JP3986039B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド、ヘッドカートリッジおよび液体吐出記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱エネルギーを液体に作用させることで起こる気泡の発生によって、所望の液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドを用いたヘッドカートリッジ、液体吐出装置に関する。
【０００２】
また本発明は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に対し記録を行う、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等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置に適用できる発明である。
【０００３】
なお、本発明における「記録」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を付与することをも意味するものである。
【０００４】
【従来の技術】
熱等のエネルギーをインクに与えることで、インクに急峻な体積変化（気泡の発生）を伴う状態変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着させて画像形成を行なうインクジェット記録方法、いわゆるバブルジェット記録方法が従来から知られている。このバブルジェット記録方法を用いる記録装置には、特公昭６１−５９９１１号公報や特公昭６１−５９９１４号公報に開示されているように、インクを吐出するための吐出口と、この吐出口に連通するインク流路と、インク流路内に配されたインクを吐出するためのエネルギー発生手段としての発熱体（電気熱変換体）とが一般的に設けられている。
【０００５】
上記のような記録方法によれば、品位の高い画像を高速、低騒音で記録することができるとともに、この記録方法を行うヘッドではインクを吐出するための吐出口を高密度に配置することができるため、小型の装置で高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容易に得ることができる等の多くの優れた点を有している。このため、このバブルジェット記録方法は近年、プリンター、複写機、ファクシミリ等の多くのオフィス機器に利用されており、さらに、捺染装置等の産業用システムにまで利用されるようになってきている。
【０００６】
他方、従来のバブルジェット記録方法においては、発熱体がインクに接した状態で加熱を繰り返すため、発熱体の表面にインクの焦げによる堆積物が発生する場合があった。また、吐出すべき液体が熱によって劣化しやすい液体の場合や十分に発泡が得られにくい液体の場合においては、前述の発熱体による直接加熱気泡形成では、良好な吐出が行われない場合もある。
【０００７】
これに対して、本願出願人は、特開昭５５−８１１７２号公報に、発泡液と吐出液とを分離する可撓性膜を介して、発泡液を熱エネルギーによって発泡させて吐出液を吐出する方法を提案している。この方法における可撓性膜と発泡液との構成は可撓性膜がノズルの一部に設けられているものであるが、それに対して、ヘッド全体を上下に分離する大きな膜を用いる構成が特開昭５９−２６２７０号公報に開示されている。この大きな膜は、液路を形成する２つの板材によって挟持されることによって２つの液路内の液体が互いに混合されないことを目的として設けられたものである。
【０００８】
他方、発泡液自体に特徴を持たせ、発泡特性を考慮したものとして、吐出液よりも低沸点の液体を用いる特開平５−２２９１２２号公報に開示されているものや、導電性を有する液体を発泡液として用いる特開平４−３２９１４８号公報に開示されているものがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
これに対し本発明者達は、分離膜の分離機能による効果を生かしながら、液体吐出をより高い水準にできる液体吐出ヘッドを提案している。
【００１０】
その液体吐出ヘッドとは、吐出口に連通する吐出液用の第１の液流路と、発泡液を供給あるいは移動可能に備えるとともに気泡発生領域を含む第２の液流路と、第１及び第２の液流路を分離し気泡発生領域と面する部分に凹部を有する可動分離膜とを有したものである。
【００１１】
上述したような液体吐出ヘッドにおいて、可動分離膜として、発泡に対する応答性のよい高分子材料を用いることは、吐出の安定化に効果がある。
【００１２】
しかし、高分子材料の場合、膜のたるみ量と、発泡パワーのバランスが吐出の安定性に影響を及ぼす。すなわち、膜のたるみ量より発泡パワーが勝ると、発泡パワーの一部が、膜を伸ばすエネルギーに変換されるので、そのバランス調整は非常に微妙である。
【００１３】
そこで、本発明者達は、上述のような液体吐出ヘッドの効果を損なわずに、液体吐出をより高い水準にできる液体吐出ヘッド、及び液体吐出ヘッドの製造方法を研究するに至った。
【００１４】
本発明は、この研究の中で生まれたもので、液滴吐出のために吐出効率を向上させることができ、吐出液滴の体積、或いは、吐出速度を安定および高める画期的な液体吐出ヘッドおよびその作製方法を提供するものである。
【００１５】
本発明の目的は、吐出口に連通する第１の液流路と、液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備する第２の液流路と、前記第１の液流路と前記第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜とを少なくとも有する液体吐出ヘッドにおいて、前記可動分離膜の変位を常に一定にすることで、吐出の安定化を図った、液体吐出ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の目的は、可動性分離膜により、吐出液と発泡液とを互いに常に実質的に分離し、発泡の圧力によって生じた力で可動性分離膜を変位させて、常に安定した吐出ができる液体吐出ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を達成するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、吐出用液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路と、発泡用液体に気泡を発生させる発熱素子を具備した素子基板を有し且つ前記第１の液流路に対応する第２の液流路と、前記第１の液流路および対応する前記第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜とを有する液体吐出ヘッドの製造方法において、前記可動分離膜となる有機膜を形成する第１の工程と、第１の工程で形成した有機膜に永久ひずみを与える第２の工程を有することを特徴とする。
【００１８】
前記第２の工程では、前記可動分離膜に降伏点を超える応力を付与することを特徴とする。前記可動分離膜はポリパラキシリレンを含むことが好ましい。
【００１９】
上記のとおりの構成では、第１液流路と第２液流路とを実質的に分離する可動分離膜を形成した後、所望の可動分離膜に永久ひずみを与えることで、当該可動分離膜の弾性のほとんどが消失し（すなわち可動分離膜が塑性変形し）、発泡パワーの一部が膜を伸ばすエネルギーに変換されない様になる。そのため、塑性域にある所望の可動分離膜においては、発泡パワーの一部が膜を伸ばすエネルギーに変換されない分、弾性域にある他の可動分離膜と同じ発泡パワーを付与した場合と比較して膜を大きく変位させることができるので、吐出滴が大ドットとなる。つまり本発明は、所望の可動分離膜に対し小ドットと同じ発泡パワーで大ドットの吐出滴に変更できる。したがって、本発明のひずみ工程を付加すれば、マルチノズルヘッドにおいて大ドットと小ドッドを部分的に打ち分けたり、ばらつきのない定量の液滴を吐出させたりするために吐出滴量を大きく調整したい場合、発泡パワーの調整なしで済む。このようなヘッドは発泡パワーを高めなくても大ドットを吐出できるため、消費電力を低減でき、ヘッドの高寿命化に繋がる。
【００２０】
また、本発明は、上述したように、上記分離膜の材料として有機膜を用いる場合の新たな課題認識に基づく発明をも含むものであり、この発明については後述する実施例により理解できよう。
【００２１】
なお、本発明の説明で用いる「上流」「下流」とは、液体の供給源から気泡発生領域（または可動部材）を経て、吐出口へ向かう液体の流れ方向に関して、またはこの構成上の方向に関しての表現として用いられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である液体吐出ヘッドの分解斜視図である。
また、図２は図１に示す液体吐出ヘッドの液流路方向に沿って切断した断面図であり、図３は図１に示す液体吐出ヘッドの発熱素子の配列方向に沿った断面図である。
【００２４】
図１〜３に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッドは、それぞれ液体に気泡を発生させるためのエネルギーを与えるための複数の発熱素子２が並列に設けられた液体吐出ヘッド用基体１と、この液体吐出ヘッド用基体１上に接合された液流路一体型の天板６と、液体吐出ヘッド用基体１の前端面１ａ及び天板６の前端面６ａを覆って接合されたオリフィスプレート１０とを有する。
【００２５】
液体吐出ヘッド用基体１は、上記発熱素子２が形成された素子基板３上設けられた台座４に接着剤３５を介して、弾性を有する可動分離膜５を設けたものである。可動分離膜５の各発熱素子２と対面する部位は、台座４とは接触せずに素子基板３と間隔をおいて支持される可動部５ａとなっており、素子基板３と台座４と可動分離膜５とにより、それぞれ発泡液が供給され各発熱素子２に対応した複数の第２の液流路１４が構成される。素子基板３には、第２の液流路１４に発泡液を供給するための供給口１５と、第２の液流路１４に供給された発泡液を第２の液流路１４から排出するための排出口１６とが形成される。
【００２６】
また、素子基板３には、各発熱素子２に接続する配線（不図示）が形成されるとともに、外部からの電気信号の入力端子となる外部コンタクトパッド９が設けられており、外部コンタクトパッド９から配線を介して所望の発熱素子２に電圧を印加することで、各発熱素子２を個別に駆動可能である。
【００２７】
天板６は、それぞれ吐出液が供給され各発熱素子２に対応する複数の第１の液流路１２及び共通液室１３を形成するためのもので、各第１の液流路１２を仕切る流路壁７と、各第１の液流路１２へ供給する吐出液を一時的に保持する共通液室１３を構成する液室枠８とを一体に形成したものである。
【００２８】
オリフィスプレート１０には、それぞれ各第１の液流路１２と連通する複数の吐出口１１が形成されている。
【００２９】
第１の液流路１２と第２の液流路１４とは、可動分離膜５によって完全に区分されており、第１の液流路１２内の吐出液と第２の液流路１４内の発泡液とは、それぞれ別の供給経路によって供給される。
【００３０】
吐出液は後述するインクタンク等から共通液室１３に供給され、第１の液流路１２を通って吐出口１１から吐出される。発泡液は、供給口１５から第２の液流路１４に供給されて第２の液流路１４を満たし、発熱素子２の駆動による気泡の発生に伴って排出口１６から排出される。本実施形態では、供給口１５は上述した第１の液流路１２における吐出液の流れ方向に関して発熱素子２の上流側に設けられ、排出口１６は発熱素子２の下流側に設けられている。従って、発泡液は図２に矢印で示すように、第１の液流路１２における吐出液の流れ方向と同じ方向に流れており、不図示の液体移動経路により移動または循環されている。
【００３１】
ここで、可動分離膜５の形状について、図２及び図３を参照して詳細に説明する。
【００３２】
可動分離膜５は台座４の上面に接合されているが、台座４は各第２の液流路１４を構成する領域がくり抜かれた形状をしており、この領域では可動分離膜５は発熱素子２に向かって凸状に形成され、この凸状の部分が可動部５ａとなっている。より詳しくは、可動分離膜５は台座４の上面から第１の液流路１２側に向かって一旦立ち上がった後、素子基板３側に反転するように屈曲し、このようにして、発熱素子２に向かって凸状の可動部５ａが形成される。つまり、可動分離膜５の可動部５ａの周辺部は、第１の液流路１２側に向かって凸状となっている。可動部５ａは、発熱素子２に対面しており、第２の液流路１４における可動部５ａと発熱素子２との間の領域を、気泡発生領域という。
【００３３】
