JP7237531B2 - 液体吐出ヘッドとその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッドとその製造方法に関するものである。

インクを吐出する液体吐出ヘッドにおいて、インクを吐出する吐出口からインク中の揮発成分が蒸発することで、吐出口付近のインクの粘度が増加することがある。これにより、吐出されるインク液滴の吐出速度が変化することや、インク液滴の着弾精度に影響が出る。特に、インク吐出を行った後、次にインク吐出を行うまでの休止時間が長い場合、インクの粘度の増加が顕著になる。その結果、インクの固形成分が吐出口付近に固着し、固着したインクの固形成分がインクの流体抵抗を増加させ、インク吐出不良の要因となり得る。

このようなインクの粘度が増加する増粘現象の対策として、圧力室内の吐出口に対して、新鮮なインクを流す方法が知られている。インクを流す具体的な方法として、特許文献１に開示されているように、交流電気浸透流（ＡＣＥＯ：Alternating Current Electroosmotic flow、以下、ＡＣＥＯという。）を発生させるマイクロポンプを用いる方法がある。

国際公開第２０１３／１３００３９号

特許文献１に開示されている三次元電極ポンプは、凸条部と、凸条部の上面、下面、および側面を覆う電極配線とを有している。この構成では、電極配線の一部を基板に形成した後、その上に凸条部を形成し、さらに、凸条部の側面と上面とに電極配線の他の部分を形成する必要がある。つまり、電極配線を２回の工程で作成する必要があるため、電極配線を精度良く形成することが困難である。このため、長期間の使用によって、基板と電極配線との間の密着性および電極配線と凸条部との間の密着性が低下し、電極配線や凸条部の浮きや剥がれが生じる可能性がある。そのため、基板と電極配線との間の密着性および電極配線と凸条部との間の密着性を向上させる種々の対策が必要であることが分かった。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体の流路の一部を構成する基板の第１の面に配置された電極の対を備え、前記電極の対は当該電極の短手方向に互いに隣接して配置され、前記電極の間に電圧を印加することによって前記短手方向に前記液体が駆動される液体吐出ヘッドであって、前記電極は、前記第１の面に設けられた凸条部と、前記電圧を印加するための電源に接続され、前記凸条部と前記凸条部の周囲の前記第１の面とを被覆する電極配線と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、長期間の使用によっても、基板と電極配線との間の密着性および電極配線と凸条部との間の密着性の低下を抑制することができる。

第１実施形態の液体吐出ヘッドの記録素子基板の一例を示す斜視図である。 記録素子基板の一部を示す部分詳細図である。 第２実施形態の三次元電極ポンプの図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。 第２実施形態の三次元電極ポンプの製造工程を示す断面図である。 第３実施形態の三次元電極ポンプの図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。 第３実施形態の変形例の三次元電極ポンプの拡大断面図である。 第３実施形態の変形例の三次元電極ポンプの製造工程を示す断面図である。 実施例および比較例の三次元電極ポンプの断面図である。 実施例２－１～実施例２－５の拡大断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における液体吐出ヘッドとその製造方法について説明する。以下の各実施形態では、液体の一例であるインクを吐出するインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法について具体的な構成を用いて説明する。しかしながら、本発明は、この具体的な構成に限定されるものではない。本発明の液体吐出ヘッドとその製造方法は、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に適用可能である。本発明の液体吐出ヘッドはインク以外の液体を吐出する用途、例えば、バイオチップ作製や電子回路印刷などの用途にも用いることができる。
また、以下に述べる実施形態は、本発明を適用した一実施形態であるから、技術的に好ましい様々な限定が付されている。しかしながら、本発明の技術的思想に沿うものであれば、本発明は、本明細書における実施形態やその他の具体的方法に限定されるものではない。
なお、各図面および以下の説明において、Ｘ方向は電極の短手方向と平行な方向を、Ｙ方向は電極の長手方向と平行な方向を、Ｚ方向は基板１０２の第１の面１０２ａと直交する方向を意味し、Ｘ方向とＹ方向とＺ方向とは互いに直交している。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の液体吐出ヘッドの記録素子基板の一例を示す斜視図である。記録素子基板１０１は、基板１０２と吐出口形成部材１０８とを有している。基板１０２は、第１の面１０２ａと、その裏面である第２の面１０２ｂとを有している。基板１０２は絶縁膜１０３を備え、絶縁膜１０３の第１の面１０３ａが基板１０２の第１の面１０２ａを形成している。基板１０２は、第２の面１０２ｂから第１の面１０２ａまで基板１０２をＺ方向に貫通するインクの供給路１０４を有している。基板１０２の第１の面１０２ａには、インクに吐出のためのエネルギーを与える複数のエネルギー発生素子１０６が配置されている。本実施形態のエネルギー発生素子１０６は発熱素子であるが、エネルギー発生素子１０６は、インクに吐出のためのエネルギーを与えることができる限り、圧電素子など他の形式の素子であってもよい。複数のエネルギー発生素子１０６はＹ方向に一列に配列した素子列１０６ａを構成している（図２（ａ）参照）。さらに、基板１０２の第１の面１０２ａには、ＡＣＥＯを用いてインクをインク循環方向４０１（図２（ｂ）参照）に循環させる複数の三次元電極ポンプ１０５が配置されている。

