JP2020100096A - 液体吐出ヘッド - Google Patents
液体吐出ヘッド Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020100096A JP2020100096A JP2018240864A JP2018240864A JP2020100096A JP 2020100096 A JP2020100096 A JP 2020100096A JP 2018240864 A JP2018240864 A JP 2018240864A JP 2018240864 A JP2018240864 A JP 2018240864A JP 2020100096 A JP2020100096 A JP 2020100096A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- opening
- path
- substrate
- discharge port
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 217
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 69
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 abstract 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 53
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009623 Bosch process Methods 0.000 description 2
- 229910004200 TaSiN Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1631—Manufacturing processes photolithography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
- B41J2/14032—Structure of the pressure chamber
- B41J2/1404—Geometrical characteristics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
- B41J2/14088—Structure of heating means
- B41J2/14112—Resistive element
- B41J2/14129—Layer structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1601—Production of bubble jet print heads
- B41J2/1603—Production of bubble jet print heads of the front shooter type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1626—Manufacturing processes etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1626—Manufacturing processes etching
- B41J2/1628—Manufacturing processes etching dry etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/11—Embodiments of or processes related to ink-jet heads characterised by specific geometrical characteristics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/12—Embodiments of or processes related to ink-jet heads with ink circulating through the whole print head
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/18—Electrical connection established using vias
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Ink Jet (AREA)
Abstract
【課題】液体の循環経路を有する液体吐出ヘッドにおいて、条件によらず、吐出口近傍の液体濃度の高い部分を緩和することが可能な構造を有する液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体を吐出する吐出口６と、吐出口から液体を吐出させるためのエネルギーを発生する素子４と、素子を液体から保護する絶縁層５とを第１の面に形成した基板１と、基板を貫通し、流路８に液体を流入させる液体流入路３Ａと、基板を貫通し、流路から液体を流出させる液体流出路３Ｂとを備え、液体流入路と液体流出路は、基板の第１の面に第１の開口と、絶縁層を貫通した第２の開口とを有し、吐出口側の第２の開口９Ｂの端部が、第１の開口の端部よりも吐出口側に形成されており、距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、及びＬ４が、Ｌ１≦Ｌ２、かつＬ３≦Ｌ４であり、Ｌ１＝Ｌ２の時、Ｌ３＜Ｌ４であり、Ｌ３＝Ｌ４の時、Ｌ１＜Ｌ２であることを特徴とする液体吐出ヘッド。【選択図】図１
Description
本発明は、液体吐出ヘッドに関する。
インクジェットプリンタ等の記録装置に用いられる液体吐出ヘッドとして、供給路が形成された基板上に流路を有し、流路内の液体にエネルギー発生素子からエネルギーが与えられ、吐出口から液体が吐出される液体吐出ヘッドがある。特許文献１には、供給路である２つの貫通口が形成された基板を有する液体吐出ヘッドが記載されている。２つの貫通口は、個々に独立した独立供給路と、独立供給路に共通した共通供給路とで構成されている。基板上の流路に独立した独立供給路から液体を供給することで、液体の供給性が向上し、液体の吐出方向も安定する。このため、高精度で高速な液体の吐出による記録が可能となる。
液体吐出ヘッドにおいて、エネルギー発生素子が長時間にわたり駆動されないと、そのエネルギー発生素子が配置された圧力室内の液体が、吐出口の近傍で長時間外気に接することになり、液体中の揮発成分が蒸発することがある。液体中の揮発成分が蒸発すると、液体中の色材等の濃度が変化して記録する画像に色ムラが生じたり、液体の粘度の上昇により着弾位置のずれが生じたりし、所望の画像を正確に形成することが困難になる。このような課題に対する対策の一つとして、液体吐出ヘッドの圧力室に供給する液体を循環路により循環させる循環式の液体吐出装置が知られている。
特許文献２には、液体タンクから共通流入路、個別流入路、圧力室、個別流出路、共通流出路を通り、液体タンクへ戻る循環経路を備え、吐出を行っていない状態の吐出口近傍の液体の増粘を抑制する液体吐出装置が開示されている。
一方、液体吐出ヘッドにおいてさらなる高速記録を行うには、液体の吐出後に、エネルギー発生素子上の流路に液体をより素早く補充（リフィル）することが求められる。このためには、供給路からエネルギー発生素子までの流路の距離を短くするなどし、流抵抗を低下させることが有効である。特許文献３および特許文献４には、供給路の近くで基板を掘り込むことで、供給路の近くで流路の高さを高くした非循環系の液体吐出ヘッドが開示されている。このような液体吐出ヘッドであれば、供給路からエネルギー発生素子までの流抵抗を下げ、リフィル効率を向上させることができる。