可動分離膜５は台座４の上面に接合されているが、台座４は各第２の液流路１４を構成する領域がくり抜かれた形状をしており、この領域を覆う部分が可動部５ａとなっている。可動部５ａの形状は、より詳しくは、可動分離膜５は台座４との固定部分の端部から第１の液流路１２側に向かって一旦立ち上がった後、素子基板３側に反転するように屈曲し、このようにして、発熱素子２と対面する領域が発熱素子２に向かって凸となり、その周辺部すなわち台座４との固定部分から発熱素子２と対面する領域までの間の領域が、第１の液流路１２側に向かって凸状となっている。第２の液流路１４の、可動分離膜５の発熱素子２と対面する部分と発熱素子２との間の領域を、気泡発生領域という。
【００３４】
次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。
【００３５】
まず、天板６の製造方法について、図４を用いて簡単に説明する。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、まず、シリコンウェハ（Ｓｉ基板）２１の両面に熱酸化によるＳｉＯ₂膜２２を約１μmの厚さで形成した後、前述した共通液室となる部分をフォトリソグラフィー等の周知の方法を用いてパターニングする。そして、その上に流路壁となるＳｉＮ膜２３をマイクロウェーブＣＶＤ法（以下、μＷ−ＣＶＤ法と表記）を用いて約３０μm成膜した。ここでμＷ−ＣＶＤ法によるＳｉＮ膜２３の成膜に使用するガスは、モノシラン（SiH₄）、窒素（N₂）、アルゴン（Ar）の混合ガスを用いた。なお、使用するガスの成分としては上記以外にも、ジシラン（Si₂H₆）やアンモニア（NH₃）等を組み合わせてもよい。
【００３７】
本実施形態では、マイクロ波（2.45GHz）のパワーを1.5「kW」、 SiH₄／N₂／Ar＝100/100/40[sccm]のガス流量を供給して、5[mTorr]（6.65Pa）の高真空下で、ＳｉＮ膜２３の成膜を行った。また、それ以外の成分比や、ＲＦ電源を使用したＣＶＤ法等でＳｉＮ膜２３の成膜を行ってもよい。
【００３８】
次に、図４（ｂ）に示すように、ＳｉＮ膜２３の流路壁７となる部分及び共通液室となる部分をフォトリソグラフィー等の周知の方法を用いてパターニングし、誘電結合プラズマを使ったエッチング装置を用いてトレンチ構造にエッチングを行った。
【００３９】
その後、図４（ｃ）に示すように、テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイド（以下、ＴＭＡＨと表記）を用いて、シリコンウェハ２１の共通液室の開口となる部分をシリコンウェハー貫通エッチングをして、流路壁７及び液室枠８が一体となった天板６を製造することができる。
【００４０】
次に、図５及び図６を用いて、可動分離膜が一体となった液体吐出ヘッド用基体の製造方法について説明する。なお、以下の説明において、工程ａ〜工程ｅは、それぞれ図５及び図６の（ａ）〜（ｅ）に対応する。
【００４１】
（工程ａ）
発熱素子２及び外部コンタクトパッド９（図１参照）等が形成された素子基板３の上面全体に、外部コンタクトパッド９を保護するための保護層として、ＴｉＷ膜をスパッタリング法を用いて約５０００Åの膜厚で形成する。次いで、ＴｉＷ膜の上に、ＳｉＮ膜をプラズマＣＶＤ法により約１０μmの厚さで成膜し、このＳｉＮ膜の第２の液流路となる部分、及び外部コンタクトパッド９が形成された領域以外をフォトリソグラフィ等の周知の方法を用いてパターニングして、台座４を形成する。なお、素子基板３はシリコンからなり、発熱素子２は、このシリコンに半導体製造プロセスを用いて形成されている。
【００４２】
ＳｉＮ膜の膜厚は、第２の液流路の高さを決定するものとなるため、第２の液流路への液体の供給形態等に応じて流路全体のバランス上、最も可動部の効果が大きくなるような値にすることが望ましい。また、ＳｉＮは半導体プロセスに一般的に使用され、耐アルカリ性に優れるとともに化学的安定性がある。
【００４３】
（工程ｂ）
台座４が形成された素子基板３の上面に、Ａｌ膜をスパッタリング法により約５μmの厚さで成膜し、第２の液流路となる部分及びその周縁部以外をフォトリソグラフィ等の周知の方法を用いてパターニングして、犠牲層３２を形成する。これにより犠牲層３２は、その周辺部が台座４の上に乗り上がった状態で凸状に形成される。
【００４４】
（工程ｃ）
台座４及び犠牲層３２の上面に、接着剤３５となるシランカップリング剤を層状に塗布する。
【００４５】
（工程ｄ）
接着剤３５の上面に、分離可動膜５となるポリパラキシリレン膜をＣＶＤ法により約２μｍの膜厚で形成する。本発明に使用されるポリパラキシリレンの基本的な構造、製造法、重合法などは、米国特許第３３７９８０３号公報、特公昭４４−２１３５３号公報、特公昭５２−３７４７９号公報等に開示されている。
【００４６】
得られた被膜は、耐熱性に優れ、各種有機溶剤をはじめ酸、アルカリ等の耐薬品性に優れ、各種基体の遮断性に優れ、伸縮追従性に優れる。また、被膜形成が気相重合法によるため、細部及び複雑な形状の部分においてもコンフォーマル（同形）コーティングが可能である。
【００４７】
（工程ｅ）
素子基板３の裏面に熱酸化によりＳｉＯ₂膜を約１μmの膜厚で形成した後、フォトリソグラフィ等の周知の方法を用いて供給口１５及び排出口１６の開口部分をパターニングする。そして、素子基板３の裏面に対して、誘電結合プラズマを使ったエッチング装置を用いて、トレンチ構造エッチングにより１０〜５０μmの径の円柱状の供給口１５及び排出口１６を形成する。この際、犠牲層３２がエッチングストップ層として作用するので、可動分離膜５はエッチングされない。その後、燐酸・酢酸・塩酸の混合液を用いて犠牲層３２を除去し、さらに、接着剤３５を除去して第２の液流路１４を形成する。接着剤３５の除去の際、台座４が溶剤のマスクとして機能し、溶剤は犠牲層３２が除去されて接着剤３５が露出した部分に作用する。その結果、溶剤は台座４と可動分離膜５とで挟まれた領域には作用しないので、接着剤３５は、可動分離膜５の台座４との固定部となる領域だけに残り、可動分離膜５の可動部５ａと接している領域が確実に除去される。つまり、この工程により、接着剤３５は、可動分離膜５の可動部５ａと接している領域がパターニングされる。
【００４８】
従って、可動分離膜５は、固定部となる部分のみが接着剤３５を介して台座４に固定され、可動部５ａに接着剤３５が残ることはない。また、可動分離膜５は台座４に接着剤３５を介して固定されるので、可動分離膜５を台座４に直接固定する場合に比べて、可動分離膜５の固着力が強力なものとなる。これにより、可動分離膜５の固定部は確実に台座４に固定され、結果的に後述する可動部５ａの動作が安定して行われるので、吐出特性が安定する。
【００４９】
第２の液流路１４を構成する可動分離膜５を接着剤により固定する場合、接着剤の漏れや接着不良が発生すると、後述するような可動分離膜５の動作が不安定になってしまう。特に、接着剤の残り方にばらつきが発生すると、可動分離膜５の可動範囲がばらつき、結果として、吐出量などの吐出特性がばらついてしまう。そこで本発明のように、接着剤３５の上に可動分離膜５を形成した後、可動分離膜５の裏面側（第２の液流路側）からこの接着剤３５を除去することで、可動分離膜５の接着に不要な部分のみが除去されてパターニングされるので、高精度に可動分離膜５の可動範囲を確保することができる。これにより、吐出特性のばらつきが少ないものとなる。特に、接着剤としてシランカップリング剤を用いることにより、接着部分の耐久性がより向上する。本実施例に使用したシランカップリング剤はＡ−１８７（日本ユニカ（株）製）である。Ａ−１８７は１分子内に無機物に対して反応性をもつ部分と、有機物と無機物との接着助剤として優れた特性を有する。
【００５０】
このとき、可動分離膜５の台座との接合領域の端部の接着剤がわずかに除去される場合があるが、除去されるとしても、塗布した接着剤の厚み（約５０００オングストローム）のレベルでしか除去されないので、接合領域の幅には実用上影響を与えない。
【００５１】
なお、本実施形態のように第２の液流路１４を液体移動経路とし、素子基板３に供給口１５及び排出口１６の複数の貫通穴を設けることで、犠牲層３２及び接着剤３５の除去が促進される。
【００５２】
以上、可動分離膜５が一体の液体吐出ヘッド用基体１の製造方法によれば、厚さが２μｍ程度の極めて薄い可動分離膜５を単体で取り扱うことがなくなるので、膜の取付け装置の複雑化や、膜の取付け時に膜を損傷させるといった危険性が防止される。
【００５３】
さらに、可動分離膜５を、発熱素子２を備える素子基板３と一体化して設けることにより、可動部５ａの発熱素子２に対する位置決めがより正確に行われることから、製品のロット等による吐出特性のばらつきを抑えることができる。また、半導体製造プロセスを利用して第２の液流路１４を形成しているので、流路ピッチを１０〜２０μｍ程度まで狭くすることができ、ノズルの高密度化を容易に実現することができる。
【００５４】
次に、天板６と液体吐出ヘッド用基体１との接合について説明する。
【００５５】
本実施形態では、天板６と基体１とは不図示のばねを用いて、天板６のみを加圧するか、もしくは両者を挟持して互いに加圧することで密着させている。このとき、第１液流路を形成する側壁は、対応する第２液流路の側壁の上部に設けられている有機樹脂膜としてのポリパラキシリレンの可動分離膜５に密着するので、互いに隣接する第１の液流路のシール性が向上する。本実施例の場合、図３の断面図に示すように、天板１の第１の液流路を形成する流路壁７の有機分離膜５との接触領域の幅Ｗ1よりも、第２の液流路を形成する台座４への、接着剤３５による分離膜の接合領域の幅Ｗ2の方が広くなっている。したがって、有機分離膜の流路壁７との接触領域の端部５ｂと、分離膜の可動部５ａの固定端となる部分（接合領域の端部）５ｃとは位置がずれているので、耐久性に優れる可動分離膜を提供することができる。特に、有機可動分離膜の材料として、ポリパラキシリレンを用いることは、耐久性の観点からより好ましい。
【００５６】
この時、使用した常温接合装置は、予備室と圧接室の二つの真空チャンバーからなり、真空度は１〜１０[Pa]にしてある。そして、予備室において、液体吐出ヘッド用基体１と天板６とを接合する部分の位置決めをするためのアライメント位置を画像処理を用いて合わせた状態にする。その後、その状態を維持したまま、圧接室に搬送して、サドルフィールド型高速電子ビームによって、接合する部分のＳｉＮ膜の表面にエネルギー粒子を照射させる。この照射により表面を活性化させた後、液体吐出ヘッド用基体１と天板６とを接合する。この際、強度を上げるために、２００度以下の加温もしくは、加圧を行うこともある。
【００５７】
なお、ポリパラキシリレンの除去領域としては、ノズル列の配列密度が低い場合には、天板６と接合される領域のみでもよいが、ノズル列を高密度に配列する場合には、天板と基体との密着（あるいは接合）時の精度の観点から、天板６と接合される領域よりさらに５〜１０μｍ程度の余裕をもたせて除去を行うことが望ましい。
【００５８】
なお、上記接合方法としては、吐出ヘッド用基体１上の接合部分に薄膜（3000オングストローム）の水ガラス（珪酸ナトリウム）を塗布し、パターニングした後、１００度程度に加熱して天板６と接合する方法や、吐出ヘッド用基体１と天板６のうちどちらか一方に転写法等を用いて、接着剤を塗布した後、加温・加圧による接合を行ってもよい。
【００５９】
そして、液体吐出ヘッド用基体１と天板６との密着あるいは接合後に、オリフィスプレート１０を接合することで、液体吐出ヘッドが完成する。
【００６０】
オリフィスプレート１０もシリコン系の材料からなるものであり、例えば、吐出口１１を形成したシリコン基板を１０〜１５０μｍ程度の厚さに削ることにより形成される。なお、オリフィスプレート１０は本発明には必ずしも必要な構成ではなく、オリフィスプレート１０を設ける代わりに、天板６に流路壁７を形成する際に天板６の先端面にオリフィスプレート１０の厚さ相当の壁を残し、この部分に吐出口１１を形成することで、吐出口付きの天板とすることもできる。
【００６１】
次に、本実施形態の液体吐出ヘッドでの液体の吐出について、図７（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。図７（ａ）〜（ｅ）は、図１〜図３に示す液体吐出ヘッドの液体の吐出の様子を時系列的に説明するための流路方向の概略断面図である。なお図７では、可動分離膜５を台座４に固定する接着剤３５（図２等参照）は省略している。
【００６２】
図７において、吐出口１１に直接連通した第１の液流路１２内に、共通液室１３から供給される吐出液が満たされており、また、気泡発生領域を有する第２の液流路１４に、発熱素子２によって熱エネルギーを与えられることにより発泡する発泡液が満たされている。
【００６３】
図７（ａ）に示す初期状態においては、第１の液流路１２内の吐出液が毛細管力によって吐出口１１近傍まで引き込まれている。なお、本形態においては、吐出口１１が発熱素子２の第１の液流路１２への投影領域に対し、第１の液流路１２の液体流れ方向に関して下流側に位置している。なお、発泡液は前述のように第２の液流路１４内を矢印方向に流れ、移動している。
【００６４】
