JP3675272B2 - 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクなどの液体を吐出する液体吐出ヘッドおよびその製造方法に関し、より具体的にはきわめて小さな液滴を吐出する液体吐出ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日広く一般的に用いられるインクなどの液体を吐出する方式としては、インクジェット記録方式が知られている。このインクジェット記録方式には、インク滴を吐出するために用いられる吐出エネルギ発生素子として電気熱変換素子（ヒータ）を利用する方法と圧電素子（ピエゾ）を利用する方法があり、いずれの場合も電気的な信号によってインク滴の吐出を制御することが可能である。
【０００３】
例えば、電気熱変換素子を用いるインク滴吐出方法の原理は、電気熱変換素子に電気信号を与えることにより、電気熱変換素子近傍のインクを瞬時にして沸騰させ、そのときのインクの相変化により生じる急激な気泡の成長によってインク滴を高速に吐出させるものである。一方、圧電素子を用いるインク滴の吐出方法の原理は、圧電素子に電気信号を与えることにより、圧電素子が変化しこの変位時の圧力によってインク滴を吐出させるものである。
【０００４】
特に電気熱変換素子を用いる液体吐出方法については、形成された気泡を大気に連通させて液体の吐出を行う方式が知られている。この方式の実用的な適用は、特開平４−１０９４０号公報,特開平４−１０９４１号公報,特開平４−１０９４２号公報および特開平４−１２８５９号公報に開示されている。かかる公報に記載された発明は、気泡破裂によってもたらされるスプラッシュや不安定な液滴形成の原因を追求することによりなされたもので、液路に対して熱エネルギを与えて核沸騰を急激に越える温度上昇により液路内に気泡を生成する工程と、該液路の吐出口近傍で前記気泡を大気と連通させる工程とを含む液体吐出方法である。このような大気連通方式の液体吐出方法においては、気泡の成長および気泡が外気に連通する際の均一性の観点から、吐出口を電気熱変換素子に対向する位置に設けた、いわゆるサイドシュータ構造の液体吐出ヘッドの方が安定した液体の吐出のためには好ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
さて、こうしたインクジェット記録方式においては、より一層の高画質化,高精細化および記録速度の向上が求められている。
【０００６】
しかしながら、上述のサイドシュータ構造の液体吐出ヘッドを用いて高画質画像を形成するにあたって、吐出される液滴の体積を減少させてゆくと、気泡と外気との連通特性が吐出液滴の吐出方向に影響を与えはじめることが判明するに至った。特に、吐出される液体の体積を２０×１０^-15ｍ³以下とすると、尾引き（液路と液滴の主液滴をつなぐ液）およびこの尾引きによって形成されるサテライト滴が画質に影響を与えることになり、加えて微小ミストが霧状になって浮遊する割合が増加し、記録媒体の被記録面に付着して記録品位が低下するという新たな課題が生じた。
【０００７】
これに対し、本出願人は、大気連通方式による液体吐出方法を利用しつつ、上述の新たな課題を解決する優れた液体吐出方法を提案している。該方法は、いわゆるサイドシュータ構造の液体吐出ヘッドにおいて、気泡の体積減少段階において初めて気泡と大気とを連通させることで液体を吐出することで、吐出ヨレの少ない高画質記録を行うことができる優れたものである。本発明者は、より高精細、且つ高画質な記録を行うため鋭意検討したところ、高い駆動周波数での発泡のばらつきや、製造段階でのノズルごとの特性のばらつきなどの様々なばらつき要因に対して、常に安定して上述の吐出方法による吐出を実現させることが望ましいとの知見を得た。そして、上述の液体吐出方法についての現象解析を行った結果、消泡工程において液体を吐出する吐出方式の場合、吐出口面のみならず、吐出口面を含む吐出口を形成する吐出口部、さらには吐出させる手段および液流路まで含めたヘッド構成全体で、多少のばらつき要因に対しても液体の動きを安定化させることが重要であるとの新規な知見を得るに至った。
【０００８】
そこで、吐出口形状を工夫したものを中心に、液滴の吐出方向のヨレを抑制する構成を調査したところ、特開平４−３９０４９号公報を見出した。該公報では、現像剤が吐出する開口部と、現像剤を開口部から吐出させる手段と、現像剤が流れる流路とを持つ現像剤吐出装置において、開口部が花弁形状となる構成を開示している。しかしながら、この公報は、「円形ノズルの開口部と非開口部の境界がはっきりと分れているため現像剤を吐出する際に非常に不安定な挙動をする」という点、および「現像剤が吐出した瞬間に円形ノズルの外周面に付着した現像剤に引っ張られ飛行曲がりを起こす」という点を課題として認識したものに過ぎない。言い換えれば、吐出口面の濡れ性の均一化という認識しかなく、吐出ヨレの原因を吐出させる手段および液流路まで含めて考慮するという、本発明の上記知見を満足するものではなかった。
【０００９】
また、特にサイドシュータ型と呼ばれる液体吐出ヘッドのうち、吐出口と発熱抵抗素子との間の液流路が、液室へ向かう方向を除いて流路の側壁を形成する壁面により囲まれている構成（図６９〜図７２を参照）の場合、何らかの原因で流路の側壁を形成する壁面により囲まれている空間の隅部に気泡が滞留してしまうことがある。発泡時の吐出パワーがこの気泡の滞留によって吸収される結果、液滴の吐出が不安定となったり、吐出速度が低下したり、吐出量が減少したり、あるいは吐出方向がずれてしまうおそれがあった。
【００１０】
一方、上述したより一層の高画質化,高精細化を実現するために、液体吐出ヘッドの吐出口の開口面積を小さくして行くと、吐出口面に何らかの原因によって付着したインク滴により、吐出口が塞がれてしまう場合がある。特に、上述の大気連通方式を採用する液体吐出ヘッドの場合、インク滴により吐出口が塞がれると不吐出（以下、突然不吐という）が発生し、その吐出口のみが記録に関与しなくなるため、画像形成上、白スジを発生させるおそれがある。
【００１１】
【発明の目的】
本発明者は上述の現象についても詳細に検討したところ、突然不吐は１吐出口単位の現象であり、一度不吐出状態になると、吸引などの回復手段を用いないことには、回復しにくいことが分かった。
【００１２】
さらに、こうした気泡の滞留や突然不吐に対しても、吐出口面のみならず、吐出口面を含む吐出口を形成する吐出口部、さらには吐出させる手段および液流路まで含めたヘッド構成全体が重要であるとの新規な知見を得るに至った。
【００１３】
本発明は、上述した本発明者による鋭意検討の結果想起されたものであり、吐出口面を含む吐出口を形成する吐出口部、さらには吐出させる手段および液流路まで含めたヘッド構成全体を考慮することで、より一層の高画質化,高精細化および記録速度の向上といった要求を満たすことのできる、総合的に優れた液体吐出を実現可能な液体吐出ヘッドおよび該ヘッドの製造方法を提供することを主たる目的とするものである。
【００１７】
本発明の目的は、複雑な形状でありながら容易に形成される液体吐出ヘッドおよび該液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００２０】
本発明の他の目的は、以下の説明から理解されるものであり、個々の目的の任意の組み合わせによる複合的な目的をも本発明は達成できるものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上述の諸目的を達成するための具体的な手段は、以下の構成から理解できよう。
【００２７】
本発明の第１の形態による液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための吐出口を備える吐出口部と、該吐出口部に連通するとともに前記吐出口部に液体を導くための液流路と、該液流路に設けられて前記吐出口から液体を吐出するために利用される吐出エネルギー発生手段とを有する液体吐出ヘッドにおいて、前記吐出口部はエッチングにより形成されるとともに、前記吐出口の中心に対して分散した、前記液体の吐出方向に延在する複数の溝が前記吐出口部に設けられていることを特徴とする構成によって、上記目的を達成し、より一層の高画質化，高精細化および記録速度の向上といった要求を満たすものである。
【００２８】
本発明の第２の形態による液体吐出ヘッドの製造方法は、液体を吐出するための吐出口を備える吐出口部と、該吐出口部に連通するとともに前記吐出口部に液体を導くための液流路と、該液流路に設けられて前記吐出口から液体を吐出するために利用される吐出エネルギー発生手段とを有する液体吐出ヘッドの製造方法において、前記吐出口の中心に対して分散した複数の起部と伏部とを備えた吐出口形成用マスクを用いて、前記吐出口部および前記液体の吐出方向に延在する複数の溝をエッチングで形成するエッチング工程を有することを特徴とするものである。
【００３１】
なお、本発明における「吐出口」とは、ヘッド表面の開口領域のことであり、液体吐出のための開口を形成したプレート（以下、オリフィスプレート）を有する記録ヘッドの場合、該プレート表面（エネルギー変換素子から遠い方の面）の開口領域を示すものとする。また、「吐出口の中心」とは、ヘッド表面の開口領域の周部により形成される図形の中心（重心）を示す言葉として用いている。
また、本発明における「吐出口部」とは、オリフィスプレートに設けられる開口部など、上記吐出口を形成する部材の、吐出口を含む筒状の開口領域全体を示すものであり、上記吐出口を含むものとする。なお、本発明においては特に断りのない限り、「液流路」は上述の「吐出口部」を除くものとする。また、本発明においては、上述の「吐出口部」を形成する筒状の側壁部の延在方向（オリフィスプレートを有するヘッドでは該オリフィスプレートの厚み方向）を表現するために、便宜的に「液体の吐出方向」という表現を用いる場合がある。
【００３２】
また、本発明における「溝」とは、上記吐出口の中心から局所的に離れた領域（本発明では、以下「溝の頂部」と称する）と、この領域に隣接する上記吐出口の中心から局所的に近い２つの領域（本発明では、以下「溝の基部」と称する）とにより形成される凹状の開口部分で、上述した「液体の吐出方向」に厚み成分を有する形状のことである。また、「溝の中心部」とは、上記「溝の頂部」と、該頂部に隣接する２つの「溝の基部」とを結んで形成される図形の中心（重心）を示す言葉として用いている。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の形態による液体吐出ヘッドにおいて、該吐出口部を７μm以上の厚みにするとともに、溝の吐出口面における断面積を３０μm²以下にするようにしてもよく、吐出口を有する面に沿った断面による開口部断面積が、吐出口側から液流路側へ増加するようなテーパ形状を溝が有するものであってもよい。また、溝の頂部および基部が、それぞれ微小曲面をなしていてもよく、溝の吐出口側端部は、該溝の頂部近傍の領域が吐出口面の他の領域に比べて、相対的に液体の吐出方向に対して凹形状をなすものであってもよい。
【００３９】
本発明の第２の形態による液体吐出ヘッドの製造方法において、エッチング工程の前に、吐出口部を形成する部材の表面に撥水層を設ける工程を加え、エッチング工程において吐出口部を形成する部材とともに撥水層を吐出口の形状に対応して除去するようにしてもよい。また、吐出口を有する面に沿った断面による開口部断面積が吐出口側から液流路側へ増加するようなテーパ形状の溝を形成するようにしてもよく、溝の吐出口側端部を、該溝の頂部近傍の領域が吐出口面の他の領域に比べて、相対的に液体の吐出方向に対して凹形状をなすように形成するようにしてもよい。
【００４０】
【実施例】
本発明の実施例について、図１〜図８０を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施例に限らず、これらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるべき他の技術にも応用することができる。
【００４１】
図１は、本発明に係る吐出時に気泡を大気と連通する吐出方式の液体吐出ヘッドとしての液体吐出ヘッドおよびこのヘッドを用いる液体吐出装置としてのインクジェットプリンタの一例の要部を示す概略斜視図である。
【００４２】
図１においては、インクジェットプリンタは、ケーシング１００８内に長手方向に沿って設けられる記録媒体としての用紙１０２８を図１に示す矢印Ｐで示す方向に間欠的に搬送する搬送装置１０３０と、搬送装置１０３０による用紙１０２８の搬送方向Ｐに略直交する方向Ｓに略平行に往復運動せしめられる記録部１０１０と、記録部１０１０を往復運動させる駆動手段としての移動駆動部１００６とを含んで構成されている。
【００４３】
搬送装置１０３０は、互いに略平行に対向配置される一対のローラユニット１０２２ａおよび１０２２ｂと、一対のローラユニット１０２４ａおよび１０２４ｂと、これらの各ローラユニットを駆動させる駆動部１０２０とを備えている。これにより、駆動部１０２０が作動状態とされるとき、用紙１０２８が図１に示す矢印Ｐ方向にそれぞれのローラユニット１０２２ａおよび１０２２ｂと、ローラユニット１０２４ａおよび１０２４ｂにより狭持されて間欠送りで搬送されることとなる。
【００４４】