吐出口形成部材１０８は、第１の面１０８ａと、その裏面である第２の面１０８ｂとを有している。吐出口形成部材１０８の第１の面１０８ａは、基板１０２の第１の面１０２ａ、すなわち絶縁膜１０３の第１の面１０３ａと接合されている。吐出口形成部材１０８は、インクを吐出する複数の吐出口１０９を備えている。吐出口形成部材１０８は、基板１０２の第１の面１０２ａとの間に、複数の圧力室１１０を形成している。圧力室１１０は、エネルギー発生素子１０６を収容するとともに、吐出口１０９と連通している。互いに隣接する圧力室１１０は、流路壁１０７によって仕切られている。インクは、インクの供給路１０４から圧力室１１０に供給され、エネルギー発生素子１０６によって吐出のためのエネルギーを与えられ、吐出口１０９から吐出される。

図２（ａ）は、本実施形態の記録素子基板の部分拡大上面図であり、吐出口形成部材１０８の図示は省略している。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図２（ｃ）は、三次元電極ポンプと、ＡＣＥＯに伴うインク循環方向とを示す図２（ｂ）の拡大断面図である。図２（ｄ）は、凸条部と電極の詳細な構造を示す図２（ｃ）の部分拡大断面図である。三次元電極ポンプ１０５は、素子列１０６ａのＸ方向両側にそれぞれ設けられている。すなわち、三次元電極ポンプ１０５は、インクの循環方向においてエネルギー発生素子１０６の両側にそれぞれ設けられている。三次元電極ポンプ１０５は、凸条部２０１と、凸条部２０１を覆う電極３０１ａを備える電極配線３０１とを有している。一つの凸条部２０１と、この凸条部２０１を覆う電極３０１ａが一つのユニット１０５ａをなしている。ユニット１０５ａの数は限定されないが、一つの三次元電極ポンプ１０５あたり少なくとも２つのユニット１０５ａを備えていればよい。

図１、図２（ａ）に示すように、凸条部２０１は、基板１０２の第１の面１０２ａに配置された概ね直方体形状の細長い構造体であり、Ｙ方向に延びる長軸を有している。凸条部２０１は樹脂（レジスト）などの絶縁材料で形成されている。凸条部２０１は、エネルギー発生素子１０６のＸ方向両側に、Ｘ方向に互いに隣接し且つ互いに間隔を置いて配置されている。互いに隣接する凸条部２０１は、Ｙ方向に互いに僅かにずれて配置されている。凸条部２０１の形状は、Ｘ－Ｚ断面において略正方形であるが、長方形（矩形）、台形などの四辺形であってもよい。

図２（ａ）に示すように、電極配線３０１は、個別配線３０１ａと、共通配線３０１ｂと、接続配線３０１ｃと、を有している。共通配線３０１ｂは、素子列１０６ａの両側にそれぞれ設けられ、Ｚ方向から見て、凸条部２０１の長手方向（Ｙ方向）と平行に延びている。接続配線３０１ｃは、Ｚ方向から見て、共通配線３０１ｂから分岐し、凸条部２０１の長手方向の両側を凸条部２０１の短手方向（Ｘ方向）と平行に延びている。複数の個別配線３０１ａが接続配線３０１ｃから分岐し、凸条部２０１の長手方向（Ｙ方向）と平行に櫛歯状に延びている。図２（ａ）において、左側の共通配線３０１ｂに接続された個別配線３０１ａと、右側の共通配線３０１ｂに、接続された個別配線３０１ａは交互に配列されている。個別配線３０１ａは、三次元電極ポンプ１０５の電極として機能する。このため、以下の記載では、個別配線３０１ａを電極３０１ａと称する場合がある。電極３０１ａの数および配置は、凸条部２０１の数および配置と対応している。したがって、複数の細長い電極３０１ａは、Ｘ方向に互いに隣接し且つＹ方向に互いに略平行に延びている。換言すれば、三次元電極ポンプ１０５は少なくとも、Ｘ方向に互いに隣接し且つＹ方向に互いに略平行に延びる細長い電極３０１ａの対を有している。