この状態において、発熱素子２に熱エネルギーが与えられると、発熱素子２が急速に加熱され、気泡発生領域の発泡液に接触する表面は発泡液を加熱発泡させる（図７（ｂ））。この加熱発泡により生じる気泡１７は、米国特許第４，７２３，１２９号に記載されているような膜沸騰現象に基づく気泡であり、発熱素子２の表面全域に一斉にきわめて高い圧力を伴って発生するものである。このときに発生する圧力は、圧力波となって第２の液流路１４内の発泡液を伝搬し、可動分離膜５に作用して、それにより、可動分離膜５の可動部５ａが変位して、第１の液流路１２内の吐出液の吐出が開始される。
【００６５】
発熱素子２の表面全体に発生した気泡１７が急速に成長していくと、膜状となる（図７（ｃ））。発生初期のきわめて高い圧力による気泡１７の膨張は、可動部５ａをさらに変位せしめ、それにより、吐出口１１からの第１の液流路１２内の吐出液の吐出が進む。その後、さらに気泡１７が成長すると、可動部５ａの変位が大きくなり（図７（ｄ））、その後気泡が消泡すると、可動部５ａもそれ自身の復元力によって、図７（ａ）に示す初期状態に戻るように変位する（図７（ｅ））。
【００６６】
本実施形態の液体吐出ヘッドは、上述したように、可動分離膜５は台座４により素子基板３上に支持されており、その可動部５ａは第２の液流路１４側に凸となって発熱素子２に対面している。それにより、可動部５ａが発熱素子２に近接して配置されるので、気泡１７の発生に基づく圧力がより効率的に可動部５ａに作用する。従って、気泡１７の発生に伴う圧力を可動分離膜５を介して吐出液に伝搬させても、高い吐出効率で吐出液を吐出することができる。
【００６７】
また、可動部５ａが予め第２の液流路１４側に突出しているため、気泡１７の発生に基づく圧力により、気泡１７の圧力伝搬方向を吐出口方向に導くように可動部５ａが変位する際の変位量が大きくなり、このことも、吐出液の吐出効率の向上に大きく寄与している。
【００６８】
さらに、可動分離膜５の可動部５ａは、周辺部が第１の液流路１２側に凸となる形状をしているため、可動分離膜５の、台座４との接合部から発熱素子２と対面する領域までの間には、少なくとも２箇所の屈曲部が存在する。従って、可動分離膜５の可動部５ａが変位する際、台座４との接合部に加わる力を軽減または無くすることができ、接合部の耐久性が向上する。その結果、上述したように可動分離膜５が接着剤３５を介して台座４に固定されていることに加え、製造時における組み立て精度の向上と併せ、可動分離膜５の可動部５ａと固定部分とをそれぞれ確実に可動部及び固定部として機能させることができるので、高精細な出力画像を安定して得ることができる。
【００６９】
加えて、本実施形態では天板６をシリコン元素を含む材料で構成しているので、樹脂等で天板を作る場合に比べてヘッドの放熱性が向上する。また、第１の液流路１２を構成する流路壁７をＳｉＮで形成することにより、耐インク性をより高めている。
【００７０】
また、本実施形態では分離膜５の可動部５ａに対して所望の発泡パワーを付与することで可動部５ａを一定量変位させて、吐出口１１から定量の液滴を吐出させている。マルチノズルにおいて部分的に吐出滴を大きくしたい場合には、そのノズル内の発泡パワーをより大きくして可動部５ａの変位（移動、膨張または伸長など）を大きくすれば良い。さらに、同じ発泡パワーで各吐出滴の大きさ（量）がばらついてしまう場合には、各々の可動部５ａに対して発泡パワーを調整すれば良い。この場合、分離膜の各可動部５ａに対して微妙な調整が必要となる。そこで、マルチノズルにおいて発泡パワーの調整なしで部分的に大ドットと小ドットを吐出させたり、ばらつきのない定量の液滴を安定して吐出させることのできる液体吐出ヘッドを提供するために、図５及び図６に示した工程によるヘッド形態完成後、分離膜における所望の可動部（可動分離膜とも称す）を一度ひずませる、すなわち永久ひずみ（塑性ひずみ）を与える工程を追加することを本発明者らは更に提案する。
【００７１】
一般に、延伸されていない高分子材料について、実際によく見られる応力−ひずみ曲線の形を図８に示す。実験曲線は、試料にかかる力Ｆを時間の関数として、或いは伸びが時間と比例するから、伸びすなわち長さの変化の関数として得られる。この力Ｆを応力Ｓに、伸びをひずみγに変えて、前者を後者に対してプロットすることによって、応力−ひずみ曲線が得られる。図８のγ_Lまでは応力−ひずみ曲線は直線的で応力Ｓはひずみγに比例して増大する。ひずみγ_Lの点を弾性限度といい、この点を過ぎると応力は直線から外れ、応力が極大値となる降伏点γ_Yに達する。
【００７２】
本発明のヘッドにおいては、永久ひずみを与えるために膜のひずみ量が弾性限度となるひずみ量より大きくなるように、より好ましくは降伏点となるひずみ量より大きくなるように所望の可動分離膜に応力を与えればよい。当然ながら、膜が破断されない範囲で応力を付与する。例えば、可動分離膜をひずませるエージング処理として以下の条件で予備吐出を行った。
【００７３】
駆動周波数：１００００Ｈｚ
駆動電圧：２３Ｖ
吐出ノズル数：全吐
パルス数：６Ｅ６
可動分離膜をひずませる方法としては、特に上記方法に限られるものではなく、適正に膜をひずませることができればどんな方法でもよい。例えば発泡液路中に液体を循環させ、液体の出口を密閉し、入口から強制的に液体を送り込むことで、発泡液路中の内圧を高める方法を用いてもよい。
【００７４】
図９は分離膜５の可動部５ａにひずみを与える工程の一例を示す断面図である。
【００７５】
図９の（ａ）は、図５及び図６に示した工程によるヘッド形態完成後の可動分離膜の状態を示している。この分離膜５の可動部５ａに対して、通常のｋ値（１．２）よりも高いｋ値（１．３）で発泡を行う。そうすることで通常より高い発泡パワーが発生し、分離膜５の可動部５ａに応力がかかる（図９（ｂ）参照）。この時の応力の付与は核沸騰を利用した気泡１７の成長によることが所望の応力値を制御するうえで望ましい。こうすることで、分離膜５の可動部５ａは歪んで塑性域に達し、定常状態は図９（ｃ）に示すように可動分離膜の表面積が増大した状態になる。その後通常の発泡を行うと、分離膜５の可動部５ａは図９（ｄ）のように変位し、安定した吐出が持続する。
【００７６】
このような方法では、ヘッド形態完成後、所望の可動分離膜を一度弾性限度を超えて変形させることで永久ひずみを生じさせて当該可動分離膜の弾性のほとんどを消失させ（すなわち可動分離膜を塑性変形させ）、発泡パワーの一部が膜を伸ばすエネルギーに変換されない様にしている。つまり、発泡パワーの全てが膜の変位だけに使われる様にしている。そのため、塑性域にある所望の可動分離膜においては、発泡パワーの一部が膜を伸ばすエネルギーに変換されない分、弾性域にある他の可動分離膜と同じ発泡パワーを付与した場合と比較して膜を大きく変位させることができるので、吐出滴が大ドットとなる。つまり本発明は、所望の可動分離膜に対し小ドットと同じ発泡パワーで大ドットの吐出滴に変更できる液体吐出ヘッドの製造方法を提供できる。このようなヘッドは発泡パワーを高めなくても大ドットを吐出できるため、消費電力を低減でき、ヘッドの高寿命化に繋がる。ここで、降伏点を超えて変形させることは、可動分離膜の弾性をほとんど消失させる観点からは好ましい。
【００７７】
このような方法のヘッドへの好ましい適用例を図１０〜図１２に基づいて以下に説明する。ここで、図１０から図１２は、それぞれ記録ヘッドを発熱素子２の配列方向に沿った模式的断面図で示しており、各ノズルの下に示される黒丸はそれぞれのノズルからの液滴を模式的に示している。
【００７８】
まず、図１０を用いて、各ノズルからの吐出量を最初から変えておく場合について説明する。
【００７９】
図１０（ａ）は、上述の製造方法により製造されたひずみを与える前の可動分離膜５ａを有する記録ヘッドを示しており、この記録ヘッドでは、各ノズルに設けられた発熱素子２から各可動分離膜に５ａに同じ発泡パワーを付与することにより、各吐出口から同量の液滴を安定して吐出させることが出来る。このとき、各可動分離膜５ａの変位量は同じである。
【００８０】
ここで、例えば、図に示す８つのノズルのうち、左側の４つについては相対的に小さい吐出量を与えるものとし、右側の４つについては相対的に大きい吐出量を与えるものとする。この場合、図１０（ｂ）に示すように、相対的に大きい吐出量を与える右側の４つのノズルについてのみ、通常よりも大きな発泡パワーを発生させて所定の可動分離膜に弾性限度を超える（好ましくは降伏点を超える）応力を付与し、所定の可動分離膜をひずませる。その結果、図１０（ｂ）に示すように、所定の可動分離膜の表面積が増大するような塑性変形が生じ、所定の可動分離膜の弾性のほとんどが消失する。
【００８１】
したがって、全ての可動分離膜に同じ発泡パワーを与えた場合、所定の可動分離膜については発泡パワーの一部が膜を伸ばすエネルギーに変換されない分、弾性域にある他の可動分離膜と比較して膜が大きく変位するため、図１０（ｃ）に示すように、所定の可動分離膜に対応する吐出口からは大ドットを吐出させることができる。
【００８２】
次に、記録ヘッドの製造段階で全ての吐出口から大ドットを吐出させる場合について、図１１を用いて説明する。
【００８３】
図１１（ａ）は、図１０（ａ）と同様、上述の製造方法により製造されたひずみを与える前の可動分離膜５ａを有する記録ヘッドを示しており、この記録ヘッドでは、各ノズルに設けられた発熱素子２から各可動分離膜に５ａに同じ発泡パワーを付与することにより、各吐出口から同量の液滴を安定して吐出させることが出来る。このとき、各可動分離膜５ａの変位量は同じである。
【００８４】
しかしながら、製造の精度ばらつきなどによっては、可動分離膜によっては同じ発泡パワーを付与しても他と比べて伸びが異なり、実際に吐出を行った場合に図１１（ｂ）の下図に示すように吐出滴にばらつきが見られることがある。
【００８５】
そこで、図１１（ｃ）に示すように通常より大きな発泡パワーで全ての可動分離膜に弾性限度を超える応力を付与することで、全ての可動分離膜をひずませ、図１１（ｄ）の上図のように、全ての可動分離膜について膜の表面積が増大するような塑性変形を生じさせる。これにより、全ての可動分離膜に同じ発泡パワーを与えた場合、全ての可動分離膜について発泡パワーの一部が膜を伸ばすエネルギーに変換されない分、膜が弾性域にあったときと比較して膜が大きく変位するため、図１１（ｄ）の下図に示すように全ての吐出口から大ドットを安定して吐出することができる。なお、すべての可動分離膜に弾性限度を超える応力を付与する代わりに、図１１（ｂ）での吐出量に基づいて、所定の吐出量以下のノズルに対してのみ、弾性限度を超える応力を付与するようにしてもよい。
【００８６】
また、上記のように大ドットを吐出させたときの発泡パワーを一様に下げれば、各吐出口から小ドットの液滴を吐出させることもできる。
【００８７】
次に、記録ヘッドの使用途中で各吐出口からの吐出量を調整する場合について、図１２を用いて説明する。
【００８８】
上述した例では図１０（ａ）等に示されるように各可動分離膜の形状が同じであれば各吐出口から同量の吐出滴が安定して得られていたが、ノズルごとに使用頻度は異なるため、使用頻度の少ないノズルでは同じ発泡パワーを付与しても他と比べて伸びが小さく、図１２（ａ）の下図に示すように吐出滴が小ドットになる事がある。つまり、各可動分離膜に同じ発泡パワーを付与しても各吐出口からの吐出量がばらつく場合がある。
【００８９】
この場合、小ドットとなる可動分離膜（図１２（ａ）の左から２番目、５番目、８番目の可動分離膜）について、図１２（ｂ）に示すように通常の発泡パワーより高い発泡パワーを発生させることで応力を付与し、その可動分離膜をひずませる。
【００９０】
この事により、図１２（ｃ）の上図に示すように、小ドットとなっていた可動分離膜が膜の弾性に影響されなくなるため、各可動分離膜に同じ発泡パワーを与えたときに各可動分離膜を一様に変位させることができ、図１２（ｃ）の下図に示すように各吐出口から同量の吐出滴（大ドット）が安定して得られる。
【００９１】
このように、本発明は有機膜に永久ひずみを与えることで有機膜に実質的なたるみを与えることができるものであり、その用途としては、図１１で説明したように製造時にすべての膜のひずみ量を同等にして吐出量を均等化すること、および、第１液流路の製造上の吐出量ばらつきを補正するために少なくとも所定の部分の流路に対応する有機分離膜のひずみ量を調整することや、あるいは図１２で示したように記録初期もしくは途中において、実際に記録される吐出量あるいは印字された画像に基づいて、手動または自動で、初期の有機分離膜に対して与える永久ひずみの量を調整し、吐出量を調整すること等が本発明には含まれるものである。
【００９２】
更に他の例を言えば、吐出量を最初から変えておきたい場合にも本発明は有効に利用できる。例えば、相対的に小さい吐出量を与える第１液流路と、相対的に大きい吐出量を与える第１液流路とを並設したい場合は、図１０に示したように前者の流路に対してはひずみを与えることなく、本明細書中でいう有機膜の製造を行えばよく、後者に対しては本発明でいう後述のひずみ付与手段によりひずみを与えればよい。