移動駆動部１００６は、所定の間隔をもって対向配置される回転軸に配されるプーリ１０２６ａおよび１０２６ｂに巻きかけられるベルト１０１６と、ローラユニット１０２２ａおよび１０２２ｂに略平行に配置され記録部１０１０のキャリッジ部材１０１０ａに連結されるベルト１０１６を順方向および逆方向に駆動させるモータ１０１８とを含んで構成されている。
【００４５】
モータ１０１８が作動状態とされてベルト１０１６が図１の矢印Ｒ方向に回転したとき、記録部１０１０のキャリッジ部材１０１０ａは図１の矢印Ｓ方向に所定の移動量だけ移動される。また、モータ１０１８が作動状態とされてベルト１０１６が図１の矢印Ｒ方向とは逆方向に回転したとき、記録部１０１０のキャリッジ部材１０１０ａは図１の矢印Ｓ方向とは反対の方向に所定の移動量だけ移動されることとなる。さらに、移動駆動部１００６の一端部には、キャリッジ部材１０１０ａのホームポジションとなる位置に、記録部１０１０の吐出回復処理を行うための回復ユニット１０２６が記録部１０１０のインク吐出口配列に対向して設けられている。
【００４６】
記録部１０１０は、インクジェットカートリッジ（以下、単にカートリッジと記述する場合がある）１０１２Ｙ,１０１２Ｍ,１０１２Ｃおよび１０１２Ｂが各色、例えばイエロー,マゼンタ,シアンおよびブラックごとにそれぞれ、キャリッジ部材１０１０ａに対して着脱自在に備えられる。
【００４７】
図２は上述のインクジェット記録装置に搭載可能なインクジェットカートリッジの一例を示す。本実施例におけるカートリッジ１０１２は、シリアルタイプのものであり、インクジェット記録ヘッド１００と、インクなどの液体を収容する液体タンク１００１とで主要部が構成されている。液体を吐出するための多数の吐出口３２が形成されたインクジェット記録ヘッド１００は、後述する各実施例に対応したものであり、インクなどの液体は、液体タンク１００１から図示しない液体供給通路を介して液体吐出ヘッド１００の共通液室（図３参照）へと導かれるようになっている。本実施例におけるカートリッジ１０１２は、インクジェット記録ヘッド１００と液体タンク１００１とを一体的に形成し、必要に応じて液体タンク１００１内に液体を補給できるようにしたものであるが、この液体吐出ヘッド１００に対し、液体タンク１００１を交換可能に連結した構造を採用するようにしてもよい。
【００４８】
このような構成のインクジェットプリンタに搭載され得る上述の液体吐出ヘッドの具体例を以下の実施例１〜５で説明する。
【００４９】
（実施例１）
図３は本発明の基本的な形態を示す液体吐出ヘッドの要部を模式的に示す概略斜視図であり、図４〜図７は図３に示した液体吐出ヘッドの吐出口形状を示す正面図である。なお、電気熱変換素子を駆動するための電気的な配線などは省略している。
【００５０】
本実施例の液体吐出ヘッドにおいては、例えば図３に示されるような、ガラス,セラミックス,プラスチックあるいは金属などからなる基板３４が用いられる。このような基板の材質は、本発明の本質ではなく、流路構成部材の一部として機能し、インク吐出エネルギ発生素子、および後述する液流路,吐出口を形成する材料層の支持体として、機能し得るものであれば、特に限定されるものではない。そこで、本実施例では、Ｓi基板（ウエハ）を用いた場合で説明する。吐出口は、レーザー光による形成方法の他、例えば後述するオリフィスプレート（吐出口プレート）３５を感光性樹脂として、ＭＰＡ（Mirror Projection Aliner）などの露光装置により形成することもできる（図７３〜図７８を参照）。
【００５１】
図３において３４は電気熱変換素子（以下、ヒータと記述する場合がある）３１および共通液室部としての長溝状の貫通口からなるインク供給口３３を備える基板であり、インク供給口３３の長手方向の両側に熱エネルギ発生手段であるヒータ３１がそれぞれ１列ずつ千鳥状に電気熱変換素子の間隔が３００dpiで配列されている。この基板３４上にはインク流路を形成するためのインク流路壁３６が設けられている。このインク流路壁３６には、さらに吐出口３２を備える吐出口プレート３５が設けられている。
【００５２】
ここで、図３においてはインク流路壁３６と吐出口プレート３５とは、別部材として示されているが、このインク流路壁３６を例えばスピンコートなどの手法によって基板３４上に形成することによりインク流路壁３６と吐出口プレート３５とを同一部材として同時に形成することも可能である。本実施例では、さらに、吐出口面（上面）３５ａ側は撥水処理が施されている。
【００５３】
本実施例では、図１の矢印Ｓ方向に走査しながら記録を行うシリアルタイプのヘッドを用い、１２００dpiで記録を行う。駆動周波数は１０kHzであり、一つの吐出口では最短時間間隔１００μsごとに吐出を行うことになる。
【００５４】
図４に示すように、隣接するノズルを流体的に隔離する隔壁３６ａは、幅ｗ＝１４μmである。図７に示すように、インク流路壁３６により形成される発泡室３７は、Ｎ₁＝３３μm,Ｎ₂＝３５μmである。ヒータ３１のサイズは３０μm×３０μmでヒータ抵抗値は５３Ωであり、駆動電圧は１０.３Ｖである。また、インク流路壁３６および隔壁３６ａの高さは１２μmで、吐出口プレート厚は１１μmである。記録用インクは、表面張力が３０,３５,４０および４５dyn/cmであって、それぞれ粘度２.５cpの物性値のものを用いた。
【００５５】
吐出口３２を含む吐出口プレートに設けられた吐出口部４０の断面のうち、インクの吐出方向（オリフィスプレート３５の厚み方向）に交差する方向で切断してみた断面の形状は概略星形となっており、鈍角の角を有する６つの起部３２ａと、これら起部３２ａの間に交互に配されかつ鋭角の角を有する６つの伏部３２ｂとから概略構成されている。すなわち、吐出口の中心Ｏから局所的に離れた領域としての伏部３２ｂをその頂部、この領域に隣接する吐出口の中心Ｏから局所的に近い領域としての起部３２ａをその基部として、図３に示すオリフィスプレートの厚み方向（液体の吐出方向）に６つの溝４１が形成されている。
【００５６】
本実施例においては、吐出口部４０は、その厚み方向に交差する方向で切断した断面が一辺２７μmの二つの正三角形を６０度回転させた状態で組み合わせた形状となっており、図５に示すＴ₁は８μmである。起部３２ａの角度はすべて１２０度であり、伏部３２ｂの角度はすべて６０度である。従って、吐出口の中心Ｏと、互いに隣接する溝の中心部（溝の頂部と、この頂部に隣接する２つの基部とを結んでできる図形の中心（重心））を結んで形成される多角形の重心Ｇとが一致するようになっている。本実施例の吐出口３２の開口面積は４００μm²であり、溝部の開口面積（溝の頂部と、この頂部に隣接する２つの基部とを結んでできる図形の面積）は１つあたり約３３μm²となっている。
【００５７】
次に、上述の構成の本実施例のインクジェット記録ヘッドによる液体の吐出動作について図８〜図１５を用いて説明する。
【００５８】
図８〜図１５は、本発明の第1実施例の液体吐出ヘッドの液体吐出動作を説明するための断面図であり、図７に示す発泡室３７のＸ−Ｘ断面図である。この断面において吐出口部４０のオリフィスプレート厚み方向の端部は、溝４１の頂部４１ａとなっている。図８はヒータ上に膜状の気泡が生成した状態を示し、図９は図８の約１μs後、図１０は図８の約２μs後、図１１は図８の約３μs後、図１２は図８の約４μs後、図１３は図８の約５μs後、図１４は図８の約６μs後、図１５は図８の約７μs後の状態をそれぞれ示している。なお、以下の説明において、「落下」または「落とし込み」,「落ち込み」とは、いわゆる重力方向への落下という意味ではなく、ヘッドの取り付け方向によらず、電気熱変換素子の方向への移動をいう。
【００５９】
まず、図８に示すように、記録信号などに基づいたヒータ３１への通電に伴いヒータ３１上の液流路３８内に気泡１０１が生成されると、約２μs間に図９および図１０に示すように急激に体積膨張して成長する。気泡１０１の最大体積時における高さは吐出口面３５ａを上回るが、このとき、気泡の圧力は大気圧の数分の１から１０数分の１にまで減少している。次に、気泡１０１の生成から約２μs後の時点で気泡１０１は上述のように最大体積から体積減少に転じるが、これとほぼ同時にメニスカス１０２の形成も始まる。このメニスカス１０２も図１１に示すようにヒータ３１側への方向に後退、すなわち落下してゆく。ここで、本実施例においては、吐出口部に複数の溝４１を分散させて有していることにより、メニスカス１０２が後退する際に、溝４１の部分ではメニスカス後退方向Ｆ_Mとは反対方向Ｆ_Cに毛管力が作用する。その結果、仮に何らかの原因により気泡１０１の状態に多少のバラツキが認められたとしても、メニスカスの後退時のメニスカスおよび主液滴（以下、液体またはインクと記述する場合がある）Ｉ_aの形状が、吐出口中心に対して略対称形状となるように補正される。
【００６０】
そして、本実施例では、このメニスカス１０２の落下速度が気泡１０１の収縮速度よりも速いために、図１２に示すように気泡の生成から約４μs後の時点で気泡１０１が吐出口３２の下面近傍で大気に連通する。このとき、吐出口３２の中心軸近傍の液体（インク）はヒータ３１に向かって落ち込んでゆく。これは、大気に連通する前の気泡１０１の負圧によってヒータ３１側に引き戻された液体（インク）Ｉ_aが、気泡１０１の大気連通後も慣性でヒータ３１面方向の速度を保持しているからである。ヒータ３１側に向かって落ち込んでいった液体（インク）は、図１３に示すように気泡１０１の生成から約５μs後の時点でヒータ３１の表面に到達し、図１４に示すようにヒータ３１の表面を覆うように拡がってゆく。このようにヒータ３１の表面を覆うように拡がった液体はヒータ３１の表面に沿った水平方向のベクトルを有するが、ヒータ３１の表面に交差する、例えば垂直方向のベクトルは消滅し、ヒータ３１の表面上に留まろうとし、それよりも上側の液体、すなわち吐出方向の速度ベクトルを保つ液体を下方向に引っ張ることになる。その後、ヒータ３１の表面に拡がった液体と上側の液体（主液滴）との間の液体Ｉ_bが細くなってゆき、気泡１０１の生成から約７μs後の時点でヒータ１の表面の中央で液体Ｉ_bが切断され、吐出方向の速度ベクトルを保つ主液滴Ｉ_aとヒータ３１の表面上に拡がった液体Ｉ_cとに分離される。このように分離の位置は液流路３８内部、より好ましくは吐出口３２よりも電気熱変換素子３１側が望ましい。主液滴Ｉ_aは吐出方向に偏りがなく、吐出ヨレすることなく、吐出口３２の中央部分から吐出され、記録媒体の被記録面の所定位置に着弾される。また、ヒータ３１の表面上に拡がった液体Ｉ_cは、従来であれば主液滴の後続としてサテライト滴となって飛翔するものであるが、ヒータ３１の表面上に留まり、吐出されない。このようにサテライト滴の吐出を抑制することができるため、サテライト滴の吐出により発生し易いスプラッシュを防止することができ、霧状に浮遊するミストにより記録媒体の被記録面が汚れるのを確実に防止することができる。
【００６１】
ここで、上述の本発明の第１実施例の液体吐出記録ヘッドと、従来の吐出口形状の記録ヘッドにおいて、着弾精度の違いが生じるかどうかの検討を行った。従来例の吐出口形状としては、直径２２.５μmの円形状と一辺が２０μmの正方形である。記録パターンは、５０％の千鳥パターンであり、Ａ３判の縦方向の印字媒体に１パス記録を行った。吐出口から紙までの距離が１.６mmである条件の場合、従来の記録ヘッドでは、理想的な着弾位置からのズレが円形状の場合で４.５μm、正方形形状の場合で４.６μmであったのに対し、本実施例においては、それが３.５μmと小さくなり、着弾精度が向上した。
【００６２】
このように、本実施例の液体吐出ヘッドでは、気泡が最大体積に成長した後の体積減少段階で液体を吐出する際に、吐出口の中心に対して分散した複数の溝により、吐出時の主液滴の方向を安定化させることができる。その結果、吐出方向のヨレのない、着弾精度の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。また、高い駆動周波数での発泡ばらつきに対しても吐出を安定して行うことができることによる、高速高精細印字を実現することができる。
【００６３】
特に、気泡の体積減少段階でこの気泡を始めて大気と連通させることで液体を吐出することにより、気泡を大気に連通させて液滴を吐出する際に発生するミストを防止できるので、後述する突然不吐の要因となる、吐出口面に液滴が付着する状態を抑制することもできる。
【００６４】
次に、本実施例の液体吐出ヘッドによる、突然不吐の防止効果について、図１６〜図２６を用いて説明する。
【００６５】
図１６〜図２２は、いわゆる突然不吐の状態を説明するための説明図である。この突然不吐とは、特に気泡を大気と連通させて液体を吐出する吐出方式において発生する場合がある現象である。この方式では、図１６〜図２１に示すように、インクＡを発泡させ、気泡Ｂを生じさせてインク滴Ｄを吐出すると、ヒータ３１の上面にインクＡが無くなる（図１６〜図１８参照）。このように吐出直後にヒータ３１の上面にインクＡがないか、もしくは液滴が形成されるのに十分なインクがない場合、メニスカスＭが後退していると、図１９に示すように吐出口部４０の近傍に濡れインクＣが存在した場合、インクＡがリフィルされるまでの間に、図２０およびその上面図である図２２に示すように、濡れインクＣが吐出口外周部を覆うように移動することにより、吐出口３２が濡れインクＣにより塞がれてしまう場合がある（図２１参照）。この場合、濡れインクＣをインクＡ側に引き込むことができないばかりか、ヒータ３１上のインクＡを吐出させて濡れインクＣによる吐出口３２の閉塞状態を解消することもできない。
【００６６】
