的，在這些層上形成了第2保護(hù)絕緣層109之后，在發(fā)熱部102的上方的部分302中除去了第2保護(hù)絕緣層109。
參照圖6圖13，說明圖4和圖5中示出的噴墨頭用基板的制造方法的實(shí)施方式。
首先，在圖6中，在用Si構(gòu)成的基體120上利用熱氧化形成了蓄熱層106。在此，作為基體120，可以在<100>Si基體中預(yù)先制成用有選擇地驅(qū)動(dòng)發(fā)熱部102的開關(guān)晶體管等的半導(dǎo)體元件構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路。
其次，如圖7中所示，利用濺射法分別形成了厚度約30nm的TaSiN等的發(fā)熱電阻體層107和厚度約300nm(t1)的Al等的第1電極布線層103。然后，使用光刻法并利用反應(yīng)離子刻蝕法(RIE)對圖7中示出的第1電極布線層103和發(fā)熱電阻體層107進(jìn)行刻蝕，形成了所希望的平面形狀。再有，該第1電極布線層是用來形成發(fā)熱部附近的布線圖形(與后述的圖14B的布線圖形205N、205F1相對應(yīng))和來自到達(dá)其上的端子部(與后述的圖14B的端子205T相對應(yīng))的布線圖形。
其次，再次使用光刻法，如圖8中所示，為了形成發(fā)熱部102，利用濕法刻蝕部分地除去Al的第1電極布線層103，使該部分的發(fā)熱電阻體層107露出。再有，為了使布線端部中的第1保護(hù)絕緣層的覆蓋性變得良好，希望進(jìn)行在布線端部中能得到適當(dāng)?shù)腻F形形狀的已知的濕法刻蝕。
其次，如圖9中所示，在包含已被露出的發(fā)熱電阻體層107(發(fā)熱部102)的第1電極布線層103的上方利用等離子CVD法以約300nm的厚度形成了成為第1保護(hù)絕緣層108的SiN層。在此，將SiN層的膜厚定為充分地覆蓋第1電極布線層103且熱效率不下降、充分地確保與之后形成的第2電極布線層的絕緣耐壓的厚度。
其次，如圖10中所示，利用濺射法，以約230nm的厚度形成作為耐氣穴和耐墨層的Ta層110，使用光刻法并利用干法刻蝕形成為所希望的形狀。此外，此時(shí)如圖4中所示，對于第1保護(hù)絕緣層108使用光刻法并利用干法刻蝕形成了通孔208，以便根據(jù)需要連接電源側(cè)的第1電極布線圖形205與之后形成的第2電極布線。再有，Ta層與保護(hù)絕緣層相比，熱傳導(dǎo)率高，不會使熱效率較大地下降。這一點(diǎn)在后述的第2和第3實(shí)施方式中也是同樣的。
其次，如圖11中所示，利用濺射法以所需要的厚度(t2＞t1)形成第2電極布線層104，再者，使用光刻法并利用濕法刻蝕形成為所希望的形狀。再有，該第2電極布線層作為形成來自到達(dá)發(fā)熱部附近的布線圖形的端子部的布線圖形的第1電極布線層的上層被配置。
其次，如圖12中所示，使用等離子CVD法形成了SiO層作為第2保護(hù)絕緣層109后，如圖13所示那樣，將耐氣穴層110作為刻蝕中止層，利用干法刻蝕挖去發(fā)熱部102上的第2保護(hù)絕緣層109(在圖4中用符號302示出的部分)。
如以上所述，完成了噴墨頭用基板。
(第1實(shí)施方式的優(yōu)越性)如果經(jīng)過以上的制造工序作成基板，則既謀求布線電阻的降低，又實(shí)現(xiàn)發(fā)熱部102上的保護(hù)絕緣層的實(shí)質(zhì)的薄膜化以提高熱效率，可實(shí)現(xiàn)降低作為整體的功耗的省電，可有利于實(shí)現(xiàn)記錄的高清晰化、高畫質(zhì)化、高速化等用的發(fā)熱部的高密度安裝。
