专利名称：喷墨头用基板、该基板的制造方法和使用上述基板的喷墨头的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷出墨进行记录的喷墨头用的基板、该基板的制造方法和使用上述基板的喷墨头。
背景技术：
喷墨记录方式具有下述优点作为记录单元的喷墨头的小型化是容易的，能以高速记录高精细的图像，同时对于未进行特别的处理的所谓普通纸也可进行记录，因此，运行成本是低廉的。此外，由于是非冲击的记录方式，故噪声的发生较少，而且也具有容易与使用了多色的墨的彩色图像记录相对应等的优点。
在实现喷墨记录方式用的喷墨头中也有各种各样的喷出方式的喷墨头。其中，在美国专利第4,723,129号说明书和美国专利第4,740,796号说明书等中公开了利用热能喷出墨的方式的喷墨头的一般的结构如下在同一基体上制作使墨加热发泡用的多个发热部(加热器)和进行至其上的电连接的布线等，作成喷墨头用基板，进而在其上与发热部对应地形成喷出墨用的喷嘴(喷出口)。因为经过与半导体制造工序同样的工艺，可容易且高精度地制造以高密度配置了多个发热电阻体和布线等的喷墨头用基板，故该结构可实现记录的高精细化和高速化。再者，由此可谋求喷墨头以及使用喷墨头的记录装置的进一步的小型化。
图1和图2分别是一般的喷墨头用基板的发热部的示意性的平面图和其II-II线剖面图。如图2中所示，在基体120上，在下层形成发热电阻体层107，进而在其上层形成电极布线层103’，通过除去电极布线层103’的一部分露出该部分的发热电阻体层形成发热部102。电极布线的图形205和207在基体120上迂回，连接到驱动元件电路以及外部电源端子上，可接受来自外部的电力供给。在此，发热电阻体层107用电阻值高的材料来形成，通过经电极布线层103’从外部使电流流动，作为电极布线层103’的非存在部分的发热部102发生加热能量，使墨发泡。此外，主要使用了Al或包含Al的合金材料作为形成电极布线层103’的材料。
对于喷墨头用基板来说，一方面谋求因减少投入的电能导致的省电，另一方面为了防止因墨发泡和消泡的重复引起的气穴带来的机械的损伤或起因于重复地施加脉冲状的电能导致发热、因发热部102被破坏引起的基板的寿命的下降，在发热部上设置了保护层。
如果从热即能量效率的方面来看，该保护层的热传导率高或膜厚薄是有利的。而另一方面，对于保护层来说，也有保护连接到发热部102上的电极布线使之不受墨的影响的目的，例如从在成膜工序中在膜中产生的缺陷的存在概率的方面来看，加厚膜厚是有利的。因而，从使能量效率和可靠性折衷的观点来看，将保护层的厚度设定为适当的厚度。
但是，保护层受到因伴随墨的发泡等产生的气穴导致的损伤即机械的损伤和因在发泡后因为表面成为高温故产生高温下的保护层形成材料的与墨成分的化学反应引起的损伤即化学损伤这两者的影响。因此，实际上难以兼顾对布线进行绝缘、保护使之不受墨的影响用的功能和对于机械的和化学的损伤的稳定化功能。因而，将喷墨基板的保护层作成2层结构，一般在上层形成对于机械的和化学的损伤稳定性高的膜，在下层形成保护布线用的保护绝缘层。
而且，具体地说，一般在上层形成作为机械的和化学的稳定性极高的层的Ta膜，在下层形成用现有的半导体制造装置能容易地形成稳定的膜的SiN膜或SiO膜。更具体地说，在布线上形成厚度约0.2～1μm的SiN膜作为下层的保护层(保护绝缘层)108，其后，形成厚度0.2～0.5μm的Ta膜作为上层的保护层(一般来说，根据作为对于因该气穴引起的损伤的膜的性能，有时称为耐气穴层)110。根据该结构来谋求喷墨头用基板的电热变换效率的提高和长寿命化与可靠性的兼顾。
近年来，根据省能和热效率提高的观点，喷墨头的发热电阻体的高电阻化得到了进展，即使是微小的加热器尺寸的离散，也对加热器电阻值的离散产生很大的影响。如果因电阻值的离散的缘故在各加热器中在发泡现象中产生了差别，则不仅不能确保1个喷嘴中的所希望的墨喷出量，而且在各喷嘴间，墨喷出量也有较大的离散，这与记录品位的下降有关联，因此，要求加热器部中的电极布线的构图精度的提高比迄今为止能达到的水平高。