このため、この吐出口３２の閉塞状態を解消するためには、発泡室３７に残った気泡ＢがインクＡに溶解するのを待つか、回復手段などを用いて濡れインクＣによる閉塞を除去する方法しかない。
【００６７】
上述の従来の吐出口形状の記録ヘッドと、本発明の実施例の記録ヘッドと、において、突然不吐が発生するかどうかの検討を行った。５０％の千鳥パターンでＡ３判の縦方向の印字媒体に１パス記録を行った結果、表１に示すような結果を得た。表中の数字は突然不吐の発生した吐出口数である。従来ヘッドでは１枚につき数吐出口に突然不吐が発生したのに対し、本実施例の吐出口形状では発生しなかった。
【００６８】
【表１】

【００６９】
このように突然不吐が発生しない原因の一つは、本発明の液体吐出ヘッドでは、濡れインクＥが吐出口面（オリフィスプレート表面）３５ａから吐出口３２に近接したときに、伏部３２ｂ、すなわち溝４１のメニスカス力により、濡れインクＥの動きが抑制されるためであると考えられる。この現象について、図２３〜図２６を用いてさらに詳細に説明する。図２３〜図２６は、濡れインクＥが吐出口面から吐出口３２に近接した時の状態を時系列的に説明する説明図であり、添字Ａは吐出口面を、添字Ｂは吐出口部の断面図を示している。なお、図２３〜図２６は、吐出口部の形状による効果を主として説明するために、液流路３８中のインクは省略して描かれている。
【００７０】
図２３(Ａ),(Ｂ)に示す濡れインクＥ（自由インク）が、何らかの原因で吐出口３２を塞ごうとした場合、図２４(Ａ),(Ｂ)に示すように自由インクＥが最初に接触した溝部４１１内に自由インクの一部は引き込まれる。その後、自由インクＥが吐出口の外周部を覆うように移動しようとする際に、図２５(Ａ),(Ｂ)に示すように隣接する溝部４１２,４１６でも同様に溝部内に自由インクの一部は引き込まれる。その後更に自由インクＥが吐出口の外周部を覆うように移動しようとする際には、図２６(Ａ),(Ｂ)に示すように溝部４１３,４１５でも同様に溝部内に自由インクの一部は引き込まれ、結果として自由インクＥが吐出口の外周部を覆うことがなくなる。図２６(Ａ),(Ｂ)では、自由インクＥは吐出口の外周部を覆うことなく吐出口面上で分断された状態を示している。
【００７１】
このようにして、吐出口部に設けられた溝に自由インクが引き込まれることで、自由インクＥの動きが抑制され、吐出口面が自由インクにより閉塞されることがない。その結果、突然不吐を効果的に防止することができる。
【００７２】
また、図２３〜図２６は、吐出口部に設けられた溝の、自由インクＥに対する作用を模式的に説明しているが、実際には、図８〜図１５に示す吐出工程において溝部に付着したインクＩ_dなどにより、吐出口面から見た図６に示すように、溝部にインクが残存している場合がある（インクの残存している部分を斜線で示す）。この残存インクは、自由インクＥが溝内に入り込もうとする際に自由インクＥと接触することで、自由インクＥが溝内に入り込もうとする動作を補助する働きがあるので、このようなインクの存在は、上述の効果を発揮するのにより好ましいものである。
【００７３】
また、図８〜図１５において液流路内に残存しているインクＩ_cやＩ_eは、予め溝内のインクＩ_dと接触していることで、自由インクＥが溝内に進入し、溝内のインクＩ_dと連通した場合に、溝内のインクＩ_dが吐出口面の自由インクＥに引っ張りあげられることなく、むしろ自由インクＥを液流路内に移動させることを促進する効果がある。同様に、図２３〜２６ではリフィルされるインクは省略して描かれているが、こうしたインクも予め溝内のインクＩ_dと接触していることで、自由インクＥを液流路内に移動させることを促進する効果がある。
【００７４】
なお、本実施例においては、図４および図５に示すように、吐出口の中心を通る、液室（インク供給口）から吐出口に向かう線Ｌに対して、６個の溝は略線対称に配置されている。液流路に対するこのような溝部の対称的な配置は、液滴の吐出方向をより一層安定化させる点で好ましい。また、複数の溝のうちの少なくとも一つの頂部が、液室に向かう方向に設けられている。このような構成は、リフィルの促進を確実に行うという観点から、より望ましいものである。
【００７５】
（実施例２）
図２７〜図２９は、本発明の第２実施例の液体吐出ヘッドの吐出口部の要部を示す説明図である。本実施例の液体吐出記録ヘッドの構成は前述の第１実施例と同様なので省略する。本実施例においては、前述の第１実施例に対し、オリフィスプレートに設けられた吐出口および吐出口部の形状が異なっている。
【００７６】
本実施例においては、図２７に示す模式図に明らかなように、それぞれ互いにほぼ等しい角度θ₁を有する１０個の伏部３２ｂと、その間に形成される１０個の起部３２ａによって、１０個の溝４１が形成されている。ここで、本実施例においては、図２８に示すように、起部３２ａの最も吐出口の中心側を結んで形成される吐出口の内接円Ａ₁の直径が１３.４μm、伏部３２ｂの最も吐出口から離れた部分（溝の頂部）を結んで形成される吐出口の外接円Ａ₂の直径がφ２＝１７.４μmとなっている。オリフィスプレートの厚みは前述の第１実施例と同様、１１μmであり、溝の吐出口面における開口面積は、１つあたり約５μm²となっている。なお、図２７において、点線で電気熱変換素子３１およびインク流路壁３６を示すが、本実施例においても、前述の第１実施例と同様、吐出口の中心を通る、液室（インク供給口）から吐出口に向かう線Ｌに対して、これら１０個の溝は略線対称に配置されている。
【００７７】
なお、本実施例では、オリフィスプレートは感光性樹脂により形成されているので、実際には起部３２ａおよび伏部３２ｂのコーナー部分は図２９に示す立体斜視図のように、微小曲面Ｒ₁,Ｒ₂をなしている。また、吐出口部４１の発熱抵抗素子側の端部には微小突起部４２が設けられている。
【００７８】
次に、本実施例の液体吐出記録ヘッドを製造する方法について、図７３〜図７８を用いて説明する。図７３〜図７８は、上述の液体吐出ヘッドの製造方法を工程順に配列した断面図である。
【００７９】
まず、例えば図７３に示されるような、ガラス,セラミックス,プラスチックあるいは金属などからなる基板３４を用意する。このような基板３４は、液流路構成部材の一部として機能し、また、後述のインク流路およびインク吐出口を形成する材料層の支持体として機能し得るものであれば、その形状,材質などに特に限定されることなく使用できる。上記基板３４上には、電気熱変換素子あるいは圧電素子などのインク吐出エネルギ発生素子３１が所望の個数配置される。このような、インク吐出エネルギ発生素子３１によって記録液小滴を吐出させるための吐出エネルギがインク液に与えられ、記録が行われる。ちなみに、例えば、上記インク吐出エネルギ発生素子３１として電気熱変換素子が用いられる場合には、この素子が近傍の記録液を加熱することにより、記録液に状態変化を生起させ吐出エネルギを発生する。また、例えば、圧電素子が用いられる場合には、この素子の機械的振動によって、吐出エネルギを発生する。なお、これらの素子３１には、これら素子を動作させるための制御信号入力用電極（図示せず）が接続されている。また、一般にはこれら吐出エネルギ発生素子の耐用性の向上を目的として、保護層などの各種機能層が設けられるが、もちろん本発明においてもこのような機能層を設けることは一向に差し支えない。
【００８０】
図７３において、インク供給のための開口部（インク供給口）３３を基板３４上に予め設けておき、基板３４の後方よりインクを供給する形態を例示した。開口部３３の形成においては、基板３４に穴を形成できる手段であれば、いずれの方法も使用できる。例えば、ドリルなど機械的手段で形成しても構わないし、レーザなどの光エネルギを使用しても構わない。また、基板３４にレジストパターンなどを形成して化学的にエッチングしても構わない。
【００８１】
次いで、図７３に示すように、基板３４上に上記インク吐出エネルギ発生素子３１を覆うように溶解可能な樹脂でインク流路形成部５０を形成する。最も一般的な手段としては感光性材料で形成する手段が挙げられるが、スクリーン印刷法などの手段でも形成は可能である。感光性材料を使用する場合においては、インク流路形成部が溶解可能であるため、ポジ型レジストか、あるいは溶解性変化型のネガ型レジストの使用が可能である。
【００８２】
レジスト層の形成の方法としては、基板上にインク供給口を設けた基板を使用する場合には、該感光性材料を適当な溶剤に溶解し、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのフィルム上に塗布,乾燥してドライフィルムを作成し、ラミネートによって形成することが好ましい。上述のドライフィルムとしては、ポリメチルイソプロピルケトン,ポリビニルケトンなどのビニルケトン系光崩壊性高分子化合物を好適に用いることができる。これは、これら化合物が光照射前において高分子化合物としての特性（被膜性）を維持しており、インク供給口３３上にも容易にラミネート可能であるためである。
【００８３】
また、インク供給口３３に後工程で除去可能な充填物を配置し通常のスピンコート法,ロールコート法などで被膜を形成しても構わない。
【００８４】
このようにインク流路をパターニングした溶解可能なインク流路形成部５０上に、図７４に示すように、さらに吐出口板形成層３５ｂを通常のスピンコート法,ロールコート法などで形成する。ここで、吐出口板形成層３５ｂを形成する工程において、溶解可能なインク流路形成部を変形せしめないなどの特性が必要となる。すなわち、吐出口板形成層３５ｂを溶剤に溶解し、これをスピンコート,ロールコートなどで溶解可能なインク流路形成部５０上に形成する場合、溶解可能なインク流路形成部５０を溶解しないように溶剤を選択する必要がある。
【００８５】
ここで、吐出口板形成層３５ｂについて説明する。吐出口板形成層３５ｂとしては、後述のインク吐出口をフォトリソグラフィで容易にかつ精度よく形成できることから、感光性のものが好ましい。このような感光性の吐出口板形成層３５ｂは、構造材料としての高い機械的強度、基板３４との密着性,耐インク性と、同時にインク吐出口の微細なパターンをパターニングするための解像性が要求される。ここで、エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物が構造材料として優れた強度,密着性,耐インク性を有し、かつ前記エポキシ樹脂が常温で固体状であれば、優れたパターニング特性を有することが見いだされている。
【００８６】
まず、エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物は、通常の酸無水物もしくはアミンによる硬化物に比較して高い架橋密度（高Ｔg）を有するため、構造材として優れた特性を示す。また、常温で固体状のエポキシ樹脂を用いることで、光照射によりカチオン重合開始剤より発生した重合開始種のエポキシ樹脂中への拡散が抑えられ、優れたパターニング精度,形状を得ることができる。
【００８７】
溶解可能な樹脂層上に被覆樹脂層を形成する工程は、常温で固体状の被覆樹脂を溶剤に溶解し、スピンコート法で形成することが望ましい。
【００８８】
薄膜コーティング技術であるスピンコート法を用いることで、吐出口板形成層３５ｂは均一にかつ精度良く形成することができ、従来方法では困難であったインク吐出エネルギ発生素子３１とオリフィスとの間の距離（ＯＨ距離）を短くすることができ、小液滴吐出を容易に達成することができる。
【００８９】
また、被覆樹脂として上述のいわゆるネガ型の感光性材料を用いた場合、通常は基板面からの反射およびスカム（現像残渣）が発生する。しかしながら、本発明の場合、溶解可能な樹脂で形成されたインク流路上に吐出口パターンを形成するため、基板からの反射の影響は無視でき、さらに現像時に発生するスカムは、後述のインク流路を形成する溶解可能な樹脂を洗い出す工程でリフトオフされるため、悪影響を及ぼさない。
【００９０】
本発明に用いる固体状のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡとエピクロヒドリンとの反応物のうち分子量がおよそ９００以上のもの,含ブロモスフェノールＡとエピクロヒドリンとの反応物,フェノールノボラックあるいはｏ−クレゾールノボラックとエピクロヒドリンとの反応物,特開昭６０−１６１９７３号公報,特開昭６３−２２１１２１号公報,特開昭６４−９２１６号公報,特開平２−１４０２１９号公報に記載のオキシシクロヘキサン骨格を有する多感応エポキシ樹脂などがあげられるが、もちろん本発明はこれら化合物に限定されるわけではない。
【００９１】
上記エポキシ樹脂を硬化させるための光カチオン重合開始剤としては、芳香族ヨードニウム塩,芳香族スルホニウム塩［J. POLYMER SCI：Symposium No.56 383-395 (1976)参照］や旭電化工業株式会社より上市されているＳＰ−１５０,ＳＰ−１７０などが挙げられる。
【００９２】
また、上述の光カチオン重合開始剤は、還元剤を併用し加熱することによって、カチオン重合を促進（単独の光カチオン重合に比較して架橋密度が向上する。）させることができる。ただし、光カチオン重合開始剤と還元剤を併用する場合、常温では反応せず一定温度以上（好ましくは６０℃以上）で反応するいわゆるレドックス型の開始剤系になるように、還元剤を選択する必要がある。このような還元剤としては、銅化合物、特に反応性とエポキシ樹脂への溶解性を考慮して銅トリフラート（トリフルオロメタンスルフォン酸銅（II））が最適である。また、アスコルビン酸などの還元剤も有用である。また、ノズル数の増加（高速印刷性）,非中性インクの使用（着色剤の耐水性の改良）など、より高い架橋密度（高Ｔg）が必要な場合は、上述の還元剤を後述のように前記被覆樹脂層の現像工程後に溶液の形で用いて被覆樹脂層を浸漬および加熱する後工程によって、架橋密度を上げることができる。
