JP5496280B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドに関し、具体的にはインクを被記録媒体に吐出することにより記録を行うインクジェット記録ヘッドに関する。

液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いる例としては、インクを被記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録方式が挙げられる。

インクジェット記録方式に適用されるインクジェット記録ヘッドは、一般に微細な吐出口、液流路及び該液流路の一部に設けられる液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を複数備えている。従来、このようなインクジェット記録ヘッドを作製する方法としては、特許文献１に記載の方法例がある。

上記の公報に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法について、図１（Ａ）〜図１（Ｆ）を参照して説明する。

まず、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子としての電気熱変換素子２を含む基板１上に、溶解可能な樹脂にてインク流路を形成するための型となるパターン４を形成する。

基板１上には、電気熱変換素子２が所望の数だけ配置される。このような、電気熱変換素子２が発熱すると、電気熱変換素子２に接するインクにおいて気泡が成長し、この発泡エネルギーでインク液滴が吐出される。

なお、電気熱変換素子２には、動作させるための不図示の制御信号入力用電極が接続されている。また、一般的には、電気熱変換素子２の耐用性の向上を目的として、基板上に電気熱変換素子２を覆う保護層等の各種機能層が設けられている。

インク流路パターン４は、溶解可能なポジ型感光性レジストをスピンコート法で成膜した後フォトリソグラフィーの手法にてパターニングされる。

上述の感光性レジスト材料としては、ポリメチルイソプロピルトン、ポリビニルケトン等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。

次いで、図１（Ｃ）のように、インク流路パターン４を形成した溶解可能な樹脂材料層上に、さらに被覆樹脂層５及び撥水材６をスピンコート法で形成する。

ここで、被覆樹脂層５としては、インク吐出口７をフォトリソグラフィーで容易にかつ精度よく形成しなければならないことから感光性のものを使用する。しかも、記録ヘッドの構造材料としての高い機械的強度、基板１との密着性、耐インク性と、同時にインク吐出口７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ため、エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物を用いている。

次いで、図１（Ｄ）に示すように、上記のような感光性被覆樹脂層５及び撥水材６に対して、マスク１０を介してパターン露光を行うことにより、インク吐出口７を形成する。

尚、感光性被覆樹脂層５は、ネガ型であり、インク吐出口７を形成する部分をマスクで遮蔽する（もちろん、電気的な接続を行う部分も遮蔽する。図示せず）。

これまでの工程は、すべて従来のフォトリソグラフィー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（吐出口が形成されたプレート）を別途作成し基板１と張り合わせる方法に比べて、格段に精度を向上することができる。こうしてパターン露光された感光性被覆樹脂層５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、前述の如く、感光性被覆樹脂層５は、常温で固体状のエポキシ樹脂で構成されているため、パターン露光で生ず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。次いで、パターン露光された感光性被覆樹脂層５は、適当な溶剤を用いて現像され、インク吐出口７を形成する。

こうして流路形成部材（インク流路壁とインク吐出口７とが形成された被覆樹脂層５）が作製される。

次いで、図１（Ｅ）に示すように、上記にて作製した流路形成部材がダメージを受けないように、環化ゴムなどの保護材８を用い、流路形成部材における基板１とは反対側の、インク吐出口７が開口する面を保護する。そして、基板１の裏面側（電気熱変換素子２が配置された側の面とは反対側面）にレジストパターン等を形成して化学的にエッチングしてインク供給口９を形成する。

最後に、図１（Ｆ）に示すように、溶剤によってインク流路を形成する溶解可能な樹脂４を溶出する。

このようにして形成したインク流路及びインク吐出口を形成した基板１に対して、インク供給のための部材及び電気熱変換素子２を駆動するための電気的接合（図示せず）を行って、インクジェット記録ヘッドが作製される。

米国特許第５４７８６０６号明細書

近年のプリンタにおいては、ますます高画質化、高精細化が求められている。このため、インク滴の小ドット化を目的としてインク吐出口は微細化が進み、インク流路の一部におけるエネルギー発生素子を内包し、吐出口と連通する空間（以下このような空間を吐出部と呼ぶ。）の体積を小さくしなければならない。