此外，在喷墨打印装置中，伴随其普及，近年来要求实现进一步的记录的高清晰化、高画质、高速化。其中，作为对于高清晰化、高画质的要求的一个解决方法，可举出进一步减少每1圆点(dot)的喷出墨量(在作为滴喷出墨的情况下，减小墨滴的直径)。以往，为了实现减少墨量，通过在改变喷嘴的形状(减小小孔的面积)的同时减小发热部的面积(图1中的宽度W×长度L)来予以对应。由于发热部的面积越小，加热器尺寸的离散的影响相对地越大，故即使在该意义上，也要求加热器部中的电极布线的构图精度的提高。
另一方面，从谋求打印装置整体的省电的观点来看，电极布线的低电阻化也是重要的。通常，通过扩展在基板上形成的电极布线的宽度来进行电极布线的低电阻化。但是，在基板上形成的发热部的数目增加且寻求其小面积化的状况下，不伴随基板的大型化就不能确保扩展电极布线的宽度的充分的空间，而且，通过扩展电极布线的宽度，制约了小面积的加热器部以及喷嘴的高密度安装。
因此，也考虑了通过加厚电极布线来谋求电极布线的低电阻化，但伴随于此，难以提高加热器部的构图精度。
参照图1和图3说明这一点。
首先，在图1和图2中示出的结构中，在形成发热部102的部分中，通过刻蚀除去电极布线层103’，使该部分的发热电阻体层露出。在此，考虑保护绝缘层108或耐气穴层110的覆盖性，使用湿法刻蚀法将电极布线层103’作成锥形形状。因为湿法刻蚀中的刻蚀以各向同性的方式来进行，故因刻蚀产生的误差、特别是在发热部102的长度方向上的尺寸公差处于与电极布线层103’的厚度成比例的关系。
图3示出了Al的电极布线层的厚度与上述L方向的尺寸公差的关系，横轴示出了例如对于0.3μm(300nm)的厚度的倍率，纵轴示出了尺寸公差(μm)。如该图中所示，在倍率＝1的厚度的情况下，尺寸公差为0.5μm，而在倍率＝1.7的情况下，尺寸公差为约1μm，在倍率＝2.9的情况下，尺寸公差为约2μm。因而，例如与发热部102的小面积化对应地越减小长度L，因该公差部分的离散导致的影响越大。
如上所述，兼顾发热电阻体的高电阻化或发热部的小面积化与电极布线的厚膜化是极为困难的，要求精度极高的构图。
发明内容
本发明是鉴于以上的问题而进行的，本发明的第1目的是可高精度地形成发热部，适应发热电阻体的高电阻化或发热部的小面积化，因此有利于节省能量和热效率的提高或记录的高清晰化和高画质等。
再者，本发明的目的在于由此提供实现了小型化的、可靠性高的且可进行稳定的记录的喷墨头。
在本发明的第1形态中，一种具有与通电对应地发生用于喷出墨的热能的发热部的喷墨头用基板具备具有形成上述发热部用的间隙的第1电极；包含上述间隙并作为上述第1电极的上层被配置的发热电阻体层；以及具有比上述间隙宽的间隙并重叠在上述第1电极上被配置的第2电极，其中，上述第1电极的厚度比上述第2电极的厚度薄。
在本发明的第2形态中，一种具有与通电对应地发生用于喷出墨的热能的发热部的喷墨头用基板的制造方法具备下述工序
在基体上形成具有形成上述发热部用的间隙的第1电极的工序；包含上述间隙并作为上述第1电极的上层配置发热电阻体层的工序；以及作为上述第1电极和上述发热电阻体层的上层配置成为厚度比上述第1电极的厚度厚的第2电极的层、通过以使其间隙比上述间隙宽并使其端部位于上述第1电极上的方式除去该层来形成第2电极的工序。
在本发明的第3形态中，提供具备上述的喷墨头用基板和与上述发热部对应的喷墨口的喷墨头。
按照本发明，由于可在薄膜化了的第1电极的间隙中形成发热部，故可减小发热部的尺寸的离散，而且提高了发热电阻体层及其上层的保护层的覆盖性。由此，可适应发热电阻体的高电阻化或发热部的小面积化，可有利于节省能量和热效率的提高或记录的高清晰化和高画质等，同时可提高基板以及喷墨头的可靠性和耐久性。
此外，由此可提供实现了小型化的、可靠性高的且可进行稳定的记录的喷墨头。
通过参照附图的后述的实施方式的详细的描述，本发明的上述和其它的目的、特征、方面和优点会变得更加明白。
图1是现有的喷墨头用基板的发热部的示意性的平面图。