電極３０１ａは、凸条部２０１と、凸条部２０１の周囲の基板１０２の第１の面１０２ａとを被覆する。より詳細には、図２（ｄ）に示すように、電極３０１ａは、凸条部２０１の上面を被覆する第１の部分３０１ｄと、側面を被覆する第２の部分３０１ｅと、基板１０２の第１の面１０２ａを被覆する第３の部分３０１ｆとを有している。電極配線３０１は１回のプロセスで形成されるため、第１の部分３０１ｄと第２の部分３０１ｅと第３の部分３０１ｆは、一体的且つ連続的に形成される。第３の部分３０１ｆは、凸条部２０１のインク循環方向４０１における下流側と上流側で、基板１０２の第１の面１０２ａを覆っている。また、図２（ａ）に示すように、第３の部分３０１ｆは、凸条部２０１のＹ方向両端に隣接する基板１０２の第１の面１０２ａを覆っている。すなわち、第３の部分３０１ｆは、第１の面１０２ａと接する凸条部２０１の周縁部の全周に沿って、当該周縁部に隣接する第１の面１０２ａを覆っている。なお、第３の部分３０１ｆは、凸条部２０１の周縁部の全周に沿って設けることが好ましいが、第１の面１０２ａと接する凸条部２０１の周縁部の少なくとも一部に沿って、当該周縁部に隣接する第１の面１０２ａを覆っていればよい。

以上の構成により、長期間の使用によっても、基板１０２と三次元電極ポンプ１０５との間の密着性の低下を抑制することができる。第１の理由は、第３の部分３０１ｆによって、基板１０２の第１の面１０２ａと凸条部２０１および第１の面１０２ａと電極３０１ａとの間の密着性が改善されるためである。すなわち、第３の部分３０１ｆが、凸条部２０１および電極３０１ａを第１の面１０２ａに向けて押さえつけるように作用するため、凸条部２０１および電極３０１ａが第１の面１０２ａから剥離し難くなる。第２の理由は、第２の部分３０１ｅと第３の部分３０１ｆによって、基板１０２の第１の面１０２ａと凸条部２０１との界面（以下、単に界面という。）へのインクの浸入が抑制されるためである。すなわち、界面が第２の部分３０１ｅと第３の部分３０１ｆとによってシールされるため、界面へのインクの浸入が抑制され、界面の損傷を抑制することができる。本実施形態では、さらに凸条部２０１の上面ａが第１の部分３０１ｄで覆われている。そのため、界面へのインクの浸入経路が封鎖され、界面へのインクの浸入がさらに生じ難くなる。したがって、液体吐出ヘッドを長期間使用した場合であっても、基板１０２と三次元電極ポンプ１０５との間の密着性の低下を抑制することができる。さらに、電極３０１ａおよび凸条部２０１の剥がれや浮きが発生し難くなるため、インクの流量不足や不吐などを抑制することが可能になる。

一対の共通配線３０１ｂには、交流電圧１１２が電源として印加される。したがって、図２（ｂ）、２（ｃ）に示すように、互いに隣接する電極３０１ａ間に交流電圧１１２が印加される。互いに隣接する電極３０１ａ間に生じる電位差によって、電極３０１ａに接しているインクは電荷を帯びる。電荷を帯びた電極３０１ａの表面には電気二重層が形成される。このとき、互いに隣接する電極３０１ａ間に発生する電界によって、電荷を帯びた電極３０１ａの表面のインクにクーロン力が発生する。その結果、図２（ａ）、２（ｂ）に示すように、三次元電極ポンプ１０５が発生させるＡＣＥＯに基づいて、圧力室１１０内にインクを駆動する力が発生する。このインクを駆動する力は、電極３０１ａの長手方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）であるインク循環方向（電極３０１ａの短手方向）４０１に発生する。さらに、図２（ｃ）に示すように、凸条部２０１によって形成される電極３０１ａの高低差に基づいて、渦状の流れが発生する。これにより、インク循環効率の高い三次元電極ポンプ１０５を形成することが可能になる。なお、図２（ｄ）に示すように、本実施形態では、電極３０１ａが基板１０２の第１の面１０２ａと接触している部分の面積（長さ）は、電極３０１ａの上流側より下流側の方が大きく（長く）されている。これにより、電極３０１ａの上流側と下流側との間に電位差が生じている。そのため、電極３０１ａの上流側と下流側とでは、電界分布が異なる。電極３０１ａの上流側の近傍では流速が速い小さな回転渦が形成される。電極３０１ａの下流側の近傍では、電位の低い部分で流速が遅い小さな回転渦が形成され、電位の高い部分で流速が速い大きな回転渦が形成される。その結果、電極３０１ａの上流側から下流側にインクが引き込まれ、電極３０１ａの上流側から下流側に向けてインクを循環させるようにしている。