しかしながら、上記の従来技術においては吐出部の高さとインク流路は同じ高さになっており、吐出部の高さを低くするとインク流路が狭くなるので、インク液滴を吐出した際にリフィル速度（エネルギー発生素子室へのインク充填速度）が遅くなってしまう。そのため、インクが吐出部にインクが充填される前に吐出してしまうことがあり、インク液滴の吐出量にバラツキが生じるといった問題が発生する。

また、リフィル速度を向上させるためにインク流路幅を広くすると、吐出口を高密度に配列できなくなってしまう。そのため、いくら極小インク液滴を吐出させても印刷速度が極端に落ちるため、吐出効率が下がってしまう。

そこで、本発明は、リフィル速度の高速化、液滴の吐出量の安定化を図り、液滴の吐出効率を向上することができる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、液体を供給する供給口が形成されたシリコン基板と、前記シリコン基板の表面上に、前記供給口よりも液体が吐出される吐出口側の領域であって、前記吐出口と前記供給口とを連通させ、液体が貯留される領域である液体貯留領域を形成する部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、
前記液体貯留領域は、前記シリコン基板側の領域と前記吐出口側の領域とを有し、前記シリコン基板側の領域の、前記シリコン基板の表面に平行な断面の面積は、前記吐出口側の領域の、前記シリコン基板の表面に平行な断面の面積よりも大きく、
前記シリコン基板側の領域と前記吐出口側の領域とは、区切られた複数の流路部で連通していることを特徴とする。
本発明の他の態様は、液体を供給する供給口が形成されたシリコン基板と、前記シリコン基板の表面上に、前記供給口よりも液体が吐出される吐出口側の領域であって、前記吐出口と前記供給口とを連通させ、液体が貯留される領域である液体貯留領域を形成する部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、
前記液体貯留領域は、前記シリコン基板側の領域と前記吐出口側の領域とを有し、前記シリコン基板側の領域の、前記吐出口の配列方向と垂直方向かつ前記シリコン基板の表面と平行方向の長さは、前記吐出口側の領域の、前記吐出口の配列方向と垂直方向かつ前記シリコン基板の表面と平行方向の長さよりも長く、
前記シリコン基板側の領域と前記吐出口側の領域とは、区切られた複数の流路部で連通していることを特徴とする。
本発明の更なる態様は、液体を供給する供給口が形成されたシリコン基板と、前記シリコン基板の表面上に、前記供給口よりも液体が吐出される吐出口側の領域であって、前記吐出口と前記供給口とを連通させ、液体が貯留される領域である液体貯留領域を形成する部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、
前記液体貯留領域は、前記シリコン基板側の領域と前記吐出口側の領域とを有し、前記シリコン基板側の領域の前記吐出口の配列方向と平行方向の長さは、前記吐出口側の領域の前記吐出口の配列方向と平行方向の長さよりも長く、
前記シリコン基板側の領域と前記吐出口側の領域とは、区切られた複数の流路部で連通していることを特徴とする。

本発明によれば、リフィル速度の高速化および液滴の吐出量の安定化を行うことが可能になって、液滴の吐出効率を向上することができる液体吐出ヘッドを提供することができる。

従来のインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する模式的な断面図である。 本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す模式的な断面図である。 図２−１の（Ｄ）の工程以降を示す模式的な断面図である。 本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す模式的斜視図である。 本発明の実施の形態１における液体吐出ヘッドの概略平面図及び断面図である。 本発明の実施の形態２における液体吐出ヘッドの概略平面図及び断面図である。 本発明の実施の形態３における液体吐出ヘッドの概略平面図及び断面図である。 本発明の実施の形態４における液体吐出ヘッドの概略平面図及び断面図である。 本発明の実施の形態５における液体吐出ヘッドの概略平面図及び断面図である。 光の照射によるポジ型レジストの化学変化を示す化学反応式である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

なお、液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。例えば、バイオッチップ作成や電子回路印刷、薬物を噴霧状に吐出するなどの用途にも用いることができる。

そして、この液体吐出ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の記録媒体に記録を行うことができる。なお、本明細書内で用いられる「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味することとする。