图2是图1的II-II线剖面图。
图3是说明形成发热部的电极布线层的厚度与发热部面积的尺寸公差的关系用的说明图。
图4是本发明的第1实施方式的喷墨头用基板的发热部的示意性的剖面图。
图5a～图5d是说明图4中示出的基板的制造工序用的示意性的剖面图。
图6是第1实施方式的变形例的喷墨头用基板的发热部的示意性的剖面图。
图7a和图7b分别是本发明的第2实施方式的喷墨头用基板的发热部的示意性的平面图和示意性的剖面图。
图8a和图8b分别是说明谋求对于发热部的电极布线电阻的降低以及均等化的现有的结构的问题和在本发明的第3实施方式中采用的基本的结构的优越性用的图。
图9是本发明的第3实施方式的喷墨头用基板的发热部的示意性的剖面图。
图10是示出使用与第1实施方式～第3实施方式的某一个有关的基板构成的喷墨头的实施方式的立体图。
图11a～图11d是说明图10中示出的喷墨头的制造工序用的示意性的剖面图。
图12是示出使用图10中示出的喷墨头构成的喷墨盒的立体图。
图13是示出使用图12中示出的喷墨盒进行打印的喷墨打印装置的概略结构例的示意性的立体图。
具体实施例方式
以下，参照附图详细地说明本发明。
(喷墨头用基板的第1实施方式及其制造工序)图4是本发明的第1实施方式的喷墨头用基板的发热部的示意性的剖面图，与图1的II-II线相对应。在此，关于起到与图2的各部同样的功能的部分，对于对应的部位附以同一符号。
如图4中所示，在本实施方式中，隔着绝缘层106在基体120上配置隔开所希望的间隔的一对电极101，通过配置发热电阻体层107作为其上层，形成了发热部102。在此，在本实施方式中，假定用耐腐蚀性金属构成电极101。由Al或包含Al的合金构成的电极布线层103具有比电极101构成的间隙宽的间隔而被配置，经发热电阻体层107电连接到电极101上。即，利用电极101的间隙形成发热部102，而且规定其尺寸。另一方面，电极布线层103在基体120上迂回，连接到驱动元件电路以及外部电源端子上，另一方面，其端部隔着发热电阻体层107位于第1电极101的面的上方。再有，以下，将形成发热部102并规定其尺寸的电极101称为第1电极，将电极布线层103称为第2电极。
参照图5a～图5d，说明图4中示出的喷墨头用基板的制造方法的首先，在图5a中，准备与图2同样的用Si构成的基体(未图示)，在其上形成了绝缘层106。在此，作为基体，可定为对于<100>Si基体预先制成了用有选择地驱动发热部102的开关晶体管等的半导体元件构成的驱动电路的基体。再者，在绝缘层106上利用溅射法以100nm的厚度形成了耐腐蚀性金属、例如Ta膜后，进行构图使之成为所希望的形状，形成第1电极101。
其次，如图5b中所示，利用溅射法以约50nm的厚度形成了例如由TaSiN构成的膜107作为形成发热电阻体用的层，接着，以约350nm的厚度形成了例如由Al构成的膜作为形成布线用的层。然后，使用光刻法，在将抗蚀剂涂敷为与第2电极103的布线图形对应的所希望的形状后，利用使用了例如BC13和C12的混合气体的反应性离子刻蚀(RIE)形成为所希望的形状。
其次，如图5c中所示，为了除去发热部102附近的成为第2电极103的间隙的部分的Al层，使用光刻法将抗蚀剂涂敷为所希望的形状后，利用以磷酸为主要成分的湿法刻蚀除去了Al层。由此来形成第2电极103。
其次，如图5d中所示，为了防止由第2电极103产生的布线部和第2电极103的间隙中的发热电阻体层107直接与墨接触，使用等离子CVD法，在约400℃的温度下以约300nm的厚度形成了由SiN膜构成的保护绝缘层108。
再者，为了形成耐气穴层110，利用溅射法以约200nm的厚度形成了例如Ta膜。然后，使用光刻法将抗蚀剂涂敷为所希望的形状后，利用使用了CF4的反应性干法刻蚀将Ta膜形成为所希望的形状，由此，得到了图4中示出的喷墨头用基板。
经过以上那样的工艺制造了的喷墨头用基板在基体上具有隔开第1间隔被设置的、在该间隙部分中形成了发热部的一对第1电极；在第1电极上形成了的发热电阻体层；以及具有比第1间隔宽的第2间隔、重叠在一对第1电极上被形成了的一对第2电极，用耐腐蚀性金属形成了第1电极。通过采取这样的结构，可得到以下那样的显著的效果。