【００９３】
さらに上記組成物に対して必要に応じて添加剤など適宜添加することが可能である。例えば、エポキシ樹脂の弾性率を下げる目的で可撓性付与剤を添加したり、あるいは基板との更なる密着力を得るためにシランカップリング剤を添加することなどがあげられる。
【００９４】
次いで、上記化合物からなる感光性の吐出口板形成層３５ｂに対して、図７５に示すように、マスク６０を介してパターン露光を行う。感光性の吐出口板形成層３５ｂは、ネガ型であり、インク吐出口を形成する部分をマスクで遮蔽する（図示はしないが電気的な接続を行う部分も遮蔽する）。
【００９５】
パターン露光は、使用する光カチオン重合開始剤の感光領域に合わせて紫外線,Deep−ＵＶ光,電子線,Ｘ線などから適宜選択することができる。
【００９６】
ここで、これまでの工程は、すべて従来のフォトリソグラフィ技術を用いて位置合わせが可能であり、オリフィスプレートを別途作成し基板と張り合せる方法に比べて、格段に精度を上げることができる。こうしてパターン露光された感光性の吐出口板形成層３５ｂは、必要に応じて反応を促進するために、加熱処理を行ってもよい。ここで、前述のごとく、感光性の被覆樹脂層は常温で固体状のエポキシ樹脂で構成されているため、パターン露光で生じるカチオン重合開始種の拡散は制約を受け、優れたパターニング精度,形状を実現できる。
【００９７】
次いで、パターン露光された感光性の吐出口板形成層３５ｂは、適当な溶剤を用いて現像され、図７６に示すように、吐出口部４０を形成する。ここで、未露光の感光性の被覆樹脂層の現像時に同時にインク流路を形成する溶解可能なインク流路形成部５０を現像することも可能である。ただし、一般的に、基板３４上には複数の同一または異なる形態のヘッドが配置され、切断工程を経てインクジェット液体吐出ヘッドとして使用されるため、切断時のごみ対策として、図７６に示すように感光性の吐出口板形成層３５ｂのみを選択的に現像することにより、インク流路３８を形成するインク流路形成部５０を残し（液室内にインク流路形成部５０が残存するため切断時に発生するゴミが入り込まない）、切断工程後にインク流路形成部５０を現像することも可能である（図７７参照）。また、この際、感光性の吐出口板形成層３５ｂを現像する時に発生するスカム（現像残渣）は、溶解可能なインク流路形成部５０と共に溶出されるためノズル内には残渣が残らない。
【００９８】
前述したように架橋密度を上げる必要がある場合には、この後、インク流路３８および吐出口部４０が形成された感光性の吐出口板形成層３５ｂを還元剤を含有する溶液に浸漬および加熱することにより後硬化を行う。これにより、感光性の吐出口板形成層３５ｂの架橋密度はさらに高まり、基板に対する密着性および耐インク性は非常に良好となる。もちろん、この銅イオン含有溶液に浸漬加熱する工程は、感光性の吐出口板形成層３５ｂをパターン露光し、現像して吐出口部４０を形成した直後に行っても一向にさしつかえなく、その後で溶解可能なインク流路形成部５０を溶出しても構わない。また浸漬,加熱工程は、浸漬しつつ加熱しても構わないし、浸漬後に加熱処理を行っても構わない。
【００９９】
このような還元剤としては、還元作用を有する物質であれば有用であるが、特に銅トリフラート,酢酸銅,安息香酸銅など銅イオンを含有する化合物が有効である。前記化合物の中でも、特に銅トリフラートは非常に高い効果を示す。さらに前記以外にアスコルビン酸も有用である。
【０１００】
このようにして形成したインク流路およびインク吐出口を形成した基板に対して、インク供給のための部材７０およびインク吐出エネルギ発生素子３１を駆動するための電気的接合（図示せず）を行ってインクジェット液体吐出ヘッドが形成される（図７８参照）。
【０１０１】
本製造例では、吐出口部４０の形成をフォトリソグラフィによって行ったが、本発明はこれに限ることなく、マスクを変えることによって、酸素プラズマによるドライエッチングやエキシマレーザによっても吐出口部４０を形成することができる。エキシマレーザやドライエッチングによって吐出口部４０を形成する場合には、基板がインク流路形成部で保護されてレーザやプラズマによって傷つくことがないため、精度と信頼性の高いヘッドを提供することも可能となる。さらに、ドライエッチングやエキシマレーザなどで吐出口部４０を形成する場合は、吐出口板形成層３５ｂは感光性のもの以外にも熱硬化性のものも適用可能である。
【０１０２】
しかしながら、図７３〜図７８に示した製造工程を経て本実施例の記録ヘッドは製造されるために、図３０に示す吐出口面図および図３０のＹ−Ｙ断面図である図３１に示すように、前述した微小曲面Ｒ₁,Ｒ₂および微小突起部４２を含む複数の溝を有する吐出口部を容易に形成することができる。吐出口部の溝は、図７５に示すパターン露光および図７６に示す現像により容易に形成される。
【０１０３】
ここで、微小突起部は前述の製造工程において、インク流路形成部５０の材料とオリフィスプレートを形成する吐出口板形成層３５ｂとの境界領域で、これらの樹脂の一部が互いに溶け合うために、上述の吐出口を形成する工程の際に形成されるものと考えられる。
【０１０４】
また、図３０のＹ−Ｙ断面図（吐出口の対向する起部３２ａを通る平面で切断した断面図）である図３１に示すように、溝部４１を形成する頂部４１ａおよび基部４１ｂは、それぞれオリフィスプレートの厚み方向にテーパ４４ａおよび４４ｂを有しており、吐出口３２の開口面積より、吐出口部内での開口面積の方がわずかに大きくなっている。（図中の実線は起部３２ａ（溝の基部４１ｂ）を示し、図中の点線は伏部３２ｂ（溝の頂部４１ａ）を示している。）そして、テーパ４４ａ,４４ｂ、および微小突起部４２により、溝部には液体（インク）を一時的に保持可能なインク保持領域Ｋが形成されている。このテーパ４４ａ,４４ｂも前述の吐出口形成工程において形成されるものである。
【０１０５】
また、本実施例における起部３２ａおよび伏部３２ｂは、それぞれ図３０に示す方向においても微小曲面Ｒ₁,Ｒ₂をそれぞれ形成しているが、図３１に示す断面図においてもそれぞれ微小曲面Ｒ₃,Ｒ₄を形成している。そして、図２９に示す斜視図に明らかなように、吐出口３２を形成する面において、起部３２ａを形成している領域が、伏部３２ｂを形成している領域に対して相対的に液体の吐出方向に対して凸の形状となっている。すなわち、図３１に示す断面図において、起部３２ａおよび伏部３２ｂは、いずれも吐出口の中心から放射状に微小斜面部４３ａ,４３ｂを備えているが、微小曲面の傾きなどが異なるために、結果として伏部３２ｂにより形成される溝の頂部４１ａから放射状に略Ｕ字状断面の微小凹部４４が形成されている。これらは、吐出口を形成する工程（図７４および図７５）において、同時に形成される。（このように、吐出口面３５ａに凹凸形状が存在する場合、図３１に示す吐出口面に接触する平面Ｚに対して吐出口面を投影し、この投影面における吐出口の投影に対して、上記吐出口の中心から局所的に離れた領域と、この領域に隣接する上記吐出口の中心から局所的に近い２つの領域と、により形成される凹状の開口部分で、「液体の吐出方向」に厚み成分を有する形状として溝を定義すればよい。）
【０１０６】
なお、これらの本実施例における形状は、上述した図７３〜図７８に示す製造方法により容易に形成されるものである。さらに、吐出口面３５ａを、吐出口形成工程（図７５および図７６）前に予め撥水処理しておく（例えば図７４でオリフィスプレートとなる樹脂層を形成後、この樹脂層の表面に撥水剤を塗布する）ことで、このような複雑な形状でありながら、吐出口部の溝が延在する面に対する吐出される液体の濡れ性が、吐出口を形成する面に対する液体の濡れ性に対して相対的に優れている構成を容易に形成することができる。
【０１０７】
次に、本実施例の液体吐出記録ヘッドの液体吐出動作について、図３２〜図３９を用いて説明する。図３２〜図３９は、図３１と同じ断面による、液体の吐出動作を時系列的に示す説明図である。本実施例おいても、第１実施例と同様、気泡が最大体積に成長した後の体積減少段階で液体を吐出する際に、吐出口の中心に対して分散した複数の溝により、吐出時の主液滴の方向を安定化させることができる。その結果、吐出方向のヨレのない、着弾精度の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。また、高い駆動周波数での発泡ばらつきに対しても吐出を安定して行うことができることによる、高速高精細印字を実現することができる。
【０１０８】
なお、本実施例においても、前述の第１実施例と同様、気泡の体積減少段階でこの気泡を始めて大気と連通させることで液体を吐出することにより、気泡を大気に連通させて液滴を吐出する際に発生するミストを防止できるので、後述する突然不吐の要因となる、吐出口面に液滴が付着する状態を抑制することもできる。
【０１０９】
本実施例では、溝部にはインク保持領域Ｋが設けられていることにより、毛管力が確実に機能することで、図３７および図３８で示される液体の吐出工程において、主液滴の吐出方向をより安定化させることができる。また、気泡の体積減少段階でこの気泡を始めて大気と連通させることで液体を吐出する吐出方式においては、溝内のインクは、気泡が大気に連通する際に毛管力が機能することで、連通後のインクが気泡を抱き込むことを抑制するという効果もある。さらに、複数の溝のうち少なくとも一つの頂部が、流路の側壁を形成する壁面により囲まれている空間としての発泡室の、隅部に向かう方向に設けられていることによっても、後述するようにインクが気泡を抱き込むことを抑制する効果を奏する。
【０１１０】
図４０〜図４５は、図３２〜図３９に示した液体吐出ヘッドの液体吐出動作後の、インクのリフィルの様子を図４０〜図４５に時系列的に示す説明図である。図４０〜図４５は、図３２〜図３９と同じ切断面による断面図となっている。
【０１１１】
図４０はヒータ上に膜状の気泡が生成してから１０μs後の状態であり、以下図４５まで、１０μsごとの状態を示している。図４０では、液流路３８内にはインク供給口（不図示）からインクＩが供給されているが、そのメニスカスＭはインク流路内に形成されている。このとき、インク保持領域ＫにはインクＩ_dが保持されており、また、発泡室３７の隅部にはインクＩ_eが残っている。図４１および図４２では、インクＩのメニスカスは吐出口方向に移動しているが液流路３８中にある。一方、隅部のインクＩ_eは、インク保持領域Ｋ内のインクＩ_dと連通し、さらに隅部近傍のインクが集まることで大きくなっている（図示されない側面部からインクがまわり込む）。そして、図４２において、液流路側のインク保持領域Ｋ内のインクＩ_dが液流路のインクＩと連通する。その後は、図４３〜図４５に示すように、液流路のインクとインク保持領域Ｋ内のインクＩ_d,隅部のインクＩ_eが連通し、吐出口にメニスカスＭを形成する。ここで、本実施例では複数の溝部を有していることで、液流路のインクＩが溝部内に侵入することで毛管力が発生し、しかもメニスカスＭが吐出口に形成される際（図４３〜図４５参照）に、溝の毛管力により吐出口におけるメニスカスの形成を促進させることができる。さらに、本実施例においては、溝部のインク保持領域Ｋ内に予めインクＩ_dが保持されていることで、溝内のインクＩ_dと液流路内のインクＩとは容易に連通するため、メニスカスの形成の促進を確実に行うことができる。このようなリフィルの促進を確実に行うためには、液体の吐出方向に延在する溝の一つが、液室（インク供給口）に向かう方向にその頂部を有するように配置されていることが望ましい。
【０１１２】
さらに、上述した吐出口面における凹凸、すなわち微小凹部が吐出口の外周に分散して複数設けられていることにより、仮に吐出口面が製造段階において基板に対してわずかに傾くように形成されていたとしても、吐出口の外周は複数の微小な凹凸が形成されているため、その影響を緩和させ、吐出口部でメニスカスをほぼ均等に張ることができる。すなわち、図３１に示す断面図でαとβとで基板表面からの高さがわずかに異なる場合、吐出口の外周形状が円形で、しかも上述のような微小な凹凸が設けられていないと、メニスカスの張り方はαとβの高さの差の影響を大きく受け、結果として基板に対する液滴の吐出方向も傾いてしまう。これに対し、本実施例の形状では、略Ｕ字状断面の微小凹部４４により、αとβとでの基板表面からの高さの差は吸収される。その結果、このような製造ばらつきを有するヘッドであっても、メニスカスの張り方は正常なヘッドに対してそれほど変わることがなく、結果として基板に対する液滴の吐出方向も傾くことが抑制される。このように、微小凹部が吐出口の外周に分散して複数設けられていることにより、製造段階における吐出口の高さのばらつきの吐出に対する影響を緩和する効果がある。
【０１１３】
次に、本実施例における、突然不吐の防止について、図４６〜図５２を用いて説明する。
【０１１４】
図４６〜図５０は、吐出口面に付着したインクＥが、インクＩのリフィル中に移動する様子を時系列的に示した模式的断面図である。図４６は、液体吐出後の状態であり、液流路３８内にはインク供給口（不図示）からインクＩが供給されているが、そのメニスカスＭはインク流路内に形成されている。このとき、インク保持領域ＫにはインクＩ_dが保持されており、また、発泡室３７の隅部にはインクＩ_eが残っている。
