CN101612830B - 液体喷射头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液体喷射头。在液体喷射头基板上，上部保护层不但与构成如喷射口等流量形成构件的树脂层接触，而且与所形成的通道内的热产生部中的墨接触。上部保护层包含铱和硅。上部保护层被构造成，在与墨和树脂层接触的表面，Ir_100-xSix满足15at.％≤X≤30at.％的硅含有率，X随着上部保护层中的位置接近粘着层而趋于零。结果，通过满足上述硅含有率，在上部保护层与流路形成构件接触的界面处，与仅使用铱的情况相比，可以改善与树脂制的流路形成构件的粘着性。

Description

液体喷射头

技术领域

本发明涉及喷射液体的液体喷射头，且特别涉及保护利用热能喷射液体的液体喷射头中的热产生部的层。

背景技术

记载于美国专利No.4,723,129和美国专利No.4,740,796的喷墨方法是一种利用热能引起墨中形成气泡来喷墨，从而能够实现高速、高图像品质打印的方法。此外，由于该方法适于彩色化(colorization)和小型化，近年来其已成为主流喷墨打印方法。

利用该方法的液体喷射头的一般构造包括：多个喷射口；与喷射口连通的液体流路；以及产生用于喷墨的热能的电-热转换元件。所述电-热转换元件被构造成包括：加热电阻器和用于向该加热电阻器供给电能的电极。此外，电-热转换元件涂覆有具有电绝缘性的保护层，从而确保各电-热转换元件的绝缘性。各液体流路与共通液室连通，墨从储墨器供给至共通液室。将供给至共通液室的墨导入各液体流路中，然后在喷射口附近形成弯液面(meniscus)以保持墨。在此条件下选择性驱动电-热转换元件，并通过被驱动的电-热转换元件产生热能。产生的热能通过位于电-热转换元件上方的墨接触部(热作用部(heatapplication portion))迅速地向墨中施加热，以产生气泡。然后，可以通过产生的气泡的压力喷射墨。

这类液体喷射头(以下简称为“头”)的热作用部也暴露于上述热能产生的高温中，复合地受到如伴随着墨中的气泡膨胀和收缩的气穴现象(cavitation)的冲击等物理作用和墨导致的化学作用。通常，在热作用部上设置保护层，以保护电-热转换元件免受这些影响。传统地，设置厚度为0.2μm～0.5μm的较耐气穴现象冲击和由墨引起的化学作用的钽膜保护层。

此外，关于热作用部，发生如下现象：包含在墨中的着色材料和添加剂等通过被加热至高温，而分解至分子水平，变成几乎不溶的物质，并被物理吸附至保护层上。这种现象称作沉积(cogation)。

当由于沉积导致几乎不溶的有机物或无机物吸附在保护层上时，从加热电阻器向墨的传热变得不均匀，且气泡生成变得不稳定。从而，通常使用较难发生沉积的钽膜作为保护层。

以下，将参照图1，给出对热作用部处的墨中气泡的产生和消失的条件的说明。

图1中示出的曲线(a)表示在驱动电压Vop为1.3×Vth(这里，Vth表示墨的气泡产生的阈电压)、驱动频率为6kHz且脉冲宽度为5μsec的情况下，从向加热电阻器施加驱动电压的时点开始的保护层的表面温度随时间的变化。另一方面，曲线(b)以体积表示也从向加热电阻器施加驱动电压的时点开始产生的气泡的成长状态。如曲线(a)所示，温度从施加电压开始上升，稍晚于设定的预定脉冲宽度(时间)达到峰值温度(因为热量从加热电阻器传到保护层的上部需要稍长时间)。此后，温度主要因热扩散而下降。同时，如曲线(b)所示，气泡从保护层表面温度约300℃左右的时间点开始生长，达到最大体积之后，气泡的体积减小并消失。在实际使用的头中反复发生这些变化。这样，可以理解保护层表面随着气泡的产生升至例如600℃左右的温度，以及喷墨打印伴随着高温热作用。然后，这类高温热作用引起了出现沉积的问题。

对于应对该问题，存在通过使用包含耐热性高的染料的墨，或通过使用经过进行足够精制而降低染料杂质的量的墨，来使沉积难于发生的已知对策。然而，存在墨的制造成本因此增加，以及可使用的染料种类受限等问题。