（第２実施形態）
次に、図３（ａ）、３（ｂ）を用いて、第２実施形態の液体吐出ヘッドについて説明する。図３（ａ）は、三次元電極ポンプと、ＡＣＥＯに伴うインク循環方向とを示す、図２（ｃ）と同様の拡大断面図である。図３（ｂ）は、凸条部と電極の詳細な構造を示す、図２（ｄ）と同様の部分拡大断面図である。本実施形態においても第１実施形態と同様、電極３０１ａの第３の部分３０１ｆが、インク循環方向４０１の下流側で基板１０２の第１の面１０２ａと接触している。また、電極３０１ａの第３の部分３０１ｆが、インク循環方向４０１の上流側で基板１０２の第１の面１０２ａと接触している。

本実施形態の電極３０１ａは、基板１０２の第１の面１０２ａと凸条部２０１との間の高い密着性と、高いインク耐久性能とを兼ね備えるため、多層構成を有している。電極３０１ａは、凸条部２０１の上面および側面と第１の面１０２ａとを被覆する下層配線部３０３と、下層配線部３０３の、凸条部２０１の上面および側面と第１の面１０２ａとを被覆する面の裏側面を被覆する上層配線部３０２とを有する。下層配線部３０３は、基板１０２の第１の面１０２ａとの間の高い密着性を有するＴｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｒの少なくとも１つ以上の材料を含む金属材料で形成される。下層配線部３０３は、凸条部２０１に対する被覆性能を高めるため、２００ｎｍ以上の厚さを有することが好ましい。また、上層配線部３０２は、高いインク耐久性能、すなわちインクに対する高い耐腐食性能を有するＡｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｐｄ、Ｏｓの少なくとも１つ以上の材料を含む金属材料で形成される。このような構成を採用することで、第１実施形態と比べ、電極配線３０１と凸条部２０１との間の密着性と電極配線３０１のインクに対する耐久力を両立させることが容易となる。

さらに、本実施形態によれば、個別配線３０１ａに外部から交流電圧１１２を印加するために、共通配線３０１ｂに設けられた接続端子１１３（図４（ｃ）参照）を、下層配線部３０３と上層配線部３０２を有する多層膜で構成することができる。上層配線部３０２は、接続端子１１３を酸化などから防護する表面安定膜として作用する。また、下層配線部３０３は、上層配線部３０２の金属の下地導電層（図示せず）への拡散を抑制する拡散防止膜として作用する。

次に、図４を参照して、第２実施形態の三次元電極ポンプの製造方法について説明する。図４は三次元電極ポンプの製造工程を示す断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、スパッタ装置等を使用して、基板１０２の第１の面１０２ａ上および凸条部２０１上に電極配線３０１を成膜する。次に、図４（ｂ）に示すように、接続端子１１３と三次元電極ポンプ１０５とを覆う形状にパターニングした樹脂（レジスト）４０２を設け、電極配線３０１をエッチングする。これによって、図４（ｃ）に示す三次元電極ポンプ１０５が得られる。本実施形態では、三次元電極ポンプ１０５と接続端子１１３とを同一工程で形成することができるため、製造工程を減らすことが可能になる。これにより、三次元電極ポンプ１０５を搭載した記録素子基板１０１を、低コストで製造することが可能になる。

（第３実施形態）
次に、図５を参照して、第３実施形態の三次元電極ポンプについて説明する。図５（ａ）は、三次元電極ポンプと、ＡＣＥＯに伴うインク循環方向とを示す、図２（ｃ）と同様の拡大断面図である。図５（ｂ）は、凸条部と電極の詳細な構造を示す、図２（ｄ）と同様の部分拡大断面図である。本実施形態においても第１実施形態と同様、電極３０１ａの第３の部分３０１ｆが、インク循環方向４０１の下流側で基板１０２の第１の面１０２ａと接触し、第３の部分３０１ｆがインク循環方向４０１の上流側で基板１０２の第１の面１０２ａと接触している。