首先，由于对于第1电极101重叠第2电极103来配置，故既可抑制布线电阻的急剧的增加，又可使第1电极101实现薄膜化。因此，可减小发热部的尺寸的离散，而且提高了发热电阻体层进而是其上层的保护层(108、110)的覆盖性。此外，例如即使在使用湿法刻蚀法进行第2电极的构图的情况下，由于在发热部102的外侧实施该刻蚀，故也不会对发热部的尺寸产生影响。由此，由于能以高的尺寸精度形成发热部，故可适应发热电阻体的高电阻化或发热部的小面积化的要求，再者，因为提高了台阶部中的保护层的覆盖性，故可提高可靠性和耐久性。
此外，由于由Al等构成的第2电极103不直接面对发热部102，故即使因驱动的重复而产生发热部102上或其附近的保护层的缺陷，也可减少第2电极103被侵蚀的危险性，因而也难以产生沿布线的腐蚀的进行。在此，发热电阻体层的形成材料一般在耐侵蚀方面比Al强，此外，第1电极的形成材料从耐腐蚀性的金属材料中选择。因而，即使产生发热部102上或其附近的保护层的缺陷，与图2中示出的结构相比，也可抑制腐蚀的进行。
即，在图2中示出的结构中，如果在驱动中发热部102上或其附近的保护层被破坏，则面对发热部的布线受到侵蚀，引起断线的可能性很高。而且，如果在产生了断线后继续进行驱动，则因电分解的缘故，从断线部位起逐渐进行布线的腐蚀。喷墨头大多作成以既定的个数的加热器为单位共同地被布线来进行块驱动的结构，但在形成了这样的布线结构的情况下，例如即使是1个部位的断线，有时腐蚀也从该部位起传染到块的整体，但在本实施方式中，可大幅度地减少发生这样的重大的问题的危险性。
此外，也可考虑形成发热电阻体层作为第1电极101的下层，但为了不因第1电极的构图时、即发热部的形成时所应用的加工而使下层的发热电阻体层受到侵蚀，最好使第1电极与发热电阻体层的形成材料不同(例如，在用Ta或包含Ta的合金形成了发热电阻体层107的情况下，第1电极101选择至少包含Ta或包含Ta的合金以外的耐腐蚀性金属)。因而，在以高的尺寸精度形成发热部、且在扩大材料选择的自由度的方面，如本实施方式那样形成发热电阻体层作为第1电极101的上层是有利的。
再有，可在不脱离本发明的思想、能得到所希望的效果的范围内来确定第1电极的厚度。即，在以高的尺寸精度形成发热部、此外使保护层的覆盖性变得良好的方面，最好将第1电极的厚度定为小于等于100nm。
此外，作为作为第1电极可选择的耐腐蚀性的金属材料，除了上述的Ta外，可定为其合金、Pt或其合金、或TiW。而且，可进行与被选择的材料对应的适当的加工。
在如本实施方式那样例如在由SiO构成的绝缘层106的上层形成例如由Ta构成的第1电极101的情况下，如上所述，使用采用了C12、BC13等的气体的RIE的干法刻蚀作为其刻蚀方法。在这样的干法刻蚀法中，与湿法刻蚀相比，对尺寸精度的影响小，但有时可因过刻蚀的缘故产生在第1电极间的绝缘层106的膜厚减少，产生大于等于第1电极的厚度的台阶。这就导致发热部间的电阻值的离散，此外，也成为使发热电阻体层107以及保护层(108、110)的覆盖性下降的主要原因。
因此，在这样的情况下，如图6中所示，通过在作为第1电极101的基底层配置了能得到比SiO膜高的刻蚀选择比的由SiC构成的膜210之后形成第1电极来抑制过刻蚀的影响即可。
此外，例如在使用TiW作为第1电极的形成材料的情况下，如果进行湿法刻蚀并在此时使用过氧化氢水溶液作为刻蚀液，则可提高与作为下层的绝缘层106的刻蚀选择比。即，由于减少了第1电极间的绝缘层106的膜厚减少量，故提高了其后的发热电阻体层107以及保护层(108、110)的覆盖性，可得到提高基板以及头的可靠性的效果。
(喷墨头用基板的第2实施方式)本发明的第2实施方式涉及上述第1实施方式的改良，更有效地抑制发生的进行。