日本特开2008-105364号公报记载了通过不同于抑制沉积发生的方法解决因沉积而产生的上述问题。也就是，在该文献中，记载了不但将铱(Ir)或钌(Ru)用于与墨接触的保护层，还通过进行电解反应使得该保护层被洗脱从而去除沉积。

然而，尽管日本特开2008-105364号公报中记载的方法能够有效除去沉积，但对于在头基板上形成的上述保护层，存在关于保护层与形成在该保护层上的流路壁等的树脂层的粘着的困难。结果，产生了在这些构件间可能发生剥离的问题。

具体地，在利用长(具体地，0.5英寸以上)液体喷射头，以利于近来的高速打印的情况下，由于头构成构件之间线膨胀系数和形成流路壁和喷射口的树脂层应力等的差异，出现了比较大的畸变。在此情况下，如果保护层与树脂层之间的粘着存在困难，则所述构件之间可能发生剥离。此外，在利用包含提高喷射至打印介质上的墨的耐光性或耐气性用添加剂的墨的情况下，这类墨对构件间的界面具有不利影响，从而在用于形成流路壁等的树脂层与保护层之间可能发生剥离。另外，在为改善粘着性(adhesion)而在保护层上设置有机层的情况下，可能发生在粘着改善层与保护层之间的界面附近出现剥离的现象。结果，例如存在墨渗漏至基板上，导致配线腐蚀，难于确保液体喷射头的长期质量和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可靠的液体喷射头，即使由于沉积产生的物质在保护层上蓄积，也能可靠地去除沉积物，并还改善了基板上的保护层与树脂层间的粘着性。

本发明的第一方面提供一种液体喷射头，其具有用于喷射液体的喷射口，该液体喷射头包括：基板，该基板包括：用于产生从喷射口喷射液体用的热能的热产生部；以及设置以覆盖热产生部的层；以及构件，该构件被设置成与所述层接触，在基板和所述构件之间形成与喷射口连通的液体流路，并所述构件由树脂制成，其中，所述层的至少两个部分包含Ir和Si，或者包含Ru和Si，所述两个部分之一与热产生部对应，所述两个部分中的另一个部分与所述构件接触。

根据上述构造，保护层主要包含由电化学反应洗脱的金属铱(Ir)或钌(Ru)。在保护层中引发电化学反应，以洗脱保护层的表面层，由此可均匀且可靠地去除热产生部上的沉积。此外，保护层含有硅(Si)，由此可改善树脂制的流路形成构件与保护层间的粘着性。从而，可以稳定液体喷射口的长期喷射性能。

从参照附图对典型实施方式的说明中，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出在向液体喷射头基板上的加热电阻器施加电压后，上部保护层温度变化和发泡状态的图；

图2是根据本发明的一个实施方式的液体喷射头基板的局部剖视图；

图3是具体地示出图2所示液体喷射头基板的热产生部附近的平面图；

图4A-图4F是示出图2和3所示液体喷射头基板的制造工艺的示意性剖视图；

图5A-图5E是分别与图4A-图4E对应的示意性平面图；

图6是示意性地示出根据本发明的实施方式的形成液体喷射头基板的各层的膜的成膜设备的图；

图7A-图7D是用于示出利用上述基板制造液体喷射头的工艺的一个实施方式的示意性剖视图；

图8A-图8D是用于示出利用上述基板制造液体喷射头的工艺的另一个实施方式的示意性剖视图；

图9是示出使用根据本发明的实施方式的液体喷射头的喷墨打印设备的一个结构例子的立体图；以及

图10是示出电化学反应洗脱评价试验的示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图给出对本发明的实施方式的详细说明。

图2是示出应用本发明的构造的喷墨头的示意性局部剖视图。此外，图3是根据本发明的实施方式的喷墨头基板中热作用部附近的示意性平面图。图2是示出沿图3中II-II线垂直剖切的基板的状态的剖视图。

在图2和图3中，附图标记101表示硅基板。附图标记102表示可以由热氧化膜、一氧化硅膜、氮化硅(SiN)膜等形成的蓄热层。附图标记104表示发热电阻器层，附图标记105表示作为配线且由如铝、铝硅或铝铜等金属材料形成的电极配线层。通过去除部分电极配线层105以形成间隔并且在该部分通过电极配线层露出发热电阻器层，来形成作为电-热转换元件的热产生部108。电极配线层105被连接至未示出的驱动元件电路或外部电源端子，以从外部接收电力供给。在所示的示例中，尽管电极配线层105被布置在发热电阻器层104上，但是也可采用如下构造：将电极配线层105形成在基板101上或蓄热层102上，并且在局部去除电极配线层105的一部分以形成间隔之后，布置发热电阻器层。