本実施形態の凸条部２０１ａは、下地である基板１０２との高い密着性と、高い段差を形成する機能とを兼ね備えるため、多層構成を有している。凸条部２０１ａは、基板１０２の第１の面１０２ａに密着する下層凸条部２０３と、下層凸条部２０３の、基板１０２の第１の面１０２ａと密着する面の裏側面に配置される上層凸条部２０２とを有する。下層凸条部２０３は、高い密着性を持つ有機材料で形成されており、例えば、ポリアミドを用いることができる。また、上層凸条部２０２は樹脂（レジスト材料）で形成されており、例えばＳＵ－８等を用いることができる。樹脂は耐熱性と密着性が高く、フォトリソグラフィ技術を用いて高アスペクト比の微細加工が可能であるため、高い段差形成性能を持つ。

このような構成を採用することで、凸条部２０１ａと基板１０２との間の密着力が高くなる。また、凸条部２０１ａの段差形成性能が高くなる。したがって、液体吐出ヘッドを長期間使用した場合であっても、基板１０２と凸条部２０１ａとの間の密着力の低下を抑制することができる。さらに、凸条部２０１ａの剥がれや浮きが発生し難くなるため、インクの流量不足や不吐などを抑制することが可能になる。

図５（ａ）、（ｂ）では、上層凸条部２０２及び下層凸条部２０３の長手方向から見て矩形の断面形状を有している。そして、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、電極３０１ａの被覆性を高めるため、この断面において、下層凸条部２０３の寸法を、上層凸条部２０２の寸法よりも大きくすることが好ましい。このような構成を採用することで、電極３０１ａと凸条部２０１ａとの間の密着力が高くなる。したがって、液体吐出ヘッドを長期間使用した場合であっても、基板１０２と凸条部２０１ａとの間の密着力の低下を抑制することができる。さらに、凸条部２０１ａの剥がれや浮きが発生し難くなるため、インクの流量不足や不吐などを抑制することが可能になる。尚、上層凸条部２０２及び下層凸条部２０３の長手方向においても、下層凸条部２０３の寸法を、上層凸条部２０２の寸法よりも大きくすることが好ましい。

（変形例）
次に、図６を用いて、本実施形態の変形例の三次元電極ポンプについて説明する。図６は、本実施形態の変形例の三次元電極ポンプの拡大断面図である。図６に示すように、電極３０１ａの被覆性を高めるため、下層凸条部２０３の基板１０２の第１の面１０２ａと接する面のインク循環方向４０１の寸法が、上層凸条部２０２の底面と接する面のインク循環方向４０１の寸法より大きくなっている。要するに、下層凸条部２０３は、三次元電極ポンプ１０５（上層凸条部２０２及び下層凸条部２０３）の長手方向（Ｙ方向）から見て、基板１０２側が長辺、上層凸条部２０２側が短辺とされた台形の断面形状とすることが好ましい。このような構成を採用することで、電極３０１ａと凸条部２０１ｂとの間の密着力をより一層高めることが可能になる。尚、長手方向においても、下層凸条部２０３の基板１０２の第１の面１０２ａと接する面の寸法が、上層凸条部２０２の底面と接する面の寸法より大きいことが好ましい。

（変形例の三次元電極ポンプの製造方法）
次に、図７（ａ）から７（ｆ）を用いて、上記変形例の三次元電極ポンプの製造方法について説明する。図７（ａ）から（ｅ）は、変形例の三次元電極ポンプの製造工程を示す断面図である。図７（ｆ）は、変形例の液体吐出ヘッドの基板に吐出口形成部材１０８を形成した断面図である。

図７（ａ）に示すように、スピンコーター等を使用して、絶縁膜１０３を含む基板１０２の第１の面１０２ａ上に下層凸条部２０３となる第１の樹脂膜２０３ａを塗布によって形成する。次に、図７（ｂ）に示すように、露光装置を使用して露光を行い、第１の樹脂膜２０３ａを潜像状態にする。ここで、第１の樹脂膜２０３ａを潜像状態にする際、以下のような露光処理を行う。すなわち、凸条部２０１と基板１０２との間の密着性向上膜となる第１の部分Ｐ１と、吐出口形成部材１０８（図１）と基板１０２との間の密着性向上膜となる第２の部分Ｐ２とを同時に一括して露光する。