【０１１５】
図４６において、自由インクEが何らかの原因で吐出口３２を塞ごうとした場合、まず図４７に示すように、インク保持領域ＫのインクＩ_dと連通する。その一方で、インクＩがインク保持領域ＫのインクＩ_dと連通し、メニスカスＭが溝部を含めて形成される。ここで、吐出口面３５ａは撥水処理されており、吐出口部と吐出口面とで液体に対する濡れ性が異なる。このことは、インクＥが溝４１内に引き込まれることを促進する効果がある。
【０１１６】
また、インク保持領域ＫにインクＩ_dが保持されていることで、溝内のインクＩ_dと吐出口面のインクＥとは容易に連通することができる。さらに本実施例においては、図２９および図３１に示すような、微小曲面Ｒ₃,Ｒ₄、吐出口側が低くなるように形成された微小斜面部４３ａ,４３ｂおよび溝の頂部が溝の基部に対して相対的に高さが低く形成された微小凹部４４などの構造が、それぞれ溝内に自由インクを移動させるための促進構造として相乗的に機能する。そのため、こうした構成を持たない第１実施例の吐出口に対し、インクＥは溝内に移動しやすくなる。
【０１１７】
その後、溝内に入った自由インクは、図４８および図４９に示すように、発泡室内のインクＩeなどと連通することで、さらに液流路側へと移動する。そして、図５０に示すように、自由インクＥはリフィルされたインクＩと連通し、吐出口を塞ぐことなく吐出口部内に引き込まれる。
【０１１８】
また、液流路のインクのリフィルのタイミングによっては、図５１に示す自由インクＥが、図５２に示すように発泡室内のインクＩ_eとのみ連通することで吐出口部内に引き込まれる場合もある。この場合でも、自由インクにより吐出口は塞がれることがないので、突然不吐は防止される。
【０１１９】
いずれの場合も、液流路内（発泡室も含む）の液体が溝内に吸い上げられ、一方で吐出口面に付着した液体が溝内に引きずり込まれ、これらが溝内で接触することで、吐出口面に付着した液体が吐出口部内部に移動することで、吐出口面に付着した液体が吐出口を塞ぐことを防止している。
【０１２０】
ここで、上述の説明では、インク保持領域Ｋは微小突起部４２およびテーパ部４４ａ,４４ｂなどにより形成されているが、このような微小突起部などがなくても、他の方法でインク（液体）を保持できるのであれば、上述の効果を得ることができる。また、上述の説明では、インク保持領域Ｋに常時インクがある場合で説明したが、実際には上述の工程の最初の段階でインクが無くても、第１実施例において説明した溝による効果により、吐出口部を覆うことなく溝内に自由インクを引き込むことができる。すなわち、本実施例においても、第１実施例で図２３〜図２６を用いて説明した溝による効果によっても、不吐出を防止できることは言うまでもない。
【０１２１】
このように溝部により所望の毛管力を発揮することで、吐出口を形成する面に付着した液滴により、吐出口が塞がれないようにすることができる。この所望の毛管力は、言い換えれば、吐出口面に付着する液体の表面張力による付着力よりも大きな毛管力ということができる。本発明者らの実験によれば、具体的には溝部の開口面積（溝の頂部と、この頂部に隣接する２つの基部とを結んでできる図形の面積）は１つあたり３０μm²以下、溝の長さは７μm以上が望ましい。
【０１２２】
また、第１実施例ではその説明を省略したが、たとえば吐出口面が撥水処理されており、吐出口部と吐出口面とで液体に対する濡れ性が異なることによる効果など、本実施例で詳細に説明した効果のうち、第１実施例にも同様の構成があるものについては、上述の効果を奏することができるものである。
【０１２３】
（実施例３）
図５３,図５４は本発明の第３実施例の液体吐出ヘッドの吐出口部の要部を示す説明図である。本実施例の液体吐出記録ヘッドの構成は前述の第１,第２実施例と同様なので省略する。本実施例においては、前述の第１実施例に対し、オリフィスプレートに設けられた吐出口部の形状が異なっている。
【０１２４】
本実施例のインクジェット記録ヘッドの構成は、先の実施例１と同じであり、記録用インクは、表面張力が３０,３５,４０および４５dyn/cmであって、それぞれ粘度２.５cpの物性値をもつものを用いた。吐出口は、図５４のＴ₃＝８μmであり、θ₃＝３０度の寸法の形状である。吐出口３２の開口面積は約４００μm²である。
【０１２５】
上記の構成の本実施例のインクジェット記録ヘッドと従来の吐出口形状の記録ヘッドにおいて突然不吐出が発生するかどうかの検討を行った。
【０１２６】
従来例の吐出口形状としては、直径２２.５μmの円形状と一辺が２０μmの正方形である。記録パターンは、５０％の千鳥パターンであり、Ａ３判の縦方向の印字媒体に１パス記録を行った。結果は、表２に示すように、従来ヘッドでは１枚に数吐出口に突然不吐出が発生したのに対し、本実施例の吐出口形状では発生しなかった。また、吐出口正面からの観察においても、吐出時に、吐出口内部の起部にインクが残らないことが観察された。
【０１２７】
【表２】

【０１２８】
また、図５５〜図５８に、本実施例の更なる変形例の吐出口形状の一例を示す。図５５,図５７はそれぞれ吐出口の外形形状を示す模式図であり、図５６,図５８はそれぞれ図５５,図５７に示す吐出口の外接円および内接円を説明するための説明図である（吐出口に対する外接円および内接円は第２実施例を参照）。図５５において、吐出口の内接円Ａ₁（図５６）の直径は１３.４μmであり、図５７の吐出口の内接円Ａ₁（図５８）の直径は１１.０μmである。それぞれの吐出口の外接円Ａ₂（図５６,図５８）の直径は、図５５の吐出口で１７.８μm,図５７の吐出口で２２.６μmである。伏部３２ｂの角度は、図５５の吐出口は６個とも同じ、図５７の吐出口は４個とも同じである。本変形例では、前述の第２実施例と同様、伏部３２ｂの先端はアール処理されている。
【０１２９】
このような本実施例のインクジェット記録ヘッドと、従来の吐出口形状の記録ヘッドにおいて、突然インクの不吐出が発生するかどうかの検討を行った。従来例の吐出口の形状は、直径１５μmの円形状と、一辺が１３.５μmの正方形である。記録パターンは、５０％の千鳥パターンであり、Ａ３サイズの縦方向の印字媒体に１パス記録を行った。結果は、表１に示すように、従来ヘッドでは、１枚に数吐出口に突然不吐出が発生したのに対し、本実施例の吐出口形状では発生しなかった。また、吐出口正面からの観察においても、吐出時に吐出口内部の突起部にインクが残らないことが観察された。
【０１３０】
また、着弾精度は、吐出口から紙までの距離が１.６mmである条件の場合、従来の記録ヘッドでは、理想的な着弾位置からのズレが円形状の場合で４.６μm,正方形の場合で４.５μmあったのに対し、本変形例においては、図５５の場合で３.１μm,図５７の場合で３.４μmとなり、着弾精度が向上する。ここで、吐出口の開口面積、および溝の頂部のなす角にもよるが、溝の数を多くする（例えば第２実施例のように１０個にする）ことは、着弾精度が向上するので望ましい。着弾精度をより向上させるためには、第１,第２実施例および図５５に示す変形例のように、溝の数を６つ以上とすることが望ましい。
【０１３１】
上記例では、伏部３２ｂの角度、言い換えれば溝部の頂部のなす角θ₁,θ₃が各例において決まっているが、その角度に限定されるものではない。この角度は上述の吐出方向の安定化、突然不吐の防止効果のそれぞれの観点から、３０度以上で、かつ従来の正方形状の吐出口の角度である９０度未満の範囲が望ましい。伏部３２ｂの鋭角な角部の角度が３０度未満のときは起部３２ａが吐出口３２の開口部に迫り出し過ぎてしまい、吐出口３２の吐出性能の低下を招く不都合を生じる。また、第２実施例にて詳細に説明した製造方法の観点からも、３０度以上の角度があることで、確実に毛管力を発生可能な溝を形成できるので望ましい。また、伏部３２ｂの鋭角な角部の角度が９０度を越えるときは実質的に起部３２ａが形成されず、本発明の起部と伏部との相乗効果を得ることができなくなるという不都合を生じる。また、溝の数については、多数の溝部を設けることにより、ちぎれのポイントを多数作ることと、吐出口の周囲長を増やすことが重要である。
【０１３２】
また、突然不吐に対する効果に関しては、本例の発泡室の形状だけでなく、吐出時に大気と連通するインクジェット記録ヘッドであれば、発泡室の形状によらず有効である。一方、吐出の方向の安定性に関する効果については、消泡工程時に液滴を吐出する方式のものであれば、発泡室の形状によらず有効である。例えば、図７９,図８０に示すような、いわゆるエッジシュータと呼ばれる形状の液体吐出ヘッドに対しても、本発明は適用可能である。図７９はヘッドの要部断面図、図８０はその吐出口面の模式的説明図である。図７９において、１３４はヒータ１３１を含む基板であり、１３５は、吐出口部１４０を形成する天板である。１３２は吐出口であり、吐出口部１４０には図８０に示すような溝１４１が吐出口の中心Ｏに対して分散して複数設けられている。１３８は液流路,１３３は複数の液流路１３８に連通する共通液室である。
【０１３３】
（実施例４）
図５９〜図６１は、本発明の第４実施例の液体吐出ヘッドの吐出口部の要部を示す説明図である。本実施例の液体吐出記録ヘッドの構成は前述の実施例と同様なので省略する。本実施例においては、前述の第１実施例に対し、オリフィスプレートに設けられた吐出口部の形状が異なっている。
【０１３４】
本実施例のインクジェット記録ヘッドの構成は、先の実施例１と同じであり、記録用インクは、表面張力が３０,３５,４０および４５dyn/cmであり、それぞれ粘度２.５cpの物性値をもつものを用いた。吐出口は、図６０に示す４つの溝部のＴ₄＝１１μmであり、θ₄＝４５度の寸法の形状である。吐出口３２の開口面積は約４００μm²である。
【０１３５】
上記の構成の本実施例のインクジェット記録ヘッドと従来の吐出口形状の記録ヘッドにおいて突然不吐出が発生するかどうかの検討を行った。
【０１３６】
従来例の吐出口形状としては、直径２２.５μmの円形状と一辺が２０μmの正方形である。記録パターンは、５０％の千鳥パターンであり、Ａ３判の縦方向の印字媒体に１パス記録を行った。結果は、表３に示すように、従来ヘッドでは１枚に数吐出口に突然不吐出が発生したのに対し、本実施例の吐出口形状では発生しなかった。また、吐出口正面からの観察においても、吐出時に、吐出口内部の起部にインクが残らないことが観察された。
【０１３７】
【表３】

【０１３８】
また、本実施例では、液滴の吐出方向に対して直交する平面上に投影した吐出口３２の形状を矩形の星形に設定しており、８つの平面部で構成されている。そして、発泡室３７と液路３８との接続部分に対して反対側に位置する発泡室３７の隅部３７ａに対し、吐出口部はこの隅部に近接する一対の溝部を有している。そしてこれらの溝部の頂部としての伏部３２ｂのなす角θは、それぞれ鋭角に設定され、吐出口３２の開口面積が大きくなるのを抑制している。
【０１３９】
このように、発泡室の隅部３７ａに向かう方向に、その頂部を有する溝を備えていることで、発泡室３７の隅部３７ａに残留する気泡を円弧部から円滑に排出することができるようにしている。
【０１４０】
（実施例５）
図６２は発明の第５実施例の液体吐出ヘッドの吐出口部の要部を示す説明図である。本実施例の液体吐出記録ヘッドの構成は前述の第１,第２実施例と同様なので省略する。本実施例においては、前述の第１実施例に対し、オリフィスプレートに設けられた吐出口部の形状が異なっている。
【０１４１】
本実施例の液体吐出ヘッドでは、その吐出口形状が三角形形状であるため、前述の第１〜第４実施例において説明した、消泡時に液滴を吐出する液体吐出ヘッドに適用した場合の液体の安定吐出という効果は奏することができないものである。しかしながら、各実施例に開示された、発泡室の隅部に向かう方向に、その頂部を有する溝を備えている構成（本実施例においては「溝」を吐出口の角部まで含めるものとする）、および液室（インク供給口）に向かう方向に吐出口の頂部を有する構成、については開示するものである。
【０１４２】
１つの発泡室２３７およびこれに続く液路２３８を抽出拡大した図６２(Ａ)およびそのＢ−Ｂ矢視断面構造を表す図６２(Ｂ)に示すように、本実施例における発泡室２３７の幅寸法Ｎ₁は３３μm,長さ寸法Ｎ₂は３５μmであり、また、液滴の吐出方向（図６２(Ｂ)中、上方向）に対して直交する平面上に投影した吐出口２３２の形状は、その幅寸法Ｏ₁が２５μm,長さ寸法Ｏ₂が２７.７５μmの二等辺三角形（開口面積が約３４６μm²）であり、３つの平面部で囲まれ、この二等辺三角形の底辺を構成する平面部と斜辺を構成する平面部とのなす角θを鋭角にすることにより、吐出口２３２の開口面積が大きくなる不具合を防止している。発泡室２３７と液路２３８との接続部分に対して反対側に位置する発泡室２３７の隅部２３７ａと、これに近接して吐出口２３２の二等辺三角形の底辺を構成する平面部の角部２３２ｂとの距離は、発泡室２３７の幅方向（図６２(Ａ)中、上下方向）に沿って４.０μm,長さ方向（図６２(Ａ)中、左右方向）に沿って約８.４μmであり、その直線距離が約９.３μmである。
【０１４３】
なお、本実施例では、液滴の吐出方向に対して直交する平面上にそれぞれ投影した電気熱変換素子２３１の輪郭形状の重心と吐出口２３２の輪郭形状の重心とを合致させている。また、本実施例では、吐出口２３２から吐出される液体として表面張力が３０dyn/cm,粘度が２.５cpのインクを採用した。
【０１４４】