即，首先，基本的方面是，通過用多個(gè)層構(gòu)成電極布線以減少布線電阻，可防止基板的大型化，可進(jìn)行實(shí)現(xiàn)記錄的等用的發(fā)熱部乃至噴嘴的高密度安裝。通常通過擴(kuò)展在基板上形成的電極布線的寬度來降低電極布線的電阻，但如果在基板上形成的發(fā)熱部的數(shù)目變得龐大，則不伴隨基板的大型化就不能確保擴(kuò)展電極布線的寬度的充分的空間。
使用圖14A來說明這一點(diǎn)。
在圖14A的情況下，對于接近于被配置在基板(未圖示)的端部上的端子205T的發(fā)熱部102N的布線圖形205N在Y方向上延伸的布線部分中具有寬度W時(shí)，對于離端子205T遠(yuǎn)的發(fā)熱部102F的布線圖形205F在圖的Y方向上延伸的布線部分中就具有寬度x·W(x＞1)。這是因?yàn)椋瑥亩俗?05T到各發(fā)熱部為止的距離、即布線的長度是不一樣的，電阻值隨離端子205T的距離而變化。這樣，在同一平面中在謀求布線電阻的減少乃至均等化的結(jié)構(gòu)中，要求基板具有與對于各發(fā)熱部的上述布線部分的寬度(對于離端子越遠(yuǎn)的發(fā)熱部，上述布線部分的寬度越寬)的合計(jì)值相稱的面積。
因而，在為了實(shí)現(xiàn)上述的布線的高清晰化、高畫質(zhì)化、高速化而打算使發(fā)熱部的數(shù)目增加的情況下，基體的X方向的尺寸的增大變得更加顯著，不僅成為成本上升的主要原因，而且也制約發(fā)熱部的安裝個(gè)數(shù)。此外，即使對于各布線的發(fā)熱部附近的部分，為了降低布線電阻而增加Y方向的寬度的做法也可能成為制約發(fā)熱部的配置間隔乃至噴嘴的高密度配置的主要原因。
與此不同，在使用多個(gè)層來謀求布線電阻的的減少乃至均等化的本實(shí)施方式那樣的結(jié)構(gòu)的情況下，如圖14B中所示，將對于接近于端子205T的發(fā)熱部102N的布線圖形205N和離端子205T遠(yuǎn)的發(fā)熱部102F附近的布線圖形205F1作為下層的第1電極布線層來形成，將到達(dá)布線部205F1的Y方向的布線部分205F2作為上層的第2電極布線層來形成，同時(shí)經(jīng)通孔將布線部分205F2的兩端部連接到端子205T和布線部分205F1上。在這樣的結(jié)構(gòu)的情況下，由于只要求基板具有與上層的布線圖形205F2的寬度(x·W)相稱的面積，故既可謀求布線電阻的減少乃至均等化，又可減少基板的面積。
此外，與通過增加電極布線的膜厚來謀求布線電阻的減少乃至均等化的情況相比，可緩和構(gòu)圖精度，此外，也可防止保護(hù)絕緣層或耐氣穴層的覆蓋性的下降。
特別是本發(fā)明不單單是在發(fā)熱部上除去一方的保護(hù)絕緣層，而是考慮了第1和第2電極布線層的膜厚的關(guān)系。在此，可根據(jù)對于一個(gè)發(fā)熱部的布線整體的電阻值的減少和發(fā)熱部之間的電阻值的偏差的抑制等的設(shè)計(jì)條件適當(dāng)?shù)卮_定第1和第2電極布線層的膜厚的關(guān)系，但在本實(shí)施方式的情況下，直接連接到發(fā)熱部102上的第1電極布線層103相對于第2電極布線層104來說相對地較薄。因而，因?yàn)榭山档桶l(fā)熱部102中的第1電極布線層103的臺階差，由于即使是膜厚較薄的第1保護(hù)絕緣層108也可得到良好的覆蓋性，故在本實(shí)施方式中在發(fā)熱部上留下第1保護(hù)絕緣層108，另一方面，除去了需要較厚的膜厚的第2保護(hù)絕緣層109。即，用2個(gè)保護(hù)絕緣層可靠地保護(hù)電極布線整體，另一方面，在發(fā)熱部上實(shí)現(xiàn)有效的保護(hù)層的薄膜化，提高了熱效率。