图7a和图7b分别是本发明的第2实施方式的喷墨头用基板的发热部附近的示意性的平面图及其VIIb-VIIb线剖面图。在此，关于起到与上述的各部同样的功能的部分，对于对应的部位附以同一符号。此外，为了使特征变得明确，省略了基体或保护层等的图示。
在本实施例中，在第1电极101上隔断发热电阻体层107，设置了在宽度方向(图7a的上下方向)上延伸的间隙107G。如果这样做，则即使产生发热部102上或其附近的保护层的缺陷，从该部位起发热电阻体层107被侵蚀，腐蚀的进行也在间隙107G中被阻止。
再有，在发热电阻体层107的形成后或第2电极103的形成后、保护绝缘层108的形成前，通过使用光刻法并利用刻蚀进行发热电阻体层107的构图可形成这样的间隙107G。在该情况下，为了在该构图时使下层的第1电极101不被侵蚀，使第1电极和发热电阻体层的形成材料不同即可。
此外，本实施方式的结构也可应用于上述的第1实施方式的变形例或以下叙述的第3实施方式。
(喷墨头用基板的第3实施方式)如上所述，在利用热能喷出墨的方式的喷墨头中，为了适应于记录的高清晰化、高画质、高速化，要求增加喷嘴数，进而要求高精细且高密度化。与此相对应，在基体上配置的发热部的数目也增加，而且要求高精细且高密度地形成这些发热部。此外，伴随于此，也要求提高热效率及降低功耗的省电。从这样的省电的观点来看，强烈地希望谋求连接到发热电阻体上的电极布线的电阻的降低。通常通过扩展在基板上形成的电极布线的宽度来降低电极布线的电阻。但是，如果在基板上形成的能量发生部的数目因上述的原因而变得庞大，则不伴随基板的大型化就不能确保扩展电极布线的宽度的充分的空间。
使用图8a来说明这一点。
在图8a的情况下，对于接近于被配置在基板(未图示)的端部上的端子205T的发热部102N的布线图形205N在Y方向上延伸的布线部分中具有宽度W时，对于离端子205T远的发热部102F的布线图形205F在图的Y方向上延伸的布线部分中就具有宽度x·W(x＞1)。这是因为，从端子205T到各发热部为止的距离、即布线的长度是不一样的，电阻值随离端子205T的距离而变化。这样，在同一平面中在谋求布线电阻的减少以及均等化的结构中，要求基板具有与对于各发热部的上述布线部分的宽度(对于离端子越远的发热部，上述布线部分的宽度越宽)的合计值相称的面积。
因而，在为了实现上述的布线的高清晰化、高画质、高速化而打算使发热部的数目增加的情况下，基体的X方向的尺寸的增大变得更加显著，不仅成为成本上升的主要原因，而且也制约发热部的安装个数。此外，即使对于各布线的发热部附近的部分，为了降低布线电阻而增加Y方向的宽度的做法也可能成为制约发热部的配置间隔以及喷嘴的高密度配置的主要原因。
对于该问题，本发明者研究了通过隔着保护绝缘层层叠多条电极布线来防止基体以及基板的大型化以谋求发热部的高密度安装的结构。
如图8b中所示，在使用多个层进行电极布线来谋求布线电阻的减少以及均等化的本实施方式那样的结构的情况下，将对于接近于端子205T的发热部102N的布线图形205N和离端子205T远的发热部102F附近的布线图形205F1作为下层的第1电极布线层来形成，将到达布线部205F1的Y方向的布线部分205F2作为上层的第2电极布线层来形成，同时经通孔将布线部分205F2的两端部分别连接到端子205T和布线部分205F1上。在这样的结构的情况下，由于只要求基板具有与上层的布线图形205F1的宽度(x·W)相称的面积，故既可谋求布线电阻的减少以及均等化，又可减少基板的面积。
因此，在本发明的第3实施方式中，除了上述的本发明的基本的结构外，采用实现布线电阻的进一步的减少以及布线电阻的均等化的结构。
图9是本发明的第3实施方式的喷墨头用基板的发热部的示意性的剖面图。在此，关于起到与第1实施方式同样的功能的部分，对于对应的部位附以同一符号。
在此，在第2电极103上隔着保护绝缘层109还形成了电极布线层104，经通孔连接了这些电极布线。通过将电极布线作成多层，可减少到达各发热部的布线电阻而且可谋求发热部间的布线电阻的均等化。
再有，可用下述的工序作成这样的结构的基板。