このようなインクジェットヘッドによる残留気泡の状態やインク滴の吐出速度,吐出量を測定し、図６９(Ａ),図７０(Ａ)に示した従来のインクジェットヘッド（図６９(Ｂ),図７０(Ｂ)は、それぞれ図６９(Ａ),図７０(Ａ)の要部断面図）によるものと比較した結果を表１に示す。この場合、図６９(Ａ)に示した従来のインクジェットヘッドにおける吐出口３は、一辺が１８.５μmの正方形（開口面積が約３４２μm²）であり、発泡室２と液路４との接続部分に対して反対側に位置する発泡室２の隅部８と、これに近接する吐出口３の角部９との距離は、発泡室２の幅方向（図６９(Ａ)中、上下方向）および長さ方向 （図６９(ａ)中、左右方向）に沿ってそれぞれ７.２５μmであり、その直線距離は１０.２５μmである。また、図７０(Ａ)に示した従来のインクジェットヘッドにおける吐出口３は、直径が２１.０μmの円形（開口面積が約３４６μm²）であり、発泡室２と液路４との接続部分に対して反対側に位置する発泡室２の隅部８と、これに近接する吐出口３との最短距離は、約１２.８μmである。なお、これら２つの従来のインクジェットヘッド共に、インク滴の吐出方向に対して直交する平面上にそれぞれ投影したこれら電気熱変換素子１の輪郭形状の重心と吐出口３の輪郭形状の重心とを合致させている。
【０１４５】
【表４】

【０１４６】
上述の実験を行った結果、吐出口２３２,３の形状が本実施例（二等辺三角形）＜矩形（正方形）＜円形の順で大きな気泡が発泡室２３７,２の隅部２３７ａ,８に残留することが判明した。また、表４に示すように、最初のインク滴の吐出速度を測定しているのは、最初のインク滴が吐出される場合、発泡室２３７,２の隅部２３７ａ,８に気泡が残留していないため、本来のインク滴の吐出速度が測定できるからである。
【０１４７】
この表４から明らかなように、最初に吐出されるインク滴の吐出速度は、吐出口２３２,３の形状如何にかかわらず、すべて１９m/sとなっているが、連続吐出を行って発泡室２３７,２の隅部２３７ａ,８に残留気泡が溜まって来ると、インク滴の吐出速度が低下する傾向を有するものの、吐出速度のゆらぎは本実施例のものが少なく、吐出も安定していることが判る。ちなみに、吐出速度がゆらぐことにより、プリント媒体に付着するインク滴の付着位置精度も悪化して来ることが判っている。また、３つのインクジェットヘッドの吐出口２３２,３の開口面積がほぼ同じであることから、同じ吐出量となるはずであるが、本実施例以外の従来のものは吐出量が低下していることが判る。
【０１４８】
このように、発泡室２３７の隅部２３７ａとこれに近接する吐出口２３２の角部２３２ｂとの距離を詰めることにより、発泡室２３７の隅部２３７ａに残留する気泡がこれに近接する吐出口２３２の角部２３２ｂから外に排出され易くなる。また、吐出口２３２の角部２３２ｂをそれぞれ形成する一対の平面部のなす角θをそれぞれ鋭角にすることにより、吐出口２３２の開口面積の増大を防止してインク滴の吐出を安定させ、プリント媒体上のインク濃度の低下や着弾精度の低下によるプリント品質の低下を軽減することができる。
【０１４９】
また、本実施例では吐出口２３２の液路側の端部が電気熱変換素子２３１よりも液路２３８側に位置しているので、図２３〜図２６に示した状態に基づく液滴の吐出不良を抑制することもできる。
【０１５０】
なお、図６９(Ａ)に示した従来のものでは、吐出口３からのインク滴の吐出方向に対して垂直な平面上に投影した場合の電気熱変換素子１の中心から吐出口３の液路４側の端部までの距離が７.７５μmであり、液路４内のインクが吐出口３までリフィルするのに約３３μsの時間を要し、また、図７０(Ｂ)に示した従来のものでは、電気熱変換素子１の中心から吐出口３の液路４側の端部までの距離が８.７５μmであり、液路４内のインクが吐出口３までリフィルするのに約３０μsの時間を要するのに対し、本実施例では、電気熱変換素子２３１の中心から吐出口２３２の液路２３８側の端部までの距離が１７μmもあり、液路２３８内のインクを約２０μsの時間で吐出口２３２までリフィルできることを確認した。
【０１５１】
このように、本実施例では液路２３７内の液体が吐出口２３２の端部まで迅速にリフィルすることにより、発泡室２３７内の空気を吐出口２３２から円滑に排出することができ、吐出不良の発生を未然に防止することができる。
【０１５２】
次に、本実施例の変形例について、図６３〜図６８を用いて説明する。
【０１５３】
上述した実施例では、インク滴の吐出方向に対して直交する平面上に投影したこれら電気熱変換素子２３１の輪郭形状の重心と吐出口２３２の輪郭形状の重心とを合致させるようにしたが、これら重心を相互にずらすようにしてもよい。このような変形例を図６３(Ａ),(Ｂ)に示す。この変形例では、インク滴の吐出方向に対して直交する平面上に投影した電気熱変換素子２３１の輪郭形状の重心に対して吐出口２３２の輪郭形状の重心を発泡室２３７と液路２３８との接続部分からより遠ざかる位置にオフセットしている。さらに、液滴の吐出方向（図６３(Ａ)中、上方向）に対して直交する平面上に投影した吐出口２３２の形状は、その幅寸法Ｏ₁が３０μm,長さ寸法Ｏ₂が２３μmの二等辺三角形（開口面積が３４５μm²）であり、３つの平面部で囲まれ、この二等辺三角形の底辺を構成する平面部と斜辺を構成する平面部とのなす角θを鋭角にすることにより、吐出口２３２の開口面積が大きくなる不具合を防止している。発泡室２３７と液路２３８との接続部分に対して反対側に位置する発泡室２３７の隅部２３７ａと、これに近接して吐出口２３２の二等辺三角形の底辺を構成する平面部の角部２３２ｂとの距離は、発泡室２３７の幅方向および長さ方向に沿ってそれぞれ１.５μm,その直線距離は２.１μmであり、他の構成は先の実施例と基本的に同一である。
【０１５４】
このようなインクジェットヘッドによる残留気泡の状態やインク滴の吐出速度,吐出量を測定し、図７１,図７２に示した従来のインクジェットヘッドによるものと比較した結果を表３に示す。この場合、図７１(Ａ)に示した従来のインクジェットヘッドにおける吐出口３は、一辺が１８.５μmの正方形（開口面積が約３４２μm²）であり、発泡室２と液路４との接続部分に対して反対側に位置する発泡室２の隅部８と、これに近接する吐出口３の角部９との距離は、発泡室２の幅方向（図７１(Ａ)中、上下方向）および長さ方向（図７１(Ａ)中、左右方向）に沿ってそれぞれ７.２５μmおよび１.５μmであり、その直線距離は７.４μmである。また、図７２(Ａ),(Ｂ)に示した従来のインクジェットヘッドにおける吐出口３は、直径が２１.０μmの円形（開口面積が約３４６μm²）であり、発泡室２と液路４との接続部分に対して反対側に位置する発泡室２の隅部８と、これに近接する吐出口３との最短距離は、約９.９μmである。
【０１５５】
これら２つの従来のインクジェットヘッドは、共にインク滴の吐出方向に対して直交する平面上にそれぞれ投影したこれら電気熱変換素子１の輪郭形状の重心と吐出口３の輪郭形状の重心とが合致していない。また、図７１,図７２において、先に説明した図６９,図７０に示した例と同一機能の部分には、これと同一符号を記してある。
【０１５６】
【表５】

【０１５７】
上述の実験を行った結果、吐出口２３２,３の形状が本実施例（二等辺三角形）＜矩形（正方形）＜円形の順で大きな気泡が発泡室２の隅部８に残留することが判明したが、本実施例では残留気泡をほとんど認めることができなかった。
【０１５８】
この表５から明らかなように、インク滴の吐出方向に対して直交する平面上に投影した吐出口２３２の輪郭形状の重心を、電気熱変換素子２３１の輪郭形状の重心に対して発泡室２３７と液路２３８との接続部分からより遠ざかるようにずらすことにより、発泡室２３７の隅部２３７ａに残留する気泡がこれに近接する吐出口２３２の角部２３２ｂから、さらに排出され易くなることが判った。
【０１５９】
上述した実施例では、一列に並ぶ吐出口２３２の密度を３００dpiに設定したが、これを例えば６００dpiに設定し、図３に示した構造と同一構成を採用することによって、インクジェットヘッドの吐出口２３２の密度を見かけ上、１２００dpiにすることも可能である。このような変形例を図６４(Ａ),(Ｂ)に示す。この変形例では、被覆樹脂層２３５は１３μmの厚みを有し、隣接する発泡室２３７を仕切る被覆樹脂層２３５の隔壁２３６の厚みを１０.５μmに設定している。本変形例における発泡室２３７の幅寸法Ｎ₁は２９μm,長さ寸法Ｎ₂は３１μmであり、また、液滴の吐出方向（図６４(Ｂ)中、上方向）に対して直交する平面上に投影した吐出口２３２の形状は、その幅寸法Ｏ₁が２０μm,長さ寸法Ｏ₂が２４μmの二等辺三角形（開口面積が２４０μm²）であり、３つの平面部で囲まれ、この二等辺三角形の底辺を構成する平面部と斜辺を構成する平面部とのなす角θを鋭角にすることにより、吐出口２３２の開口面積が大きくなる不具合を防止している。発泡室２３７と液路２３８との接続部分に対して反対側に位置する発泡室２３７の隅部２３７ａと、これに近接して吐出口２３２の二等辺三角形の底辺を構成する平面部の角部２３２ｂとの距離は、発泡室２３７の幅方向（図６４(Ｂ)中、上下方向）に沿って４.５μm,長さ方向（図６４(Ａ)中、左右方向）に沿って約７.５μmであり、その直線距離が約８.７μmである。電気熱変換素子２３１は、１辺が２６μmの正方形状をなし、５３Ωの抵抗値を有し、図示しない配線を介して図示しないドライバに接続し、９.５Ｖの駆動電圧で駆動されるようになっており、それ以外の構成は、図６２に示した先の実施例と基本的に同一である。
【０１６０】
このように、吐出口２３２の密度を倍に設定しても、表４に示した実施例と同一傾向の結果を得ることができる。
【０１６１】
図６３(Ａ),(Ｂ)に示した変形例では、液滴の吐出方向に対して直交する平面上に投影した吐出口２３２の二等辺三角形の底辺を構成する平面部を、発泡室２３７と液路２３８との接続部分に対して反対側に位置する電気熱変換素子２３１の周辺部と重ねるようにしたが、発泡室２３７と液路２３８との接続部分に対して反対側に位置する発泡室２３７の隔壁と一致させることも可能である。
【０１６２】
このような本実施例による液体吐出ヘッドのさらなる変形例を図６５(Ａ),(Ｂ)に示す。この変形例では、先に説明した実施例と同一機能の部分にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。
【０１６３】
本変形例では、吐出口２３２からの液滴の吐出方向に対して直交する平面上に投影した吐出口２３２の二等辺三角形の底辺を構成する平面部を、発泡室２３７と液路２３８との接続部分に対して反対側に位置する発泡室２３７の隔壁に対して同一平面上に位置するようにし、吐出口２３２の形状は、その幅寸法Ｏ₁が２５μm,長さ寸法Ｏ₂が２７.７５μmの二等辺三角形であって３つの平面部で囲まれ、この二等辺三角形の底辺を構成する平面部と斜辺を構成する平面部とのなす角θを鋭角に設定している。また、発泡室２３７と液路２３８との接続部分に対して反対側に位置する発泡室２３７の隅部２３７ａと、これに近接する吐出口２３２の角部２３２ｂとの距離を４μmにしてあり、これによって、発泡室２３７の隅部２３７ａに残留する気泡をさらに減少させることができる。
【０１６４】
図６６(Ａ),(Ｂ)に示す変形例は、吐出口２３２の幅寸法を発泡室２３７の幅寸法に合致させることによって、発泡室２３７と液路２３８との接続部分に対して反対側に位置する発泡室２３７の隅部２３７ａと、これに近接する吐出口２３２の角部２３２ｂとの距離を狭めるものである。本変形例における吐出口２３２の幅寸法Ｏ₁を発泡室２３７の幅寸法Ｎ₁に合致させており、この吐出口２３２の幅寸法Ｏ₁、つまり発泡室２３７の幅寸法Ｎ₁が３３μm,長さ寸法Ｏ₂が２１μmの二等辺三角形であって３つの平面部で囲まれ、この二等辺三角形の底辺を構成する平面部と斜辺を構成する平面部とのなす角θを鋭角に設定している。また、発泡室２３７と液路２３８との接続部分に対して反対側に位置する発泡室２３７の隅部２３７ａと、これに近接する吐出口２３２の角部２３２ｂとの距離を６μmにしてあり、これによって、発泡室２３７の隅部２３７ａに残留する気泡を減少させることができる。
【０１６５】
また、図６７(Ａ),(Ｂ)に示す変形例は、隣接する平面部の角部を円弧面で形成することにより、気泡の排出性を向上させるものである。
【０１６６】
上述した変形例では、吐出口２３２をすべて二等辺三角形に形成したが、矩形や他の多角形状にすることも可能である。図６８(Ａ),(Ｂ)には、このような本実施例による液体吐出ヘッドのさらに異なる実施例の概略形状を示している。本変形例では、液滴の吐出方向に対して直交する平面上に投影した吐出口２３２の形状を等脚台形に設定しており、４つの平面部で構成されている。発泡室２３７と液路２３８との接続部分に対して反対側に位置する発泡室２３７の隅部２３７ａに近接する一対の角部２３２ｂをそれぞれ形成する一対の平面部のなす角θをそれぞれ鋭角に設定し、吐出口２３２の開口面積が大きくなるのを抑制している。
【０１６７】
（その他の実施例）
なお、本発明は、液体の吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば、電気熱変換素子やレーザ光など）を具え、この熱エネルギーにより液体の状態変化を生起させるインクジェット方式の液体吐出ヘッドや、カートリッジ、あるいは画像形成装置において優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば、プリントの高密度化および高精細化が達成できるからである。
【０１６８】