附图标记106表示设置在热产生部108和电极配线层105上方的保护层，该保护层106可以由一氧化硅膜、氮化硅膜等形成，以起到保护层的作用。附图标记107(107a、107b)表示上部保护层，其保护电-热转换元件使之不受到伴随热产生部108的热产生的化学或物理冲击，并在清洁处理中上部保护层107被洗脱以除去沉积物。根据该实施方式，使用由于在墨中的电化学反应而被洗脱的金属，特别是含有铱(Ir)或钌(Ru)作为主要成分并含有硅的金属，作为与墨接触的上部保护层107(107a和107b)。从而，如下文所述，不但可有效实施沉积物的脱除，而且改善了上部保护层与形成流路壁等的树脂层间的粘着性。

上部保护层107的位于与热产生部108对应的位置的上部保护层107a部分，起到使热产生部108产生的热作用于墨的热作用部的作用。附图标记109表示被设置在保护层106与上部保护层107之间以改善上部保护层107对保护层106的粘着性的粘着层，利用具有导电性的材料形成该粘着层109。借助于通孔110经由粘着层109将上部保护层107电连接至电极配线层105。电极配线层105延伸至喷墨头基板的端部，电极配线层105的前端形成用于与外部元件进行电连接的外部电极111。

流路形成构件120被接合到具有上述构造的喷墨头基板100。流路形成构件120包括：在与热作用部对应的位置形成的喷射口121；以及从贯通基板100的供墨口经由热作用部与墨喷射口121连通的流路。

通过前述方式构造并暴露于由加热电阻器产生的热而形成的高温的液体喷出头的热作用部是主要承受伴随气泡膨胀和膨胀后气泡收缩的气穴现象冲击和墨的化学作用的部分。为此，在热作用部中设置上部保护层107，以保护电-热转换元件使之不遭受气穴现象的冲击和墨的化学作用。接着，通过设置流路形成构件120，在上部保护层107上形成包括喷墨用的喷射口121的喷射元件基板。

所述实施方式利用了被暴露于液体流路的上部保护层107与液体流路中的墨之间的电化学反应，以除去热产生部108上的堆积物(沉积物)。为此，在保护层106中形成通孔110，上部保护层107与电极配线层105经由粘着层109电连接。电极配线层105与外部电极111连接，由此将上部保护层107与外部电极111电连接。

此外，上部保护层107分为两个区域：即与热产生部108位置对应的区域107a；以及除该区域107a以外的区域107b(与电极侧相对的区域)，并且所述两个区域被电连接至相同的电源。当液体流路中不存在溶液时，电流不会在区域107a和作为电极的区域107b之间流动。然而，当液体流路中存在如墨等包括电解质的溶液时，电流流过该溶液。因此，可能导致在上部保护层107与墨之间的界面处发生电化学反应。同时，在所述实施方式中，上部保护层107由Ir_100-xSi_x形成。也可以利用Ru_100-xSi_x代替Ir_100-xSi_x来形成上部保护层107。通过利用这些成分的材料形成上部保护层107，可以仅使被暴露于上部保护层107上的液体流路且包含所述材料的表面层借助于上述电化学反应而被洗脱。同时，由于在阳极电极侧发生金属洗脱，为除去热产生部108上的沉积物，以使上部保护层的区域107a在阳极侧且区域107b在阴极侧的方式施加电势。

在该液体喷射头的结构中，上部保护层107不但与形成设置有喷射口的流路形成构件的树脂层接触，而且在所形成的流路内的热产生部的上方与墨接触。如上所述，该上部保护层107为要求具有在耐热性、机械性、化学稳定性、抗氧化性和耐碱性等方面优异的膜性能，同时能够通过电化学反应洗脱的层。此外，该实施方式的上部保护层为与流路形成构件具有优异的粘着性的层，该流路形成构件由有机层或树脂形成以提高粘着性。为了实现上述条件，上部保护层如上所述地包括铱(Ir)或钌(Ru)、和硅(Si)。优选地，上部保护层以如下方式构造：在与墨和流路形成构件接触的表面，Ir_100-xSi_x或Ru_100-xSi_x达到15at.％≤X≤30at.％的硅(Si)含有率，并且X在上部保护层的越靠近粘着层109的位置越趋向于0。通过后述的评价试验结果来确定硅的含有率。结果，通过使硅在上部保护层与流路形成构件接触的界面处达到上述15at.％≤X≤30at.％的含有率，与仅使用铱(Ir)或钌(Ru)的情况相比，可以改善与流路形成构件的粘着性。此外，在与粘着层109接触的上部保护层的与上述界面相反的一侧的表面，通过降低硅含量，可以确保上部保护层107与粘着层109之间的粘着性。

在10nm至500nm范围中选择上部保护层107的膜厚。此外，优选上部保护层的至少具有压缩应力的膜应力为1.0×10¹⁰dyn/cm²以下。尽管可以利用各种成膜方法来制造上部保护层107，但是通常可以借助于利用高频(RF)电源或直流(DC)电源的磁控溅射法形成上部保护层107。

接着，将给出对根据本实施方式的液体喷射头基板的制造工艺的说明。

图4A-图4F是示出图2和3所示的液体喷射头基板的制造工艺的示意性剖视图，图5A-图5E是分别与图4A-图4E对应的示意性平面图。

以下制造工艺是在由硅形成的基板101或者以下基板上实施的工艺，在该基板中，预先构建由如开关晶体管等半导体元件构造的以用于选择性地驱动热产生部108的驱动电路。然而，为了简化的目的，附图中省略了驱动电路等。

首先，利用热氧化法、溅射法、CVD法等在基板101上形成由二氧化硅(SiO₂)热氧化膜构成的蓄热层102作为发热电阻器层104下方的下部层。在预先构建有驱动电路的基板上，可在驱动电路制造过程中形成蓄热层。

接着，利用反应溅射在蓄热层102上形成厚度约50nm的氮化硅钽(TaSiN)或类似物的发热电阻器层104，此外，利用溅射法形成构成电极配线层105的厚度约300nm的铝层。然后，利用光刻法通过在发热电阻器层104和电极配线层105上同时进行干法蚀刻而得到图4A所示类型的剖面形状和图5A所示类型的平面形状。在该实施方式中，使用活性离子蚀刻(RIE)法作为干法蚀刻。

接着，如图4B和图5B所示，再次利用光刻法，借助于湿法蚀刻局部去除铝电极配线层105，露出发热电阻器层104的对应部分，以用于形成热产生部108。为了使保护层106的覆盖性在配线端部处良好，期望实施迄今已知的湿法蚀刻，由此可以在配线端部获得适当的锥形。

随后，如图4C和图5C所示，利用等离子体CVD法，形成厚度约350nm的作为保护层106的氮化硅(SiN)膜。

接着，利用光刻法，实施图4D和图5D所示的干法蚀刻，以形成使得上部保护层107与电极配线层105进行电接触的通孔110。通过此方式，局部去除氮化硅膜，露出电极配线层105的对应部分。

接着，利用溅射法在保护层106上形成厚度约50nm的钽层，作为改善保护层106对上部保护层107的粘着的粘着层109。

接着，利用溅射法在粘着层109上形成厚度约200nm的Ir_100-xSi_x或Ru_100-xSi_x层作为上部保护层107。这里，将给出对形成Ir_100-xSi_x制的上部保护层的方法的一个例子的说明。

图6是示出用于上部保护层107的成膜的溅射设备的概略的图。在图6中，附图标记4000-1表示铱(IR)靶，附图标记4001-2表示硅(Si)靶，附图标记4002表示板磁体，附图标记4011表示控制基板上的膜的形成的挡板(shutter)。此外，附图标记4003表示基板保持器，附图标记4004表示基板。另外，附图标记4006-1表示连接至靶4001-1和基板保持器4003的电源，附图标记4006-2表示连接至靶4001-2和基板保持器4003的电源。另外，在图6中，附图标记4008表示围绕成膜室4009的外壁设置的外部加热器，该外部加热器4008用于调节成膜室4009的环境温度。在基板保持器4003的背面设置实施基板温度控制的内部加热器4005。优选地，与外部加热器4008组合起来实施基板4004的温度控制。