次に、図７（ｃ）に示すように、ドライフィルムのラミネート等を使用して、上層凸条部２０２となる第２の樹脂膜２０２ａを第１の樹脂膜２０３ａの上に塗布によって形成する。この状態で、図７（ｄ）に示すように、露光装置を使用して、第２の樹脂膜２０２ａの第１の部分Ｐ１を露光する。第１の樹脂膜２０３ａとして、第２の樹脂膜２０２ａより露光感度の高い材料を使用することで、漏れ光を使用して、第１の樹脂膜２０３ａの第１の部分Ｐ１のＸ方向側方に位置する側方領域Ｅをデフォーカス状態で追加露光する。これにより、下層凸条部２０３の基板１０２の第１の面１０２ａと接する面のインク循環方向４０１の寸法を、上層凸条部２０２の底面と接する面のインク循環方向４０１の寸法よりも大きく形成することができる。

次に、図７（ｅ）に示すように、第１の樹脂膜２０３ａと第２の樹脂膜２０２ａとを一括現像することで、凸条部２０１を形成する。下層凸条部２０３の形状は、図７（ｄ）において説明した露光を行うことで、側方領域Ｅを略テーパー形状に調整し、第２の樹脂膜２０２ａの第２の部分Ｐ２のＸ方向側方に位置する側方領域Ｆを、垂直形状に維持することが可能になる。下層凸条部２０３の側方領域Ｅを略テーパー形状にすることで、図７において説明したように、電極３０１ａの被覆性を高めることが可能になる。また、側方領域Ｆを垂直形状にすることで、図７（ｆ）に示すように、基板１０２に吐出口形成部材１０８を高い寸法精度で形成することが可能になる。

図７（ｂ）において説明したように、第１の部分Ｐ１と第２の部分Ｐ２とを同一工程を用いて形成することで、製造工程を減らすことが可能になる。また、図７（ｅ）において説明したように、第２の樹脂膜２０２ａと下層凸条部２０３の側方領域Ｅとを同一工程で露光することで、製造工程を減らすことが可能になる。さらに、図７（ｄ）において説明したように、第２の樹脂膜２０２ａを露光する際、直下の下層凸条部２０３の側方領域Ｅに対して当たる光の焦点をぼかして露光することで、下層凸条部２０３を安定した形状にすることが可能になる。これにより、低コストかつ安定した形状で三次元電極ポンプ１０５を搭載した記録素子基板１０１を製造することが可能になる。

実施例１－１、比較例１－１、および比較例１－２の三次元電極ポンプ１０５を基板１０２の第１の面１０２ａ上に形成し、インク浸漬試験を行った。図８（ａ）は、実施例１－１の三次元電極ポンプの断面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の部分拡大断面図である。図８（ｃ）は、比較例１－１の図８（ｂ）と同様の部分拡大断面図である。図８（ｄ）は、比較例１－２の図８（ｂ）と同様の拡大断面図である。

実施例１－１の三次元電極ポンプ１０５は、膜厚５μｍのエポキシ樹脂からなる凸条部２０１が膜厚２００ｎｍのＡｕからなる電極３０１ａで覆われている。凸条部２０１のＸ方向寸法ａと、電極３０１ａのＸ方向寸法ｂと、隣接する電極３０１ａ間のＸ方向離隔距離ｃは、それぞれ５μｍとした。Ｘ方向寸法ｂは、図８（ｂ）から８（ｄ）に示すように、凸条部２０１側壁から、インク循環方向４０１の下流側を覆う電極３０１ａの膜厚寸法Ｘｂに等しい距離下流側に離れた位置Ｘ２を起点として測定した。同様に、幅寸法ｄは、凸条部２０１の側壁から、インク循環方向４０１の上流側を覆う電極３０１ａの膜厚寸法Ｘｄ分に等しい距離上流側に離れた位置Ｘ１を起点として測定した。

表１に示すように、Ｘ幅寸法ｄを変更して試料のインク浸漬試験を実施した。インク浸漬試験は、小片化した試料をインクに浸漬させながら、水蒸気で充満させた蒸気窯中で保管し、１２０℃の蒸気釜に１０時間浸漬後の変化を確認することにより実施した。インクは、以下の２種類を用いた。インクＡとして、水に有機溶剤（２－ピロリドン、１，２－ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、アセチレン）を適量混ぜた溶液を使用した。また、インクＢとして、キヤノン製インクカートリッジに収容されている顔料ブラックインク（ＰＧＩ－２３００ＢＫ）を使用した。