しかしながら、特許文献２で開示されている循環経路を備えた液体吐出装置を使用する場合としては、様々な場合がある。例えば、特殊な液体を使用する場合、高温環境下で使用する場合、循環流量が少ない場合、または圧力室の流路高さが低く、吐出口面積が大きい場合などである。このような場合に、吐出口からより液体が揮発しやすく、液体の濃度の濃い部分が吐出口近傍に留まることがある。そのため、循環していても吐出口近傍の液体の入れ替えが十分ではなく、その結果、記録する画像の品質が低下することがあった。
本発明は、液体の循環経路を有する液体吐出ヘッドにおいて、条件によらず、吐出口近傍の液体濃度の高い部分を緩和することが可能な構造を有する液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。
本発明による液体吐出ヘッドは、
液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口から液体を吐出させるためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子を前記液体から保護する絶縁層とを第１の面に形成した基板と、
前記基板の前記第１の面から、該第１の面に対向する第２の面に貫通し、前記吐出口と前記エネルギー発生素子との間に配置される流路に液体を流入させる液体流入路と、
前記基板の前記第１の面から第２の面に貫通し、前記流路から液体を流出させる液体流出路と、
を備え、
前記液体流入路と前記液体流出路は、前記基板の第１の面において、前記基板を貫通した第１の開口と、前記絶縁層を貫通した第２の開口とを有し、
前記吐出口が前記液体流入路と前記液体流出路の間に配置され、前記吐出口側の前記第２の開口の端部が、前記第１の開口の端部よりも前記吐出口側に形成されており、
前記吐出口の中心位置から前記液体流入路側の前記第１の開口の端部までの距離をＬ１、前記吐出口の中心位置から前記液体流出路側の前記第１の開口の端部までの距離をＬ２、前記吐出口の中心位置から前記液体流入路側の前記第２の開口の端部までの距離をＬ３、前記吐出口の中心位置から前記液体流出路側の前記第２の開口の端部までの距離をＬ４とした時、Ｌ１≦Ｌ２、かつＬ３≦Ｌ４であり、
Ｌ１＝Ｌ２の時、Ｌ３＜Ｌ４であり、Ｌ３＝Ｌ４の時、Ｌ１＜Ｌ２である
ことを特徴とする液体吐出ヘッドである。
液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口から液体を吐出させるためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子を前記液体から保護する絶縁層とを第１の面に形成した基板と、
前記基板の前記第１の面から、該第１の面に対向する第２の面に貫通し、前記吐出口と前記エネルギー発生素子との間に配置される流路に液体を流入させる液体流入路と、
前記基板の前記第１の面から第２の面に貫通し、前記流路から液体を流出させる液体流出路と、
を備え、
前記液体流入路と前記液体流出路は、前記基板の第１の面において、前記基板を貫通した第１の開口と、前記絶縁層を貫通した第２の開口とを有し、
前記吐出口が前記液体流入路と前記液体流出路の間に配置され、前記吐出口側の前記第２の開口の端部が、前記第１の開口の端部よりも前記吐出口側に形成されており、
前記吐出口の中心位置から前記液体流入路側の前記第１の開口の端部までの距離をＬ１、前記吐出口の中心位置から前記液体流出路側の前記第１の開口の端部までの距離をＬ２、前記吐出口の中心位置から前記液体流入路側の前記第２の開口の端部までの距離をＬ３、前記吐出口の中心位置から前記液体流出路側の前記第２の開口の端部までの距離をＬ４とした時、Ｌ１≦Ｌ２、かつＬ３≦Ｌ４であり、
Ｌ１＝Ｌ２の時、Ｌ３＜Ｌ４であり、Ｌ３＝Ｌ４の時、Ｌ１＜Ｌ２である
ことを特徴とする液体吐出ヘッドである。
本発明によれば、吐出口近傍に発生する液体濃度の高い部分の発生が抑制され、画像の品質低下を抑制することが可能となる液体吐出ヘッドを提供することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドについて説明する。なお、以下に述べる実施形態では本発明を十分に説明するため具体的記述を行う場合もあるが、これらは技術的に好ましい一例を示しており、特に本発明の範囲を限定しているものではない。
液体吐出ヘッドは、インクジェットプリンタ等の記録装置が有する部材である。記録装置には、他に液体吐出ヘッドに供給する液体を収納する液体収納部や、記録を行う記録媒体の搬送機構などが設けられている。また、本発明が適用される液体吐出ヘッドは、吐出口近傍の液体を循環する循環機構を備えた記録装置に適用され、そのための循環経路を備える。これにより、液体吐出ヘッドの流路内の液体を液体吐出ヘッドの外部との間で循環させることができる。
ところで、循環経路を備えた液体吐出ヘッドの場合、吐出口付近に形成されやすい液体濃度の高い部分が液体の循環によって緩和される。しかしながら、条件によっては循環していても吐出口近傍に液体濃度の高い部分が十分に緩和されず、記録する画像の品質が低下することがある。例えば、特殊な液体を使用する、高温環境下で使用する、循環流量が少ない条件である。また、エネルギー発生素子付近の流路（圧力室ともいう）の流路高さが低く、吐出口面積が大きい場合に、吐出口より液体が揮発しやすい状態である場合などの条件である。
そこで本発明では、条件によらず、液体濃度の高い部分を液体の循環によって十分に緩和できる構造を提供する。
そこで本発明では、条件によらず、液体濃度の高い部分を液体の循環によって十分に緩和できる構造を提供する。
以下、本発明の各実施形態について詳述する。
〔実施形態１〕
図１に、本実施形態の液体吐出ヘッドの平面図である図１（ａ）と、図１（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である図１（ｂ）を示す。液体吐出ヘッドは、基板１を有している。基板１は例えばシリコンで形成されている。基板１には、基板１の第１の面（表面１ａ）と対向する第２の面（裏面１ｂ）とを貫通する供給路が形成されている。図１では、供給路は第１の供給路２と第２の供給路３の２つで構成されている。供給路は、基板１の裏面側から表面側に貫通しており、基板１の裏面側から表面側に液体を供給する。基板１の表面上には、液体を吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子４と、エネルギー発生素子４と電気的に接続された電気配線層（不図示）と、エネルギー発生素子４および電気配線層を液体から保護する絶縁層５とが設けられている。エネルギー発生素子４としては、例えばＴａＳｉＮなどの抵抗加熱素子（ヒータ素子）が挙げられる。電気配線層としては、例えばＡｌ配線などが挙げられる。絶縁層としては、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ、ＳｉＯ２）などの無機絶縁層が挙げられる。絶縁層５は開口９を有し、開口９の内部に供給路（第２の供給路３）が開口している。絶縁層の開口９を第２の開口、供給路の開口を第１の開口という。また、基板１の表面上には、液体を吐出する吐出口６を形成する吐出口部材７が設けられている。図１では、吐出口部材７は吐出口形成部７ａと流路形成部７ｂの２層で形成されている。吐出口部材７は、例えば樹脂（エポキシ樹脂など）やシリコン、金属などの材料で形成される。吐出口部材７と基板１の表面とで囲まれた領域が液体の流路８となっている。流路８のうち、エネルギー発生素子４を内包している部分は圧力室ともよばれる。圧力室内においてエネルギー発生素子４からエネルギーを与えられた液体は、吐出口６から吐出される。また、吐出口６およびエネルギー発生素子４は、図１（ａ）の一方向（図中上下方向）に複数配列されており、第１の供給路２は、エネルギー発生素子４（吐出口）の配列方向（図中上下方向）にそれぞれ延在して形成されている（図１（ａ）の破線部）。第２の供給路３は、エネルギー発生素子４（吐出口）の２つ毎に配置されているが、これに限定されず、１つ又は２つ以上に対して複数配置できる。
〔実施形態１〕