再有，關(guān)于來自對于發(fā)熱部附近的布線圖形(與圖14B的布線圖形205N、205F1相對應(yīng))的端子部(與圖14B的端子205T相對應(yīng))的電力供給，考慮對于該發(fā)熱部的布線整體的電阻值和與其它的發(fā)熱部的電阻值的均等化，可通過以使用第1電極布線層和第2電極布線層的一方或雙方的方式進(jìn)行布線來實(shí)施。例如，對于接近于端子部的布線，可只使用第1電極布線(對于該布線來說，可不形成通孔)，對于遠(yuǎn)離端子部的布線，可使用雙方的電極布線。
此外，即使對于發(fā)熱部附近的布線圖形，也可進(jìn)行與上述同樣的電極布線的2層化，經(jīng)適當(dāng)?shù)臄?shù)目的通孔連接兩層，通過進(jìn)行經(jīng)過兩層的通電來謀求電阻值的減少。
(噴墨頭用基板的第2實(shí)施方式及其制造工序)圖15和圖16分別是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的噴墨頭用基板的發(fā)熱部的示意性的平面圖和其XVI-XVI線剖面圖。在此，關(guān)于起到與以往和第1實(shí)施方式同樣的功能的部分，對于對應(yīng)的部位附以同一符號。
在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，第1電極布線層103的膜厚t1與第2電極布線層104的膜厚t2具有t1＞t2的關(guān)系。而且，按照本發(fā)明所規(guī)定的，在形成了第1保護(hù)絕緣層108之后，在發(fā)熱部102的上方的部分301中除去了第1保護(hù)絕緣層108。
參照圖17～圖20，說明圖15和圖16中示出的噴墨頭用基板的制造方法的實(shí)施方式。
首先，利用與第1實(shí)施方式的圖6～圖9同樣的工序，在基體120上依次形成蓄熱層106、發(fā)熱電阻體層107和第1電極布線層103，在得到了所希望的平面形狀后，部分地除去第1電極布線層103，使該部分的發(fā)熱電阻體層107露出，形成發(fā)熱部102，進(jìn)而，形成了第1保護(hù)絕緣層108。在此，在本實(shí)施方式中，將第1電極布線層103的厚度定為約600nm(t1)。此外，第1保護(hù)絕緣層108定為約600nm的厚度的SiO層。
其次，如圖17中所示，以發(fā)熱電阻體層107為刻蝕中止層，在發(fā)熱部102上挖去該SiO層(在圖15中用符號301示出的部分)，進(jìn)而形成了通孔(在圖15中用符號208示出的部分)，以便根據(jù)需要連接電源側(cè)的第1電極布線圖形與之后形成的第2電極布線。
其次，如圖18中所示，利用濺射法以約300nm(t2＜t1)的厚度形成Al層作為第2電極布線層104，進(jìn)而使用光刻法并利用濕法刻蝕形成為所希望的形狀。
其次，如圖19中所示，利用等離子CVD法以約300nm的厚度形成SiN層作為第2保護(hù)絕緣層109，該SiN層的膜厚定為充分地覆蓋第2電極布線層104且不使熱傳導(dǎo)率下降的厚度。
其次，如圖20中所示，利用濺射法，以約230nm的厚度形成作為耐氣穴和耐墨層的Ta層110，使用光刻法并利用干法刻蝕形成為所希望的形狀。
如以上所述，完成了噴墨頭用基板。
根據(jù)以上所述，與第1實(shí)施方式同樣，實(shí)現(xiàn)發(fā)熱部102上的保護(hù)絕緣層的實(shí)質(zhì)的薄膜化，防止熱效率的下降，同時(shí)可較大地減小對于1個(gè)發(fā)熱部的布線圖形在基板上所占的面積。
再有，根據(jù)布線電阻減少用的設(shè)計(jì)條件適當(dāng)?shù)卮_定第1和第2電極布線層的膜厚的關(guān)系，在本實(shí)施方式的情況下，直接連接到發(fā)熱部102上的第1電極布線層103相對于第2電極布線層104來說相對地較厚，如果考慮覆蓋性，則第1保護(hù)絕緣層108相對地較厚。因而，在這樣的情況下，通過進(jìn)行該第1保護(hù)絕緣層108的部分的挖去(除去)，可實(shí)現(xiàn)發(fā)熱部102上的實(shí)質(zhì)的薄膜化。
