JP2020168819A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】素子基板の表面に設けられる導電部材を液体から保護しつつ、素子基板と流路形成部材との剥がれを抑制する。【解決手段】液体吐出ヘッドは、流路形成部材１０と、液体吐出素子と金属材料で形成された導電部材２０が設けられた表面とを備える素子基板１１と、樹脂材料で形成され、流路形成部材と素子基板の表面とを接合する中間層１２と、を有する。中間層は、導電部材を露出するように導電部材から離れて設けられ、導電部材は、流路形成部材によって覆われている。【選択図】図４

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドに関する。

インクジェット記録ヘッドなどの液体吐出ヘッドは、発熱素子などの液体を吐出するための液体吐出素子を備える素子基板と、吐出口や流路を形成するための流路形成部材と、を有している。特許文献１には、素子基板と樹脂材料で形成された流路形成部材との剥がれを抑えるために、両者の間に両者との密着性が良い樹脂材料で形成された密着層（中間層）を間に設けることが開示されている。

近年、液体吐出ヘッドにおける高画質化、多機能化、高耐久化などの要求が高まっている。高画質化に対応するべく、吐出口や回路などが高密度に配置されるようになってきている。また、多機能化に対応するべく、様々な機能を持った回路が液体吐出ヘッドに配置されるようになってきている。このような高密度化や多機能化などの要求から、素子基板における流路形成部材の側の表面に回路を構成するための導電部材を設けることがある。

特開２００７−１６０６２４号公報

ここで、素子基板の表面に設けられる導電部材に液体が付着すると導電部材の腐食が生じる恐れがあるため、導電部材を樹脂材料で形成された中間層で覆う構成が考えられる。しかし、金属材料で形成された導電部材は樹脂材料である中間層との密着性が低いため、中間層が導電部材から浮いたり剥がれたりし、この部分を起点として素子基板と流路形成部材との剥がれが生じる恐れがある。特に、導電部材が金を含む材料である場合に中間層との密着性が低く、剥がれが生じる可能性が高まる。

そこで、本発明は、素子基板の表面に設けられる導電部材を液体から保護しつつ、素子基板と流路形成部材との剥がれを抑制することを目的とする。

本発明の液体吐出ヘッドは、樹脂材料で形成され、吐出口に連通する流路を形成するための流路形成部材と、前記吐出口から液体を吐出するための液体吐出素子と、金属材料で形成された導電部材が設けられた表面と、を備える素子基板と、樹脂材料で形成され、前記流路形成部材と前記素子基板の前記表面とを接合する中間層と、を有する液体吐出ヘッドにおいて、前記中間層は、前記導電部材を露出するように前記導電部材から離れて設けられ、前記導電部材は、前記流路形成部材によって覆われていることを特徴とする。

本発明によると、素子基板の表面に設けられる導電部材を液体から保護しつつ、素子基板と流路形成部材との剥がれを抑制することができる。

記録装置を示す斜視図 液体吐出ヘッドユニットを示す斜視図 液体吐出ヘッドを示す模式図 第一実施形態の液体吐出ヘッドの一部を示す図 比較例の液体吐出ヘッドの一部を示す図 第二実施形態の液体吐出ヘッドの一部を示す図 第三実施形態の液体吐出ヘッドの一部を示す図 第四実施形態の液体吐出ヘッドの一部を示す図 導電部材の適応例を説明するための図 導電部材の適応例を説明するための図

（第一実施形態）
以下、本発明に係る液体吐出ヘッド５の第一実施形態について説明する。なお、本発明は以下で説明する例に限定されるものではない。また、本実施形態や後述の実施形態をそれぞれ組み合わせたような構成を適用することも可能である。

（記録装置）
まず、本発明を適用可能な液体吐出装置１００（インクジェット記録装置）を図１に例示する。図１は記録媒体の全幅に対応して吐出口が配列された液体吐出ヘッドユニット１が搭載されるフルライン型の液体吐出装置の一例である。記録媒体２は搬送部３によって矢印Ａの方向に搬送され、液体吐出ヘッドユニット１から液体が吐出されて記録が行われる。図１は液体吐出装置１００の一例を示すものであり、本発明はその他の形態についても適用することができ、例えば記録媒体の搬送方向に交差する方向に液体吐出ヘッドユニット１が走査される記録装置であってもよい。