図１に、本実施形態の液体吐出ヘッドの平面図である図１（ａ）と、図１（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である図１（ｂ）を示す。液体吐出ヘッドは、基板１を有している。基板１は例えばシリコンで形成されている。基板１には、基板１の第１の面（表面１ａ）と対向する第２の面（裏面１ｂ）とを貫通する供給路が形成されている。図１では、供給路は第１の供給路２と第２の供給路３の２つで構成されている。供給路は、基板１の裏面側から表面側に貫通しており、基板１の裏面側から表面側に液体を供給する。基板１の表面上には、液体を吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子４と、エネルギー発生素子４と電気的に接続された電気配線層（不図示）と、エネルギー発生素子４および電気配線層を液体から保護する絶縁層５とが設けられている。エネルギー発生素子４としては、例えばＴａＳｉＮなどの抵抗加熱素子（ヒータ素子）が挙げられる。電気配線層としては、例えばＡｌ配線などが挙げられる。絶縁層としては、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ、ＳｉＯ２）などの無機絶縁層が挙げられる。絶縁層５は開口９を有し、開口９の内部に供給路（第２の供給路３）が開口している。絶縁層の開口９を第２の開口、供給路の開口を第１の開口という。また、基板１の表面上には、液体を吐出する吐出口６を形成する吐出口部材７が設けられている。図１では、吐出口部材７は吐出口形成部７ａと流路形成部７ｂの２層で形成されている。吐出口部材７は、例えば樹脂（エポキシ樹脂など）やシリコン、金属などの材料で形成される。吐出口部材７と基板１の表面とで囲まれた領域が液体の流路８となっている。流路８のうち、エネルギー発生素子４を内包している部分は圧力室ともよばれる。圧力室内においてエネルギー発生素子４からエネルギーを与えられた液体は、吐出口６から吐出される。また、吐出口６およびエネルギー発生素子４は、図１（ａ）の一方向（図中上下方向）に複数配列されており、第１の供給路２は、エネルギー発生素子４（吐出口）の配列方向（図中上下方向）にそれぞれ延在して形成されている（図１（ａ）の破線部）。第２の供給路３は、エネルギー発生素子４（吐出口）の２つ毎に配置されているが、これに限定されず、１つ又は２つ以上に対して複数配置できる。
上述したように、供給路は、第１の供給路２と第２の供給路３で構成されている。１つの第１の供給路２に対して、個々に独立した複数の第２の供給路３が設けられている。このため、第１の供給路２を共通供給路、第２の供給路３を個別供給路とよぶこともできる。尚、ここでは供給路が第１の供給路２と第２の供給路３との２つの供給路で構成されているが、供給路は１つであってもよい。即ち、例えば基板１を貫通する供給路が１本ずつ形成されている形態であってもよい。
さらに、液体循環させる液体吐出ヘッドの場合、エネルギー発生素子４を挟んで両側に供給路が存在する。第２の供給路（個別供給路）３は、流路（圧力室）に液体を流入させる個別流入路３Ａと、流路（圧力室）から液体を流出させる個別流出路３Ｂを含む。また、第１の供給路（共通供給路）２は、個別流入路３Ａの複数と連通する共通流入路２Ａと、個別流出路３Ｂの複数と連通する共通流出路２Ｂを含む。個別流入路３Ａと共通流入路２Ａとを合わせて液体流入路、個別流出路３Ｂと共通流出路２Ｂとを合わせて液体流出路とも言う。
本実施形態の場合、図１（ｂ）に示すように、吐出口６が液体流入路（個別流入路３Ａ）と液体流出路（個別流出路３Ｂ）の間に配置され、吐出口側の第２の開口の端部が、第１の開口の端部よりも吐出口側に形成されている。Ｌ１〜Ｌ４は、吐出口６の中心位置から第１の開口及び第２の開口の端部までの距離を示す。吐出口の中心位置から液体流入路側の第１の開口の端部までの距離をＬ１、吐出口の中心位置から液体流出路側の第１の開口の端部までの距離をＬ２とする。また吐出口の中心位置から液体流入路側の第２の開口の端部までの距離をＬ３、吐出口の中心位置から液体流出路側の第２の開口の端部までの距離をＬ４とする。本発明では、Ｌ１≦Ｌ２、かつＬ３≦Ｌ４であり、Ｌ１＝Ｌ２の時、Ｌ３＜Ｌ４であり、Ｌ３＝Ｌ４の時、Ｌ１＜Ｌ２である。尚、これらの距離とは、液体吐出ヘッドを基板の表面と対向する位置から見たときの最短距離である。吐出口の中心位置とは、吐出口６の重心の位置である。なお、図１では、Ｌ１＜Ｌ２、Ｌ３＜Ｌ４となるように、吐出口６及び吐出口に対応するエネルギー発生素子４が形成されている。また、吐出口側の第２の開口９の端部が、第１の開口の端部よりも吐出口側に形成されているため、Ｌ３＋Ｌ４＜Ｌ１＋Ｌ２となっている。
一方、従来の液体吐出ヘッドの場合、図７に示すように、Ｌ１＝Ｌ２であり、絶縁層への掘り込みもなく、第１の開口と第２の開口は一致しているため、Ｌ３＝Ｌ４となっている。このため、吐出口６の中心位置から両側の流路における流抵抗はほぼ同じとなっている。
図３は、図１（ｂ）の吐出口近傍での拡大図である。図３に示すように、Ｌ１＜Ｌ２であると共に、Ｌ３＜Ｌ４であると、吐出口の両側での流抵抗に差が生じ、個別流入路の液体の流れが吐出口近傍まで影響しやすくなることで、吐出口近傍で発生した液体濃度が高い部分１０が緩和されやすくなる。
上述したように、非循環系の液体吐出ヘッドにおいて、液体のリフィルのために供給路からエネルギー発生素子までの流路の流抵抗を下げることは知られていた。そのため、個別流入路と個別流出路の両方をエネルギー発生素子（吐出口）に近づけることで、流抵抗を低減させることが考えられる。しかしながら、共通流入路及び共通流出路間の隔壁の幅は機械的強度を保つために所定の幅以上を必要とする。したがって、個別流入路と個別流出路の間隔を狭くすると、この隔壁部分に架かるクランク形状となる。クランク形状は、基板の両面からのエッチングにおいてのみ形成可能であるため、クランク部分にバリが発生しやすく、精度よく接続することが困難である。
本実施形態では、循環系の液体吐出ヘッドにおいて、液体流入路側のみエネルギー発生素子までの流路の距離を短くし、液体のリフィル効果に加えて、循環による液体の流れの作用における流抵抗の低減効果を発現させる。この効果により、吐出口近傍で発生した液体濃度が高い部分１０を押し流すことができる。このため、個別流入路と個別流出路の間隔は、共通流入路及び共通流出路間の隔壁にかからない間隔を保持し、絶縁層に形成する開口の端部間の間隔を狭くすることで流抵抗のさらなる低減が可能となっている。
本実施形態では、循環系の液体吐出ヘッドにおいて、液体流入路側のみエネルギー発生素子までの流路の距離を短くし、液体のリフィル効果に加えて、循環による液体の流れの作用における流抵抗の低減効果を発現させる。この効果により、吐出口近傍で発生した液体濃度が高い部分１０を押し流すことができる。このため、個別流入路と個別流出路の間隔は、共通流入路及び共通流出路間の隔壁にかからない間隔を保持し、絶縁層に形成する開口の端部間の間隔を狭くすることで流抵抗のさらなる低減が可能となっている。
液体吐出ヘッドでは、半導体基板であるシリコン基板にスイッチング素子などの半導体素子を形成することができ、さらに多層配線を介してエネルギー発生素子の駆動を行うことができる。図２に、図１（Ｂ）の点線で囲んだ部分Ｅ、即ち第２の供給路３の、基板表面側における開口の付近の拡大図を示す。図２では、第２の供給路３の側壁は、波をうったような形状で示している。これは第２の供給路３をボッシュプロセスで形成した場合に発生しやすい形状である。基板１の表面側には酸化膜２１が形成されており、その上に、絶縁層５がある。絶縁層５は、複数の絶縁層が積層されて形成された層であり、例えばプラズマＣＶＤ法で形成することができる。絶縁層５の層間には、電気配線層２２が設けられている。電気配線層２２も複数積層されて形成されており、これらの電気配線層同士はプラグ２３でつながれている。プラグ２３としては例えばタングステンプラグが挙げられる。プラグ２３が存在していない部分には、絶縁層５が設けられている。これにより、複数の電気配線層２２のそれぞれは、プラグ２３が存在していない部分で、絶縁層５によって部分的に電気的に絶縁されている。電気配線層２２はエネルギー発生素子４と電気的に接続されており、エネルギー発生素子４に電気を供給する。エネルギー発生素子４はさらにパッシベーション層２４で吐出液体との接触が阻止されており、パッシベーション層２４上には耐キャビテーション層２５が設けられている。