その代表的な構成や原理については、例えば米国特許第４７２３１２９号明細書や、同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は、いわゆるオンデマンド型およびコンティニュアス型の何れにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体が保持されているシートや流路に対応して配置される電気熱変換素子に、プリント情報に対応した核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することにより熱エネルギを発生させ、液体吐出ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせ、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長により、吐出口を介して液体を吐出させ、少なくとも１つの液滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書や、同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れたプリントを行うことができる。
【０１６９】
さらに、画像形成装置がプリントできるプリント媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの液体吐出ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。このような液体吐出ヘッドとしては、複数の液体吐出ヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の液体吐出ヘッドとしての構成の何れでもよい。
【０１７０】
加えて、上述した実施例のようなシリアルタイプのものでも、走査移動するキャリッジに対して一体的に固定された液体吐出ヘッドを用いる場合にも本発明は有効である。
【０１７１】
本発明の画像形成装置の構成として、液体吐出ヘッドからの液体の吐出状態を適正にするための回復手段や、予備的な補助手段などを付加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、液体吐出ヘッドに対するキャッピング手段や、クリーニング手段,加圧あるいは吸引手段,電気熱変換素子やこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、プリントとは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げることができる。
【０１７２】
また、搭載される液体吐出ヘッドの種類や個数についても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられたものの他、プリント色や濃度（明度）を異にする複数のインクに対応して複数個数設けられるものであってもよい。すなわち、例えば画像形成装置のプリントモードとしては黒色などの主流色のみのプリントモードだけではなく、液体吐出ヘッドを一体的に構成するか、複数個の組み合わせによるか何れでもよいが、異なる色の複色カラーまたは混色によるフルカラーの各プリントモードの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。この場合、プリント媒体の種類やプリントモードに応じてインクのプリント性を調整するための処理液（プリント性向上液）を専用の液体吐出ヘッドからプリント媒体に吐出することも有効である。
【０１７３】
さらに、以上説明した本発明の実施例においては、室温やそれ以下で固化し、室温で軟化もしくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジェット方式では液体自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行って液体の粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用プリント信号付与時に液状をなすものを用いてもよい。加えて、熱エネルギによる昇温を、固形状態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用させることで積極的に防止するため、または液体の蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するものを用いてもよい。何れにしても熱エネルギのプリント信号に応じた付与によって液化し、液体が吐出されるものや、プリント媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるものなどのような、熱エネルギの付与によって初めて液化する性質のものを使用する場合も本発明は適用可能である。このような場合の液体は、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態で、電気熱変換素子に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各液体に対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【０１７４】
なお、本発明にかかる画像形成装置の形態としては、コンピュータなどの情報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダなどと組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置や捺染装置の形態を採るものなどであっても良く、プリント媒体としては、シート状あるいは長尺の紙や布帛、あるいは板状をなす木材や石材,樹脂,ガラス,金属などの他に、３次元立体構造物などを挙げることができる。
【０１７５】
【発明の効果】
本発明によると、吐出口面を含む吐出口を形成する吐出口部、さらには吐出させる手段および液流路まで含めたヘッド構成全体を考慮することで、より一層の高画質化、高精細化、および記録速度の向上といった要求を満たすことのできる、総合的に優れた液体吐出を実現可能な液体吐出ヘッドおよび該ヘッドの製造方法を提供することができる。
【０１７９】
各目的を単独、あるいは組み合わせた複合的な目的を達成することのできる、複雑な形状でありながら容易に形成される液体吐出ヘッドおよび該液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドを搭載可能なインクジェットプリンタの一例の要部を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の液体吐出ヘッドを備えたインクジェットカートリッジの一例を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の第１実施例の液体吐出ヘッドの要部を模式的に示す概略斜視図である。
【図４】本発明の第１実施例の液体吐出ヘッドの一部を抽出した概念図である。
【図５】図４に示した吐出口の部分の拡大図である。
【図６】図５に示した吐出口の部分のインク付着状態を示す模式図である。
【図７】図４に示した実施例における主要部の模式図である。
【図８】図７中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図９〜図１５と共に本発明の第１実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図９】図７中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図８および図１０〜図１５と共に本発明の本発明の第１実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１０】図７中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図８,図９および図１１〜図１５と共に本発明の本発明の本発明の第１実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１１】図７中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図８〜図１０および図１２〜図１５と共に本発明の本発明の本発明の第１実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１２】図７中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図８〜図１１および図１３〜図１５と共に本発明の本発明の本発明の第１実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１３】図７中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図８〜図１２,図１４および図１５と共に本発明の本発明の本発明の第１実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１４】図７中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図８〜図１３および図１５と共に本発明の本発明の本発明の第１実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１５】図７中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図８〜図１４と共に本発明の本発明の本発明の第１実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１６】図１７〜図２１と共に従来の液体吐出ヘッドにおける突然不吐を説明するための概略断面図である。
【図１７】図１６および図１８〜図２１と共に従来の液体吐出ヘッドにおける突然不吐を説明するための概略断面図である。
【図１８】図１６,図１７および図１９〜図２１と共に従来の液体吐出ヘッドにおける突然不吐を説明するための概略断面図である。
【図１９】図１６〜図１８,図２０および図２１と共に従来の液体吐出ヘッドにおける突然不吐を説明するための概略断面図である。
【図２０】図１６〜図１９および図２１と共に従来の液体吐出ヘッドにおける突然不吐を説明するための概略断面図である。
【図２１】図１６〜図２０と共に従来の液体吐出ヘッドにおける突然不吐を説明するための概略断面図である。
【図２２】図２０に示した吐出口面の状態を示す模式図である。
【図２３】 (Ａ)は図２４〜図２６と共に本発明の液体吐出ヘッドの吐出口面に付着した液滴の移動を経時的に説明するための模式図、(Ｂ)はその概略断面図である。
【図２４】 (Ａ)は図２３,図２５および図２６と共に本発明の液体吐出ヘッドの吐出口面に付着した液滴の移動を経時的に説明するための模式図、(Ｂ)はその概略断面図である。
【図２５】 (Ａ)は図２３,図２４および図２６と共に本発明の液体吐出ヘッドの吐出口面に付着した液滴の移動を経時的に説明するための模式図、(Ｂ)はその概略断面図である。
【図２６】 (Ａ)は図２３〜図２５と共に本発明の液体吐出ヘッドの吐出口面に付着した液滴の移動を経時的に説明するための模式図、(Ｂ)はその概略断面図である。
【図２７】本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの一部を抽出拡大した概念図である。
【図２８】図２７に示した吐出口の内接円と外接円とを説明するための模式図である。
【図２９】図２７に示した吐出口の斜視図である。
【図３０】本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの吐出口の拡大図である。
【図３１】図３０中のＹ−Ｙ矢視断面図である。