（液体吐出ヘッドユニット）
図２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。液体吐出ヘッドユニット１は、ヘッド本体４に液体吐出ヘッド５が隣接して複数配置されている。液体吐出ヘッドユニット１は、液体（インク）が各色のタンク（不図示）からヘッド本体４の共通供給口（不図示）を介して液体吐出ヘッド５に供給可能に構成されている。液体吐出ヘッド５に供給された液体はその内部の流路を通り、吐出口６から吐出されて記録媒体２に付与される。また、ヘッド本体４には液体を吐出させるために必要な電力や信号を液体吐出ヘッド５へ供給するための電気配線基板７が配置されており、液体吐出ヘッド５と電気配線基板７とは、複数の液体吐出ヘッド５にそれぞれ対応する配線部材８を介して接続されている。図２は液体吐出ヘッドユニット１の一例を示すものであり、本発明はその他の形態についても適用することができる。

（液体吐出ヘッド）
図３は、本実施形態の液体吐出ヘッド５の模式図である。図３（ａ）は液体吐出ヘッド５の平面図を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図を示す。なお、図３（ａ）では、後述の導電部材２０の位置を示すため、流路形成部材１０を一部透視して示している。

液体吐出ヘッド５は、吐出口６や吐出口６に連通する圧力室１６などの液体が流れる流路が形成された流路形成部材１０と、液体にエネルギーを付与して液体を吐出させる液体吐出素子１４を備える素子基板１１と、を備えている。また、液体吐出ヘッド５は、流路形成部材１０と素子基板１１との間に設けられた中間層としての密着層１２を有している。

なお、本実施形態では、１つの液体吐出ヘッド５に設けられた複数の吐出口６から吐出される液体は同色のインクであるが、吐出口列ごとなどで異なる色のインクを用いてもよい。また、吐出される液体はインク以外の液体であってもよい。素子基板１１には液体が流れる共通流路（不図示）が延在しており、この共通流路は複数の個別流路１５のそれぞれを介して圧力室１６と連通している。本実施形態では、１つの圧力室１６に２つの個別流路１５を設けているが、１つの圧力室１６に１つの個別流路１５を設けてもよい。また、本実施形態において、一方側の個別流路１５から圧力室１６に流入した液体が他方側の個別流路１５から流出するような循環流を形成していてもよい。

なお、本実施形態における流路形成部材１０は、吐出口６が形成された吐出口形成部材１０ａと、圧力室１６を形成するための隔壁を備える隔壁部材１０ｂと、を有している。しかし、流路形成部材１０はこのような構成に限定されず、吐出口形成部材１０ａと隔壁部材１０ｂとが一体の部材として形成されていてもよく、また、他の部材を有していてもよい。

隔壁部材１０ｂは樹脂材料で形成されることが好ましく、吐出口６や圧力室１６などの流路を光照射で形成するために感光性樹脂材料で形成されることがより好ましい。感光性樹脂としては、有機溶媒に溶解するエポキシ樹脂、アクリル樹脂、またはウレタン樹脂などの樹脂を用いることが好ましい。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型、クレゾールノボラック型、または循環式のエポキシ樹脂などが挙げられ、アクリル樹脂としてはポリメチルメタクリレート、ウレタン樹脂としてはポリウレタンなどが挙げられる。

なお、隔壁部材１０ｂの形成方法の一例としては、ドライフィルムを用いたラミネート法が挙げられる。このラミネート法は、隔壁部材１０ｂを構成するドライフィルムとこれを支持する支持体との積層体を素子基板１１の表面１１ｄの側に転写した後、支持体を剥離することで、隔壁部材１０ｂを素子基板１１の表面１１ｄの側に形成するものである。本実施形態では素子基板１１の表面１１ｄの上に密着層１２が形成されている。この密着層１２などによって段差が形成された素子基板１１の表面１１ｄ側に対してラミネート法で隔壁部材１０ｂを設けると、段差によって隔壁部材１０ｂが埋まりきらずに空隙が生じてしまうことがある。このような空隙の発生を抑えるためには、ローラーで積層体を押し付けるローラ方式を用いた転写を行ったり、真空下で転写を行ったりすることが好ましい。なお、ドライフィルムを支持する支持体としては、フィルム、ガラス、またはシリコンウエハなどが挙げられるが、後の剥離を考慮するとフィルムを用いることが好ましい。支持体としてのフィルムの例としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルム、ポリイミドフィルム、またはポリアミド（アラミド）フィルムなどが挙げられる。また、剥離しやすくするためにフィルムに離型処理を施していてもよい。