【００９３】
以上のような付加的な構造により、前述した高精細な出力画像を安定して得るという本実施形態の効果を、相乗的により優れたものとしている。
【００９４】
（第２の実施形態）
図１３及び図１４は、本発明の第２の実施形態である液体吐出ヘッドの断面図であり、図１３は液流路方向に沿った断面図、図１４は発熱素子の配列方向に沿った断面図を示す。
【００９５】
本実施形態の液体吐出ヘッドも、基本的な構成は第１の実施形態と同じである。すなわち、複数の発熱素子１０２が並列に設けられた素子基板１０３上に、可動分離膜１０５を支持する台座１０４が設けられ、この台座１０４上に、接着剤１３５を介して可動分離膜１０５が固着されることで、発熱素子１０２に対応する複数の第２の液流路１１４を有する液体吐出ヘッド用基体が構成される。そしてその上に、各発熱素子１０２の間に位置する複数の流路壁１０７が一体に設けられた天板１０６が接合されて、第２の液流路１１４と対応する第１の液流路１１２が構成される。また、液体吐出ヘッド用基体の前面及び天板１０６の前面を覆ってオリフィスプレート１１０が接合される。オリフィスプレート１１０には、各第１の液流路１１２にそれぞれ連通する複数の吐出口１１１が形成されている。
【００９６】
ここで、第１の液流路１１２と第２の液流路１１４とを完全に分離する可動分離膜１０５は、第１の実施形態と同様の形状をなし、発熱素子１０２と対面する可動部１０５ａが第２の液流路１１４側に向かって凸形状となっている。ただし、その突出量は第１の実施形態に比べて小さく、発熱素子１０３と可動部１０５ａとの距離が第１の実施形態よりも大きくなっている。
【００９７】
次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。
【００９８】
本実施形態の液体吐出ヘッドも、第１の実施形態と同様に、液体吐出ヘッド用基体に天板１０６を接合し、さらにオリフィスプレート１１０を接合することで製造される。ここで、天板１０６及びオリフィスプレート１１０の製造方法は第１の実施形態と同様であるのでそれらの説明は省略し、以下では液体吐出ヘッド用基体の製造方法について、図１５及び図１６を用いて説明する。なお、以下の説明において、工程ａ〜工程ｆは、それぞれ図１５及び図１６の（ａ）〜（ｆ）に対応する。
【００９９】
（工程ａ）
発熱素子１０２及び外部コンタクトパッド（不図示）等が形成された素子基板１０３の上面全体に、外部コンタクトパッドを保護するための保護層として、ＴｉＷ膜をスパッタリング法を用いて約５０００Åの膜厚で形成する。次いで、ＴｉＷ膜の上に、ＳｉＮ膜をプラズマＣＶＤ法により約１０μmの厚さで成膜し、このＳｉＮ膜の第２の液流路となる部分、及び外部コンタクトパッドが形成された領域以外をフォトリソグラフィ等の周知の方法を用いてパターニングして、台座１０４を形成する。なお、素子基板１０３はシリコンからなり、発熱素子１０２は、このシリコンに半導体製造プロセスを用いて形成されている。
【０１００】
（工程ｂ）
第２の液流路となる部分にＡｌ膜を約５μmの厚さで埋め込み、第１の犠牲層１３１を形成する。
【０１０１】
（工程ｃ）
台座１０４及び第１の犠牲層１３１の上面に、Ａｌ膜をスパッタリング法により約５μmの厚さで成膜し、第２の液流路となる部分及びその周縁部以外をフォトリソグラフィ等の周知の方法を用いてパターニングして、第２の犠牲層１３２を形成する。このとき、第１の犠牲層１３１と台座１０４との間には段差が生じており台座１０４の高さが第１の犠牲層１３１の高さよりも高くなっているので、第２の犠牲層１３２は、その周辺部が台座１０４の上に乗り上がった状態で凸状に形成される。
【０１０２】
（工程ｄ）
台座１０４及び第２の犠牲層１３２の上面に接着剤１３５となるシランカップリング剤を層状に塗布する。
【０１０３】
（工程ｅ）
接着剤１３５の上面に、分離可動膜１０５となるポリパラキシリレン膜をＣＶＤ法により約２μmの膜厚で形成する。
【０１０４】
（工程ｆ）
素子基板１０３の裏面に熱酸化によりＳｉＯ₂膜を約１μmの膜厚で形成した後、フォトリソグラフィ等の周知の方法を用いて供給口及び排出口の開口部分をパターニングする。そして、素子基板１０３の裏面に対して、誘電結合プラズマを使ったエッチング装置を用いて、トレンチ構造エッチングにより１０〜５０μmの径の円柱状の供給口及び排出口を形成する。この際、第１の犠牲層１３１がエッチングストップ層として作用するので、可動分離膜１０５はエッチングされない。
【０１０５】
その後、燐酸・酢酸・塩酸の混合液を用いて第１の犠牲層１３１及び第２の犠牲層１３２を除去し、さらに接着剤１３５を除去して第２の液流路１１４を形成する。これにより、第１の実施形態と同様に、接着剤１３５は台座１０４への可動分離膜１０５の固定部分のみに残り、可動部１０５ａに残ることはない。
【０１０６】
以上により、素子基板１０３の表面から可動部１０５ａまでの距離が約１０μmの可動分離膜１０５が形成された液体吐出ヘッド用基体が得られる。
【０１０７】
このような液体吐出ヘッド用基体を用いた液体吐出ヘッドは、第１の実施形態と同様に、可動分離膜１０５を単体で扱うことがなくなるため膜の取付けに関する不具合を防止でき、また、可動分離膜１０５の可動部１０５ａの形状に起因して、吐出効率が向上し高精細な出力画像を安定して得ることができるという効果がある。
【０１０８】
さらに本実施形態の液体吐出ヘッドは、可動分離膜１０５を形成するに当たって犠牲層を２層構造としているので、可動分離膜１０５をその可動部１０５ａを第２の液流路１１４に向かって凸形状としながらも、可動部１０５ａと発熱素子１０２との距離をとることができる。これにより、液体の吐出時における気泡の発生から消泡に至る過程で、可動部１０５ａに対する熱の影響が少なくなる。つまり、可動分離膜１０５の材料を選択する際、耐熱性に関しての制限が緩和されるので、可動分離膜１０５の材料の選択の範囲を広げることができる。
【０１０９】
また、本実施形態では複数の犠牲層を設けることにより可動部１０５ａと発熱素子１０２との距離を大きくしているが、膜厚の大きな単一の犠牲層により可動部１０５ａと発熱素子１０２との距離を大きくしてもよい。ただし、本実施形態のように可動部１０５ａの周辺部を第１の液流路１１２側に凸とした形状の場合は、犠牲層の膜厚を大きくすると、可動部１０５ａの周辺部の高さも高くなってしまう。可動部１０５ａの周辺部の高さが高くなると、天板と基板との距離が一定の場合、第１の液流路１１２内での液体の流れに乱れが生じ易くなり、液体の吐出やリフィル（第１の液流路１１２内での、上流側からの液体の補充）が不安定になってしまう傾向がある。従って、本実施形態のような可動部１０５ａの形状の場合には、犠牲層を複数回に分けて形成し、可動部１０５ａの周辺部の高さが高くなりすぎないようにすることが好ましい。
【０１１０】
また、本実施形態では分離膜１０５の可動部１０５ａに対して所望の発泡パワーを付与することで可動部１０５ａを一定量変位させて、吐出口１１１から定量の液滴を吐出させている。マルチノズルにおいて部分的に吐出滴を大きくしたい場合には、そのノズル内の発泡パワーをより大きくして可動部１０５ａの変位（移動、膨張または伸長など）を大きくすれば良い。さらに、同じ発泡パワーで各吐出滴の大きさ（量）がばらついてしまう場合には、分離膜１０５における各々の可動部１０５ａに対して発泡パワーを調整すれば良い。
【０１１１】
さらに、マルチノズルにおいて発泡パワーの調整なしで部分的に大ドットと小ドットを吐出させたり、ばらつきのない定量の液滴を安定して吐出させることのできる液体吐出ヘッドを提供するためには、図１５及び図１６に示した工程によるヘッド形態完成後、所望の可動分離膜を一度ひずませる（膜が破断されない範囲で永久ひずみを与える）工程（図９参照）を追加することが好ましい。この工程では、第１の実施形態で説明したとおり、所望の可動分離膜に応力を与えればよい。可動分離膜をひずませる方法としては、適正に膜に永久ひずみを与えることができればどんな方法でもよい。このようなひずみ処理を可動分離膜に施せば、当該可動分離膜の弾性のほとんどが消失し、発泡パワーの一部が膜を伸ばすエネルギーに変換されない。そのため、塑性域にある所望の可動分離膜においては、発泡パワーの一部が膜を伸ばすエネルギーに変換されない分、弾性域にある他の可動分離膜と同じ発泡パワーを付与した場合と比較して膜を大きく変位させることができるので、吐出滴が大ドットとなる。つまり、可動分離膜の永久ひずみ工程を追加すれば、所望の可動分離膜に対し小ドットと同じ発泡パワーで大ドットの吐出滴に変更できる液体吐出ヘッドの製造方法を提供できる。このようなヘッドは発泡パワーを高めなくても大ドットを吐出できるため、消費電力を低減でき、ヘッドの高寿命化に繋がる。
【０１１２】
（第３の実施形態）
図１７及び図１８は、本発明の第３の実施形態である液体吐出ヘッドの断面図であり、図１７は液流路方向に沿った断面図、図１８は発熱素子の配列方向に沿った断面図を示す。
【０１１３】
本実施形態の液体吐出ヘッドも、基本的な構成は第１の実施形態と同じである。すなわち、複数の発熱素子２０２が並列に設けられた素子基板２０３上に台座２０４が設けられ、この台座２０４上に、接着剤２３５を介して可動分離膜２０５が形成されて、発熱素子２０２に対応する複数の第２の液流路２１４を有する液体吐出ヘッド用基体が構成される。そしてその上に、各発熱素子２０２の間に位置する複数の流路壁２０７が一体に設けられた天板２０６が接合されて、第２の液流路２１４と対応する第１の液流路２１２が構成される。また、液体吐出ヘッド用基体の前面及び天板２０６の前面を覆ってオリフィスプレート２１０が接合される。オリフィスプレート２１０には、各第１の液流路２１２にそれぞれ連通する複数の吐出口２１１が形成されている。
【０１１４】
ここで、第１の液流路２１２と第２の液流路２１４とを完全に分離する可動分離膜２０５は、平坦な膜として形成され、素子基板２０３の表面と可動部２０５ａとの距離は、台座２０４の高さと等しいものとなっている。
【０１１５】
次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。
【０１１６】
本実施形態の液体吐出ヘッドも、第１の実施形態と同様に、液体吐出ヘッド用基体に天板２０６を接合し、さらにオリフィスプレート２１０を接合することで製造される。ここで、天板２０６及びオリフィスプレート２１０の製造方法は第１の実施形態と同様であるのでそれらの説明は省略し、以下では液体吐出ヘッド用基体の製造方法について、図１９及び図２０を用いて説明する。なお、以下の説明において、工程ａ〜工程ｅは、それぞれ図１９及び図２０の（ａ）〜（ｅ）に対応する。
【０１１７】
（工程ａ）
発熱素子２０２及び外部コンタクトパッド（不図示）等が形成された素子基板２０３の上面全体に、外部コンタクトパッドを保護するための保護層として、ＴｉＷ膜をスパッタリング法を用いて約５０００Åの膜厚で形成する。次いで、ＴｉＷ膜の上に、ＳｉＮ膜をプラズマＣＶＤ法により約１０μmの厚さで成膜し、このＳｉＮ膜の第２の液流路となる部分、及び外部コンタクトパッドが形成された領域以外をフォトリソグラフィ等の周知の方法を用いてパターニングして、台座２０４を形成する。なお、素子基板２０３はシリコンからなり、発熱素子２０２は、このシリコンに半導体製造プロセスを用いて形成されている。
【０１１８】
（工程ｂ）
第２の液流路となる部分にＡｌ膜を約１０μmの厚さで埋め込み、犠牲層２３１を形成する。これにより、第２の流路となる部分が完全に埋め込まれ、台座２０３の表面と犠牲層２３１の表面とは同一平面となる。
【０１１９】
（工程ｃ）
台座２０４及び犠牲層２３１の上面に、接着剤２３５となるシランカップリング剤を層状に塗布する。
【０１２０】
（工程ｄ）
接着剤２３５の上面に、分離可動膜２０５となるポリパラキシリレン膜をＣＶＤ法により約２μmの膜厚で形成する。
【０１２１】
（工程ｅ）
素子基板２０３の裏面に熱酸化によりＳｉＯ₂膜を約１μmの膜厚で形成した後、フォトリソグラフィ等の周知の方法を用いて供給口及び排出口の開口部分をパターニングする。そして、素子基板２０３の裏面に対して、誘電結合プラズマを使ったエッチング装置を用いて、トレンチ構造エッチングにより１０〜５０μmの径の円柱状の供給口及び排出口を形成する。この際、犠牲層２３１がエッチングストップ層として作用するので、可動分離膜２０５はエッチングされない。
【０１２２】
その後、燐酸・酢酸・塩酸の混合液を用いて犠牲層２３１を除去し、さらに接着剤２３５を除去して第２の液流路２１４を形成する。これにより、第１の実施形態と同様に、接着剤２３５は台座２０４への可動分離膜２０５の固定部分のみに残り、可動部２０５ａに残ることはない。
【０１２３】
以上により、台座２０４により支持された平坦な可動分離膜２０５を有する液体吐出ヘッド用基体が得られる。
【０１２４】