此外，在本實(shí)施方式的情況下，使發(fā)熱電阻體層起到刻蝕中止層的功能，但可根據(jù)第1和第2電極布線的膜厚的關(guān)系，與成為除去對象的保護(hù)絕緣層相對應(yīng)適當(dāng)?shù)剡x擇使哪部分起到刻蝕中止層的功能。
(噴墨頭用基板的第3實(shí)施方式及其制造工序)在以上的實(shí)施方式中，將對于發(fā)熱部102的電極布線作成了2層結(jié)構(gòu)，但在設(shè)置了3層或更多層的情況下也可應(yīng)用同樣的思想。
圖21和圖22分別是本發(fā)明的第3實(shí)施方式的噴墨頭用基板的發(fā)熱部的示意性的平面圖和其XXII-XXII線剖面圖。在此，關(guān)于起到與以往和第1實(shí)施方式同樣的功能的部分，對于對應(yīng)的部位附以同一符號。
在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，第1電極布線層103的膜厚t1、第2電極布線層104的膜厚t2和第3電極布線層的膜厚t3具有t1、t2＞t3的關(guān)系。而且，按照本發(fā)明所規(guī)定的，在形成了第1保護(hù)絕緣層108之后，在發(fā)熱部102的上方的部分301中除去了第1保護(hù)絕緣層108，同時(shí)在形成了第2保護(hù)絕緣層109之后，在發(fā)熱部102的上方的部分302中除去了第2保護(hù)絕緣層109。
參照圖23～圖26，說明圖21和圖22中示出的噴墨頭用基板的制造方法的實(shí)施方式。
首先，利用與第1實(shí)施方式的圖6圖9同樣的工序，在基體120上依次形成蓄熱層106、發(fā)熱電阻體層107和第1電極布線層103，在得到了所希望的平面形狀后，部分地除去第1電極布線層103，使該部分的發(fā)熱電阻體層107露出，形成發(fā)熱部102，進(jìn)而，形成了第1保護(hù)絕緣層108。在此，在本實(shí)施方式中，將發(fā)熱電阻體層107的厚度定為約50nm，將第1電極布線層103的厚度定為約600nm(t1)。此外，第1保護(hù)絕緣層108定為約600nm的厚度的SiO層。
此外，利用與第2實(shí)施方式的圖17～圖19同樣的工序，以發(fā)熱電阻體層107為刻蝕中止層，在發(fā)熱部102上挖去構(gòu)成第1保護(hù)絕緣層108的SiO層(在圖21中用符號301示出的部分)，進(jìn)而形成所需要的通孔，在其上依次形成了第2電極布線層104和第2保護(hù)絕緣層109。在此，在本實(shí)施方式中，將第2電極布線層104定為約350nm的厚度(t2)。此外，將第2保護(hù)絕緣層109定為約500nm的厚度的SiO層。
其次，以發(fā)熱電阻體層107為刻蝕中止層，在發(fā)熱部102上挖去第2保護(hù)絕緣層109(在圖21中用符號302示出的部分)。此外，同時(shí)形成了所需要的通孔，以便根據(jù)需要連接第2電極布線層104與之后形成的第3電極布線層130。
其次，如圖24中所示，利用濺射法以約200nm(t3＜t1、t2)的厚度形成Al層作為第3電極布線層130，進(jìn)而使用光刻法并利用濕法刻蝕形成為所希望的形狀。該第3電極布線層130的一部分經(jīng)未圖示的通孔連接到第2電極布線層104上。
其次，如圖25中所示，利用等離子CVD法以約300nm的厚度形成SiN層作為第3保護(hù)絕緣層131，該SiN的膜厚定為充分地覆蓋第3電極布線層130且不使熱傳導(dǎo)率下降的厚度。
其次，如圖26中所示，利用濺射法，以約230nm的厚度形成作為耐氣穴和耐墨層的Ta層110，使用光刻法并利用干法刻蝕形成為所希望的形狀。
如以上所述，完成了噴墨頭用基板。