なお、隔壁部材１０ｂの形成方法は上述の方法に限定されず、レジストスピンコート、スプレー塗布、またはスリットコートなどを適用することもできる。

吐出口形成部材１０ａに関しても、隔壁部材１０ｂと同様の材料を用いることができ、また同様の形成方法を用いることができる。

本実施形態における素子基板１１は、吐出口６に対応した位置に、液体吐出素子１４の一例として、液体に熱エネルギーを付与して発泡させて液体を吐出する発熱素子が配置されている。隔壁部材１０ｂによって一つの液体吐出素子１４を内部に備える圧力室１６が区画されている。液体吐出素子１４としての発熱素子は、素子基板１１の内部に設けられる内部配線２３（後述の図１０）を介して入力されるパルス信号に基づいて発熱し、液体を沸騰させる。この沸騰によって液体を発泡させて液体を吐出口６から吐出する。本実施形態では、液体吐出素子１４として発熱素子を用いる例を説明するが、例えばピエゾ素子のような圧電素子を液体吐出素子１４として用いてもよい。

素子基板１１は、半導体加工によって液体吐出素子１４や電気回路、電気配線、温度センサー等の電子デバイスを形成でき、また、ＭＥＭＳ加工により流路を形成できる半導体基板等の材料が望ましい。本実施形態では、素子基板１１は、流路形成部材１０とは反対の側から順に層１１ａ〜１１ｃが積層されている。これらの層１１ａ〜１１ｃは例えばケイ素を含む層として設けられる。例えば、層１１ａはシリコンの基体、層１１ｂはＳｉＯなどからなる絶縁層、層１１ｃは液体吐出素子１４を覆うＳｉＮやＳｉＣＮなどからなる絶縁保護層として設けることができる。なお、素子基板１１の積層材料や層の数などの構成は特に限定されるものではない。

本実施形態における密着層１２は、流路形成部材１０（隔壁部材１０ｂ）と素子基板１１との接合性を確保し、両者の剥がれを抑制するための層である。密着層１２としては、例えばポリエーテルアミド樹脂やエポキシ樹脂などの樹脂材料を用いることができる。但し、素子基板１１の表面１１ｄを形成する層１１ｃ（本実施形態では絶縁保護層）と流路形成部材１０との両方との密着性が良好で、それらの間の密着性を向上し、かつ液体に対し安定な材料であれば、密着層１２の材質は特に限定されない。なお、密着層１２の形成方法としては、例えば、感光性の樹脂材料を素子基板１１の表面１１ｄに塗布したり、感光性の樹脂材料で形成されたシートをローラーで素子基板１１に対して押し付けて設けたりすることが挙げられる。

ここで、素子基板１１に設けられる回路などの設置の制約によって、密着層１２と素子基板１１の表面１１ｄを形成する層１１ｃとが接触する領域において、層１１ｃとは別の材料で構成された部材が配置される場合がある。本実施形態では、素子基板１１における流路形成部材１０の側の面である表面１１ｄに、金属材料で構成された導電部材２０を備えている。この導電部材２０は、例えば、液体吐出ヘッド５に用いられる金属材料である金やタンタル、イリジウムなどのうちの少なくともいずれかを含んで構成されている。この導電部材２０と上記のような樹脂材料で形成された密着層１２との結合力は、素子基板１１の層１１ｃと密着層１２との結合力と比べて小さい。

次に、比較例の液体吐出ヘッドの一部を示す図５を用いて、導電部材２０の周辺で生じる現象について説明する。図５は図３（ｂ）の破線Ｄで囲われた部分を示している。

図５（ａ）に示すように、素子基板１１の表面１１ｄを構成する層１１ｃに比べ、導電部材２０が流路形成部材１０の側に突出している。そして、素子基板１１の表面１１ｄに設けられる密着層１２は、導電部材２０の上面（流路形成部材１０の側の面）と側面とが密着層１２と接している。すなわち、導電部材２０は密着層１２に覆われている。ここで、上述のように密着層１２を形成する際に、感光性の樹脂材料を素子基板１１の表面１１ｄに塗布したり、感光性の樹脂材料で形成されたシートをローラーで素子基板１１に対して押し付けて設けたりすると、空隙２４が形成されることがある。すなわち、素子基板１１の表面１１ｄから突出する導電部材２０の根元の隅部が埋まりにくくなり、図５（ｂ）に示すように密着層１２が埋まらずに空隙２４が形成されることがある。