本実施形態では、可動分離膜２０５が単純な形状をしているので、可動分離膜２０５の形状を決定する犠牲層２３１の形成工程が簡略化され、結果的に、可動分離膜２０５が一体となった液体吐出ヘッド用基体を容易に製造することができる。これは特に、可動分離膜２０５の材料が熱の影響を受け易いものであり発熱素子２０２との距離を大きくする必要がある場合に有効である。
【０１２５】
（第４の実施形態）
図２１は、本発明の第４の実施形態である液体吐出ヘッドの分解斜視図である。また、図２２は図２１に示す液体吐出ヘッドの液流路方向に沿って切断した断面図であり、図２３は図２１に示す液体吐出ヘッドの発熱素子の配列方向に沿った断面図である。
【０１２６】
図２１〜２３に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッドも第１の実施形態と同様に、液体吐出ヘッド用基体３０１と、天板３０６と、オリフィスプレート３１０とを有する。
【０１２７】
液体吐出ヘッド用基体３０１は、それぞれ液体に気泡を発生させるためのエネルギーを与えるための複数の発熱素子３０２が設けられた素子基板３０３を有し、その上面に設けられた台座３０４に接着剤３３５を介して、各発熱素子３０２に対応する複数の互いに独立した個別分離膜３０５がそれぞれ各発熱素子３０２に間隔をおいて対面して支持されている。これにより液体吐出ヘッド用基体３０１には各発熱素子３０２に対応する第２の液流路３１４が形成される。個別分離膜３０５の、台座３０４との接合部以外の形状は、第１の実施形態と同様である。また、素子基板３０３には、第１の実施形態と同様に、第２の液流路３１４に発泡液を供給するための供給口と、第２の液流路３１４に供給された発泡液を第２の液流路３１４から排出するための排出口とが形成される。
【０１２８】
さらに本実施形態の液体吐出ヘッド用基体３０１では、台座３０４の上面に、第２の液流路３１２と対応する複数の第１の液流路３１４を構成する流路壁３０７と、共通液室３１３を構成する液室枠３０８とが一体に設けられている。
【０１２９】
このように、液体吐出ヘッド用基体３０１に流路壁３０７及び液室枠３０８が設けられていることにより、天板３０６は、共通液室３１３の開口が形成された板状の部材として形成されている。
【０１３０】
その他、第１の液流路３１２と第２の液流路３１４とは個別分離膜３０５によって完全に分離されている点や、各第１の液流路３１２に連通する複数の吐出口３１１がオリフィスプレートに設けられている点や、外部コンタクトパッド等が素子基板３０３に設けられている点などは第１の実施形態と同様である。
【０１３１】
次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。
【０１３２】
まず、天板３０６については、第１の実施形態と同様にシリコンウェハを用い、これにエッチング処理などにより共通液室３１３の開口を形成して作ることができる。また、オリフィスプレート３１０についても、第１の実施形態と同様にして作ることができる。
【０１３３】
次に、図２４及び図２５を用いて、液体吐出ヘッド用基体の製造方法について説明する。なお、以下の説明において、工程ａ〜工程ｈは、それぞれ図２４及び図２５の（ａ）〜（ｈ）に対応する。
【０１３４】
（工程ａ）
発熱素子３０２及び外部コンタクトパッド等が形成された素子基板３０３の上面全体に、外部コンタクトパッドを保護するための保護層として、ＴｉＷ膜をスパッタリング法を用いて約５０００Åの膜厚で形成する。次いで、ＴｉＷ膜の上に、ＳｉＮ膜をプラズマＣＶＤ法により約１０μmの厚さで成膜し、このＳｉＮ膜の第２の液流路となる部分、及び外部コンタクトパッドが形成された領域以外をフォトリソグラフィ等の周知の方法を用いてパターニングして、台座３０４を形成する。なお、素子基板３０３はシリコンからなり、発熱素子３０２は、このシリコンに半導体製造プロセスを用いて形成されている。
【０１３５】
（工程ｂ）
台座３０４が形成された素子基板３０３の上面に、Ａｌ膜をスパッタリング法により約５μmの厚さで成膜し、第２の液流路となる部分及びその周縁部以外をフォトリソグラフィ等の周知の方法を用いてパターニングして、犠牲層３３２を形成する。これにより犠牲層３３２は、その周辺部が台座３０４の上に乗り上がった状態で凸状に形成される。
【０１３６】
（工程ｃ）
台座３０４及び犠牲層３３２の上面に、接着剤３３５となるシランカップリング剤を塗布する。
【０１３７】
（工程ｄ）
接着剤３３５の上面に、ポリパラキシリレン膜をＣＶＤ法により約２μmの膜厚で形成し、それを犠牲層３３２上及びその周囲の台座３０４の部分のみを残して除去し、各発熱素子３０２に対応した互いに独立した複数の個別分離膜３０５を形成する。
【０１３８】
（工程ｅ）
個別分離膜３０５が形成された素子基板３０３上に、Ａｌ膜をスパッタリング法により成膜し、これをフォトリソグラフィ等の周知の方法でパターニングして、個別分離膜３０５上に、後述する流路壁３０８を形成する際のエッチングストップ層３３３を形成する。
【０１３９】
（工程ｆ）
エッチングストップ層３３３が形成された素子基板３０３上に、エッチングストップ層３３３及び台座３０４を覆って、ＳｉＮ膜３３４をμＷ−ＣＶＤ法により約５０μmの膜厚で形成する。その後、ＳｉＮ膜３３４の上面にＡｌ膜をスパッタリング法により成膜し、これを流路壁３０７となる部分及び液室枠３０８（図２１参照）となる部分をフォトリソグラフィ等の周知の方法でパターニングしてマスク３３５を形成する。
【０１４０】
（工程ｇ）
ＳｉＮ膜３３４に対してマスク３３５が形成された面からエキシマレーザを照射することによるレーザアブレーション加工により、ＳｉＮ膜３３４の第1の液流路となる部分及び共通液室となる部分を除去し、流路壁３０７及び液室枠３０８を形成する。このとき、ＳｉＮ膜３３４の除去される部分の底部にはエッチングストップ層３３３が存在しているため、個別分離膜３０５は除去されない。その後、エッチングストップ層３３３及びマスク３３５をエッチングにより除去する。このようにして形成される流路壁３０７の個別可動分離膜の近傍の領域３０７ａは、上述のエッチングストップ層３３３によりえぐられた形状となっている。
【０１４１】
（工程ｈ）
素子基板３０３の裏面に熱酸化によりＳｉＯ₂膜を約１μmの膜厚で形成した後、フォトリソグラフィ等の周知の方法を用いて供給口及び排出口の開口部分をパターニングする。そして、素子基板３０３の裏面に対して、誘電結合プラズマを使ったエッチング装置を用いて、トレンチ構造エッチングにより１０〜５０μmの径の円柱状の供給口及び排出口を形成する。この際、犠牲層３３２がエッチングストップ層として作用するので、個別分離膜３０５はエッチングされない。
【０１４２】
その後、燐酸・酢酸・塩酸の混合液を用いて犠牲層３３２を除去し、さらに接着剤３３５を除去して第２の液流路３１４を形成する。これにより、第１の実施形態と同様に、接着剤３３５は台座３０４への可動分離膜３０５の固定部分のみに残り、可動部に残ることはない。
【０１４３】
以上により、第１の液流路３１２を構成する流路壁３０７が一体となった液体吐出ヘッド用基体３０１が得られる。このように、液体吐出ヘッド用基体３０１に第１の液流路３１２を構成する流路壁３０７を一体に設けることで、第２の液流路３１４に対する第１の液流路３１２の位置ずれがなくなるので、吐出特性のばらつきが少ない信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。また、天板３０６を単純な板形状とすることができ、天板３０６を液体吐出ヘッド用基体３０１に接合する際の両者の位置決めに関しては、上述した第１〜第３の実施形態ほどの精度は要求されない。その結果、天板３０６と液体吐出ヘッド用基体３０１との位置決めに関する工程を簡略化することができる。
【０１４４】
以上、本実施形態では、発熱素子３０２と対面する部分が第２の液流路３１４に向かって凸となった形状の個別分離膜３０５を単層の犠牲層を利用して形成する例を示したが、第２の実施形態のように、犠牲層を複数回に分けて形成して個別分離膜３０５と発熱素子３０２との距離を大きくしたり、第３の実施形態のように、平坦な可動分離膜としてもよい。これらの場合でも、可動分離膜の形成後は、本実施形態で説明した工程ｄ以降の処理を行うことで、流路壁が一体となった液体吐出ヘッド用基体を得ることができる。
【０１４５】
また、本実施形態では個別分離膜３０５の可動部３０５ａに対して所望の発泡パワーを付与することで可動部３０５ａを一定量変位させて、吐出口３１１から定量の液滴を吐出させている。マルチノズルにおいて部分的に吐出滴を大きくしたい場合には、そのノズル内の発泡パワーをより大きくして可動部３０５ａの変位（移動、膨張または伸長など）を大きくすれば良い。さらに、同じ発泡パワーで各吐出滴の大きさ（量）がばらついてしまう場合には、分離膜３０５における各々の可動部３０５ａに対して発泡パワーを調整すれば良い。
【０１４６】
さらに、マルチノズルにおいて発泡パワーの調整なしで部分的に大ドットと小ドットを吐出させたり、ばらつきのない定量の液滴を安定して吐出させることのできる液体吐出ヘッドを提供するためには、図２４及び図２５に示した工程によるヘッド形態完成後、所望の可動分離膜を一度ひずませる（すなわち膜が破断されない範囲で永久ひずみを与える）工程を追加することが好ましい。この工程では、第１の実施形態で説明したとおり、所望の可動分離膜に弾性限度を超えた、好ましくは降伏点を超えた応力を与えればよい。可動分離膜をひずませる方法としては、適正に膜をひずませることができればどんな方法でもよい。
【０１４７】
図２６は分離膜３０５の可動部３０５ａにひずみを与える工程の一例を示す断面図である。
【０１４８】
図２６の（ａ）は、図２４及び図２５に示した工程によるヘッド形態完成後の分離膜の状態を示している。この分離膜に対して、通常のｋ値（１．２）よりも高いｋ値（１．３）で発泡を行う。そうすることで通常より高い発泡パワーが発生し、分離膜に応力がかかる（図２６（ｂ）参照）。この時の応力の付与は核沸騰を利用した気泡３１７の成長によることが所望の応力値を制御するうえで望ましい。こうすることで、分離膜３０５は歪んで塑性域に達し、定常状態は図２６（ｃ）に示すような膜の表面積が増大した状態になる。その後通常の発泡を行うと、分離膜は図２６（ｄ）のように変位し、安定した吐出が持続する。
【０１４９】
このようなひずみ処理を可動分離膜に施せば、当該可動分離膜の弾性のほとんどが消失し、発泡パワーの一部が膜を伸ばすエネルギーに変換されない。そのため、塑性域にある所望の可動分離膜においては、発泡パワーの一部が膜を伸ばすエネルギーに変換されない分、弾性域にある他の可動分離膜と同じ発泡パワーを付与した場合と比較して膜を大きく変位させることができるので、吐出滴が大ドットとなる。つまり、可動分離膜の永久ひずみ工程を追加すれば、所望の可動分離膜に対し小ドットと同じ発泡パワーで大ドットの吐出滴に変更できる液体吐出ヘッドの製造方法を提供できる。このようなヘッドは発泡パワーを高めなくても大ドットを吐出できるため、消費電力を低減でき、ヘッドの高寿命化に繋がる。
（その他の実施形態）
以上、本発明の要部の実施形態について説明を行なったが、以下に、本発明の各実施形態に適用可能なその他の実施形態及び各実施形態の他の変形例についての説明を行なう。なお、以下の説明で特に断りのない限りは、上述の各実施形態において適用可能である。
【０１５０】
＜液体吐出効率を向上させるための液体吐出ヘッドの吐出の基本原理＞
次に、本発明のような可動分離膜を用いた液体吐出ヘッドにおいて、吐出効率をよりすぐれたものとするための吐出の基本概念について２つの例を挙げて説明する。
【０１５１】
図２７〜図２９は、上述の液体吐出ヘッドによる吐出方法の実施例を説明するものための図であり、吐出口は、第１の液流路の端部域に配されており、吐出口の上流側（第１の液流路における吐出液の流れ方向に関して）に、発生した気泡の成長にしたがって変位する変位可能な可動分離膜の変位領域が存在している。また、第２の液流路は、発泡液を収納し、あるいは、発泡液で充填され（好ましくは、補充可能、より好ましくは、発泡液の移動可能）ており、気泡の発生領域を備えている。
【０１５２】
本例では、この気泡発生領域も、上述した吐出液の流れ方向に関して吐出口側よりも上流域に対応して位置する。加えて、分離膜は、気泡発生領域を形成する電気熱変換体よりも長く、可動領域として有するが、上記流れ方向に関して、電気熱変換体の上流側端部と第１の液流路の共通液室との間、好ましくは、該上流側端部に不図示の固定部を有している。したがって、分離膜の実質的な可動範囲は、図２７〜図２９で理解される。
【０１５３】
これらの図における可動分離膜の状態は、可動分離膜自体の弾性、厚さ、あるいは他の付加的構造から得られるもの全てを代表する要素である。
【０１５４】
「第１の吐出原理」