如下地利用图6的设备实施膜形成。首先，利用排气泵4007，从成膜室4009中排出空气，直至压力为1×10^-5Pa至1×10^-6Pa。接着，经由质量流量控制器(未示出)通过气体入口4010将氩气引入到成膜室4009中。此时，控制内部加热器4005和外部加热器4008，使得基板温度和环境温度达到预定温度。接着，从电源4006-1向靶4001-1以及从电源4006-2向靶4001-2施加预定电力，实施溅射放电，调节挡板4011，在基板4004上形成薄膜。

当形成上部保护层107时，如上所述，通过将基板加热至100℃～300℃的温度可以获得强的膜粘着力。此外，通过利用可形成具有较大动能的粒子的溅射法形成膜，可以获得强的膜粘着力。另外，通过使具有至少压缩应力的膜应力为1.0×10¹⁰dyn/cm²以下，也可以获得强烈的膜粘着力。通过适当地设定引入成膜设备的氩气流、施加到靶上的电力和基板的加热温度可以调节膜应力。

利用上述上部保护层的膜形成，如上所述，硅含有率X，从而铱(Ir)和硅(Si)的相对比例在层方向上是倾斜(inclined)的，并且使与粘着改善层接触的界面处硅(Si)含有率为零。为此，通过根据施加时间(也就是，根据形成的层厚度)调节由电源4006-1向靶4001-1和由电源4006-2向靶4001-2施加的电力，使所述含有率或相对比例倾斜。使硅含有率为倾斜值并不是绝对必要的。更具体地，假如满足以下条件：硅在上部保护层与流路形成构件接触的界面处达到前述的15at.％≤X≤30at.％含有率，同时在上部保护层与粘着改善层接触的界面处硅的含有率变为零，则所述界面之间的层中含有率是升高和还是降低是任选的。在这种情况下，也可以通过调节施加到各个靶上的电力来实现含有率。

再次参照图4E和图5E，利用以上述方式形成的上部保护层107粘着和粘着层109形成这些附图中示出的图案。至此，利用光刻法，借助于干法蚀刻局部去除上部保护层107和粘着层109。从而，形成热产生部108上的上部保护层区域107a和其它上部保护层区域107b。

接着，如图4F所示，为形成外部电极111，利用光刻法借助于干法蚀刻将保护层106局部去除，在该部分局部地露出电极配线层105。

在上述制造工艺中，选择干法蚀刻法作为粘着层109和上部保护层107的图案化方法，但是由于上部保护层107中使用的铱具有低蚀刻速率，因此该工艺耗费较长时间。为此，可以将剥离法(liftoff method)用作粘着层109和上部保护层107的图案化方法。在该情况下，在粘着层109和上部保护层107形成之前设置剥离构件(detachment member)，并利用光刻法进行图案化。此时，在预期去除粘着层109和上部保护层107的区域形成剥离构件。随后，形成粘着层109的膜和上部保护层107的膜，并利用溶液等使所述剥离构件剥落。通过这种方法，形成粘着层109和上部保护层107的图案。关于剥离构件，可以使用无机材料或有机材料，如抗蚀剂等。

图7A-图7D是示出利用上述基板100制造液体喷射头的工艺的示意性剖视图。此外，图8A-图8D也是示出根据另一实施方式的制造液体喷射头的工艺的示意性剖视图。

利用旋涂法将光致抗蚀剂(photo resist)作为用于最终形成墨流路的可溶固体层201和202涂布在液体喷射头基板100上，其中，包括上述各层的电路部115被形成在所述基板上。例如由聚甲基异丙烯酮(polymethyl isopropenylketone)制成的抗蚀材料为用作负性抗蚀剂的材料。接着，如图7A所示，利用光刻技术，将光致抗蚀剂层图案化成期望的墨流路形状。

此外，如图8A所示，在形成上部保护层107a(Ir_100-xSi_x)之后，可以在上部保护层107a与流路形成构件之间形成有机粘着改善层307。在该实施方式中，将聚醚酰胺树脂用作有机粘着改善层307。由于聚醚酰胺树脂具有例如优异的耐碱腐蚀性，并且还具有与由硅等制成的无机膜的良好粘着性等优点，因此该树脂是特别优选的，此外，聚醚酰胺树脂还可以用作液体喷射头中的耐墨保护层。随后，利用光刻技术，实施例如图8A所示类型的形状的图案化。可利用与通常的有机膜干法蚀刻方法相同的方法实施该图案化。也就是，利用正性抗蚀剂作为掩模，利用氧气等离子体实施蚀刻。

接着，如图7B和图8B所示，形成涂覆树脂层203，以形成液体流路壁和喷射口121(图2)，二者形成所述流路形成构件120(图2)。在形成涂覆树脂层203之前，还可以适当地进行硅烷偶联处理等，以改善粘着性。可以通过适当地选择传统已知的涂覆方法并在形成有墨通道图案的喷墨头基板100上涂覆树脂来形成涂覆树脂层203。

接着，如图7C和图8C所示，利用光刻技术，将涂覆树脂层203图案化成期望的液体流路壁和喷射口形状。

随后，如图7D和图8D所示，利用各向异性蚀刻法、喷砂法或各向异性等离子体蚀刻法等从基板100的背面形成供墨口116。最优选地，可以利用使用氢氧化四甲铵(TMAH)、氢氧化钠或氢氧化钾等的化学硅各向异性蚀刻法形成供墨口116。接着，通过利用深紫外光实施全部曝光来去除可溶固体层201和202，从而实施显影和干燥。

利用划片机等将利用图7A至图7D及图8A至图8D中示出的上述工艺制造有喷射单元的基板切断，制成芯片，并进行驱动加热电阻器用的电连接和与供墨构件的接合，完成液体喷射头。

此外，图9是示出根据本发明的实施方式的喷墨打印设备的一个例子的立体图。在图9中，将利用上述方式制造的液体喷射头2200安装在滑架2120上，该滑架2120接合于导螺杆2104的螺旋槽2121，该导螺杆2104经由驱动传递齿轮2102和2103与驱动马达2101的正转/反转连动地转动。于是，通过由驱动马达2101的动力使滑架2120在箭头a和b方向上沿着导轨2119往复运动，可以进行打印用扫描。用于通过未示出的打印介质供给装置输送至滚筒2106的打印用纸P的压纸板2105，沿滑架2120的运动范围朝向滚筒2106压打印用纸P。

2107和2108是用于利用光耦合器(photo coupler)确认滑架2120的杆2109在该区域的存在、实施对驱动马达2101的转动方向的切换等的原位检测部。附图标记2110表示支撑用于盖住液体喷射头2200的整个表面的盖构件2111的构件，而附图标记2112表示用于抽吸和排出盖构件2111内部的墨的抽吸部，抽吸部2112经由盖构件2111中的开口2113实施液体喷射头2200的抽吸恢复。附图标记2114表示清洁刮板，附图标记2115表示能够使刮板沿前后方向运动的运动构件。由主体支撑板支撑这些构件。不言而喻，除了这种形式的清洁刮板2114以外，也可以将已知的清洁刮板应用于所述主体。

此外，附图标记2117表示用于启动抽吸恢复的抽吸的杆，杆2117随着与滑架2120接合的凸轮2118的运动而运动，并且通过已知的如离合开关(clutch switch)等传动部控制来自驱动马达2101的驱动力的移动。打印控制器被设置在打印设备主体侧(未示出)，该打印控制器向设置在液体喷射头2200上的热产生部提供信号，并对上述各机构进行驱动控制。

具有上述构造的喷墨打印设备2100在由打印介质供给装置输送至滚筒2106的打印用纸P上进行打印。也就是，液体喷射头2200在打印用纸P的整个宽度上往复运动的同时进行打印，由于使用的液体喷射头2200是利用上述方法制造的，因此可以实现高精度、高速度的打印。

以下，将给出用于液体喷射头的上部保护层107的成膜评价的一个实施方式的说明，该液体喷射头包括已经实施成膜的基板等。当然，本发明不限于该实施方式等。

利用图6所示设备，并利用上述成膜方法，在硅片上形成上部保护层107用的铱(Ir)-硅(Si)薄膜，并评价膜性能。成膜操作和膜性能评价如下。

[成膜操作]

首先，在单晶硅片上形成热氧化膜，并将所述硅片(基板4004)设置在图6所示的设备的成膜室4009内的基板保持器4003中。接着，利用排气泵4007，从成膜室4009中排出空气，直至压力为8×10^-6Pa。随后，经由气体入口4010将氩气引入成膜室4009中，使成膜室4009内的条件如下。

[成膜条件]

基板温度：150℃

成膜室内的气体的环境温度：150℃

成膜室内的混合气体压力：0.6Pa

接着，使用铱(Ir)靶和硅(Si)靶，利用溅射法在硅片的热氧化膜上形成厚度为100nm的Ir_100-xSi_x膜，得到样品1-4。

[膜性能评价]

对上述得到的样品1-4实施卢瑟福反向散射(RutherfordBack Scattering(RBS))分析，对每个样品进行成分分析。结果示出在表1中。

表1

[与树脂的粘着性]

为了简单评价形成有所述实施方式的上部保护层的样品1-4与作为流路形成构件的一部分的有机粘着改善层(聚醚酰胺树脂)307的粘着性，在压力锅试验(pressure cooker test，PCT)之后进行带剥离试验。

以如下方式实施所述带剥离试验。在形成有上部保护层107的硅片上形成厚度为2μm的有机粘着改善层(聚醚酰胺)树脂307，并利用可用的刀具在该有机粘着改善层307上形成100(10纵10横)个均为1mm×1mm的正方形的网格图案部。接着，在如下条件下进行PCT试验：在120℃和2.0265×10⁵Pa(2个大气压)条件下将样品浸入碱性墨(BCI-7eC：佳能产)10小时。随后，将带粘着到上述网格图案部，用该带进行剥离，并计算由带剥离的100个部分中的数目。结果示出在表2中。

表2

样品序号	硅含量(at.％)	剥离数(PCT耐久试验后)	评价
				1	12.2	100/100	N.G.(不行)
2	17.4	32/100	O.K.(行)
				3	27.8	17/100	O.K.
4	41.2	0/100	O.K.

利用上述方式，对于Ir_100-xSi_x膜，在进行PCT试验之后，上部保护层107a与有机粘着改善层307的粘着存在随着膜的硅含有率的降低而下降的趋势，剥离部分的数量为50以下的硅含有率为15％。

[与电解液(墨)的电化学反应]

为了评价实施方式的序号为1-4的样品与墨(BCI-7eC：佳能产)之间的电化学反应引起的洗脱，如图10所示，设置相对的电极。接着，通过在阳极侧布置均被局部施加掩模的实施方式样品，并通过电源施加24V电压，如果膜厚度下降，则将阳极侧发生的反应判定为腐蚀发生，如果膜厚度增加，则将阳极侧发生的反应判定为阳极氧化发生。结果示出在表3中。

表3

样品序号	硅含量(at.％)	电化学反应	判定
				1	12.2	腐蚀	O.K.
2	17.4	腐蚀	O.K.
				3	27.8	腐蚀	O.K.
4	41.2	阳极氧化	N.G.

如上所述，对于Ir_100-xSi_x膜，与墨的电化学反应使得存在以下趋势：随着硅含有率增加，腐蚀现象下降，并且发生阳极氧化，当X为30at.％以下时，优选为27.8at.％以下时，结果良好。

从上述粘着性和电化学反应的结果可以看出，可以引起保护层的表面层由于电化学反应而被洗脱，并均匀且彻底地除去热作用部上的沉积物的条件为硅含有率为30at.％以下，并且硅含有率越低越好。相反，改善上部保护层与作为流路形成构件的树脂层的粘着性的条件为硅含有率为15at.％以上时粘着性良好。结果，满足具有良好电化学反应和改善的上部保护层与树脂层的粘着性二者的上部保护层为下述层。上部保护层为Ir_100-xSi_x膜的硅含有率X在与墨接触的部分或在粘着于树脂层的部分最大，且最大值满足15at.％≤X≤30at.％的层。也就是，在与树脂层的粘着部分，硅含有率为15at.％≤X≤30at.％范围内的最大值，在与树脂层的界面的与上述树脂层相反的一侧硅含有率为零。从而，可以稳定液体喷射头的长期喷射性能。

上述硅含有率的优选范围根据使用的墨和液体喷射头的规格而变化。因此，通过例如进行上述评价，使硅含有率与墨和液体喷射头的规格等相容来确定硅含有率的优选范围。也就是，本发明的实施方式的上部保护层为包括在金属铱(Ir)或钌(Ru)中基于评价确定的预定量硅形成的层。

此外，在所述实施方式中，在实施电化学反应时，使用保护层区域107b作为阴极电极。也就是，保护层区域107b也是利用相同结构的膜形成。然而，也可以利用其它材料来形成保护层区域107b，只要其能够通过所述溶液(墨)实施优选的电化学反应即可。

[液体喷射头的评价]

将示出如下膜被用作上部保护层107的情况：在所述膜中，例如与墨接触的表面的组成或粘着于树脂层部分的组成具有Ir_82.6Si_17.4的组成比。

在所述实施方式中，利用使用Ir靶和Si靶的二维溅射法形成厚度230nm的倾斜组成比的IrSi。在该实施方式中，将施加至Ir靶的直流功率设定为700W，同时将施加至Si靶的直流功率设定由0W逐步升高，最终施加454W。从而，以使与墨接触的表面的组成和粘着于树脂层的部分的组成为Ir_82.6Si_17.4的方式形成上部保护层107a的膜。

随后，利用一般的光刻处理按照光致抗蚀图形成(涂布光致抗蚀剂、曝光、显影)、Ir_82.6Si_17.4膜蚀刻和光致抗蚀剂去除的顺序，实施Ir_82.6Si_17.4膜的图案形成。

此时，可以在曝光时利用光掩模图案选择期望的图案作为Ir_82.6Si_17.4膜的图案。

然后，通过利用旋涂法在形成有上部保护层107的基板上涂覆可溶固体层201和202，并将可溶固体层201和202曝光，制成将成为墨通道的形状。可以利用通常的掩模和深紫外光得到所述墨通道形状。随后，通过层叠涂覆树脂层203利用曝光装置曝光后显影得到喷射口121。接着，利用化学硅各向异性蚀刻法用TMAH形成供墨口116后，通过深紫外光整体辐照，显影并干燥来去除可溶固体层201和202的待溶解的部分。根据上述工艺，利用划片机等切断形成有喷嘴的基板，形成芯片，并进行驱动加热电阻器用的电连接和与供墨构件的接合，完成液体喷射头。

当使用这里制造的液体喷射头对pH10碱性墨进行喷射打印评价时，可以获得良好打印品质的产品。此外，当将喷墨头在60℃浸入墨中3个月后实施喷射打印评价时，也能够获得良好打印品质的产品，没有关于涂覆树脂层203的剥离或沉积物去除效果下降的迹象。

虽然已经参照典型实施方式说明了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的典型实施方式。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以涵盖所有变型、等同结构和功能。

Claims (7)

1.一种液体喷射头，其具有用于喷射液体的喷射口，所述液体喷射头包括：

基板，该基板包括用于产生从所述喷射口喷射液体用的热能的热产生部；

层，该层被设置在所述基板上并且覆盖所述热产生部；以及

构件，该构件被设置成与所述层接触，在所述基板和所述构件之间形成与所述喷射口连通的液体流路，并所述构件由树脂制成，

其中，所述层的至少两个部分包含Ir和Si，或者包含Ru和Si，所述两个部分之一与所述热产生部对应，所述两个部分中的另一个部分与所述构件接触，

所述层的与所述构件接触的部分的Si含有率在15at.％以上，

所述层的与所述热产生部对应的部分的Si含有率在30at.％以下。

2.根据权利要求1所述的液体喷射头，其特征在于，所述液体喷射头还包括暴露于所述液体流路的电极，所述层和所述电极被电连接至相同的电源。

3.根据权利要求2所述的液体喷射头，其特征在于，在所述电极与所述层之间施加电压，以通过电化学反应洗脱所述层的与所述热产生部对应并且被暴露于所述液体流路的表面部分。

4.根据权利要求1所述的液体喷射头，其特征在于，所述层的与所述构件接触的部分的Si含有率在15at.％～30at.％的范围内。

5.根据权利要求1所述的液体喷射头，其特征在于，所述层被设置成使得所述层的与所述热产生部对应的部分同所述层的与所述构件接触的部分彼此连接。

6.根据权利要求1所述的液体喷射头，其特征在于，所述层的Si含有率在所述层的与所述基板接触的表面处为零。

7.根据权利要求1所述的液体喷射头，其特征在于，所述层的Si含有率随着所述层中的位置从所述层的位于设置所述构件的一侧的表面向所述层的位于设置所述基板的一侧的表面的移动而下降。

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