電気配線層は、複数の電気配線が積層されて構成された層であることが好ましい。このようにすることで、絶縁層の高さが高くなり、絶縁層の端部を液体供給路の開口から後退させたときのリフィル効率をより高めることができる。具体的には、絶縁層５の厚みは４μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは６μｍ以上である。絶縁層５の厚みとは、絶縁層が複数の層で形成されている場合、合計の厚みである。また、間に電気配線層がある場合、電気配線層の分も含めた厚みとなる。絶縁層の厚みをこのように設定することで、絶縁層５の開口９の高さを高くし、液体の流抵抗を下げることができる。絶縁層の厚みの上限は特にないが、液体吐出ヘッドの全体的な設計を考慮すると、２０μｍ以下であることが好ましい。なお、絶縁層の開口９は絶縁層全てを掘り込んで形成する必要はなく、絶縁層の一部を掘り込んで形成することができる。図１では、絶縁層５の開口壁面の底部から前記液体流入路側の前記第１の開口（個別流入路３Ａ）の端部までに、前記絶縁層を掘り込んだ平坦部を有する。同様に絶縁層５の開口壁面の底部から前記液体流出路側の前記第１の開口（個別流出路３Ｂ）の端部までに、前記絶縁層を掘り込んだ平坦部を有する。
図１に示すようなＬ１＜Ｌ２の場合、Ｌ２／Ｌ１は１．１以上とすることが好ましい。Ｌ２／Ｌ１を１．１以上とすることで、液体濃度の高い部分を効率よく緩和することが出来る。また、Ｌ３＜Ｌ４の場合、Ｌ４／Ｌ３も１．１以上とすることが好ましい。
次に、液体吐出ヘッドの製造方法について、図８（図８−１および図８−２）を用いて説明する。
まず、図８（ａ）に示すように、表面側にエネルギー発生素子４と絶縁層５と電気配線層（不図示）とを有する基板１を用意する。絶縁層５は多層の絶縁層で構成されており、絶縁層間に電気配線層が設けられている。
まず、図８（ａ）に示すように、表面側にエネルギー発生素子４と絶縁層５と電気配線層（不図示）とを有する基板１を用意する。絶縁層５は多層の絶縁層で構成されており、絶縁層間に電気配線層が設けられている。
次に、図８（ｂ）に示すように、基板１の裏面側にエッチングマスク３１を設け、リアクティブイオンエッチングによって第１の供給路２を形成する。エッチングマスク３１は、例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、炭窒化ケイ素、感光性樹脂等で形成することができる。
次に、図８（ｃ）に示すように、基板１の表面側にエッチングマスク３２を設ける。エッチングマスク３２を形成する材料としては、エッチングマスク３１と同様の材料が挙げられる。エッチングマスク３２の開口部分の断面形状はテーパー形状であることが好ましい。パターニング工程の中の露光条件、ＰＥＢ／現像条件、プリベーク条件を最適化することで、テーパー形状を形成することができる。
次に、図８（ｄ）に示すように、リアクティブイオンエッチングによって絶縁層５をエッチングし、絶縁層５に開口９を形成する。特に絶縁層５が多層で構成されている場合、リアクティブイオンエッチングを用いることが好ましい。この場合、例えばまず絶縁層５上にポジ型レジストを塗布し、これを露光、加熱、および現像することによってパターニングし、マスクを形成する。この加熱は９０℃以上１２０℃以下で行うことが好ましい。この条件によって、マスクの開口のテーパーを９０度以上とすることができる。このようなマスクを用いてリアクティブイオンエッチングを行うと、絶縁層５の壁面５ａの角度を９０度未満とし、壁面５ａを基板１の表面１ａに対して傾斜した傾斜面とすることができる。傾斜面とすることで、エネルギー発生素子４に向かう液体の流れを良好なものとすることができる。絶縁層５の壁面５ａである傾斜面と基板１の表面１ａとがなす角度（端部５ａの絶縁層がある側の角度）は、４５度以上、９０度未満とすることが好ましい。９０度未満とすることで、壁面５ａは基板１の表面１ａに対して傾斜した傾斜面となる。一方、４５度を下回る角度となると、壁面５ａが横方向に広がりすぎるので配線等に影響が出る可能性がある。また、テーパー角度を４５度以上に高くして、その分、壁面５ａをよりエネルギー発生素子４側に位置させた方が、リフィル効率の点で好ましい。また、テーパー形状とすることで本発明における循環時の液体の流抵抗も下がるため、循環効率が上がり、液体濃度が高い部分を緩和する効果が向上する。図８（ｄ）は、エッチングマスク３２を除去した後の様子である。
次に、図８（ｅ）に示すように、基板１の表面側にエッチングマスク３３を形成する。エッチングマスク３３を形成する材料も、エッチングマスク３１と同様の材料が挙げられる。そして基板１をエッチングし、第２の供給路３を形成する。第２の供給路３を形成する位置は、開口９の内側とする。そして少なくともエネルギー発生素子４が設けられている側においては、第２の供給路３が開口９の内側に、開口９から距離をあけた位置に形成する。このため、エッチングマスク３３を開口９の内側まで配置した状態でエッチングを行い、第２の供給路３を形成する。このようにすることで、絶縁層の供給路の開口側の端部を、供給路の開口の縁からエネルギー発生素子が設けられている側に寄った位置にすることができる。
その後、エッチングマスク３３を除去し、図８（ｆ）で示すように、流路８、吐出口６を形成する吐出口部材７を設ける。例えば、ドライフィルムを複数用い、吐出口部材７を形成することができる。ドライフィルムとしては、ポリエチレンテレフタラート（以下ＰＥＴと称する）フィルムや、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルムなどが挙げられる。ドライフィルムを基板１に貼り付けた後、ドライフィルムの支持部材を剥離する。このため、ドライフィルムと支持部材との間に離型処理を施しておくことが好ましい。
以上のようにして、本発明の液体吐出ヘッドを製造することができる。
以上のようにして、本発明の液体吐出ヘッドを製造することができる。
〔実施形態２〕
図４（ａ）および（ｂ）に実施形態２の液体吐出ヘッドを示す。実施形態１と異なる点を中心に説明する。
本実施形態では、実施形態１と比較してＬ１の距離がさらに短くなっており、Ｌ３とＬ４はほぼ同一である。また、絶縁層の開口９Ａの底部は、個別流入路３Ａの開口形状とほぼ一致して形成されている。これは後述する実施例２に示すように、開口９Ａの形成と個別流入路３Ａを同じマスクを用いて行うことで達成できる。
本実施形態では、第１の供給路に対する第２の供給路の位置は同じで、エネルギー発生素子および吐出口の位置が実施形態１と異なる。個別流入路３Ａをエネルギー発生素子４に近づけて形成することで、さらにリフィル特性が改善される。また、第１の供給路に対する第２の供給路の位置を変更する必要がないため、両者の連結部をクランクに形成する必要もなく、バリ等の問題も発生しない。
図４（ａ）および（ｂ）に実施形態２の液体吐出ヘッドを示す。実施形態１と異なる点を中心に説明する。
本実施形態では、実施形態１と比較してＬ１の距離がさらに短くなっており、Ｌ３とＬ４はほぼ同一である。また、絶縁層の開口９Ａの底部は、個別流入路３Ａの開口形状とほぼ一致して形成されている。これは後述する実施例２に示すように、開口９Ａの形成と個別流入路３Ａを同じマスクを用いて行うことで達成できる。
本実施形態では、第１の供給路に対する第２の供給路の位置は同じで、エネルギー発生素子および吐出口の位置が実施形態１と異なる。個別流入路３Ａをエネルギー発生素子４に近づけて形成することで、さらにリフィル特性が改善される。また、第１の供給路に対する第２の供給路の位置を変更する必要がないため、両者の連結部をクランクに形成する必要もなく、バリ等の問題も発生しない。
〔実施形態３〕
図５（ａ）および（ｂ）に実施形態３の液体吐出ヘッドを示す。実施形態１および２と異なる点を中心に説明する。
本実施形態ではＬ１＝Ｌ２となるように個別流入路３Ａ、個別流出路３Ｂ、吐出口６およびエネルギー発生素子４が形成されている。