図２７は、本発明の液体吐出ヘッドによる第１の吐出方法（吐出工程の途中から本発明の変位工程を有する場合）を説明するための流路方向の断面図である。この例では図２７に示すように、吐出口７１１に直接連通した第１の液流路７０３内に、共通液室７４３から供給される第１の液体が満たされており、また、気泡発生領域７０７を有する第２の液流路７０４に、発熱体７０２によって熱エネルギーを与えられることにより発泡する発泡用の液体が満たされている。なお、第１の液流路７０３と第２の液流路７０４との間には、第１の液流路７０３と第２の液流路７０４とを互いに分離する可動分離膜７０５が設けられている。また、可動分離膜５とオリフィスプレート７０９とは互いに密着固定され、ここでもそれぞれの液流路内の液体が混ざり合うことはない。
【０１５５】
ここで、可動分離膜７０５は、通常、気泡発生領域７０７において発生する気泡によって変位する際、方向性を持たないか、むしろ、変位自由度の高い共通液室側へ変位が進行する場合がある。
【０１５６】
本適用例においては、この可動分離膜７０５の動きに着眼したものであって、可動分離膜７０５自体に直接的あるいは間接的に作用する変位の方向を規制する手段を設け、それにより、可動分離膜７０５の気泡によって生じる変位（移動、膨張または伸長等）を吐出口方向に向けるようにした。
【０１５７】
図２７（ａ）に示す初期状態においては、第１の液流路７０３内の液体が毛細管力によって吐出口７１１近傍まで引き込まれている。なお、本形態においては、吐出口７１１が発熱体７０２の第１の液流路７０３への投影領域に対し、第１の液流路７０３の液体流れ方向に関して下流側に位置している。
【０１５８】
この状態において、発熱体７０２（本形態においては、４０μm×１０５μmの形状を有する発熱抵抗体）に熱エネルギーが与えられると、発熱体７０２が急速に加熱され、気泡発生領域７０７の第２の液体に接触する表面は第２の液体を加熱発泡させる（図２７（ｂ））。この加熱発泡により生じる気泡７０６は、米国特許第４，７２３，１２９号に記載されているような膜沸騰現象に基づく気泡であり、発熱体表面全域に一斉にきわめて高い圧力を伴って発生するものである。このときに発生する圧力は、圧力波となって第２の液流路７０４内の第２の液体を伝搬し、可動分離膜７０５に作用して、それにより、可動分離膜７０５が変位して、第１の液流路７０３内の第１の液体の吐出が開始される。
【０１５９】
発熱体７０２の表面全体に発生した気泡７０６が急速に成長していくと、膜状となる（図２７（ｃ））。発生初期のきわめて高い圧力による気泡７０６の膨張は、可動分離膜７０５をさらに変位せしめ、それにより、吐出口７０１からの第１の液流路７０３内の第１の液体の吐出が進む。
【０１６０】
その後、さらに気泡７０６が成長すると、可動分離膜７０５の変位が大きくなる（図２７（ｄ））。なお、図２７（ｄ）に示す状態までは、可動分離膜７０５は、可動分離膜７０５の発熱体７０２に対向する領域の中央部７０５Ｃに対してその上流側部７０５Ａの変位と下流側部７０５Ｂの変位とがほぼ等しくなるように伸長し続けている。
【０１６１】
その後、さらに気泡７０６が成長すると、気泡７０６及び変位を続ける可動分離膜７０５が、それぞれ上流側部７０５Ａよりも下流側部７０５Ｂが相対的に大きく吐出口方向に変位し、それにより、第１の液流路７０３内の第１の液体が、吐出口７０１方向に直接的に移動せしめられる（図２７（ｅ））。
【０１６２】
このように、液体を吐出口方向へ直接移動させるように可動分離膜７０５が下流側の吐出方向へ変位する工程を有することにより、より吐出効率が向上する。さらに、相対的に上流側への液体の移動が少なくなり、ノズル内、特に、可動分離膜７０５の変位領域への液体のリフィル（上流側からの補充）に有効に作用することになる。
【０１６３】
また、図２７（ｄ），図２７（ｅ）に示すように、可動分離膜７０５自体も図２７（ｄ）から図２７（ｅ）に変化するように吐出口方向へ変位する場合、上述した吐出効率及びリフィル効率をさらに向上させることができるとともに、第１の液流路７０３内の発熱体７０２の投影領域の第１の液体を吐出口方向へ輸送移動を生じさせ、吐出量の向上を図ることができる。
【０１６４】
「第２の吐出原理」
図２８は、本発明の液体吐出ヘッドによる第２の吐出方法（初期段階から本発明の変位工程を有する例）を説明するための流路方向の断面図である。本例も上述した第１の吐出原理と基本的に同様な構成であるので、同一符号を用いて説明する。
【０１６５】
図２８（ａ）に示す初期状態においては、図２７（ａ）と同様に、第１の液流路７１３内の液体が毛細管力によって吐出口７１１近傍まで引き込まれている。なお、本形態においては、吐出口７１１が発熱体７１２の第１の液流路７１３への投影領域に対し、下流側に位置している。
【０１６６】
この状態において、発熱体７０２に熱エネルギーが与えられると、発熱体７０２が急速に加熱され、気泡発生領域７０７の第２の液体に接触する表面は第２の液体を加熱発泡させる（図２８（ｂ））。このときに発生する圧力は、圧力波となって第２の液流路７０４内の第２の液体を伝搬し、可動分離膜７０５に作用して、それにより、可動分離膜７０５が変位して、第１の液流路７０３内の第１の液体の吐出が開始される。
【０１６７】
発熱体７０２の表面全体に発生した気泡７０６が急速に成長していくと、膜状となる（図２８（ｃ））。発生初期のきわめて高い圧力による気泡７０６の膨張は、可動分離膜７０５をさらに変位せしめ、それにより、吐出口７１１からの第１の液流路７０３内の第１の液体の吐出が進む。このとき、図２８（ｃ）に示すように、可動分離膜７０５は、初期の段階から可動領域のうち、上流側部７１５Ａよりも下流側部７１５Ｂの変位が相対的に大きく変位している。それにより、第１の液流路７０３内の第１の液体が吐出口７１１へ初期から効率良く移動せしめられる。
【０１６８】
その後、さらに気泡７０６が成長すると、図２８（ｃ）の状態に対して可動分離膜７０５の変位及び気泡の成長が促進されるため、それに伴って可動分離膜７０５の変位も大きくなる（図２８（ｄ））。特に、可動領域の下流側部７１５Ｂが上流側部７１５Ａ及び中央部７１５Ｃよりもさらに大きく吐出口方向に変位することにより、第１の液流路７０３内の第１の液体が吐出口方向に直接的に加速して移動するとともに、上流側部７１５Ａの変位が全工程中で少ないため、上流方向への液移動が少なくなる。
【０１６９】
したがって、吐出効率、とりわけ吐出速度を向上させることができるとともに、ノズルの液体のリフィル及び吐出液滴の体積の安定化にも有利となる。
【０１７０】
その後、さらに気泡７０６が成長すると、可動分離膜７０５の下流側部７１５Ｂ及び中央部７１５Ｃがさらに吐出口方向に変位、伸長し、上述した効果、すなわち、吐出効率及び吐出速度の向上が図られる（図２８（ｅ））。特に、この場合の可動分離膜７０５の形状においては、断面形状から示されるものだけではなく、液流路の幅方向の変位、伸長も大きくなるため、第１の液流路７０３内の第１の液体を吐出口方向に移動させる作用領域が大きくなり、相乗的に吐出効率が向上する。特に、このときの可動分離膜７０５の変位形状を人間の鼻の形状に類似していることから鼻形状と称する。なお、この鼻形状においては、図２８（ｅ）に示すように、初期状態において上流側に位置していたＢ点が初期状態において下流側に位置していたＡ点よりも下流側に位置するような「Ｓ」字形状や図２７（ｃ）のようにこれらのＡ，Ｂ点が同等の位置にあるような形状を含むものとする。
【０１７１】
「可動分離膜の変位の形態例」
図２９は、本発明の液体吐出ヘッドによる吐出動作時の可動分離膜の変位工程を説明するための流路方向の断面図である。
【０１７２】
ここでは、特に、可動分離膜の可動範囲及び変位の変化に着目して説明を行うため、気泡や第１の液流路や吐出口の図示は省略するが、いずれの図も基本的な構成として、第２の液流路７０４のうち、発熱体７０２の投影領域近辺が気泡発生領域７０７であり、第２の液流路７０４と第１の液流路７０３とは可動分離膜７０５によって、常時、すなわち初期から変位期間にわたって実質的に分離されている。また、発熱体７０２の下流側端部（図中Ｈ線）を境に下流側に吐出口、上流側に第１の液体の供給部が設けられている。なお、以降における「上流側」、「下流側」は、可動分離膜の可動範囲の中央部から見て、流路の液体流れ方向に関しての意味である。
【０１７３】
図２９（ａ）に示すものにおいては、可動分離膜７０５が、初期状態から図中▲１▼、▲２▼、▲３▼の順で変位していき、上流側よりも下流側の方が大きく変位する工程を初期から有しており、特に、吐出効率を高めるとともに下流側の変位が第１の液流路７０３内の第１の液体を吐出口方向へ押し出すような移動を生じさせる作用があるため、吐出速度の向上を図ることができる。なお、図２９（ａ）では、上記可動範囲は実質一定とした。
【０１７４】
図２９（ｂ）に示すものにおいては、可動分離膜７０５が、図中▲１▼、▲２▼、▲３▼の順で変位していくに従って、可動分離膜７０５の可動範囲が吐出口側へ移動または拡大している。この形態において、上記可動範囲はその上流側が固定されている。ここで、可動分離膜７０５の下流側が上流側よりも大きく変位していくとともに、気泡の成長自体をも吐出口方向に成長させることができるため、吐出効率をより一層高めることができる。
【０１７５】
図２９（ｃ）に示すものにおいては、可動分離膜７０５が、初期状態▲１▼から図中▲２▼に示す状態までは上流側と下流側とが均等または上流側の方がやや大きく変位するが、図中▲３▼から▲４▼に示すようにさらに気泡が成長すると、下流側の方が上流側よりも大きく変位する。それにより、可動領域上部の第１の液体をも吐出口方向へ移動させることができ、吐出効率を向上させることができるとともに、吐出量を増大させることができる。
【０１７６】
さらに、図２９（ｃ）中▲４▼に示す工程においては、可動分離膜７０５のある点Ｕが、初期状態においてそれによりも下流に位置していた点Ｄよりも吐出口側に変位するため、この膨張して吐出口側に突き出した部分によってより一層吐出効率が向上する。なお、この形状を、前述したように鼻形状と称する。
【０１７７】
以上説明したような工程を有する液体吐出方法が本発明に含まれるが、図２９に示したものはそれぞれ必ずしも独立したものではなく、それぞれの成分を有する工程も本発明に含まれるものとする。また、鼻形状を有する工程も、図２９（ｃ）に示したものだけでなく、図２９（ａ），（ｂ）に示したものにも導入可能である。また、図面上の可動分離膜の厚さは特に寸法上の意味はない。
【０１７８】
＜液体吐出ヘッドカートリッジ及び液体吐出記録装置＞
次に、上記実施の形態に係る液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出ヘッドカートリッジ及び液体吐出記録装置の説明を図３０および図３１を用いて行う。
【０１７９】
図３０は、前述した液体吐出ヘッドを含む液体吐出ヘッドカートリッジの模式的分解斜視図であり、液体吐出ヘッドカートリッジは、主に液体吐出ヘッド部と液体容器１１４０とから概略構成されている。
【０１８０】
液体吐出ヘッド部は、前述の液体吐出ヘッド１２００、液体供給部材１１３０、アルミベースプレート（支持体）１１２０などにより構成される。支持体１１２０は、液体吐出ヘッド１２００等を支持するためのものであり、この支持体１１２０上にはさらに液体吐出ヘッド１２００に接続し電気信号を供給するためのプリント配線基板１１２３や、装置側と接続することで装置側と電気信号のやりとりを行うためのコンタクトパッド１１２４が配置されている。
【０１８１】
液体容器１１４０は、液体吐出ヘッド１２００に供給される液体を収容している。液体容器１１４０の外側には、液体吐出ヘッド部と液体容器１１４０との接続を行う接続部材を配置するための位置決め部１１４４と、接続部材を固定するための固定軸１１４５が設けられている。液体の供給は、液体容器１１４０の液体供給路１１４２，１１４３から接続部材の供給路を介して液体供給部材１１３０の液体供給路１１３１，１１３２に供給され、各部材の液供給路１１３３，１１２９，１１５３ｃを介して液体吐出ヘッド１２００の共通液室に供給される。ここでは液体容器１１４０から液体供給部材１１３０への液体の供給を２つの経路に分けて行っているが、必ずしも分けなくてもよい。
【０１８２】
なお、この液体容器１１４０には、液体の消費後に液体を再充填して使用してもよい。このためには液体容器１１４０に液体注入口を設けておくことが望ましい。又、液体吐出ヘッド部と液体容器１１４０とは一体であってもよく、分離可能としてもよい。
【０１８３】
図３１は、前述の液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出装置の概略構成を示している。本実施の形態では特に吐出液体としてインクを用いたインク吐出記録装置ＩＪＲＡを用いて説明する。液体吐出装置のキャリッジＨＣは、インクを収容する液体容器１４００と液体吐出ヘッド部２０００とが着脱可能なヘッドカートリッジを搭載しており、被記録媒体搬送手段で搬送される記録紙等の被記録媒体１７０の幅方向（矢印ａ，ｂ方向）に往復移動する。なお、液体容器と液体吐出ヘッド部とは互いに分離可能な構成になっている。
【０１８４】