根據(jù)以上的第3實(shí)施方式，與第1實(shí)施方式同樣，實(shí)現(xiàn)發(fā)熱部102上的保護(hù)絕緣層的實(shí)質(zhì)的薄膜化，防止熱效率的下降，同時(shí)可較大地減小對于1個(gè)發(fā)熱部的布線圖形在基板上所占的面積。
此外，可根據(jù)對于一個(gè)發(fā)熱部的布線整體的電阻值的減少和發(fā)熱部之間的電阻值的偏差的抑制等的設(shè)計(jì)條件適當(dāng)?shù)卮_定第1～第3電極布線層的膜厚的關(guān)系，在本實(shí)施方式的情況下，第1電極布線層103和第2電極布線層104相對于第3電極布線層130相對地較厚。因此，進(jìn)行第1保護(hù)絕緣層108和第2保護(hù)絕緣層109的部分的挖去(除去)。
此外，為此，在本實(shí)施方式的情況下，使發(fā)熱電阻體層起到刻蝕中止層的功能，但可根據(jù)第1～第3電極布線的膜厚的關(guān)系，與成為除去對象的保護(hù)絕緣層對應(yīng)地適當(dāng)?shù)剡x擇使哪部分起到刻蝕中止層的功能。即，根據(jù)設(shè)計(jì)條件，也可認(rèn)為第1電極布線層103和第3電極布線層130相對于第2電極布線層104來說相對地較厚。在這樣的情況下，將發(fā)熱電阻體層作為刻蝕中止層進(jìn)行第1保護(hù)絕緣層108的部分的挖去，同時(shí)在第2電極布線層104和第2保護(hù)絕緣層109的形成后，在第2保護(hù)絕緣層109上的與第3電極布線層130為同一層上形成作為耐氣穴和耐墨層的Ta層110，其后在形成了第3保護(hù)絕緣層131后，將Ta層110作為刻蝕中止層進(jìn)行第3保護(hù)絕緣層131的部分的挖去即可。
(噴墨頭的結(jié)構(gòu)例)接著，說明使用了與以上的任一實(shí)施方式有關(guān)的基板的噴墨頭。
圖27是噴墨頭的示意性的立體圖。
該噴墨頭具有使2列的按規(guī)定的間距形成了發(fā)熱部102的發(fā)熱部列并列的基板1。在此，可通過使排列了發(fā)熱部102的一側(cè)的邊緣部相對地配置經(jīng)過上述制造工序制造了的2片基板來進(jìn)行該并列，也可在1片基體上預(yù)先以并列2列的發(fā)熱部的方式實(shí)施上述制造工序。
對于該基板1，接合了與發(fā)熱部102對應(yīng)的噴墨口5、儲存從外部導(dǎo)入的墨的液室部分(未圖示)、分別與噴出口5對應(yīng)地從液室供給墨用的墨供給口9和形成了連通噴出口5與供給口9的流路的部件(小孔板)4，構(gòu)成噴墨頭410。
再有，在圖27中，將各列的發(fā)熱部102和噴墨口5描繪為以線對稱的方式來配置，但通過互相錯(cuò)開半個(gè)間距地配置發(fā)熱部102和噴墨口5，可進(jìn)一步提高記錄的清晰度。
(噴墨頭墨盒和打印裝置)該噴墨頭可安裝在打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、具有通信系統(tǒng)的傳真機(jī)、具有打印部的文字處理器等的裝置、進(jìn)而是與各種處理裝置復(fù)合地組合了的產(chǎn)業(yè)記錄裝置上。而且，通過使用該噴墨記錄頭，可在紙、線、纖維、布匹、皮革、金屬、塑料、玻璃、木材、陶瓷等各種各樣的記錄介質(zhì)上進(jìn)行記錄。再有，在本說明書中，所謂「記錄」，不僅意味著對于記錄介質(zhì)賦予具有文字或圖形等的意義的圖像，而且也意味著賦予不具有圖形等的意義的圖像。
以下，說明將上述噴墨頭與墨罐一體化而構(gòu)成的墨盒形態(tài)的單元和使用該單元的噴墨打印裝置。
圖28示出在構(gòu)成要素中包含噴墨頭的噴墨頭單元的結(jié)構(gòu)例。圖中402是具有對噴墨頭部410供給電力用的端子的TAB(帶自動(dòng)鍵合)用的帶部件，從打印機(jī)本體經(jīng)接點(diǎn)403供給電力。404是對頭部410供給墨用的墨罐。即，圖15的噴墨頭單元具有可安裝在打印裝置上的墨盒的形態(tài)。