一方、絶縁層の掘り込み位置を個別流入路側が広くなる、すなわち、Ｌ３＜Ｌ４となるように形成した。このように絶縁層５に形成する開口９の形状を変更することによっても、液体濃度の高い部分を液体の循環によって十分に緩和できる。
図５（ａ）および（ｂ）に実施形態３の液体吐出ヘッドを示す。実施形態１および２と異なる点を中心に説明する。
本実施形態ではＬ１＝Ｌ２となるように個別流入路３Ａ、個別流出路３Ｂ、吐出口６およびエネルギー発生素子４が形成されている。
一方、絶縁層の掘り込み位置を個別流入路側が広くなる、すなわち、Ｌ３＜Ｌ４となるように形成した。このように絶縁層５に形成する開口９の形状を変更することによっても、液体濃度の高い部分を液体の循環によって十分に緩和できる。
〔実施形態４〕
図６（ａ）〜（ｃ）に実施形態４の液体吐出ヘッドを示す。
図６（ａ）の平面図に示すように、エネルギー発生素子４および吐出口６を千鳥配置になるように形成した。つまり、エネルギー発生素子４および吐出口６は、配列方向（図中上下方向）に対して、個別流入路３Ａ側に寄った第１の列と、個別流入路３Ａと個別流入路３Ｂの中間に位置する第２の列の千鳥配置となっている。したがって、Ｂ−Ｂ断面（図６（ｂ））は、実施形態１および２と同様にＬ１＜Ｌ２であり、Ｌ３≦Ｌ４となるように形成されている。図６（ｂ）における液体流入路および液体流出路の群を、第１の列に対応する液体流入路群および液体流出路群という。図６（ｃ）に示すＣ−Ｃ断面は、実施形態３と同様にＬ１’＝Ｌ２’であり、Ｌ３’＜Ｌ４’となるように形成されている。図６（ｃ）における液体流入路および液体流出路の群を、第２の列に対応する液体流入路群および液体流出路群という。ここでは、Ｌ１＜Ｌ１’≦Ｌ２’＜Ｌ２の関係を満たす範囲で第１の列と第２の列のエネルギー発生素子４および吐出口６の形成位置が最適化される。
以上の様にしてエネルギー発生素子４および吐出口６の配置を千鳥配置にすることで、電気配線上の設計自由度が向上し、吐出設計の自由度も上がる。また、第１の列および第２の列のいずれにおいても、図６（ｂ）および（ｃ）の様に第１の開口と第２の開口と吐出口の位置とを最適化することで、液体濃度の高い部分１０を緩和することができる。
図６（ａ）〜（ｃ）に実施形態４の液体吐出ヘッドを示す。
図６（ａ）の平面図に示すように、エネルギー発生素子４および吐出口６を千鳥配置になるように形成した。つまり、エネルギー発生素子４および吐出口６は、配列方向（図中上下方向）に対して、個別流入路３Ａ側に寄った第１の列と、個別流入路３Ａと個別流入路３Ｂの中間に位置する第２の列の千鳥配置となっている。したがって、Ｂ−Ｂ断面（図６（ｂ））は、実施形態１および２と同様にＬ１＜Ｌ２であり、Ｌ３≦Ｌ４となるように形成されている。図６（ｂ）における液体流入路および液体流出路の群を、第１の列に対応する液体流入路群および液体流出路群という。図６（ｃ）に示すＣ−Ｃ断面は、実施形態３と同様にＬ１’＝Ｌ２’であり、Ｌ３’＜Ｌ４’となるように形成されている。図６（ｃ）における液体流入路および液体流出路の群を、第２の列に対応する液体流入路群および液体流出路群という。ここでは、Ｌ１＜Ｌ１’≦Ｌ２’＜Ｌ２の関係を満たす範囲で第１の列と第２の列のエネルギー発生素子４および吐出口６の形成位置が最適化される。
以上の様にしてエネルギー発生素子４および吐出口６の配置を千鳥配置にすることで、電気配線上の設計自由度が向上し、吐出設計の自由度も上がる。また、第１の列および第２の列のいずれにおいても、図６（ｂ）および（ｃ）の様に第１の開口と第２の開口と吐出口の位置とを最適化することで、液体濃度の高い部分１０を緩和することができる。
以下、実施例を用い、本発明をより具体的に説明する。
＜実施例１＞
液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。まず、図８（ａ）に示すように、表面側にＴａＳｉＮからなるエネルギー発生素子４と、酸化ケイ素からなる絶縁層５と、Ａｌからなる電気配線層（不図示）とを有する基板１を用意した。基板１はシリコンの単結晶基板である。絶縁層５は多層で、１０μｍの厚みとした。絶縁層５の内部には４層の電気配線層が設けられており、各電気配線層はタングステンプラグで接続されている。
液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。まず、図８（ａ）に示すように、表面側にＴａＳｉＮからなるエネルギー発生素子４と、酸化ケイ素からなる絶縁層５と、Ａｌからなる電気配線層（不図示）とを有する基板１を用意した。基板１はシリコンの単結晶基板である。絶縁層５は多層で、１０μｍの厚みとした。絶縁層５の内部には４層の電気配線層が設けられており、各電気配線層はタングステンプラグで接続されている。
次に、図８（ｂ）に示すように、表面と逆側の裏面にエッチングマスク３１を設け、リアクティブイオンエッチングによって第１の供給路２を形成した。この時、表面側のエネルギー発生素子を挟むように両側に形成したエッチングマスクの開口部がエネルギー発生素子を挟んで開口９Ａの端部が近くなるように形成した。本実施例ではエッチングマスク３１はノボラック系フォトレジストで形成した。第１の供給路２の深さは５００μｍとし、エッチングステップにＳＦ６ガス、コーティングステップにＣ４Ｆ８ガスを使用し、ガス圧力１０Ｐａ、ガス流量を５００ｓｃｃｍとした。また、エッチング時間を２０秒、コーティング時間を５秒とし、エッチング時間のうち１０秒間はプラテンにバイアスパワー１５０Ｗを印加した。尚、これは、リアクティブイオンエッチングのうちボッシュプロセスとよばれるエッチング手法である。
次に、エッチングマスク３１を除去し、図８（ｃ）に示すように、基板１の表面側にエッチングマスク３２を設けた。エッチングマスク３２の形成は、まずノボラック系のポジ型レジストを厚さ２０μｍで塗布し、１５０℃でプリベークした。次に、露光及び現像することで形成した。
次に、エッチングマスク３２をマスクとして、図８（ｄ）に示すように、リアクティブイオンエッチングによって絶縁層５をエッチングし、絶縁層５に開口９Ａおよび９Ｂを形成した。リアクティブイオンエッチングは、Ｃ４Ｆ８ガスとＣＦ４ガスおよびＡｒガスの混合ガスを用いて、Ｃ４Ｆ８ガスの流量を１０ｓｃｃｍ、プラテンにバイアスパワー１００Ｗを印加して実施した。エッチングの際、シリコンで形成された基板１がエッチングストップ層になる。即ち、絶縁層のエッチングが進むとエッチング領域（エッチングガス）が基板１に到達する。絶縁層５と基板１とのエッチング選択比は１００以上あるため、エッチングが基板１に到達してからエッチングを停止する。このようにして、基板１をエッチングストップ層として用いる。尚、絶縁層をエッチング後、オーバーエッチングを２０％実施した場合、基板１が０．０２μｍ削れる計算となる。よって、絶縁層５の高さがほぼそのまま開口９の高さとなった。
次に、図８（ｅ）に示すように、エッチングマスク３３を形成した。エッチングマスク３３は、ノボラック系のポジ型レジストを用い、２０μｍの膜厚で形成し、フォトリソグラフィーによってパターニングした。開口位置は開口９Ａおよび９Ｂの内側になるように形成した。続いて第１の供給路２の形成と同様に、基板１にリアクティブイオンエッチングでエッチングを行い、第２の供給路３を形成した。
その後、エッチングマスク３３を除去し、図８（ｆ）で示すように、流路８および吐出口６を形成する吐出口部材７を、エポキシ樹脂を含むドライフィルムを基板１に貼り付けることで形成した。
以上のようにして、図１に示す本発明の液体吐出ヘッドを製造した。
以上のようにして、図１に示す本発明の液体吐出ヘッドを製造した。
実施例１の液体吐出ヘッドは、図１に示すように、吐出口６が個別流入路３Ａ側に寄っている（Ｌ１＜Ｌ２）ため、吐出口近傍で発生した液体濃度の高い部分１０が個別流入路３Ａに近くなる。また、開口９Ａの吐出口側端部までの距離Ｌ３も開口９Ｂの吐出口側端部までの距離Ｌ４よりも短い（Ｌ３＜Ｌ４）ため、個別流入路３Ａからの液体の流れが吐出口近傍まで影響されやすくなり、濃度の高い部分１０が緩和された。また、個別流出路側の絶縁層の開口位置がエネルギー発生素子に近い位置で掘り込まれているため、液体吐出後の補充（リフィル）も安定しており、画像品質低下のない信頼性の高い液体吐出ヘッドであった。