図３１では不図示の駆動信号供給手段からキャリッジＨＣ上の液体吐出手段に駆動信号が供給されると、この信号に応じて液体吐出ヘッド部２０００から被記録媒体１７００に対して記録液体が吐出される。
【０１８５】
また、本例の液体吐出装置においては、被記録媒体搬送手段とキャリッジＨＣを駆動するための駆動源としてのモータ１６１０、駆動源からの動力をキャリッジＨＣに伝えるためのギア１６２０，１６３０、及びキャリッジ軸１６４０等を有している。この記録装置によって、各種の被記録媒体に対して液体を吐出することで良好な画像の記録物を得ることができた。
【０１８６】
図３１で示した実施例の装置は、有機膜に永久ひずみを与えることで有機膜に実質的なたるみを与えることができるものである。その具体例としては、製造時にすべての膜のひずみ量を同等にして吐出量を均等化することや、図１１で説明したように第１液流路の製造上の吐出量ばらつきを補正するために少なくとも所定の部分の流路に対応する有機分離膜のひずみ量を調整すること等がある。図１２で示したように、記録初期もしくは途中において、実際に記録される吐出量あるいは印字された画像に基づいて、手動または自動で、初期の有機分離膜に対して与える永久ひずみの量を調整し、吐出量を調整する手段ＡＨＳ等によって、選択された分離有機膜に対して予め設定されたひずみ付与量に相当する気泡形成を行うひずみ付与制御手段Ｚによってひずみを付与し、吐出量を調整することができる。
【０１８７】
（分離膜の好ましい技術観点）
上記の第１〜第４実施形態中で用いられているポリパラキシリレン（以下、ＰＰＸと表記）の分離膜を、本発明以外の分離膜を有する他の液体吐出ヘッドにも適用可能であるということに基づいて、本発明は上記分離膜にとって好ましい条件を見い出す結果となった。
【０１８８】
特に、上記ＰＰＸの物性を検討したところ、以下の新規な実用上の知見（特に有機膜の分解温度）に至った。
【０１８９】
なお、以下の説明において、「発熱素子の表層上」とは、素子基板の表面に発熱素子を保護するための保護膜及び耐キャビテーション膜が形成されている場合には、その最上層の膜の表面上を、このような保護膜を備えていない場合には発熱素子の表面を示すものとして用いている。すなわち、この言葉は、発熱素子上の発熱素子の発熱により気泡が発生する部分を示すものとして用いている。
【０１９０】
＜可動分離膜と発熱素子表層温度との関係＞
気泡を形成するための膜沸騰は、一般的に通常の染料系インクの場合、発泡開始温度が急激な温度上昇によって得られる温度（発熱素子の表層上で例えば３００℃以上、実用的には３５０℃程度）であって、発泡時の最高温度は発熱素子の表層上で６００℃程度に達する場合がある。この温度はμ秒オーダーの時間で発生するもので長時間は持続しない。そして、気泡が消泡する際には、発熱素子の表層上の温度は１８０℃程度（実用的には２００℃程度）となる。
【０１９１】
このような条件下で、分離膜を使用した場合に、突発的に分離膜の特性が急激に低下する部分が発生したり、破断したりする部分が発生することがあった。この原因を追求したところ、分離膜に要求される好ましい条件を見出すに至った。すなわち、有機材料を化学気相反応やプラズマ重合反応といった方法で堆積させて可動分離膜を形成する場合、可動分離膜の温度がこれらの反応工程における熱分解温度が、可動分離膜のさらされる条件温度よりも高ければよいということである。また、数十μ秒〜数分オーダーの短い時間では、可動分離膜の温度が可動分離膜の融点（熱分解温度より低い）より一時的に高くなったとしても考慮する必要はないということである。
【０１９２】
そこで、分離膜と上記発熱素子の表層上での温度が吐出時に与える関係は、以下のようになる場合がある。以下には、それらの場合に有効な条件を挙げる。
【０１９３】
（１）単発吐出動作時
まず、初期状態から液滴を１滴吐出する場合（あるいは次の吐出動作までの時間間隔が長い（例えば数十ミリ秒〜数秒以上）連続吐出動作）を考える。
【０１９４】
このとき、発泡開始時から気泡成長時については、通常、可動分離膜は第２の流路壁により固定されており、所定の距離だけ液体（発泡液）を介して発熱素子の表層から離れているので、発熱素子の表層の温度が直接、可動分離膜に対して与える影響を考慮する必要はない。
【０１９５】
しかし、液体が吐出口より吐出され、気泡が消泡する際には、キャビテーションにより可動分離膜が発熱素子の表層に近接、あるいは接触することが想定される。この場合、消泡後、発泡液のリフィルなどにより可動分離膜はすぐに初期状態の位置に戻ろうとするので、瞬間的な耐熱性を考慮すれば良い。
【０１９６】
従って、分離膜に用いられる材料の熱分解温度が消泡時の発熱素子の表層温度より高くなっていれば、仮に発熱素子の表層に可動分離膜が接触するようなことがあったとしても、可動分離膜が分解されることはない。
【０１９７】
（２）連続吐出動作時
次に、数十〜数百μ秒の時間間隔で連続的に吐出動作が行われている場合について考える。このように吐出動作の間隔が短くなると、必要なときに所望の量の発泡液が気泡発生領域に存在するよう発泡液のリフィルが行われていれば、消泡時よりもむしろ発泡開始時に可動分離膜が発熱素子の表層に付着する恐れを考慮する必要がある。
【０１９８】
この場合、発熱素子の加熱により微小気泡が発生すれば可動分離膜と発熱素子の表層との間には気泡が介在することになり、気泡が成長を続ける間は発熱素子の表層と分離膜とは発泡開始時よりも近接することはない。
【０１９９】
従って、発泡開始時の発熱素子の表層温度を考慮すればよく、しかも発熱素子の表層に可動分離膜が当接している時間は上述したように極めてわずかなので、可動分離膜に用いられる材料の熱分解温度が発泡開始時の発熱素子の表層温度より高くなっていれば、前述の消泡時と同様、仮に可動分離膜が発熱素子の表層に接触するようなことがあったとしても、可動分離膜が分解されることはない。
【０２００】
また、連続吐出動作を例えば数分〜数十分という長期にわたって行なうといった状況下では、発泡開始時だけでなく、発泡時の発熱素子表層の最高温度についても考慮する必要がある場合がある。この場合、連続吐出動作により液体吐出ヘッドの放熱が十分に行われない場合であっても可動分離膜が熱分解しないことを重要視することが好ましい。
【０２０１】
つまり、液体吐出ヘッドの温度は前述した発泡時の発熱素子表層の最高温度を超えることはないので、可動分離膜に用いられる材料の熱分解温度が発熱素子表層の最高温度より高くなっていれば、可動分離膜が熱分解する恐れはない。
【０２０２】
（３）異常動作時
次に、発泡液のリフィルが不十分などの理由で発泡液が第２の液流路の気泡発生領域で不足する（あるいは無くなる）異常動作が発生する場合について検討する。
【０２０３】
このような場合には、該当するノズルに設けられた可動分離膜は発熱素子の表層に付着する恐れが増加するとともに、対応する吐出口からは液体が吐出されないという現象が生じることになる。
【０２０４】
通常の液体吐出ヘッド、またはヘッドを搭載する液体吐出記録装置にはこのような不吐出を検出する検出部が設けられ、その検出結果に基づいて発泡液流路（及び必要に応じて吐出液流路）を公知の回復手段などにより回復させることで通常状態に復帰させることができる。
【０２０５】
このような回復手段を備えている場合には、その回復動作が異常が発生してからどれくらいの時間で行われるか、また、気泡発生領域に発泡液がどれくらいあるかによって膜に求められる条件は異なってくる。
【０２０６】
例えば、上述した回復動作が、異常が発生したときから数十秒〜数分程度の時間で行われる場合には、可動分離膜の融点については考慮する必要がなく、熱分解温度について考慮すればよい。
【０２０７】
また、消泡時に可動分離膜が発熱素子の表層に付着したまま発泡液のリフィルが行われずに放置されるような場合や、前述の連続吐出動作時に発泡液のリフィルが不十分で、消泡時に頻繁に可動分離膜が発熱素子の表層に接触する状態が数十分以上の長期にわたり継続する場合には、可動分離膜の融点が消泡時の発熱素子の表層温度より高いことを重要視することが好ましい。
【０２０８】
一方、発泡液が気泡発生領域上にほとんどない状態が数十分以上の長期にわたり継続する場合には、可動分離膜の融点が発泡開始時の発熱素子の表層温度より高いこと重要視することが好ましい。
【０２０９】
＜ＰＰＸの例示＞
本発明者らは上述した可動分離膜と発熱素子表層温度との関係を満たす材料としてＰＰＸに注目した。
【０２１０】
ここで、本発明におけるＰＰＸの基本的な構造、製造法、重合法等については前述の各実施形態で説明した公報に開示されており、具体的には図３２の化学式（Ａ）〜（Ｆ）で定義され（ただしｎは５０００以上の整数）、単独で使用しても組合わせで使用しても、いずれでもよい。
【０２１１】
さらに、これらのＰＰＸに共通する特徴としては、以下の点が挙げられる。
【０２１２】
ＰＰＸはイオン性不純物を含まず、結晶化度約６０％、分子量５０万程度の高純度の結晶性ポリマーであり、はっ水性、ガスバリヤ性に優れている。また、１５０℃以下の温度のすべての有機溶剤に対して不溶であり、ほとんどの酸、アルカリなどの腐食液への耐性を有している。また、繰り返し変位に対する優れた安定性を示している。さらに、成膜時の厚みの精密なコントロールが容易で、被着物の形状にぴったりあった形で成膜することができるとともに、被着物によっては０．２μmの厚さでもピンホールのない膜を作ることができる。さらに、被着物に対して効果ストレスによる機械的応力や、熱歪みによる熱的応力が加わらないので、成膜後の被着物への接着安定性に優れている。
【０２１３】
そこで、図３２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す材料について、前述の第１の実施形態の図５に示すような製造方法（ただし、可動分離膜の成膜自体に関しては蒸気重合法により行い、犠牲層に関してはエッチングレートの溶剤による可動分離膜及び素子基板との選択比のとれる適切な材料（例えばＡｌなど）を選択する）で可動分離膜が一体化したヘッド用基体を作成し、図４に示す液流路一体型の天板と接着剤などを用いて接合させた後、オリフィスプレートを接合することで、液体吐出ヘッドを作成した。
【０２１４】
それぞれの物性及び基本特性と、成膜時の蒸着に関する性質について調べたところ、下の表１のようになった。
【０２１５】
【表１】

これらの試料の熱分解温度は一例として６８０℃、どの試料も約７００℃程度で、熱分解温度が前述した発熱素子による膜沸騰開始時、気泡の消泡時の発熱素子の表層温度及び発熱素子表層の最高到達温度のいずれよりも高くなっている。また、いずれの試料もその融点は、気泡の消泡時の発熱素子の表層温度よりも高くなっている。なお、それぞれの試料の融点と発熱素子による膜沸騰開始時の発熱素子の表層温度との比較については、試料Ａ，Ｃの融点がそれぞれ膜沸騰開始時の発熱素子の表層温度よりも高くなっている。
【０２１６】
上述の試料を可動分離膜として用いた液体吐出ヘッドは、いずれも分離膜として従来知られているポリイミド等の他の有機材料を可動分離膜として使用した液体吐出ヘッドに比べて、各ノズルでの液滴吐出回数が飛躍的に増大し、ヘッドの耐久性が向上しただけでなく、不吐出を検知した場合に回復処理を行うことによりすぐに正常な状態に復帰できることが確認できた。また、インクによる腐食などは見られなかった。
【０２１７】
なお、上述の分離膜を使用する場合においても、ヘッド用基体及び天板の双方がシリコン系の材料で構成されていることで、ヘッドの放熱特性が優れていることは、上述のヘッドの高寿命化の効果をより一層優れたものとしている。
【０２１８】
ここで、上述の製造工程において、ＰＰＸ膜の蒸着に関する補足説明を図３３を用いて行う。
【０２１９】
図３３の（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれは、図３２（Ａ）に示すＰＰＸ（試料Ａ）単独で分離膜を作成する場合の、蒸着の反応工程における材料の変化を示す説明図である。まず、図３３（Ａ）に示す原料となる固体二量体のジパラキシリレンを１００℃〜２００℃程度の環境下で気化させる。次に、図３３（Ｂ）に示すような二量体の熱分解による安定なジラジカルパラキシリレンモノマーの生成を前述した約７００℃の環境下で行う。そして、犠牲層を塗布したヘッド用基体やＳｉウエハなどの部材へのジラジカルパラキシリレンの吸着と重合とが同時になされ、ポリパラキシリレンによる可動膜が室温下で形成される。
【０２２０】
ここで、特に図３３（Ｂ）から図３３（Ｃ）の状態へと変化し、可動膜を形成する際に、０．１[Torr]（１３．３[Pa]）以下の真空度で行うことで、気相状態で生成した二量体の熱分解生成物であるジラジカルパラキシリレンの細部への侵入性を促進し、可動膜の固定部に対して化学的に安定な結合を形成することで可動膜の固定部（台座や液流路等）と可動膜との密着性を向上させることができる。
【０２２１】
＜付加的な技術課題と効果＞