図５（ｃ）は、時間の経過に伴って比較例の液体吐出ヘッドの流路形成部材１０や密着層１２が液体によって膨潤し、導電部材２０の周辺で浮きが生じた状態を示した図である。液体吐出ヘッド５を使用し、吐出口形成部材１０ａや隔壁部材１０ｂ、密着層１２が液体と接すると、それらが膨潤して膨張する。この膨張により発生する力よりも材料間の密着力（結合力）が小さいと、材料同士が離間してしまい、浮きが生じる。比較例では、密着層１２と導電部材２０との間の密着力が膨潤によって発生する力よりも小さいため、密着層１２が導電部材２０から離間して、浮きが生じてしまう。

この密着層１２の導電部材２０からの浮きによって、その近傍において密着層１２が層１１ｃからも剥がれてしまう恐れがある（図５（ｃ））。特に、図５（ｂ）に示すような空隙２４があると、膨潤による密着層１２と導電部材２０との離間によってこの部分が起点となり、層１１ｃと密着層１２との間にも浮きが生じる可能性が高くなる。このような浮きの影響は時間の経過とともに進展し、圧力室１６や液体吐出ヘッド５の端部などにまで到達し、液体吐出ヘッド５における剥がれの影響が拡大する恐れがある。なお、素子基板１１と流路形成部材１０や密着層１２とが剥がれる要因は、上述した流路形成部材１０や密着層１２の膨潤によるものに限定されない。この他にも、吐出口６が形成された表面の液体をふき取るためのブレードワイパーなどと流路形成部材１０との接触や、液体の吐出や液体の温度調整などの際の発熱などにより、剥がれが生じる恐れがある。

図４は、本実施形態の液体吐出ヘッド５の一部を示す図である。図４（ａ）は図３（ｂ）の破線Ｄで囲われた部分を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）において、時間の経過により流路形成部材１０や密着層１２が膨潤した状態を示している。図４（ｃ）は図３（ａ）の破線Ｃで囲われた部分を示している。

図４（ａ）に示すように、本実施形態では、隔壁部材１０ｂと素子基板１１との間に設けられる密着層１２に関し、密着層１２を部分的に除去し、密着層１２が素子基板１１の表面１１ｄに設けられた導電部材２０を覆わない構成としている。すなわち、導電部材２０の表面と密着層１２とが接していない状態である。そして、密着層１２から露出する導電部材２０を流路形成部材１０（吐出口形成部材１０ａおよび隔壁部材１０ｂ）で覆う構成としている。図４（ｃ）に示すように、破線１７が密着層１２に設けられた開口部１７を示し、この開口部１７から導電部材２０が露出しており、この露出する部分の上側に流路形成部材１０が設けられている。

これにより、流路形成部材１０や密着層１２が膨潤した場合であっても（図４（ｂ））、密着層１２が導電部材２０から浮くことによる密着層１２の剥がれが生じることを抑えることができる。また、導電部材２０が流路形成部材１０によって覆われているため、導電部材２０を液体から保護することができる。

なお、剥がれの起点となる箇所を少なくするために、密着層１２の開口部１７を形成する壁１７ａと導電部材２０とが離間するように密着層１２が設けられていることが好ましい。また、密着層１２が導電部材２０の側面とも接していない状態であることは、以下の点でも好ましい。すなわち、密着層１２を素子基板１１の表面１１ｄに設ける際に、素子基板１１の表面１１ｄから突出する導電部材２０の根元の隅部の近傍で密着層１２が埋まらず、空隙２４が発生することを抑えることができ、剥がれの影響を抑えることができる。なお、密着層１２の開口部１７を形成する壁１７ａと導電部材２０との隙間の間隔Ｌｃは、１０μｍ〜２０μｍ程度であることが好ましい。これにより、流路形成部材１０と素子基板１１との間の接合領域を確保しつつ、上述の空隙２４の発生を抑えることができる。