＜実施例２＞
図４（ａ）および（ｂ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
実施例１と同様に共通供給路２を形成し、基板１の表面側にエッチングマスク３２を形成した。この時、エネルギー発生素子を挟んで片側の第２の供給路（個別流入路３Ａ）のみ開口するようにエッチングマスク３２を形成した。絶縁層をエッチングにより開口９Ａを形成後、そのマスクを使用して基板１をエッチングして共通流入路２Ａと連通させた（図９（ａ））。絶縁層とシリコンを同一のマスクでエッチングすることで、二度露光する場合と比較して、アライメントズレなどのパターニングズレを気にする必要がなくなるため、２μｍほど個別流入路３Ａ側にエネルギー発生素子４を近づけることが可能となった。また、結果としてエネルギー発生素子４の真上に位置する吐出口６も個別流入路３Ａ側に近づけることが可能となった。
その後、エッチングマスク３２を除去し、もう一方の第２の供給路を開口するためのエッチングマスク３３を形成し、エッチングにより絶縁層５に開口９Ｂを形成した（図９（ｂ））。さらに、エッチングマスク３３を除去後、エッチングマスク３４を形成し、もう一方の第二の個別供給路である個別流出路３Ｂを、基板シリコンをエッチングして共通流出路２Ｂと連通させた（図９（ｃ））。ただし、個別供給路と共通供給路の形成順番はこの限りではない。
その後、実施例１と同様にして、流路８および吐出口６を形成する吐出口部材７を形成して、実施例２の液体吐出ヘッドを製造した（図９（ｄ））。実施例２の液体吐出ヘッドは、実施例１と比較して、より吐出口６が個別流入路３Ａ側に近づいており、吐出口近傍の液体の流れに影響しやすくなり、液体濃度の高い部分がより緩和された。また、液体吐出後の補充（リフィル）も安定しており、画像品質低下のない信頼性の高い液体吐出ヘッドであった。
図４（ａ）および（ｂ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
実施例１と同様に共通供給路２を形成し、基板１の表面側にエッチングマスク３２を形成した。この時、エネルギー発生素子を挟んで片側の第２の供給路（個別流入路３Ａ）のみ開口するようにエッチングマスク３２を形成した。絶縁層をエッチングにより開口９Ａを形成後、そのマスクを使用して基板１をエッチングして共通流入路２Ａと連通させた（図９（ａ））。絶縁層とシリコンを同一のマスクでエッチングすることで、二度露光する場合と比較して、アライメントズレなどのパターニングズレを気にする必要がなくなるため、２μｍほど個別流入路３Ａ側にエネルギー発生素子４を近づけることが可能となった。また、結果としてエネルギー発生素子４の真上に位置する吐出口６も個別流入路３Ａ側に近づけることが可能となった。
その後、エッチングマスク３２を除去し、もう一方の第２の供給路を開口するためのエッチングマスク３３を形成し、エッチングにより絶縁層５に開口９Ｂを形成した（図９（ｂ））。さらに、エッチングマスク３３を除去後、エッチングマスク３４を形成し、もう一方の第二の個別供給路である個別流出路３Ｂを、基板シリコンをエッチングして共通流出路２Ｂと連通させた（図９（ｃ））。ただし、個別供給路と共通供給路の形成順番はこの限りではない。
その後、実施例１と同様にして、流路８および吐出口６を形成する吐出口部材７を形成して、実施例２の液体吐出ヘッドを製造した（図９（ｄ））。実施例２の液体吐出ヘッドは、実施例１と比較して、より吐出口６が個別流入路３Ａ側に近づいており、吐出口近傍の液体の流れに影響しやすくなり、液体濃度の高い部分がより緩和された。また、液体吐出後の補充（リフィル）も安定しており、画像品質低下のない信頼性の高い液体吐出ヘッドであった。
＜実施例３＞
図５（ａ）および（ｂ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
実施例１と同様に共通供給路２を形成し、基板１の表面側のエッチングマスク３２を形成した。実施例１と同様に共通供給路２を形成したが、そのエッチングマスク３２の開口位置がエネルギー発生素子を挟んで等しい距離になるように形成した。
その後、個別供給路の形成方法として、絶縁層の掘り込み位置を個別流入路側が広くなるように形成した。その後の個別供給路の形成方法は実施例１と同様に形成した。
以上のようにして、実施例３の液体吐出ヘッドを製造した。実施例３の液体吐出ヘッドは、実施例１と同様に液体濃度の高い部分が緩和され、画像品質低下のない信頼性の高い液体吐出ヘッドであった。
図５（ａ）および（ｂ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
実施例１と同様に共通供給路２を形成し、基板１の表面側のエッチングマスク３２を形成した。実施例１と同様に共通供給路２を形成したが、そのエッチングマスク３２の開口位置がエネルギー発生素子を挟んで等しい距離になるように形成した。
その後、個別供給路の形成方法として、絶縁層の掘り込み位置を個別流入路側が広くなるように形成した。その後の個別供給路の形成方法は実施例１と同様に形成した。
以上のようにして、実施例３の液体吐出ヘッドを製造した。実施例３の液体吐出ヘッドは、実施例１と同様に液体濃度の高い部分が緩和され、画像品質低下のない信頼性の高い液体吐出ヘッドであった。
＜実施例４＞
図６（ａ）〜（ｃ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
エネルギー発生素子４を千鳥配置した基板に対して、実施例１と同様に共通供給路２を形成し、基板１の表面側のエッチングマスク３２を形成した。そのエッチングマスク開口位置は、基板表面の平面上千鳥配置になるように形成した。千鳥配置の仕方について、図６は一例を示しており、これに限定するものではない。
以上の様にして配置を千鳥配置にすることで、電気配線上の設計自由度が向上し、吐出設計の自由度も上がる。
以上のようにして、実施例４の液体吐出ヘッドを製造した。実施例４の液体吐出ヘッドは、実施例１と同様に液体の濃度が濃い部分が緩和され、画像品質低下のない信頼性の高い液体吐出ヘッドであった。
図６（ａ）〜（ｃ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
エネルギー発生素子４を千鳥配置した基板に対して、実施例１と同様に共通供給路２を形成し、基板１の表面側のエッチングマスク３２を形成した。そのエッチングマスク開口位置は、基板表面の平面上千鳥配置になるように形成した。千鳥配置の仕方について、図６は一例を示しており、これに限定するものではない。
以上の様にして配置を千鳥配置にすることで、電気配線上の設計自由度が向上し、吐出設計の自由度も上がる。
以上のようにして、実施例４の液体吐出ヘッドを製造した。実施例４の液体吐出ヘッドは、実施例１と同様に液体の濃度が濃い部分が緩和され、画像品質低下のない信頼性の高い液体吐出ヘッドであった。
１：基板
１ａ：基板の第１の面（表面）
１ｂ：基板の第２の面（裏面）
２：第一の供給路（共通供給路）
２Ａ：共通流出路
２Ｂ：共通流入路
３：第二の供給路（個別供給路）
３Ａ：個別流出路
３Ｂ：個別流入路
４：エネルギー発生素子
５：絶縁層
５ａ：絶縁層の壁面
６：吐出口
７：吐出口部材
８：流路
９：絶縁層の開口部
１０：液体濃度の高い部分
１ａ：基板の第１の面（表面）
１ｂ：基板の第２の面（裏面）
２：第一の供給路（共通供給路）
２Ａ：共通流出路
２Ｂ：共通流入路
３：第二の供給路（個別供給路）
３Ａ：個別流出路
３Ｂ：個別流入路
４：エネルギー発生素子
５：絶縁層
５ａ：絶縁層の壁面
６：吐出口
７：吐出口部材
８：流路
９：絶縁層の開口部
１０：液体濃度の高い部分
Claims (11)
- 液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口から液体を吐出させるためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子を前記液体から保護する絶縁層とを第１の面に形成した基板と、