圖29示出使用圖28的噴墨頭單元進(jìn)行打印的噴墨打印裝置的概略結(jié)構(gòu)例。
在圖示的噴墨打印裝置中，將滑動(dòng)架500固定在無端帶501上，而且能沿引導(dǎo)軸502移動(dòng)。無端帶501被卷繞在皮帶輪503、503上，在皮帶輪503上連結(jié)了滑動(dòng)架驅(qū)動(dòng)電機(jī)504的驅(qū)動(dòng)軸。因而，滑動(dòng)架500伴隨電機(jī)504的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，沿引導(dǎo)軸502在往復(fù)方向(A方向)上進(jìn)行主掃描。
在滑動(dòng)架500上安裝了上述墨盒形態(tài)的噴墨頭單元。對于噴墨頭單元來說，頭410的噴出口5與作為打印介質(zhì)的用紙P相對，而且，以上述排列方向與主掃描方向不同的方向(例如，作為用紙P的運(yùn)送方向的副掃描方向)一致的方式安裝在滑動(dòng)架500上。再有，關(guān)于噴墨頭410和墨罐404的組，可設(shè)置與使用的墨色對應(yīng)的個(gè)數(shù)，在圖示的例中，與4色(例如黑、黃、紫紅、藍(lán)綠)相對應(yīng)，設(shè)置了4組。
此外，在圖示的裝置中，為了檢測滑動(dòng)架的主掃描方向上的移動(dòng)位置等的目的，設(shè)置了直線編碼器506。作為直線編碼器506的一個(gè)構(gòu)成要素，有沿滑動(dòng)架500的移動(dòng)方向設(shè)置的直線標(biāo)尺507，在該直線標(biāo)尺507上以規(guī)定的密度按等間隔形成了狹縫。另一方面，在滑動(dòng)架500上例如設(shè)置了具有發(fā)光部和受光傳感器的狹縫的檢測系統(tǒng)508和信號處理電路作為直線編碼器506的另一個(gè)構(gòu)成要素。因而，伴隨滑動(dòng)架500的移動(dòng)，從直線編碼器506輸出規(guī)定墨噴出時(shí)序用的噴出時(shí)序信號和滑動(dòng)架的位置信息。
在與滑動(dòng)架500的掃描方向正交的箭頭B方向上間歇地運(yùn)送作為打印介質(zhì)的記錄紙P。利用運(yùn)送方向上流側(cè)的一對輥單元509和510以及下流側(cè)的一對輥單元511和512支撐記錄紙P，在賦予一定的張力并確保了對于噴墨頭410的平坦性的狀態(tài)下運(yùn)送記錄紙P。從未圖示的用紙運(yùn)送電機(jī)傳遞對各輥單元的驅(qū)動(dòng)力。
利用以上那樣的結(jié)構(gòu)，伴隨滑動(dòng)架500的移動(dòng)，一邊交替地重復(fù)進(jìn)行與噴墨頭410的噴出口的排列寬度對應(yīng)的寬度的打印和用紙P的運(yùn)送，一邊進(jìn)行對于用紙P整體的打印。
再有，滑動(dòng)架500在打印開始時(shí)或打印中根據(jù)需要停止在起始位置上。在該起始位置上設(shè)置了對設(shè)置了噴墨頭410的噴出口的面(噴出口面)進(jìn)行遮蓋的頂蓋部件513，在該頂蓋部件513上連接了從噴出口強(qiáng)制地吸引墨并防止噴出口的堵塞等用的吸引回復(fù)單元(未圖示)。
上面已經(jīng)就優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)以上內(nèi)容在不偏離本發(fā)明的思想的情況下進(jìn)行種種變更，這些變更也同樣屬于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種噴墨頭用基板，具有與通電對應(yīng)地發(fā)生用于噴出墨的熱能的發(fā)熱部，其特征在于，具備用于形成上述發(fā)熱部的發(fā)熱電阻體層和第1電極布線層；作為上述第1電極布線層的上層被配置的第1保護(hù)層；作為上述第1保護(hù)層的上層被配置并且與上述第1電極布線層電連接的第2電極布線層；以及作為上述第2電極布線層的上層被配置的第2保護(hù)層，其中，只是作為上述第1電極布線層和上述第2電極布線層中厚度薄的一方的上層被配置的上述第1保護(hù)層和第2保護(hù)層的一方覆蓋了上述發(fā)熱部。