ここで、インク浸漬試験の耐久性評価を、凸条部２０１と基板１０２との間の界面状態を電子顕微鏡で観察し、下記の判定基準で判定することにより実施した。
Ａ判定：確認対象の界面に異常なし。
Ｂ判定：確認対象の界面の一部に浮きや剥がれがある。
Ｃ判定：確認対象の部材の一部が消失している。

比較例１－１および比較例１－２では、インク浸漬試験により、凸条部２０１と基板１０２との界面の一部で凸条部２０１の浮きや剥がれ（Ｂ判定）、消失（Ｃ判定）が発生した。一方、１ｕｍのＸ方向寸法ｄを設けた実施例１－１の、インクＡを用いたインク浸漬試験では、凸条部２０１と基板１０２との間の界面に異常はなく（Ａ判定）、界面密着性を向上させる性能が確認された。

次に、実施例２－１～実施例２－５の三次元電極ポンプ１０５を基板１０２の第１の面１０２ａ上に形成し、インク浸漬試験を行った。図９は、実施例２－１～実施例２－５の図８（ａ）の拡大断面図である。

本実施例の三次元電極ポンプ１０５では、図９に示すように、下層凸条部２０３の上に上層凸条部２０２が設けられ、これが下層配線部３０３と上層配線部３０２とからなる電極３０１で覆われている。下層凸条部２０３の幅寸法ａと、インク循環方向４０１の下流側の上層配線部３０２の幅寸法ｂは、それぞれ５μｍとした。また、インク循環方向４０１の上流側の上層配線部３０２の幅寸法ｄは、１μｍとした。さらに、表２に示すように、Ａｕからなる上層配線部３０２の膜厚を２００ｎｍ、エポキシ樹脂からなる上層凸条部２０２の膜厚を５μｍとした。そして、ＴｉＷからなる下層配線部３０３の膜厚と、ポリエーテルアミド樹脂組成物（日立化成株式会社製、商品名：ＨＩＭＡＬ（登録商標））からなる下層凸条部２０３の膜厚とを変更した試料のインク浸漬試験を実施した。
インク浸漬試験は、小片化した試料を上記実施例１と同じ２種類のインクに浸漬させながら、水蒸気で充満させた蒸気窯中で保管し、１２０℃の蒸気釜に４０時間浸漬させた後の試料の変化を確認することにより実施した。

ここで、インク浸漬試験の耐久評価を、電極３０１ａと凸条部２０１との間の界面状態、および凸条部２０１と基板１０２との間の界面状態を電子顕微鏡で観察し、下記の判定基準で判定することにより実施した。
Ａ判定：確認対象の界面に異常なし。
Ｂ判定：確認対象の界面の一部に浮きや剥がれがある。
Ｃ判定：確認対象の部材の一部が消失している。

実施例２－１では、インク浸漬試験により、電極３０１ａと凸条部２０１との間の界面、および凸条部２０１と基板１０２との間の界面に、浮きや剥がれ（Ｂ判定）、消失（Ｃ判定）が発生した。
下層配線部３０３の膜厚を１００ｎｍにした実施例２－２の、インクＡを用いたインク浸漬試験では、電極３０１ａと凸条部２０１との間の界面、凸条部２０１と基板１０２との間の界面に異常はなく（Ａ判定）、界面密着性を向上させる性能が確認された。

一方、下層配線部３０３の膜厚を２００ｎｍに変更した実施例２－３の、インクＢを用いたインク浸漬試験では、電極３０１ａと凸条部２０１との間の界面に異常はなく（Ａ判定）、界面密着性を向上させる性能が確認された。
下層配線部３０３にポリエーテルアミド樹脂組成物を設けた実施例２－４では、インク浸漬試験により、凸条部２０１と基板１０２との間の界面に異常はなく（Ａ判定）、界面密着性を向上させる性能が確認された。

下層配線部３０３と下層凸条部の膜厚を、２００ｎｍ、１μｍにした実施例２－５のインク浸漬試験では、電極３０１ａと凸条部２０１との間の界面、凸条部２０１と基板１０２との間の界面に異常はなく（Ａ判定）、界面密着性を向上させる性能が確認された。

１０２ 基板
１０２ａ 第１の面
２０１ 凸条部
３０１ 電極配線

Claims (9)