【図３２】図３３〜図３９と共に本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図３３】図３２および図３４〜図３９と共に本発明の本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図３４】図３２,図３３および図３５〜図３９と共に本発明の本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図３５】図３２〜図３４および図３６〜図３９と共に本発明の本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図３６】図３２〜図３５および図３７〜図３９と共に本発明の本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図３７】図３２〜図３６,図３８および図３９と共に本発明の本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図３８】図３２〜図３７および図３９と共に本発明の本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図３９】図３２〜図３８と共に本発明の本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図４０】図４１〜図４５と共に本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出後の動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図４１】図４０および図４２〜図４５と共に本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出後の動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図４２】図４０,図４１および図４３〜図４５と共に本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出後の動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図４３】図４０〜図４２,図４４および図４５と共に本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出後の動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図４４】図４０〜図４３および図４５と共に本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出後の動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図４５】図４０〜図４４と共に本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの液体吐出後の動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図４６】図４７〜図５０と共に本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの吐出口面に付着した液滴の移動を経時的に説明するための概略断面図である。
【図４７】図４６および図４８〜図５０と共に本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの吐出口面に付着した液滴の移動を経時的に説明するための概略断面図である。
【図４８】図４６,図４７,図４９および図５０と共に本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの吐出口面に付着した液滴の移動を経時的に説明するための概略断面図である。
【図４９】図４６〜図４８および図５０と共に本発明の第２実施例における液体吐出ヘッドの吐出口面に付着した液滴の移動を経時的に説明するための概略断面図である。
【図５０】図４６〜図４９と共に本発明の液体吐出ヘッドの吐出口面に付着した液滴の移動を経時的に説明するための概略断面図である。
【図５１】図５２と共に本発明の液体吐出ヘッドの吐出口面に付着した液滴の移動を説明するための概略断面図である。
【図５２】図５１と共に本発明の液体吐出ヘッドの吐出口面に付着した液滴の移動を説明するための概略断面図である。
【図５３】本発明の第３実施例における液体吐出ヘッドの一部を抽出して示す概念図である。
【図５４】図５３に示した吐出口の拡大図である。
【図５５】本発明の第３実施例における液体吐出ヘッドの吐出口形状の変形例を説明するための拡大正面図である。
【図５６】図５５に示した吐出口の内接円と外接円とを説明するための模式図である。
【図５７】本発明の第３実施例における液体吐出ヘッドの吐出口形状の変形例を説明するための拡大正面図である。
【図５８】図５７に示した吐出口の内接円と外接円とを説明するための模式図である。
【図５９】本発明の第４実施例における液体吐出ヘッドの一部を抽出して示す概念図である。
【図６０】図５９に示した吐出口の拡大図である。
【図６１】 (Ａ)は本発明の第４実施例における液体吐出ヘッドの吐出口形状などを示す要部断面図、(Ｂ)はそのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６２】 (Ａ)は本発明の第５実施例における液体吐出ヘッドの吐出口形状などを示す要部断面図、(Ｂ)はそのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６３】図６４〜図６８と共に(Ａ)は本発明の第５実施例における液体吐出ヘッドの変形例を説明するための要部断面図、(Ｂ)はそのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６４】図６３および図６５〜図６８と共に(Ａ)は本発明の第５実施例における液体吐出ヘッドの変形例を説明するための要部断面図、(Ｂ)はそのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６５】図６３,図６４および図６６〜図６８と共に(Ａ)は本発明の第５実施例における液体吐出ヘッドの変形例を説明するための要部断面図、(Ｂ)はそのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６６】図６３〜図６５,図６７および図６８と共に(Ａ)は本発明の第５実施例における液体吐出ヘッドの変形例を説明するための要部断面図、(Ｂ)はそのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６７】図６３〜図６６および図６８と共に(Ａ)は本発明の第５実施例における液体吐出ヘッドの変形例を説明するための要部断面図、(Ｂ)はそのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６８】図６３〜図６７と共に(Ａ)は本発明の第５実施例における液体吐出ヘッドのさらに他の変形例を説明するための要部断面図、(Ｂ)はそのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６９】 (Ａ)は本発明の液体吐出ヘッドに対する比較例となる液体吐出ヘッドの要部断面図、(Ｂ)はそのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図７０】 (Ａ)は本発明の液体吐出ヘッドに対する比較例となる液体吐出ヘッドの要部断面図、(Ｂ)はそのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図７１】 (Ａ)は本発明の液体吐出ヘッドに対する比較例となる液体吐出ヘッドの要部断面図、(Ｂ)はそのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図７２】 (Ａ)は本発明の液体吐出ヘッドに対する比較例となる液体吐出ヘッドの要部断面図、(Ｂ)はそのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図７３】図７４〜図７８と共に図３に示す記録ヘッドの製造方法の一例を説明するための説明図である。
【図７４】図７３および図７５〜図７８と共に図３に示す記録ヘッドの製造方法の一例を説明するための断面図である。
【図７５】図７３,図７４および図７６〜図７８と共に図３に示す記録ヘッドの製造方法の一例を説明するための断面図である。
【図７６】図７３〜図７５,図７７および図７８と共に図３に示す記録ヘッドの製造方法の一例を説明するための断面図である。
【図７７】図７３〜図７６および図７８と共に図３に示す記録ヘッドの製造方法の一例を説明するための断面図である。
【図７８】図７３〜図７７と共に図３に示す記録ヘッドの製造方法の一例を説明するための断面図である。
【図７９】本発明を適用可能な他の形態の液体吐出ヘッドの一例を示す断面図である。
【図８０】図７９に示した液体吐出ヘッドにおける吐出口の正面図である。
【符号の説明】
１ 電気熱変換素子
２ 発泡室
３ 吐出口
４ 液路
８ 隅部
９ 角部
３１ 電気熱変換素子（ヒータ,インク吐出エネルギ発生素子）
３２ 吐出口
３２ａ 起部
３２ｂ 伏部
３３ インク供給口（開口部）
３４ 基板
３５ オリフィスプレート（吐出口プレート）
３５ａ 吐出口面
３５ｂ 吐出口板形成層
３６ インク流路壁
３６ａ 隔壁
３７ 発泡室
３７ａ 隅部
３８ 液流路
４０ 吐出口部
４１ 溝
４１ａ 頂部
４１ｂ 基部
４２ 微小突起部
４３ａ,４３ｂ 微小斜面部
４４ 微小凹部
４４ａ,４４ｂ テーパ
５０ インク流路形成部
６０ マスク
７０ インク供給のための部材
１００ インクジェット記録ヘッド
１０１ 気泡
１０２ メニスカス
１３１ ヒータ
１３２ 吐出口
１３３ 共通液室
１３４ 基板
１３５ 天板
１３８ 液流路
１４０ 吐出口部
１４１ 溝
２３１ 電気熱変換素子
２３２ 吐出口
２３２ｂ 角部
２３７ 発泡室
２３７ａ 隅部
２３８ 液路
４１１〜４１６ 溝部
１００１ 液体タンク
１００６ 移動駆動部
１００８ ケーシング
１０１０ 記録部
１０１０ａ キャリッジ部材
１０１２ カートリッジ
１０１２Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂ インクジェットカートリッジ
１０１６ ベルト
１０１８ モータ
１０２０ 駆動部
１０２２ａ,１０２２ｂ ローラユニット
１０２４ａ,１０２４ｂ ローラユニット
１０２６ 回復ユニット
１０２６ａ,１０２６ｂ プーリ
１０２８ 用紙
１０３０ 搬送装置
Ａ インク
Ａ₁ 吐出口の内接円
Ａ₂ 吐出口の外接円
Ｂ 気泡
Ｃ 濡れインク
Ｄ インク滴
Ｅ 濡れインク（自由インク）
Ｆ_M メニスカス後退方向
Ｆ_C メニスカス後退方向と反対方向
Ｇ 重心
Ｉ インク
Ｉ_a 主液滴（液体,インク）
Ｉ_b,Ｉ_c 液体（インク）
Ｉ_d 溝部に付着したインク（溝内のインク）
Ｉ_e 液流路内に残存しているインク
Ｋ インク保持領域
Ｌ 液室（インク供給口）から吐出口に向かう線
Ｍ メニスカス
Ｎ₁ 発泡室の幅寸法
Ｎ₂ 発泡室の長さ寸法
Ｏ 吐出口の中心
Ｏ₁ 吐出口の幅寸法
Ｏ₂ 吐出口の長さ寸法
Ｐ 用紙の搬送方向
Ｒ ベルトの回転方向
Ｒ₁,Ｒ₂,Ｒ₃,Ｒ₄ 微小曲面
Ｓ 用紙の搬送方向と略直交する方向
ｗ 隔壁の幅寸法
Ｚ 吐出口面に接触する平面
θ,θ₁,θ₃,θ₄ 伏部の角度（溝部の頂部のなす角）

Claims (8)

1. 液体を吐出するための吐出口を備える吐出口部と、
   該吐出口部に連通するとともに前記吐出口部に液体を導くための液流路と、
   該液流路に設けられて前記吐出口から液体を吐出するために利用される吐出エネルギー発生手段と
   を有する液体吐出ヘッドにおいて、
   前記吐出口部はエッチングにより形成されるとともに、
   前記液体の吐出方向に延在する複数の溝が前記吐出口の中心に対して分散して前記吐出口部に設けられ、該溝の頂部側から基部側へ突出する微小突起部が当該溝の前記液流路側の端部に設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記溝は、前記吐出口を有する面に沿った断面による開口部断面積が、前記吐出口側から前記液流路側へ増加するようなテーパ形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記溝の頂部および基部が、それぞれ微小曲面をなすことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記溝の前記吐出口側端部は、該溝の頂部近傍の領域が前記吐出口面の他の領域に比べて、相対的に液体の吐出方向に対して凹形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
5. 液体を吐出するための吐出口を備える吐出口部と、
   該吐出口部に連通するとともに前記吐出口部に液体を導くための液流路と、
   該液流路に設けられて前記吐出口から液体を吐出するために利用される吐出エネルギー発生手段と
   を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
   前記吐出口の中心に対して分散した複数の起部と伏部とを備えた吐出口形成用マスクを用いて、前記吐出口部および前記液体の吐出方向に延在する複数の溝をエッチングで形成するとともに、該溝の頂部側から基部側へ突出する微小突起部を当該溝の前記液流路側の端部に形成するエッチング工程を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記エッチング工程の前に、前記吐出口部を形成する部材の表面に撥水層を設ける工程を有するとともに、前記エッチング工程において前記吐出口部を形成する部材とともに前記撥水層を吐出口の形状に対応して除去することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 前記エッチング工程において、前記吐出口を有する面に沿った断面による開口部断面積が、前記吐出口側から前記液流路側へ増加するようなテーパ形状の溝を形成することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
8. 前記エッチング工程において、前記溝の前記吐出口側端部を、該溝の頂部近傍の領域が前記吐出口面の他の領域に比べて、相対的に液体の吐出方向に対して凹形状をなすように形成することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

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