また、導電部材２０はこれを覆う隔壁部材１０ｂとも接触しておらず、素子基板１１の表面１１ｄから突出する導電部材の周囲には空間が形成されている。液体吐出ヘッド５の表面、すなわち、吐出口形成部材１０ａの吐出口６が形成される面は、平坦な面として形成されることが好ましい。このような吐出口６が形成される面の平坦性の確保のためには、本実施形態のような導電部材２０と隔壁部材１０ｂとが離間しているような構成が好ましい。

なお、導電部材２０の表面（隔壁部材１０ｂ側の面）は、密着層１２の表面（隔壁部材１０ｂ側の面）よりも素子基板１１の表面１１ｄ側に位置している。すなわち、導電部材２０の素子基板１１の表面１１ｄから突出高さ、すなわち、表面１１ｄに直交する方向における表面１１ｄからの導電部材２０の長さＬａは、密着層１２の厚みＬｂ（直交する方向における長さ）よりも短い。例えば、導電部材２０の素子基板１１の表面１１ｄから突出高さＬａは０．４μｍ程度であり、密着層１２の厚みＬｂは０．８μｍ程度である。

（第二実施形態）
図６は、本実施形態の液体吐出ヘッド５の一部を示す図であり、図４（ａ）に対応する本実施形態を示す図である。本実施形態においても上述の実施形態と同様に、導電部材２０は、密着層１２によって覆われておらず、流路形成部材１０によって覆われている。

本実施形態では、導電部材２０を囲う密着層１２の開口部１７の内部に隔壁部材１０ｂが入り込んだ構成となっている。すなわち、素子基板１１の表面に直交する方向から見て開口部１７と重複する隔壁部材１０ｂの部分と、導電部材２０との直交する方向における距離が、密着層１２と接合された隔壁部材１０ｂの部分と導電部材２０との直交する方向における距離よりも短い。このような構成が好ましい理由は以下の通りである。

すなわち、液体吐出ヘッド５を製造する際に、吐出口形成部材１０ａや隔壁部材１０ｂの材料によっては、これらの材料を硬化させるためベークなどの加熱処理を行うことがある。この加熱処理の際に、導電部材２０の周囲の空間（密着層１２、素子基板１１、および隔壁部材１０ｂによって囲われた空間）内の空気が膨張する。この膨張による力が材料の強度よりも大きい場合、材料の塑性変形などを引き起こす可能性がある。そこで、本実施形態では、隔壁部材１０ｂをこの空間に入り込むように配置することで、導電部材２０の周囲の空間体積を小さくし、空気の膨張による影響を緩和している。なお、このように隔壁部材１０ｂを空間に入り込ませるように設けるためには、例えば、隔壁部材１０ｂをローラーで素子基板１１に対して押し付けて設ける際の圧力を調整すればよい。

なお、図６では、隔壁部材１０ｂと導電部材２０とが離間している状態を示しているが、隔壁部材１０ｂと導電部材２０とは離れていてもよいし、接触していてもよい。但し、吐出口形成部材１０ａの吐出口６が形成される面の平坦性を確保するためには、隔壁部材１０ｂと導電部材２０とが接触しない程度に隔壁部材１０ｂが空間に入り込んでいることが好ましい。

（第三実施形態）
図７は、本実施形態の液体吐出ヘッド５の一部を示す図である。図７（ａ）は図４（ａ）に対応する本実施形態を示す図であり、図７（ｂ）は図４（ｃ）に対応する本実施形態を示す図である。本実施形態においても上述の実施形態と同様に、導電部材２０は密着層１２によって覆われていない。

本実施形態では、導電部材２０の上側の吐出口形成部材１０ａ（第二の部材）を除去し、隔壁部材１０ｂ（第一の部材）のみで導電部材２０を覆う構成となっている。すなわち、図７（ｂ）に示すように、素子基板１１の表面に直交する方向から見て、密着層１２の開口部１７を囲うように吐出口形成部材１０ａに開口部１８を設けている。このように、直交する方向から見て導電部材２０と重複する位置に吐出口形成部材１０ａを設けないことで、接液による部材の膨潤によって剥がれが生じやすい導電部材２０の周囲の領域における流路形成部材１０の体積を小さくしている。これにより、接液による部材の膨潤量を抑えることができるため、膨潤による流路形成部材１０と素子基板１１との剥がれをより抑制することができる。なお、膨潤量をより抑えるためには、密着層１２の開口部１７よりも外側の領域まで吐出口形成部材１０ａを除去することが好ましい。