さらに、「液体」とは、広く解釈されるべきものであり、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、記録媒体の加工、或いはインク、または記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。ここで、インクまたは記録媒体の処理としては、例えば、記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上などのことを言う。

また以下の説明では、同一の機能を有する構成には図面中同一の番号を付与し、その説明を省略する場合がある。

図３は、本発明の一実施形態の液体吐出ヘッドの模式的斜視図である。図３に示すように、本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子（不図示）と、それに対応して液体を吐出する吐出口７が形成されている。本形態では、吐出口へと連通する流路（不図示）を形成する流路形成部材５に吐出口７を形成する部材が一体となっている。基板１としては、例えば結晶軸（１００）のＳｉウエハを用いることができる。

また、図２―１、図２−２は図３のＡ−Ａ’断面図である。

図２−１及び図２−２に、本発明の実施の形態である液体吐出ヘッドの製造方法を示す。本実施形態の製法ついて、以下、図２−１及び図２−２の（Ａ）〜（Ｈ）に沿って詳細に説明する。

まず、図２−１の（Ａ）に示すように、エネルギー発生素子２を含むシリコン製の基板１上に、流路を形成するための型となる第１のパターン４を形成する。

本実施形態ではエネルギー発生素子として電気熱変換素子を用いたが圧電素子を用いても何ら問題はない。それら素子の動作原理として電気熱変換素子が用いられる場合には、この素子が近傍の液体を加熱することにより、液体に状態変化を生起させ吐出エネルギーを発生する。また、例えば、圧電素子が用いられる場合は、この素子の機械的振動によって、吐出エネルギーが発生される。なお、これらの素子には、これら素子を動作させるための不図示の制御信号入力用電極が接続されている。また、一般的には、これらエネルギー発生素子の耐用性の向上を目的として、基板上にエネルギー発生素子を覆う保護層等の各種機能層が設けられるが、もちろんこのような機能層を設けることは一向に差し支えない。

上記第１の流路パターン４となるレジスト材料としては電気熱変換素子２との位置関係を精度良くパターニングするために感光性材料が望まれる。本実施形態ではポリメチルイソプロペニルケトン（ＰＭＩＰＫ）をポジ型レジスト（ポジ型感光性樹脂）として使用した。レジスト層の形成の方法としては適当な溶剤に溶解し、スピンコート法、ロールコート法等で被膜を形成する方法がある。この時、ＰＭＩＰＫは感光波長領域の２６０ｎｍ〜３００ｎｍの紫外光で露光した。

次いで、図２−１の（Ｂ）のように、第１の流路パターン４を構成する溶解可能な樹脂材料層（第１のポジ型感光性樹脂）上に、さらに流路形成部材の一部となる第１の被覆樹脂層５Ａをスピンコート法、ロールコート法等で形成する。そして、被覆樹脂層５Ａに、マスク１０を介してパターン露光を行うことにより、吐出口７及び第２の流路１４との連通部（チャネル部）１７を形成する。連通部からは第１のパターン４が部分的に露出された状態となる。

ここで、被覆樹脂層５Ａを形成する工程において、溶解可能な樹脂による第１の流路パターン４を変形させない等の特性が必要となる。すなわち、被覆樹脂層５Ａを溶剤に溶解し、これをスピンコート、ロールコート等で第１の流路パターン４上に形成する場合、第１の流路パターン４を溶解しないように溶剤を選択する必要がある。

上記の被覆樹脂層５Ａとしては、流路壁の構造材料としての高い機械的強度、基板１との密着性と耐溶剤性が要求される。また、吐出口との連通部とエネルギー発生素子２との位置関係を精度良くパターニングするためにフォトリソグラフィーにて形成できる感光性のものが望ましい。さらに、溶解可能な樹脂からなる第１の流路パターン４を完全に被覆しなければならないので、それ相応の厚さでコーティングしなければならない。

ここでは、鋭意検討の結果、下記の樹脂組成物１に示すように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、耐溶剤性を有し、かつ前記エポキシ樹脂が常温にて固体状であれば、優れたパターニング特性を有することを見出した。さらに、スピンコートで形成するために下記の樹脂組成物１をメチルイソブチルケトン／キシレン混合溶媒に６０ｗｔ％の濃度で溶解した。

樹脂組成物１
名称 メーカー 重量部（ｗｔ％）
ＥＨＰＥ−３１５０ ダイセル化学（株）製 １００
Ａ−１８７ 日本ユニカー（株）製 ５
ＳＰ−１７０ 旭電化工業（株）製 ２
さらに、上記の樹脂組成物１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１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挙げられる。

この時、第１の流路パターン４に感光しない波長域もしくは露光量でパターニングしなければならない。

次いで、図２−１の（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、被覆樹脂層５Ａ上（第１の被覆層上）に、第２の流路を形成するための第２のパターン３を形成する。

第２の流路パターン３を構成する溶解可能な樹脂（第２のポジ型感光性樹脂）としては、ＰＭＭＡと呼ばれるポジ型レジスト１１を使用した。ＰＭＭＡは、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）とメタクリル酸（ＭＡＡ）をラジカル重合させて、ポリマー化させた２元共重合体（Ｐ（ＭＭＡ−ＭＡＡ）＝９０〜７０：１０〜３０）をシクロヘキサノン溶媒で溶解したものである。

このＰＭＭＡの２元共重合体（Ｐ（ＭＭＡ−ＭＡＡ））の脱水縮合反応による熱架橋膜を形成する化学反応式を図９に示している。この脱水縮合反応は、１８０〜２００℃で３０〜１２０分加熱することにより、より強固な架橋膜を形成することができる。なお、この架橋膜は、溶媒不溶型になっているが、ＤＵＶ光などの電子線が照射された部分のみ、溶媒可溶性となるポジ型レジストである。特に、このＰＭＭＡは感光波長領域が２６０ｎｍ未満の紫外光に感光するのに対し、ＰＭＩＰＫは感光波長領域が２６０ｎｍ〜３００ｎｍの紫外光に感光するので、露光波長によって選択露光が可能である。尚、ここでは上記第２のポジ型感光性樹脂として、主成分のメタクリル酸メチルにメタクリル酸を重合させた共有重合体を示したが、そのメタクリル酸に替えて無水メタクリル酸を重合したものでもよい。

図２−１（Ｃ）のように、ポジ型レジスト１１は、一部を被覆樹脂層５Ａによって、第１のパターンと隔てられ、上記した連通部を通じて、第１のパターンと接触する。本例では、第１のパターン４について、供給口９からエネルギー発生素子２へといたる経路の２箇所で接触している。

次いで、図２−１の（Ｄ）に示すように、ＤＵＶ光を照射させる露光装置を用いて、この露光装置に波長選択手段として波長２６０ｎｍ以上の紫外光を遮断するフィルターを装着して２６０ｎｍ未満のみの紫外光をレジスト１１に照射させる。これにより、第１の流路パターン４を感光することなく第２の流路パターン３を形成することができる。

次いで、図２−２の（Ｅ）及び（Ｆ）に示すように、第２の工程で使用した第２の感光性被覆樹脂層５Ｂを塗布して、マスク１０を介してパターン露光を行うことにより、吐出口７を形成する。本例においては、第２の被覆層５Ｂに吐出口７を形成したが、吐出口を形成する位置は、第１の被覆層５Ａであってもよい。この工程で使用する感光性被覆樹脂層５Ｂは、密着性、機械的強度などの観点から第２の工程で塗布した樹脂組成物１と同様である（すなわちカチオン重合性化合物と光カチオン重合開始剤を含有するネガ型感光性樹脂）ことが望ましい。しかし、下層の被覆樹脂層との密着性、機械的強度とパターン性が満足できれば同じである必要はない。

本実施形態では、被覆樹脂層５の上に吐出安定性を向上させるために被覆樹脂層５と同時にパターニングできる撥水材（不図示）を使用した。この撥水材の形成方法は液状としてカーテンコート（ダイレクトコート）で形成する方法やドライフィルム状としてラミネートで形成する方法などがある。この撥水材は図１（Ｆ）に示した撥水材６と同様である。また、吐出口７のパターニングは第２の工程で形成した吐出口との連通部の位置に対して精度よく行なわねばならない。

次いで、図２−２の（Ｇ）に示すように、液体供給のための開口部である供給口９を基板１に、ＴＭＡＨによるシリコンの異方性エッチングにより形成した。この際、第５の工程で作製した撥水材および流路形成部材である被覆樹脂層５がダメージを受けないように、環化ゴムなどの保護材８を用い、流路形成部材における基板１とは反対側の、吐出口７が開口する面を保護しておく。供給口９を形成した後、保護材８を除去する。

最後に、図２−２の（Ｈ）に示すように、溶剤によって溶解可能な第１及び第２の流路パターン４、３を溶出する。溶出は、流路形成部材が構成された基板１を溶剤に浸漬したり、溶剤をスプレーにて拭きつけたりすることによって、容易に行われる。また、超音波等を併用すれば、さらに溶出時間を短縮できる。

このようにして形成された流路及び吐出口を持つ基板１に対して、液体供給のための部材の取り付けや、電気熱変換素子２を駆動するための電気配線部材の電気的接合（図示せず）を行って、液体吐出ヘッドが完成する。

上記製造方法によれば、第１のパターン４と、第２のパターン３の形状、位置関係、第１のパターンと第２のパターンとの接触部位を工夫することにより、様々な形状の流路を形成することが可能となる。次に、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法によって製造することができる液体吐出ヘッドの形態例を挙げる。

（実施の形態１）
図４（Ａ）〜（Ｃ）に、本発明の実施の形態１における液体吐出ヘッドを示す。図４（Ａ）は本実施形態のヘッドの模式的な平面透視図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のIVB−IVB断面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のIVC−IVC断面図である。

本形態の液体吐出ヘッドは、吐出口７に連通する１つの吐出部（各々のエネルギー発生素子２を内包する空間）１２と、吐出部に対して連通する第１の流路１３と第２の流路１４とを有する。第１の流路１３は、基板１の各エネルギー発生素子２の形成面に接するように供給口９（図２−２の（Ｈ）参照）から吐出部１２までに延びている。第２の流路１４は第１の流路１３と略平行に、エネルギー発生素子２の形成面の上方に流路形成部材５を介して重複するように配置されるとともに、第１の流路１３と同様に供給口９から吐出部までに延びている。また吐出口７はエネルギー発生素子２に対向する位置に設けられているが、本発明はこれに限られるものではない。

また、本実施形態では、吐出部１２は、基板に平行な断面積が段階的に変化する形状を取っている。図４（Ｂ）に示されるように、吐出部１２は、エネルギー発生素子２に近い第１の吐出部１５と、第１の吐出部１５よりも基板１に平行な断面積が小さく、吐出口７側に近い、第２の吐出部１６とを有する。吐出口７は、第２の吐出口部１６よりもさらに、基板１に平行な断面積が小さくなっている。第１の吐出部１５には、第１の流路１３がアクセスし、第２の吐出部１６には第２の流路１４がアクセスする。本例では、第１の吐出部１５と、第２の吐出部１６とは、吐出部１２基板に平行な断面積が小さくなる位置（図中のＤの位置）を境とする。また第１の吐出部１５の高さ（基板１から吐出口７に向かう方向）は、第１の流路１３の高さと同等である。なお、上述した吐出部、吐出口、流路等の各構造、構成要素の関係は、第２の実施形態以降にも共通して用いることができる。無論、本発明はこれに限定されるものではない。

このようなヘッドでは、液滴を吐出させる際、エネルギー発生素子２が発生する熱で成長する気泡の圧力によって、液体が吐出口７側と供給口９側に押し出される。このとき、吐出液体の小ドット化の為に基板１におけるエネルギー発生素子２の形成面から、流路形成部材における吐出口７の開口面までの距離Ｌが非常に短いため、発生した気泡は吐出口７の液体のメニスカスを破って外部と連通される。そして、吐出口７から例えば１ヒ゜コリットルの微小液滴が吐出される。上記のように気泡が大気に連通するとき、供給口９側に押し出される流抵抗よりも吐出口7側の流抵抗の方が低いため、安定した吐出が可能となる。また、第１及び第２の流路１３，１４から吐出部１２に液体が再充填（リフィル）されるとき、第１の流路１３からのリフィルの他に第２の流路１４からのリフィルも行われるため早くリフィルされる。

このように上記の距離Ｌを短くするために吐出部１２の体積と共に第１の流路１３の断面が狭くなっても、その吐出部１２に別個に繋がる第２の流路１４を有するため、リフィル速度が低下する心配がない。このため、液体が吐出部１２に充填される前に吐出してしまって吐出量にばらつきが生じるといった問題が解消される。

また、第１の流路１３の流路幅は吐出口７の所定の配列密度が保てる範囲で広げ、それでも所望のリフィル速度に満たない場合は第２の流路１４の流路幅で対応すれば良いという利点もある。

（実施の形態２）
図５（Ａ）〜（Ｃ）に、本発明の実施の形態２における液体吐出ヘッドを示す。図５（Ａ）は本実施形態のヘッドの模式的な平面透視図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のVB−VB断面図、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のVC−VC断面図である。

上記の実施の形態１と異なる点は、実施の形態１の流路構成に加えて、第２の流路１４は、列状に複数形成されて隣接する吐出部１２の双方に連通している点である。その他の点においては、第１の実施形態と同様である。このような形態のヘッドにおいても、実施の形態１のヘッドと同様の作用・効果を奏する。特に、幾つか置きの各吐出口７から同時に液体を吐出する場合、それらの間の吐出させない吐出口７に連通する吐出部１２からもリフィルが行えるため、実施の形態１のヘッドよりもリフィル速度が向上すると考えられる。

（実施の形態３）
図６（Ａ）〜（Ｃ）に、本発明の実施の形態３における液体吐出ヘッドを示す。図６（Ａ）は本実施形態のヘッドの模式的な平面透視図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のVIB−VIB断面図、図６（Ｃ）は図６（Ａ）のVIC−VIC断面図である。

上記の実施の形態１と異なる点は、第２の流路１４が、隣接する吐出部１２間および第１の流路１３間に形成されている流路壁の中を通って各吐出部１２に繋がっている点である。その他の点については、第１の実施形態と同様である。第２の流路１４は、第１の流路１３における液体の供給方向（供給口からエネルギー発生素子に向かう向き）の下流側から吐出部１２にアクセスしている。吐出口７から基板１に向かう方向にみて、第２の流路１４は、実施の形態１のように第１の流路１３の上方に流路形成部材５を介して重なって配置されているのではない。このような形態のヘッドにおいても、実施の形態１のヘッドと同様の作用・効果を奏する。特に、この形態は、基板１におけるエネルギー発生素子２の形成面から、流路形成部材における吐出口７の開口面までの距離Ｌを短くして吐出液の小ドット化を図るのに有効である。

（実施の形態４）
図７（Ａ）〜（Ｃ）に、本発明の実施の形態４における液体吐出ヘッドを示す。図７（Ａ）は本実施形態のヘッドの模式的な平面透視図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のVIIB−VIIB断面図、図７（Ｃ）は図７（Ａ）のVIIC−VIIC断面図である。

上記の実施の形態１と異なる点は、実施の形態２のように隣接する吐出部１２間を繋いでいることである。その上、実施の形態３のように、第２の流路１４が、隣接する第１の流路１３間に形成されている流路壁の中を通って、隣接する吐出部１２間を繋ぐ部分に連結されている点である。その他の点については、第１の実施形態と同様である。このような形態のヘッドにおいても、実施の形態１のヘッドと同様の作用・効果を奏する。特に、この形態は、実施の形態２と実施の形態３の効果を併せ持つ。

（実施の形態５）
図８（Ａ）〜（Ｃ）に、本発明の実施の形態５における液体吐出ヘッドを示す。図８（Ａ）は本実施形態のヘッドの模式的な平面透視図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のVIIIB−VIIIB断面図、図８（Ｃ）は図８（Ａ）のVIIIC−VIIIC断面図、図８（Ｄ）は図８（Ａ）のVIIID−VIIID断面図である。

この形態の液体吐出ヘッドでは、供給口の片側において、吐出口７に連通する吐出部１２を、供給口９に対しての距離が近い方と、遠い方とで、千鳥状に配置することで、吐出口配列の高密度化を図っている。対応するエネルギー発生素子も同様に千鳥状に配置されている。供給口９に対しての距離が近い方の吐出口、吐出部を、それぞれ７Ａ、１２Ａとし、供給口９に対しての距離が遠い方を、それぞれ７Ｂ、１２Ｂとする。また吐出部１２中における第１、第２の吐出部の関係は実施形態１と同様である。

本形態としては、第２の流路１４が、一方の吐出口列（Ｂ−Ｂ’線方向）における隣接する吐出部１２間および第１の流路１３間に形成されている流路壁の中を通って、他方の吐出口列（Ａ−Ａ’線方向）における各吐出部１２に繋がっている。本形態の場合は、吐出口７から基板１に向かう方向にみて、第２の流路１４が、吐出口７Ａに対応する吐出部１２Ａの一部と、流路形成部材５を介して、重なるように配置されている。

また、第２の流路１４は、第１の流路１３に対して、相対的に上方（吐出口側）に形成されている。また、第１の流路１３と第２の流路１４との相互の位置関係について、上述の例とは逆にすることもできる。すなわち、供給口９に対して近い方の吐出口７Ａに対応する第１の流路１３が吐出口側であり、供給口９に対して遠い方の吐出口７Ｂに対応する第２の流路１４が基板側に配置されている構成をとることもできる。また、吐出口に供給口９に対して近い方の吐出口７Ａからは相対的に大きい液滴を吐出し、供給口９に対して遠い方の吐出口７Ｂからは相対的に小さい液滴を吐出する場合は、第１の流路１３の断面積を、第２の流路１４の断面積に比べて大きくすると好ましい。また、第２の流路１４は、吐出口部１２Ｂのうち、第１の吐出部である１５Ｂ、第２の吐出部１６Ｂのいずれにアクセスしてもよい。

本形態の流路を作成する場合には、上述した製造方法においては、第１のパターン４と、第２のパターン３とは、吐出口７Ａよりも供給方向の上流（供給口側）で接触し、下流（吐出口７Ｂ側）では、接触しないこととなる。

本形態は、第１の流路１３と第２の流路１４とを、流路形成部材５を介して重ねることで、基板１と流路形成部材５との密着力を損なわず、に、双方の流路の断面積を大きくとることができる。さらには、吐出口７から基板１に向かう方向に関して、第２の流路１４は、吐出部１２Ａに加え、第１の流路１３に対しても、重なるように配置されると、上述の効果はさらに大きくなる。

１ 基板
２ エネルギー発生素子（電気熱変換素子）
３ 第２の流路パターン（ＰＭＭＡのポジ型レジスト）
４ 第１の流路パターン（ＰＭＩＰＫのポジ型レジスト）
５ 流路形成部材 被覆樹脂層（エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物によるネガ型レジスト）
６ 撥水材
７ 吐出口
８ 保護膜
９ 供給口
１０ マスク
１１ ポジ型レジスト層
１２ 吐出部
１３ インク流路（第１のインク流路）
１４ 副インク流路（第２のインク流路）

Claims (24)

1. 液体を供給する供給口が形成されたシリコン基板と、前記シリコン基板の表面上に、前記供給口よりも液体が吐出される吐出口側の領域であって、前記吐出口と前記供給口とを連通させ、液体が貯留される領域である液体貯留領域を形成する部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、
   前記液体貯留領域は、前記シリコン基板側の領域と前記吐出口側の領域とを有し、前記シリコン基板側の領域の、前記シリコン基板の表面に平行な断面の面積は、前記吐出口側の領域の、前記シリコン基板の表面に平行な断面の面積よりも大きく、
   前記シリコン基板側の領域と前記吐出口側の領域とは、区切られた複数の流路部で連通していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記シリコン基板はエネルギー発生素子を有する請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記エネルギー発生素子と前記吐出口とが対向している請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記液体貯留領域内において、前記供給口から各前記流路部までの距離が異なる請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記複数の流路部を流れる液体の流れの方向は、前記シリコン基板の表面に対して実質的に垂直な方向である請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記複数の流路部を流れる液体の流れの方向は、前記吐出口からの液体の吐出方向と実質的に平行な方向である請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 液体の吐出の際に前記供給口から前記液体貯留領域へと供給される液体は、前記複数の流路部に分岐し、前記エネルギー発生素子よりも下流側で合流して前記吐出口から吐出される請求項２または３に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記基板の表面に対して平行な方向に関して、前記液体貯留領域の前記供給口側を内側、その反対側を外側としたときに、前記液体貯留領域の前記吐出口側の領域は、前記吐出口よりも外側まで形成されている請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 液体を供給する供給口が形成されたシリコン基板と、前記シリコン基板の表面上に、前記供給口よりも液体が吐出される吐出口側の領域であって、前記吐出口と前記供給口とを連通させ、液体が貯留される領域である液体貯留領域を形成する部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、
   前記液体貯留領域は、前記シリコン基板側の領域と前記吐出口側の領域とを有し、前記シリコン基板側の領域の、前記吐出口の配列方向と垂直方向かつ前記シリコン基板の表面と平行方向の長さは、前記吐出口側の領域の、前記吐出口の配列方向と垂直方向かつ前記シリコン基板の表面と平行方向の長さよりも長く、
   前記シリコン基板側の領域と前記吐出口側の領域とは、区切られた複数の流路部で連通していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
10. 前記シリコン基板はエネルギー発生素子を有する請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記エネルギー発生素子と前記吐出口とが対向している請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記液体貯留領域内において、前記供給口から各前記流路部までの距離が異なる請求項９から１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記複数の流路部を流れる液体の流れの方向は、前記シリコン基板の表面に対して実質的に垂直な方向である請求項９から１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記複数の流路部を流れる液体の流れの方向は、前記吐出口からの液体の吐出方向と実質的に平行な方向である請求項９から１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
15. 液体の吐出の際に前記供給口から前記液体貯留領域へと供給される液体は、前記複数の流路部に分岐し、前記エネルギー発生素子よりも下流側で合流して前記吐出口から吐出される請求項１０または１１に記載の液体吐出ヘッド。
16. 前記基板の表面に対して平行な方向に関して、前記液体貯留領域の前記供給口側を内側、その反対側を外側としたときに、前記液体貯留領域の前記吐出口側の領域は、前記吐出口よりも外側まで形成されている請求項９から１５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
17. 液体を供給する供給口が形成されたシリコン基板と、前記シリコン基板の表面上に、前記供給口よりも液体が吐出される吐出口側の領域であって、前記吐出口と前記供給口とを連通させ、液体が貯留される領域である液体貯留領域を形成する部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、
    前記液体貯留領域は、前記シリコン基板側の領域と前記吐出口側の領域とを有し、前記シリコン基板側の領域の前記吐出口の配列方向と平行方向の長さは、前記吐出口側の領域の前記吐出口の配列方向と平行方向の長さよりも長く、
    前記シリコン基板側の領域と前記吐出口側の領域とは、区切られた複数の流路部で連通していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
18. 前記シリコン基板はエネルギー発生素子を有する請求項１７に記載の液体吐出ヘッド。
19. 前記エネルギー発生素子と前記吐出口とが対向している請求項１８に記載の液体吐出ヘッド。
20. 前記液体貯留領域内において、前記供給口から各前記流路部までの距離が異なる請求項１７から１９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
21. 前記複数の流路部を流れる液体の流れの方向は、前記シリコン基板の表面に対して実質的に垂直な方向である請求項１７から２０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
22. 前記複数の流路部を流れる液体の流れの方向は、前記吐出口からの液体の吐出方向と実質的に平行な方向である請求項１７から２１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
23. 液体の吐出の際に前記供給口から前記液体貯留領域へと供給される液体は、前記複数の流路部に分岐し、前記エネルギー発生素子よりも下流側で合流して前記吐出口から吐出される請求項１８または１９に記載の液体吐出ヘッド。
24. 前記基板の表面に対して平行な方向に関して、前記液体貯留領域の前記供給口側を内側、その反対側を外側としたときに、前記液体貯留領域の前記吐出口側の領域は、前記吐出口よりも外側まで形成されている請求項１７から２３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

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