2.如權(quán)利要求1中所述的噴墨頭用基板，其特征在于上述第1電極布線層的厚度比上述第2電極布線層的厚度薄，上述第1保護(hù)層包含覆蓋上述發(fā)熱部和上述第1電極布線層的保護(hù)絕緣層以及被配置在該保護(hù)絕緣層上用于保護(hù)因氣穴引起的損傷的耐氣穴層，在上述發(fā)熱部的部位中在上述耐氣穴層上除去了上述第2保護(hù)層。
3.如權(quán)利要求2中所述的噴墨頭用基板，其特征在于在上述第1保護(hù)層之上的與上述第2電極布線層相同的層上形成了上述耐氣穴層。
4.如權(quán)利要求1中所述的噴墨頭用基板，其特征在于上述第2電極布線層的厚度比上述第1電極布線層的厚度薄，在上述發(fā)熱部上除去了上述第1保護(hù)層。
5.一種噴墨頭用基板的制造方法，該噴墨頭用基板具有與通電對應(yīng)地發(fā)生用于噴出墨的熱能的發(fā)熱部，其特征在于，具備下述工序在基體上利用發(fā)熱電阻體層和第1電極布線層形成上述發(fā)熱部的工序；配置第1保護(hù)層作為上述第1電極布線層的上層的工序；在上述第1保護(hù)層上配置第2電極布線層并且與上述第1電極布線層電連接的工序；以及配置第2保護(hù)層作為上述第2電極布線層的上層的工序，進(jìn)而還具備在上述發(fā)熱部上除去作為上述第1電極布線層和上述第2電極布線層中厚度厚的一方的上層被配置的上述第1保護(hù)層和第2保護(hù)層的一方的工序。
6.如權(quán)利要求5中所述的噴墨頭用基板的制造方法，其特征在于上述第1電極布線層的厚度比上述第2電極布線層的厚度薄，配置上述第1保護(hù)層的工序具有用保護(hù)絕緣層覆蓋上述發(fā)熱部和上述第1電極布線層的工序和在上述保護(hù)絕緣層上配置用于保護(hù)因氣穴引起的損傷的耐氣穴層的工序，上述除去工序具有利用使用上述耐氣穴層作為刻蝕中止層的刻蝕除去上述第2保護(hù)層的工序。
7.如權(quán)利要求5中所述的噴墨頭用基板的制造方法，其特征在于上述第2電極布線層的厚度比上述第1電極布線層的厚度薄，上述除去工序具有利用使用上述發(fā)熱電阻體層作為刻蝕中止層的刻蝕除去上述第1保護(hù)層的工序。
8.一種噴墨頭，其特征在于，具備權(quán)利要求1中記載的噴墨頭用基板；以及與上述發(fā)熱部對應(yīng)的噴墨口。
全文摘要
本發(fā)明是一種具有與通電對應(yīng)地發(fā)生用于噴出墨的熱能的發(fā)熱部的噴墨頭用基板，既可謀求對于發(fā)熱部的布線電阻的減少，又可防止基板的大型化，可進(jìn)行實(shí)現(xiàn)記錄的高清晰化用的發(fā)熱部的高密度安裝。為此，通過用第1和第2電極布線層103、104構(gòu)成電極布線，減小了對于發(fā)熱部102的布線圖形在基板上所占的面積。此外，為了防止熱效率下降，進(jìn)行發(fā)熱部上的有效的保護(hù)絕緣層的薄膜化，根據(jù)電極布線層的厚度，在發(fā)熱部上除去電極布線層上的一方的保護(hù)絕緣層。
文檔編號B41J2/16GK1736715SQ20051009260
公開日2006年2月22日 申請日期2005年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月16日
發(fā)明者小野賢二, 尾崎照夫, 坂井稔康, 齊藤一郎, 伊部智, 橫山宇, 柴田和昭 申請人:佳能株式會社