（第四実施形態）
図８は、本実施形態の液体吐出ヘッド５の一部を示す図である。図８（ａ）は図４（ａ）に対応する本実施形態を示す図であり、図８（ｂ）は図４（ｃ）に対応する本実施形態を示す図である。本実施形態においても上述の実施形態と同様に、導電部材２０は、密着層１２によって覆われておらず、流路形成部材１０によって覆われている。

本実施形態では、吐出口形成部材１０ａおよび隔壁部材１０ｂは、素子基板１１の表面に直交する方向から見て、導電部材２０と重複する部分よりも外側の領域に、溝１９が設けられており、流路形成部材１０がこの溝によって内側と外側とに分断されている。液体吐出ヘッド５を使用すると、吐出口６が形成された面のいずれの場所においても液体と接する可能性があるため、吐出口形成部材１０ａや隔壁部材１０ｂの全体が膨潤する可能性がある。膨潤によって部材が膨張すると、密着層１２の浮きが発生しやすい導電部材２０の周囲までこの膨張による力がかかり、密着層１２が浮きやすくなってしまう。そこで、本実施形態のように、溝１９を設けて吐出口形成部材１０ａおよび隔壁部材１０ｂを分断させることにより、部材全体の膨張の影響が導電部材２０の周囲に伝播することを抑えられる。これにより、密着層１２の浮きを抑え、流路形成部材１０と素子基板１１との剥がれをより抑えることができる。

（導電部材の適応例）
上述の導電部材２０の具体的な適応例について説明する。なお、ここで説明する構成は一例であり、本発明に適用可能な導電部材２０は下記に限定されるものではない。

図９（ａ）に素子基板１１の平面模式図を示し、図９（ｂ）に図９（ａ）における破線で示す領域Ｅ内を拡大した平面模式図を示す。また、図１０（ａ）に図９（ａ）におけるＦ−Ｆ線における断面図を示し、図１０（ｂ）に図９（ａ）におけるＧ−Ｇ線における断面図を示す。

図１０（ａ）に示すように、液体吐出素子１４は、発熱抵抗層２５の一部で構成されており、プラグ２３ａや配線２３ｂなどの内部配線２３を介して外部との電気接続のための端子２２に接続されている。また、液体吐出素子１４は、ＳｉＮなどで形成された絶縁保護層１１ｃと、キャビテーションから液体吐出素子１４を保護するための保護層２１（被覆部）とに覆われている。この保護層２１は、例えば、タンタルやイリジウムなどの金属膜や、これらの金属膜を複数積層した積層膜として構成することができる。また、保護層２１は、その表面側（流路形成部材１０が設けられる側）に第二中間層１１ｅが設けられている。この第二中間層１１ｅは、絶縁保護層１１ｃを液体から保護するための層であり、ＳｉＣＮなどを用いて形成することができる。

図９（ｂ）に示すように、液体吐出素子１４を挟むように個別流路１５ａ、１５ｂが配置されている。また、２つの液体吐出素子１４に対して、１対の個別流路１５ａ、１５ｂが配置されている。複数の個別流路１５ａが吐出口列方向（液体吐出素子１４の配列方向）に沿って複数設けられており、複数の個別流路１５ｂも吐出口列方向に沿って複数設けられている。液体吐出素子１４を覆う保護層２１は、隣接する個別流路１５ａの間の梁部を通るように設けられた、個別配線３３と接続されている。また、複数の個別配線３３は、共通配線３４と電気的に接続されている。

図９（ａ）に示すように、共通配線３４は各吐出口列（液体吐出素子１４の列）の方向に延在しており、また、この共通配線３４は１つの液体吐出素子１４の列に対応して１つずつ設けられている。液体吐出素子１４の列に対する個別流路１５ａ側には共通配線３４が設けられている。複数の共通配線３４は素子基板１１上に櫛歯状に配置されており、複数の共通配線３４は端子接続配線４１を介して端子２２に接続されている。また、共通配線３４は、液体吐出素子１４の列に挟まれて配置されているものもある。