本発明において、上述したように有機膜を用い、かつ発熱素子を用いて膜沸騰による気泡形成に基づく液体吐出を行う場合に、実用上発生しうる状況を考慮したものは、従来の技術水準を超えるものであり、有効な発明である。
【０２２２】
なお、従来の技術水準は、吐出効率を向上する課題認識のものがあるが、それ以前では単なる発泡液と吐出液との分離を行なえるための分離膜という単純なものが多い、といったものである。
【０２２３】
この観点からすると、上述した本発明の課題認識は、本発明の分離膜の「気泡の発生〜成長〜消泡といった一連の変化に伴う分離膜の変位における熱的要素を考慮した分離膜単体やインクジェットヘッドに対する耐久性の向上」ということであり、新規なものである。
【０２２４】
従って、この課題を解決した上述の各発明は、前述の課題の要因そのものを排除し、また、仮に異常動作となった場合でも回復処理によりすぐに復帰することができる。従って、従来の分離膜を有する液体吐出ヘッドに比べて分離膜を破断せずに使用できる期間がはるかに長く、ヘッドそのものが高寿命化するとともに、複数のノズルを有するヘッドの部分的損傷を防止するという効果を有する。それぞれの発明は単独でも有効であるとともに、その複合によってより一層の優れた効果を発揮するものである。
【０２２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液体吐出ヘッドによれば、吐出用液体の第１液流路と発泡用液体の第２液流路とを実質的に分離する可動分離膜を形成した後、所望の可動分離膜に永久ひずみを与えることにより、所望の可動分離膜は弾性をほとんど消失し、発泡パワーの一部が膜を伸ばすエネルギーに変換されないものとなる。そのため、この所望の可動分離膜については、弾性域にある他の可動分離膜と同じ発泡パワーを付与した場合と比較して、発泡パワーの一部が膜を伸ばすエネルギーに変換されない分、膜を大きく変位させることができる。つまり本発明は、所望の可動分離膜に対し小ドットと同じ発泡パワーで大ドットの吐出滴に変更できる。したがって、本発明のひずみ工程を付加すれば、マルチノズルヘッドにおいて大ドットと小ドッドを部分的に打ち分けたり、ばらつきのない定量の液滴を吐出させたりするために吐出滴量を大きく調整したい場合、発泡パワーを調整しないで済む。このようなヘッドは発泡パワーを高めなくても大ドットを吐出できるため、消費電力を低減でき、ヘッドの高寿命化に繋がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である液体吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１に示す液体吐出ヘッドの液流路方向に沿った断面図である。
【図３】図１に示す液体吐出ヘッドの発熱素子の配列方向に沿った断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドを構成する天板の製造工程を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドを構成する液体吐出ヘッド用基体の製造工程を示す、液流路方向に沿った断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドを構成する液体吐出ヘッド用基体の製造工程を示す、発熱素子の配列方向に沿った断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの液体の吐出の様子を時系列的に説明するための流路方向の概略断面図である。
【図８】一般的な応力−ひずみ曲線を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドを構成する液体吐出ヘッド用基体の製造に追加適用される分離膜のひずみ処理工程を示す、液流路方向に沿った断面図である。
【図１０】図９に示した分離膜のひずみ処理工程の液体吐出ヘッドへの好ましい適用例を示す、発熱素子の配列方向に沿った断面図である。
【図１１】図９に示した分離膜のひずみ処理工程の液体吐出ヘッドへの好ましい適用例を示す、発熱素子の配列方向に沿った断面図である。
【図１２】図９に示した分離膜のひずみ処理工程の液体吐出ヘッドへの好ましい適用例を示す、発熱素子の配列方向に沿った断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドの液流路方向に沿った断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドの発熱素子の配列方向に沿った断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドを構成する液体吐出ヘッド用基体の製造工程を示す、液流路方向に沿った断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドを構成する液体吐出ヘッド用基体の製造工程を示す、発熱素子の配列方向に沿った断面図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドの液流路方向に沿った断面図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドの発熱素子の配列方向に沿った断面図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドを構成する液体吐出ヘッド用基体の製造工程を示す、液流路方向に沿った断面図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドを構成する液体吐出ヘッド用基体の製造工程を示す、発熱素子の配列方向に沿った断面図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態である液体吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図２２】図２１に示す液体吐出ヘッドの液流路方向に沿った断面図である。
【図２３】図２１に示す液体吐出ヘッドの発熱素子の配列方向に沿った断面図である。
【図２４】本発明の第４の実施形態の液体吐出ヘッドを構成する液体吐出ヘッド用基体の製造工程を示す、液流路方向に沿った断面図である。
【図２５】本発明の第４の実施形態の液体吐出ヘッドを構成する液体吐出ヘッド用基体の製造工程を示す、発熱素子の配列方向に沿った断面図である。
【図２６】本発明の第４の実施形態の液体吐出ヘッドを構成する液体吐出ヘッド用基体の製造に追加適用される分離膜のひずみ処理工程を示す、発熱素子の配列方向に沿った断面図である。
【図２７】本発明の液体吐出ヘッドによる吐出効率を向上するための基本的な吐出パターンを説明するための流路方向の断面図である。
【図２８】本発明の液体吐出ヘッドによる吐出効率を向上するための基本的な吐出パターンを説明するための流路方向の断面図である。
【図２９】本発明の液体吐出ヘッドにおける吐出効率を向上するための可動分離膜の変位工程を説明するための流路方向の断面図である。
【図３０】本発明を適用可能な液体吐出ヘッドカートリッジの分解斜視図である。
【図３１】本発明を適用可能な液体吐出装置の概略構成図である。
【図３２】（Ａ）〜（Ｆ）のそれぞれは、本発明のポリパラキシリレン（ＰＰＸ）の基本的なものを示す化学式（ｎは５０００以上の整数）である。
【図３３】（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれは図３２（Ａ）に示すポリパラキシリレン単独で分離膜を作成する場合の反応工程における材料の変化を示す説明図である。
【符号の説明】
１，３０１ 液体吐出ヘッド用基体
２，１０２，２０２，３０２ 発熱素子
３，１０３，２０３，３０３ 素子基板
４，１０４，２０４，３０４ 台座
５，１０５，２０５ 可動分離膜
６，１０６，２０６，３０６ 天板
７，１０７，２０７，３０７ 流路壁
８，３０８ 液室枠
９ 外部コンタクトパッド
１０，１１０，２１０，３１０ オリフィスプレート
１１，１１１，２１１，３１１ 吐出口
１２，１１２，２１２，３１２ 第１の液流路
１３，３１３ 共通液室
１４，１１４，２１４，３１４ 第２の液流路
１５ 供給口
１６ 排出口
３２，１３１，１３２，２３１，３３２ 犠牲層
３５，１３５，２３５，３３５ 接着剤
３０５ 個別分離膜
３３３ エッチングストップ層
３３４ ＳｉＮ膜
３３５ マスク
１１２０ アルミベースプレート（支持体）
１１２３ プリント配線基板
１１２４ コンタクトパッド
１１３０ 液体供給部材
１１４０ 液体容器
１１４２，１１４３ 液体供給経路
１１４４ 位置決め部
１１４５ 固定軸
１２００ 液体吐出ヘッド
１６１０ モータ
１６２０，１６３０ ギア
１６４０ キャリッジ軸
２０００ 液体吐出ヘッド部
ＨＣ キャリッジ
ＩＪＲＡ インク吐出記録装置

Claims (13)

1. 吐出用液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路と、発泡用液体に気泡を発生させる発熱素子を具備した素子基板を有し且つ前記第１の液流路に対応する第２の液流路と、前記第１の液流路および対応する前記第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜とを有する液体吐出ヘッドの製造方法において、前記可動分離膜となる有機膜を形成する第１の工程と、第１の工程で形成した有機膜に永久ひずみを与える第２の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。
2. 前記可動分離膜の前記気泡発生領域と面する部分に凹部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記第２の工程では、前記可動分離膜に降伏点を超える応力を付与することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記可動分離膜はポリパラキシリレンを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路と、液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備する第２の液流路と、前記第１の液流路および前記第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜とを少なくとも有する液体吐出ヘッドにおいて、前記可動分離膜は、化学気相反応による堆積法、もしくはプラズマ重合反応による堆積法で形成された有機膜であり、該有機膜に永久ひずみを与えてあることを特徴とする液体吐出ヘッド。
6. 前記可動分離膜は前記気泡発生領域と面する部分に凹部を有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。
7. 前記可動分離膜に降伏点を超える応力が付与されたことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記可動分離膜はポリパラキシリレンを含む膜であることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 請求項５から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、該ヘッドの吐出する液体を保持するインクタンクとを備えるヘッドカートリッジ。
10. 請求項５から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、該ヘッドの吐出する液体を保持するインクタンクと、前記液体吐出ヘッドを搭載する搭載部とを備える液体吐出記録装置。
11. 前記液体吐出ヘッドにより記録が行われる被記録媒体の搬送手段を備えることを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出記録装置。
12. 吐出用液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路の複数と、発泡用液体に気泡を発生させる発熱素子を具備した素子基板を有し且つ前記第１の液流路に対応する第２の液流路と、前記第１の液流路および対応する前記第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜とを有する液体吐出ヘッドにおいて、前記複数の第１の液流路の内、所定の部分に対応する前記第２の液流路の可動分離有機膜が永久ひずみを有していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
13. 前記所定部分に対応する前記第２の液流路の可動分離膜は、吐出液を用いてドット画像を形成するために使用される第１の液流路の全てである請求項１２に記載の液体吐出ヘッド。

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