即，首先利用与第1实施方式的图5a～图5c同样的工序，在基体上依次形成绝缘层106、第1电极101和发热电阻体层107以形成发热部102，进而形成第2电极103。
然后，在这些部分上形成了保护绝缘层109后，将发热电阻体层107作为刻蚀中止层，在发热部102上及其外侧除去保护绝缘层109。与此同时，根据需要形成通孔，以便连接第2电极103与在其后形成的电极布线层104。然后，进行电极布线层104的形成以及构图，在其上依次形成保护层108、110即可。
再有，本实施方式的结构也可应用于上述的第1实施方式的变形例。
(喷墨头的结构和制造工序)接着，说明使用了与上述第1～第3实施方式有关的基板构成的喷墨头。
图10是喷墨头的示意性的立体图。
该喷墨头具有使2列的按既定的间距形成了发热部102的发热部列并列的基板1。在此，可通过使排列了发热部102的一侧的边缘部相对地配置经过上述制造工序制造了的2片基板来进行该并列，也可在1片基体上预先以并列2列的发热部的方式实施上述制造工序。
对于该基板1，接合了与发热部102对应的喷墨口5、储存从外部导入的墨的液室部分(未图示)、分别与喷出口5对应地从液室供给墨用的墨供给口9和形成了连通喷出口5与供给口9的流路的构件(小孔板)4，构成喷墨头410。
再有，在图10中，将各列的发热部102和喷墨口5描绘为以线对称的方式来配置，但通过互相错开半个间距地配置发热部102和喷墨口5，可进一步提高记录的清晰度。
图11a～图11d是制造图10的喷墨头的工序的示意性的剖面图。
上面已提到使用形成发热部102的面的Si结晶方位为<100>的基体作为构成基板1用的基体。在这样的基板1的背面的SiO2膜307上，如图1a中所示，形成用具有耐碱性的掩模剂构成的SiO2膜构图掩模308，该SiO2膜构图掩模308是形成墨供给口310用的掩模。例如如以下那样来形成SiO2膜构图掩模308。
首先，利用旋转涂敷在基板1的整个背面上涂敷成为SiO2膜构图掩模308的掩模剂并使其热硬化。然后，利用旋转涂敷在其上涂敷正型抗蚀剂并使其干燥。其次，利用光刻技术对该正型抗蚀剂进行构图，以该正型抗蚀剂为掩模，利用干法刻蚀除去成为SiO2膜构图掩模308的掩模剂的已露出的部分。最后，剥离正型抗蚀剂，得到所希望的图形的SiO2膜构图掩模308。
其次，在形成了发热部102的面上形成型材303。型材303是为了在以后的工序中溶解、将设置了该型材303的部分作成墨流路而形成的。即，为了形成所希望的高度和平面图形的墨流路，形成为适当的高度和平面图形。型材303的形成例如可如以下那样来进行。
作为型材303的材料，例如使用作为正型光致抗蚀剂的ODUR1010(东京应化工业(株)制，商品名)，利用干膜的层叠、旋转涂敷等在基板1上以既定的厚度涂敷该正型光致抗蚀剂。其次，使用利用紫外线、深UV光等进行曝光、显影的光刻技术进行构图。由此，可得到具有所希望的厚度和平面图形的型材303。
其次，在图11b的工序中，利用旋转涂敷等涂敷小孔板4的原材料，以便覆盖在前面的工序中在基板1上形成了的型材303，利用光刻技术构图为所希望的显著。然后，在发热部102上的既定的位置上利用光刻技术对喷墨口5进行开口。此外，在喷墨口5开口的小孔板4的面上利用干膜的层叠等形成疏水层306。
作为小孔板4的形成材料，可使用感光性环氧树脂、感光性丙烯酸树脂等。小孔板4构成墨流路，由于在喷墨头使用时常时地与墨接触，故作为其材料，由光反应得到的阳离子聚合性化合物是特别适合的。此外，作为小孔板4的形成材料，由于在很大的程度上由所使用的墨的种类和特性来决定耐久性等，故也可根据所使用的墨来选择上述的材料以外的相应的化合物。
其次，在图11c的工序中，在进行作为贯通基板1的贯通口的墨供给口310的形成时，通过利用旋转涂敷涂敷由树脂构成的保护材料311来覆盖这些部分，以免刻蚀液接触形成了喷墨头的功能元件的面或基板1的侧面。作为保护材料311的材料，使用具有充分的对抗进行各向异性刻蚀时使用的强碱溶液的性能的材料。通过利用这样的保护材料311也覆盖小孔板4的上面一侧，也可防止疏水层106的性能恶化。