図９（ｂ）に示すように、共通配線３４と個別配線３３とは、それらの間に設けられたヒューズ部３５を介して接続されている。すなわち、共通配線３４は、液体吐出素子１４（第１液体吐出素子１４ａ）を覆う保護層２１（第１被覆部２１ａ）と、別の液体吐出素子１４（第２液体吐出素子１４ｂ）を覆う保護層２１（第２被覆部２１ｂ）とに電気的に接続されている。共通配線３４と複数の保護層２１との間の電流経路にはヒューズ部３５がそれぞれ設けられている。なお、製造負荷を抑えるため、個別配線３３、共通配線３４、ヒューズ部３５は同じ積層構成とされることが好ましく、また、保護層２１の少なくとも一部の層と共通の積層構成とされることがより好ましい。

偶発故障が起きて液体吐出素子１４とこれを覆う保護層２１とが導通した場合に、液体吐出素子１４から保護層２１を通ってヒューズ部３５に電流が流れることで、ヒューズ部３５が切断される。これにより、液体吐出素子１４との導通が生じた保護層２１を共通配線３４から電気的に分離し、保護層２１の変質が他の液体吐出素子１４を覆う保護層２１に及ぶことを抑えることができる。

ヒューズ部３５の幅は、液体吐出素子１４から端子２２へ電流が流れた場合に溶断されるように個別配線３３の幅よりも狭くなっている。ヒューズ部３５の幅は、数μｍ以下の加工寸法が必要で、切断性を確保するために３μｍ以下とすることが好ましい。

本実施形態では、２つの液体吐出素子１４を覆う保護層２１に対して１つのヒューズ部３５を設けている。液体吐出素子１４とヒューズ部３５との組み合わせ方については、液体吐出素子１４の偶発故障が生じた場合に他の液体吐出素子１４で補完できるように組み合わせを決定すればよい。

しかし、上述のように、共通配線３４は隣接する液体吐出素子１４の列の間に配置されるものもある。このため、素子基板１１の小型化のために隣接する液体吐出素子１４の列の間隔を小さくすると、その列間に配置される共通配線３４の幅も小さくする必要があるため、共通配線３４の配線抵抗が高くなる。また、吐出口６（液体吐出素子１４）の数が多く吐出口列（発熱抵抗素子列）が長い場合、複数のヒューズ部３５のうちの、端子２２から共通配線３４を通るヒューズ部３５までの距離が長いヒューズ部３５は、共通配線３４における配線抵抗が高くなる。このように共通配線３４の配線抵抗が高いと、ヒューズ部３５に流れる電流が少なく、ヒューズ部３５が切断されない恐れがある。

そこで、本実施形態では、共通配線３４とは積層方向（基板の表面に直交する方向）において異なる層に配線３７を設けている（図９（ｂ））。さらに、共通配線３４と配線３７とを、絶縁保護層１１ｃを貫通して設けられた複数の電気接続部２０（導電部材２０）を介して電気的に接続している（図１０（ｂ））。そして、複数の電気接続部２０は、共通配線３４を通る電流の経路において端子２２とヒューズ部３５との間に設けられ、共通配線３４と配線３７とを並列接続している。これにより、端子２２とヒューズ部３５との間の電流の経路における配線抵抗を低くしている（図９（ａ））。これにより、共通配線３４における電圧降下を抑え、ヒューズ部３５に流れる電流量の低下を抑えてその切断性を確保することができる。すなわち、液体吐出素子１４と保護層２１とが導通した際に、液体吐出素子１４から流れる電流が配線３７を通って流れることが可能となり、ヒューズ部３５が切断されやすくなる。したがって、液体吐出素子１４と保護層２１とが導通した場合の影響が他の液体吐出素子１４を覆う保護層２１へ及ぶことを抑制することができる。