前記基板の前記第１の面から、該第１の面に対向する第２の面に貫通し、前記吐出口と前記エネルギー発生素子との間に配置される流路に液体を流入させる液体流入路と、
前記基板の前記第１の面から第２の面に貫通し、前記流路から液体を流出させる液体流出路と、
を備え、
前記液体流入路と前記液体流出路は、前記基板の第１の面において、前記基板を貫通した第１の開口と、前記絶縁層を貫通した第２の開口とを有し、
前記吐出口が前記液体流入路と前記液体流出路の間に配置され、前記吐出口側の前記第２の開口の端部が、前記第１の開口の端部よりも前記吐出口側に形成されており、
前記吐出口の中心位置から前記液体流入路側の前記第１の開口の端部までの距離をＬ１、前記吐出口の中心位置から前記液体流出路側の前記第１の開口の端部までの距離をＬ２、前記吐出口の中心位置から前記液体流入路側の前記第２の開口の端部までの距離をＬ３、前記吐出口の中心位置から前記液体流出路側の前記第２の開口の端部までの距離をＬ４とした時、Ｌ１≦Ｌ２、かつＬ３≦Ｌ４であり、
Ｌ１＝Ｌ２の時、Ｌ３＜Ｌ４であり、Ｌ３＝Ｌ４の時、Ｌ１＜Ｌ２である
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 前記絶縁層の開口壁面は、前記基板の第１の面に対して傾斜した傾斜面を有する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記絶縁層の開口壁面と前記基板の表面とがなす角度は、４５度以上、９０度未満である請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記吐出口側の前記第２の開口の壁面の底部からの前記第１の開口の端部までに、前記絶縁層を掘り込んだ平坦部を有する請求項２又は３に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記Ｌ１とＬ２がＬ１＜Ｌ２の時、Ｌ２／Ｌ１は１．１以上であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記絶縁層は、電気配線層を含む層であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記絶縁層の厚みは４μｍ以上である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記液体流入路および前記液体流出路は、前記基板の第２の面に開口する第１の供給路と前記基板の第１の面の開口する第２の供給路とで構成され、第１の供給路に対して複数の第２の供給路が連通している、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記液体吐出ヘッドは、一方向に配列された複数の吐出口を有し、前記第１の供給路は前記吐出口の配列方向に延在して形成され、前記第２の供給路は前記吐出口の１つ又は２つ以上に対して前記吐出口の配列方向に複数配置される、請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記吐出口は、前記吐出口の配列方向に対して第１の列と第２の列の千鳥配置に配列され、前記第１の列に対応する液体流入路群および液体流出路群と、前記第２の列に対応する液体流入路群および液体流出路群とを有する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記流路内の液体を液体吐出ヘッドの外部との間で循環させる、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018240864A JP7214468B2 (ja) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | 液体吐出ヘッド |
| US16/723,399 US11090940B2 (en) | 2018-12-25 | 2019-12-20 | Liquid ejection head |
| US17/381,357 US11845281B2 (en) | 2018-12-25 | 2021-07-21 | Liquid ejection head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018240864A JP7214468B2 (ja) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | 液体吐出ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020100096A true JP2020100096A (ja) | 2020-07-02 |
| JP7214468B2 JP7214468B2 (ja) | 2023-01-30 |
Family
ID=71099469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018240864A Active JP7214468B2 (ja) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | 液体吐出ヘッド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11090940B2 (ja) |
| JP (1) | JP7214468B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023018518A (ja) | 2021-07-27 | 2023-02-08 | 東芝テック株式会社 | 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002254643A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-09-11 | Kyocera Corp | インクジェットヘッド |
| JP2013532594A (ja) * | 2010-07-28 | 2013-08-19 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． | 循環ポンプを有した液体吐出アセンブリ |
| JP2014503398A (ja) * | 2011-01-31 | 2014-02-13 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． | 流体吐出アセンブリ及び関連方法 |
| JP2016107420A (ja) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの製造方法 |
| JP2017144699A (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | キヤノン株式会社 | 記録素子基板、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69627045T2 (de) * | 1995-04-19 | 2003-09-25 | Seiko Epson Corp | Tintenstrahlaufzeichnungskopf und Verfahren zu seiner Herstellung |
| JP3652022B2 (ja) | 1996-07-23 | 2005-05-25 | キヤノン株式会社 | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録ヘッドの製造方法 |
| JPH1095119A (ja) | 1996-09-25 | 1998-04-14 | Canon Inc | 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 |