其次，使用预先形成了的SiO2膜构图掩模308，通过对SiO2膜307进行湿法刻蚀等进行构图，形成露出基板1的背面的刻蚀开始开口部309。
其次，在图11d的工序中，利用以SiO2膜307为掩模的各向异性刻蚀形成墨供给口310。作为该各向异性刻蚀中使用的刻蚀液，使用例如TMAH(氢氧化四甲铵)溶液等的强碱溶液。然后，例如一边将TMAH的22重量％溶液的温度保持于80℃，一边在既定的时间(十几小时)内通过从刻蚀开始开口部309对Si基板1供给该溶液来形成贯通口。
最后，除去SiO2膜构图掩模308和保护材料311。然后，再使型材303溶解，从喷墨口5和墨供给口310或310使其溶出并除去，使其干燥。在利用深UV光进行了全面曝光后，通过进行显影，可实施型材303的溶出，如果根据需要在显影时进行超声波浸渍，则可实质上完全地除去型材303。
按以上所述，结束了喷墨头的主要的制造工序，可得到图10中示出的结构。
(喷墨头墨盒和打印装置)该喷墨头可安装在打印机、复印机、具有通信系统的传真机、具有打印部的文字处理器等的装置、进而是与各种处理装置复合地组合了的产业记录装置上。而且，通过使用该喷墨记录头，可在纸、线、纤维、布匹、皮革、金属、塑料、玻璃、木材、陶瓷等各种各样的记录媒体上进行记录。再有，在本说明书中，所谓「记录」，不仅意味着对于记录媒体赋予具有文字或图形等的意义的图像，而且也意味着赋予不具有图形等的意义的图像。
以下，说明将上述喷墨头与墨罐一体化而构成的墨盒形态的单元和使用该单元的喷墨打印装置。
图12示出在构成要素中包含喷墨头的喷墨头单元的结构例。图中402是具有对喷墨头部410供给电力用的端子的TAB(带自动键合)用的带构件，从打印机本体经接点403供给电力。404是对头部410供给墨用的墨罐。即，图15的喷墨头单元具有可安装在打印装置上的墨盒的形态。
图13示出使用图12的喷墨头单元进行打印的喷墨打印装置的概略结构例。
在图示的喷墨打印装置中，将滑动架500固定在无端带501上，而且能沿引导轴502移动。无端带501被卷绕在皮带轮503和504上，在皮带轮503上连结了滑动架驱动电机504的驱动轴。因而，滑动架500伴随电机504的旋转驱动，沿引导轴502在往复方向(A方向)上进行主扫描。
在滑动架500上安装了上述墨盒形态的喷墨头单元。对于喷墨头单元来说，头410的喷出口4与作为打印媒体的用纸P相对，而且，以上述排列方向与主扫描方向不同的方向(例如，作为用纸P的运送方向的副扫描方向)一致的方式安装在滑动架500上。再有，关于喷墨头410和墨罐404的组，可设置与使用的墨色对应的个数，在图示的例中，与4色(例如黑、黄、紫红、蓝绿)相对应，设置了4组。
此外，在图示的装置中，为了检测滑动架的主扫描方向上的移动位置等的目的，设置了直线编码器506。作为直线编码器506的一个构成要素，有沿滑动架500的移动方向设置的直线标尺507，在该直线标尺507上以既定的密度按等间隔形成了狭缝。另一方面，在滑动架500上例如设置了具有发光部和受光传感器的狭缝的检测系统508和信号处理电路作为直线编码器506的另一个构成要素。因而，伴随滑动架500的移动，从直线编码器506输出规定墨喷出时序用的喷出时序信号和滑动架的位置信息。
在与滑动架500的扫描方向正交的箭头B方向上间歇地运送作为打印媒体的记录纸P。利用运送方向上流侧的一对滚筒单元509和510以及下流侧的一对滚筒单元511和512支撑记录纸P，在赋予一定的张力并确保了对于喷墨头410的平坦性的状态下运送记录纸P。从未图示的用纸运送电机传递对各滚筒单元的驱动力。
利用以上那样的结构，伴随滑动架500的移动，一边交替地重复进行与喷墨头410的喷出口的排列宽度对应的宽度的打印和用纸P的运送，一边进行对于用纸P整体的打印。
再有，滑动架500在打印开始时或打印中根据需要停止在起始位置上。在该起始位置上设置了对设置了喷墨头410的喷出口的面(喷出口面)进行加盖的顶盖构件513，在该顶盖构件513上连接了从喷出口强制地吸引墨并防止喷出口的堵塞等用的吸引回复单元(未图示)。
已参照优选实施例详细地描述了本发明，但对于本领域的专业人员来说，很明显的是，在更宽的范围内不偏离本发明的情况下，可作各种变动和修正。因而，本发明的意图是，只要这些变动和修正落入本发明的真正的精神的范围内，后述的权利要求就包含这些变动和修正。
权利要求
1.一种喷墨头用基板，具有与通电对应地发生用于喷出墨的热能的发热部，其特征在于，具备具有用于形成上述发热部的间隙的第1电极；包含上述间隙并作为上述第1电极的上层被配置的发热电阻体层；以及具有比上述间隙宽的间隙并重叠在上述第1电极上而配置的第2电极，其中，上述第1电极的厚度比上述第2电极的厚度薄。
2.如权利要求1中所述的喷墨头用基板，其特征在于用耐腐蚀性金属形成了上述第1电极。
3.如权利要求2中所述的喷墨头用基板，其特征在于上述耐腐蚀性金属由Ta、Pt或包含这些金属的至少1种的合金构成。
4.如权利要求3中所述的喷墨头用基板，其特征在于配置了SiC层作为上述第1电极的下层。
5.如权利要求2中所述的喷墨头用基板，其特征在于上述耐腐蚀性金属是TiW。
6.如权利要求1中所述的喷墨头用基板，其特征在于上述发热电阻体层在上述第1电极上被分割。
7.如权利要求1中所述的喷墨头用基板，其特征在于还具备隔着保护层配置在上述第2电极上的与上述第2电极电连接的电极布线层。
8.如权利要求1中所述的喷墨头用基板，其特征在于上述第1电极的厚度小于等于100nm。
9.一种喷墨头用基板的制造方法，该喷墨头用基板具有与通电对应地发生用于喷出墨的热能的发热部，该制造方法的特征在于，具备下述工序在基体上形成具有用于形成上述发热部的间隙的第1电极；包含上述间隙并作为上述第1电极的上层配置发热电阻体层；以及作为上述第1电极和上述发热电阻体层的上层配置成为厚度比上述第1电极的厚度厚的第2电极的层、并以使其间隙比上述间隙宽并使其端部位于上述第1电极上的方式除去该层，由此来形成第2电极。
10.如权利要求9中所述的喷墨头用基板的制造方法，其特征在于用耐腐蚀性金属形成上述第1电极。
11.如权利要求10中所述的喷墨头用基板的制造方法，其特征在于还具备在形成上述第1电极之前在上述基体上配置由SiC构成的层的工序。
12.如权利要求11中所述的喷墨头用基板的制造方法，其特征在于形成上述第1电极的工序具有用Ta、Pt或包含这些金属的至少1种的合金形成成为上述第1电极的层的工序和利用干法刻蚀对该层进行构图以形成上述第1电极的工序。
13.如权利要求10中所述的喷墨头用基板的制造方法，其特征在于形成上述第1电极的工序具有用TiW形成成为上述第1电极的层的工序和利用以过氧化氢为主要成分的水溶液刻蚀该层以形成上述第1电极的工序。
14.如权利要求9中所述的喷墨头用基板的制造方法，其特征在于还具备通过在上述第1电极上部分地除去上述发热电阻体层来分割的工序。
15.如权利要求9至权利要求14中的任一项所述的喷墨头用基板的制造方法，其特征在于还具备配置隔着保护层配置在上述第2电极上的与上述第2电极电连接的电极布线层的工序。
16.一种喷墨头，其特征在于，具备权利要求1中记载的喷墨头用基板；以及与上述发热部对应的喷墨口。
全文摘要
本发明是一种具有与通电对应地发生用于喷出墨的热能的发热部的喷墨头用基板，可高精度地形成发热部并可实现发热部的小面积化，同时抑制电极布线的腐蚀以及其进行。为此，在基体上配置用耐腐蚀性金属构成的薄膜的第1电极101，在其上配置发热电阻体层107，进而通过对于第1电极重叠地配置用Al构成的第2电极103，在不产生大的尺寸离散性的情况下形成发热部。即使产生在发热部上或在其附近的保护层的缺陷，由于发热电阻体层的材料与Al相比在抗侵蚀的性能方面较强，而且第1电极是耐腐蚀性的，故也能有效地抑制腐蚀的进行。
文档编号B41J2/16GK1736716SQ20051009260
公开日2006年2月22日 申请日期2005年8月16日 优先权日2004年8月16日
发明者柴田和昭, 小野贤二, 尾崎照夫, 伊部智, 齐藤一郎, 横山宇, 坂井稔康 申请人:佳能株式会社