また、図１０（ｂ）に示すように、共通配線３４と配線３７とを電気接続部２０を介して接続している。この電気接続部２０は、共通配線３４の表層側のタンタル層と第二中間層１１ｄとが除去されて露出したイリジウム層の表面と、絶縁保護層１１ｃと第二中間層１１ｄとが除去されて露出した配線３７の表面とを接続している。すなわち、電気接続部２０は、共通配線３４における配線３７と対向する面の裏面側と、配線３７の共通配線３４と対向する面とを接続するように設けられている。また、製造負荷を抑えるために、この電気接続部２０は、図１０（ａ）に示す端子２２の一部を構成する端子構成層２２ｂと同じ材料で形成され、端子構成層２２ｂと共通の層として構成されている。例えば、電気接続部２０や端子構成層２２ｂは、表面側に金で形成された層、バリアメタルとして金層の下にＴｉＷ層が設けられた積層膜として構成される。このように、素子基板１１の表面側に設けられる端子２２と同じ層で電気接続部２０を設けると、電気接続部２０が素子基板１１の表面側に形成されることになる。そこで、電気接続部２０（導電部材２０）を液体から保護するために、上述の実施形態のように電気接続部２０を流路形成部材１０で覆う構成とする。端子２２は液体吐出ヘッド５の外部の配線部材８と接続されるため、電気接続部２０とは異なり、その少なくとも一部は流路形成部材１０などの部材に覆われていない構成とされ、配線部材８と接続された後に封止材９（図２）などで覆われる。一方で、電気接続部２０は、素子基板１１の内部配線における電気経路の途中に位置する部材であるため、流路形成部材１０で覆う構成とすることができる。また、電気接続部２０は、端子２２と比べて、液体吐出素子１４や吐出口６の近傍に設けられるため、流路形成部材１０でその周囲を被覆して液体から保護することが好ましい。

また、製造負荷を抑えるために、端子構成層２２ａと配線３７とをＡｌなどを用いて同じ材料で共通の層として設けることが好ましい。なお、図１０（ａ）は液体吐出素子１４と電気接続された端子２２を図示しているが、共通配線３４に電気接続された端子２２も同様の積層構成であり、端子構成層２２ａと端子構成層２２ｂとが積層されている。

５ 液体吐出ヘッド
６ 吐出口
１０ 流路形成部材
１１ 素子基板
１２ 密着層（中間層）
１４ 液体吐出素子
２０ 導電部材

Claims (15)

1. 樹脂材料で形成され、吐出口に連通する流路を形成するための流路形成部材と、
   前記吐出口から液体を吐出するための液体吐出素子と、前記流路形成部材の側の面であり、金属材料で形成された導電部材が設けられた表面と、を備える素子基板と、
   樹脂材料で形成され、前記流路形成部材と前記素子基板の前記表面とを接合する中間層と、
   を有する液体吐出ヘッドにおいて、
   前記中間層は、前記導電部材を露出するように前記導電部材から離れて設けられ、
   前記導電部材は、前記流路形成部材によって覆われていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記導電部材は、前記素子基板の前記表面から突出しており、
   前記表面に直交する方向における前記表面からの前記導電部材の長さは、前記直交する方向における前記表面からの前記中間層の長さよりも短い、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記表面に直交する方向から見て、前記導電部材は前記中間層に設けられた開口部から露出している、請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記導電部材と前記中間層の前記開口部を形成する壁とが離間している、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記直交する方向から見て前記流路形成部材のうちの前記開口部と重複する部分と、前記導電部材との前記直交する方向における距離は、前記流路形成部材のうちの前記中間層と接合される部分と前記導電部材との前記直交する方向における距離よりも短い、請求項３または請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記流路形成部材と前記導電部材とは離間している、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記流路形成部材は、前記中間層と接合される第一の部材と、前記第一の部材に対して前記中間層とは反対の側に設けられる第二の部材と、を有し、
   前記導電部材は前記第一の部材によって覆われており、前記表面に直交する方向から見て前記導電部材と前記第二の部材とは重複していない、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記流路形成部材は、前記表面に直交する方向から見て前記導電部材と重複する部分よりも外側の領域に位置する溝を備え、前記溝において前記流路形成部材が分断されている、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記中間層と接合される前記素子基板の部分はケイ素を含む、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記中間層はポリエーテルアミド樹脂またはエポキシ樹脂を含む、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記導電部材は、金、タンタル、イリジウムの少なくともいずれかを含む、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記中間層と前記導電部材との結合力は、前記中間層と前記素子基板の前記表面との結合力よりも低い、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記素子基板は、外部との接続のための端子と、前記端子と電気的に接続され、前記素子基板の内部に形成された配線と、備え、
    前記導電部材は、前記配線を介して前記端子と電気的に接続されている、請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記端子は前記素子基板の前記表面に設けられており、前記端子と前記導電部材とは共通の材料で形成されている、請求項１３に記載の液体吐出ヘッド。
15. 前記端子の少なくとも一部は前記流路形成部材に覆われていない、請求項１３または請求項１４に記載の液体吐出ヘッド。
    

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