1. 液体の流路の一部を構成する基板の第１の面に配置された電極の対を備え、前記電極の対は当該電極の短手方向に互いに隣接して配置され、前記電極の間に電圧を印加することによって前記短手方向に前記液体が駆動される液体吐出ヘッドであって、
   前記電極は、前記第１の面に設けられた凸条部と、前記電圧を印加するための電源に接続される電極配線と、を備え、
   前記電極配線は、前記凸条部の上面を被覆する第１の部分と、前記凸条部の側面を被覆する第２の部分と、前記凸条部と隣接する前記第１の面を、前記凸条部の周縁部の全周に亘って被覆する第３の部分とを有し、
   前記第１の部分と前記第２の部分と前記第３の部分とが連続的に形成されていることを特徴とする、液体吐出ヘッド。
2. 前記電極のそれぞれで、前記液体の前記駆動方向における前記第３の部分の長さは、前記駆動方向の上流側より下流側のほうが長い、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記電極配線は、下層配線部と前記下層配線部を覆う上層配線部とを含み、
   前記下層配線部は、前記上層配線部より前記第１の面に対する密着性が高く、前記上層配線部は、前記下層配線部より前記液体に対する耐腐食性能が高い、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記下層配線部は、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｒの少なくとも１つ以上の材料を含む金属材料で形成され、前記上層配線部は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｐｄ、Ｏｓの少なくとも１つ以上の材料を含む金属材料で形成される、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記電極の対のそれぞれに接続され、前記電極の対に前記電圧を印加する一対の接続端子を有し、前記一対の接続端子のそれぞれは前記下層配線部および前記上層配線部と同一の材料で形成されている、請求項３または４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記凸条部は、前記第１の面に密着する下層凸条部と、前記下層凸条部の前記第１の面に密着する面の裏側面に配置される上層凸条部とを含み、
   前記下層凸条部は、有機材料で形成されており、前記上層凸条部は、樹脂で形成されている、請求項１から５の何れか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記下層凸条部と前記上層凸条部とは、前記下層凸条部及び前記上層凸条部の長手方向から見て矩形の断面形状を有しており、前記下層凸条部の前記短手方向の寸法は、前記上層凸条部の前記短手方向の寸法よりも大きい、請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記下層凸条部は、前記下層凸条部及び前記上層凸条部の長手方向から見て台形の断面形状を有しており、前記第１の面と接する面の前記短手方向の寸法は、前記上層凸条部の底面と接する面の前記短手方向の寸法よりも大きい、請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
9. 液体の流路の一部を構成する基板の第１の面に、吐出口が形成された吐出口形成部材が密着性向上膜を介して配置されると共に、電極の対が配置され、前記電極は、前記第１の面に設けられた凸条部と、電圧を印加するための電源に接続され、前記凸条部と前記凸条部の周囲の前記第１の面とを被覆する電極配線と、を備え、
   前記電極配線は、前記凸条部の上面を被覆する第１の部分と、前記凸条部の側面を被覆する第２の部分と、前記凸条部と隣接する前記第１の面を前記凸条部の周縁部の全周に亘って被覆する第３の部分とを有し、前記第１の部分と前記第２の部分と前記第３の部分とが連続的に形成され、
   前記凸条部は前記第１の面に密着する下層凸条部と、前記下層凸条部の前記第１の面に密着する面の裏側面に配置される上層凸条部とを含み、
   前記電極の対は当該電極の短手方向に互いに隣接して配置され、前記電極の間に前記電圧を印加することによって前記短手方向に前記液体が駆動される液体吐出ヘッドの製造方法であって、
   前記第１の面に第１の樹脂膜を形成する工程と、
   前記第１の樹脂膜を露光する工程と、
   露光された前記第１の樹脂膜に第２の樹脂膜を形成する工程と、
   前記第２の樹脂膜を露光する工程と、
   露光された前記第１の樹脂膜と前記第２の樹脂膜を現像して、前記第１の樹脂膜から前記下層凸条部と前記密着性向上膜とを、前記第２の樹脂膜から前記上層凸条部を形成する工程と、
   前記凸条部を前記電極配線で被覆する工程と、
   前記密着性向上膜の上に前記吐出口形成部材を形成する工程と、
   を備え、
   前記第１の樹脂膜を露光する工程において、前記第１の樹脂膜に前記下層凸条部および前記密着性向上膜となる潜像を一括して形成することを特徴とする、液体吐出ヘッドの製造方法。

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