| US7344228B2 (en) * | 2004-08-02 | 2008-03-18 | Fujifilm Dimatix, Inc. | Actuator with reduced drive capacitance |
| JP4851310B2 (ja) | 2006-12-06 | 2012-01-11 | 富士フイルム株式会社 | 液滴吐出機構および画像形成装置 |
| JP5709536B2 (ja) | 2010-01-14 | 2015-04-30 | キヤノン株式会社 | シリコン基板の加工方法 |
| WO2014021812A1 (en) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Hewlett-Packard Development Company L.P. | Printhead including integrated circuit die cooling |
| US9272514B2 (en) * | 2014-04-24 | 2016-03-01 | Ricoh Company, Ltd. | Inkjet head that circulates ink |
| JP7222698B2 (ja) | 2018-12-25 | 2023-02-15 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッド |
-
2018
- 2018-12-25 JP JP2018240864A patent/JP7214468B2/ja active Active
-
2019
- 2019-12-20 US US16/723,399 patent/US11090940B2/en active Active
-
2021
- 2021-07-21 US US17/381,357 patent/US11845281B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002254643A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-09-11 | Kyocera Corp | インクジェットヘッド |
| JP2013532594A (ja) * | 2010-07-28 | 2013-08-19 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． | 循環ポンプを有した液体吐出アセンブリ |
| JP2014503398A (ja) * | 2011-01-31 | 2014-02-13 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． | 流体吐出アセンブリ及び関連方法 |
| JP2016107420A (ja) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの製造方法 |
| JP2017144699A (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | キヤノン株式会社 | 記録素子基板、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11845281B2 (en) | 2023-12-19 |
| US11090940B2 (en) | 2021-08-17 |
| US20210347173A1 (en) | 2021-11-11 |
| JP7214468B2 (ja) | 2023-01-30 |
| US20200198352A1 (en) | 2020-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2645565C2 (ru) | Элементная подложка и головка для выброса жидкости | |
| US10814623B2 (en) | Element substrate and liquid ejection head | |
| KR20040033183A (ko) | 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법 | |
| JP5717527B2 (ja) | 液体吐出ヘッド | |
| JP2010280213A (ja) | 液体吐出ヘッド | |
| JP7222698B2 (ja) | 液体吐出ヘッド | |
| TWI609798B (zh) | 流體射出結構 | |
| JP6942537B2 (ja) | 液体吐出ヘッド | |
| US11845281B2 (en) | Liquid ejection head | |
| US9120310B2 (en) | Recording element substrate, method of manufacturing the recording element substrate, and liquid ejection head | |
| US8770719B2 (en) | Liquid discharge head | |
| JP4604337B2 (ja) | プリンタ、プリンタヘッド及びプリンタヘッドの製造方法 | |
| JP4161668B2 (ja) | 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 | |
| JP2007290160A (ja) | 液体吐出ヘッド | |
| JP2017193166A (ja) | 液体吐出ヘッドの製造方法 | |
| JP2013240990A (ja) | 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 | |
| US10632754B2 (en) | Perforated substrate processing method and liquid ejection head manufacturing method | |
| US10052870B2 (en) | Liquid supply substrate, method of producing the same, and liquid ejecting head | |
| KR100421026B1 (ko) | 잉크젯 프린트헤드 제조방법 | |
| JP2022007107A (ja) | 液体吐出ヘッド基板の製造方法 | |
| KR100503086B1 (ko) | 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법 | |
| JP2009291951A (ja) | 液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法 | |
| JP2020104385A (ja) | 液体吐出ヘッドおよびその製造方法と液体吐出装置 | |
| KR20040071003A (ko) | 모놀리틱 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211207 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220928 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221004 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221202 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221220 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230118 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7214468 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |