(57)【要約】【課題】安定的にインク滴を飛翔させ、且つ、高速なリフィルを可能にするインクジェットプリントヘッドを提供する。【解決手段】本発明のインクジェットプリントヘッドは、複数の電気熱変換素子１が列状に配されるとともに電気熱変換素子１の配列方向に沿って延在するインク供給口３を有する基板４を有する。さらに、インクジェットプリントヘッドは、吐出口２が形成された吐出口プレート５と、ノズル壁２４と、基板４、吐出口プレート５及びノズル壁２４により形成されたインク流路を有する。ノズル壁２４及び第１の突出部１２ａ、第２の突出部１２ｂによって、電気熱変換素子１の少なくとも三方を囲む発泡室２５が形成されている。第１及び第２の突出部１２ａ、１２ｂは、吐出口プレート５との間にインクが流れる空間が形成されるようにしてインク流路内に突出して形成されている。【選択図】図４
2008188873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出するためのエネルギを発生する複数の吐出エネルギ発生素子が列状に配されるとともに前記吐出エネルギ発生素子の配列方向に沿って延在する貫通口からなる共通インク供給口を有する基板と、インク滴が吐出される吐出口が形成された吐出口プレートと、前記複数の吐出エネルギ発生素子を個別に隔離するためのノズル壁と、前記基板、前記吐出口プレート及び前記ノズル壁により形成された、前記吐出口と前記共通インク供給口とを連通するインク流路と、を有するインクジェットプリントヘッドにおいて、
前記吐出口プレートとの間にインクが流れる空間が形成されるようにして前記インク流路内に突出して形成された少なくとも１つの突出部材を有し、
前記ノズル壁及び前記突出部材によって、前記吐出エネルギ発生素子の少なくとも三方を囲む発泡室が形成されていることを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
【請求項２】
前記インク流路は、前記共通インク供給口と連通する第１のノズルと、前記第１のノズルと連通し、前記吐出エネルギ発生素子と前記吐出口との間に配された、前記空間を含む第３のノズルと、前記第３のノズルと連通する第２のノズルと、前記第２のノズルと連通する共通の副インク流路で構成されている、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３】
前記第１のノズル及び前記第２のノズルは、前記第３のノズルに対して、前記共通インク供給口から供給されたインクの前記第１のノズル内の流れ方向と交差する方向で連通している、請求項２に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項４】
前記吐出エネルギ発生素子の両側に配置された前記突出部材によって前記吐出エネルギ発生素子の四方を囲んだ前記発泡室の前記吐出口側からみた平面形状は、前記吐出口の中心から前記吐出エネルギ発生素子の中心を結んだ軸に対して、９０°回転対称形である、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項５】
前記発泡室、前記第１のノズル、前記第２のノズル及び前記第３のノズルの形状は、前記吐出口の中心から前記吐出エネルギ発生素子の中心を結んだ軸に対して、１８０°回転対称形である、請求項２ないし４のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク小液を飛翔させ、被記録媒体に記録を行うインクジェット記録方式に用いられるインクジェットプリントヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日広く一般的に用いられているインクジェット方式のインク吐出方法には  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）を用いる方法がある。い  ずれ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。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、電気熱変換素子近傍のインクを瞬時にして沸騰させて急激な  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、圧電素子が変位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。ここで、前者の方法は吐出エネルギ発生素子のスペースをそれほど採ら  なくても済み、インクジェットプリントヘッドの構造が単純で、ノズルの集積  化が容易であること等の利点がある。一方、電気熱変換素子による熱の蓄熱に  よる飛翔インク滴の体積変動、消泡によるキャビテーションの影響、インクに  溶け込んだ空気によるインクジェットプリントヘッド内の残留気泡による吐出  特性及び画像に与える影響等がある。
【０００３】
これらの課題を解決する方法として、特許文献１、特許文献２、特許文献３  、特許文献４に記載されたインクジェット記録方法及びインクジェットプリン  トヘッドがある。すなわち、上記公報に記載されるインクジェット記録方法は  、記録信号によって電気熱変換素子を駆動させることにより生じた気泡を外気  と連通させることを特徴とするものである。この記録方法を用いることにより  飛翔インク滴の体積安定性の向上及び高速小液滴吐出、気泡消泡時のキャビテ  ーション解消によるヒータ耐久性向上等が可能となり、さらなる高精細画像が  容易に得られるようになる。上述した公報において気泡と外気とを連通させる  ための構成としては、電気熱変換素子と吐出口間との距離を、従来より格段に  短くする構成が挙げられている。この構成を有するインクジェットプリントヘ  ッドは、電気熱変換素子に対応する吐出口を配した吐出口プレートと、基板の  背面からインクを供給するために基板に開けられたインク供給口を有する。そ  して、ちょうどインク滴が電気熱変換素子を配した基板に対しほぼ垂直に飛翔  するように構成される。なお、電気熱変換素子と吐出口間との（最短）距離と  しては３０μｍ以下が望ましい。
【０００４】
また、印字スピード向上のために、インクジェットプリントヘッド内に配さ  れた複数のノズル毎に飛翔されるインク滴のイベント回数（吐出周波数）を速  くする試みが、Ｔｒｕｅｂａ他の特許文献５や、特許文献６に記載されている  。
【０００５】
特に、特許文献６では、インク供給口の入り口付近に局所的な狭い空間また  は突起状の流体抵抗要素を使用することで、インク供給口からインク流路への  インクの流れを改善する形態が提案されている。但し、高画質・高解像度が要  求されるインクジェット記録装置では、吐出口面積、電気熱変換素子と吐出口  間との（最短）距離、インク流路長さ・幅・高さなどを高精度かつ高密度に形  成することが必要不可欠である。
【０００６】
しかしながら、特許文献６では、主に高分子フィルムなどを主成分とした薄  膜プレートに、レーザアブレーション加工（大半が、熱アブレーション加工）  で上記形状などを形成するために、精度上での観点からバラツキが生じてしま  う。さらに、融点が１００℃から２００℃程度の高分子フィルムを用いて、熱  アブレーション加工を行うために、加工面の形状も、微小な凹凸や、バラツキ  など、設計上、意図しない形状になることもある。また、さらには、熱アブレ  ーション加工においては、加工された（除かれた）部分の高分子化合物が、カ  ーボンなどを主成分とする分子化合物となる。そして、この分子化合物がノズ  ル壁や、吐出口近傍に付着し、ゴミやインクによる溶融などで、吐出口が詰ま  ったり、ヒータ上にコゲーションと呼ばれる堆積物などの原因となって、故障  原因を引き起こすことが多々ある。
【０００７】
さらには、特許文献６の場合、吐出口及びノズル壁を有する吐出口プレート  と、ヒータ及び該ヒータを駆動するトランジスタなどを搭載した基板とを、吐  出口と電気熱変換素子との位置関係を精度良く貼りあわせることが難しい。ま  た、該基板から前記突起物の距離や、接合時の接着剤の流れ込み制御など、高  精度に形成するためには、不利な条件が多々存在する。さらに、インクジェッ  ト記録装置を用いた印字画像において、さらなる高画質出力・高品位画像・高  解像度出力などが要求されている。
【特許文献１】特開昭５４−１６１９３５号公報
【特許文献２】特開昭６１−１８５４５５号公報
【特許文献３】特開昭６１−２４９７６８号公報
【特許文献４】特開平４−１０９４１号公報
【特許文献５】米国特許第４，８８２，５９５号
【特許文献６】米国特許第６，１５８，８４３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特に、高速かつ安定した吐出特性及び高速なリフィル（インク供給口からインク流路へのインクの流れやすさ）特性が近年のインクジェットプリントヘッドには求められている。
【０００９】
そこで、本発明は、安定的にインク滴を飛翔させ、且つ、高速なリフィルを可能にするインクジェットプリントヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明のインクジェットプリントヘッドは、インク滴を吐出するためのエネルギを発生する複数の吐出エネルギ発生素子が列状に配されるとともに吐出エネルギ発生素子の配列方向に沿って延在する貫通口からなる共通インク供給口を有する基板と、インク滴が吐出される吐出口が形成された吐出口プレートと、複数の吐出エネルギ発生素子を個別に隔離するためのノズル壁と、基板、吐出口プレート及びノズル壁により形成された、吐出口と共通インク供給口とを連通するインク流路と、を有するインクジェットプリントヘッドにおいて、吐出口プレートとの間にインクが流れる空間が形成されるようにしてインク流路内に突出して形成された少なくとも１つの突出部材を有し、ノズル壁及び突出部材によって、吐出エネルギ発生素子の少なくとも三方を囲む発泡室が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ノズル壁、及び突出部材によって、吐出エネルギ発生素子の少なくとも三方を囲む発泡室が形成されている。これにより、発泡による圧力波を吐出口に集中させることができるので安定的にインク滴を飛翔させ且つ、高速なリフィルを可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
まず、本構成による作用を、図面等を用いて従来例と比較しながら以下に詳細に述べる。
【００１３】
図１は、本発明による構成を施したインクジェットプリントヘッドの一部破断斜視図を示している。
【００１４】
図１のインクジェットプリントヘッドは、複数の吐出エネルギ発生素子である電気熱変換素子１を各電気熱変換素子１毎に個別のインク流路を形成するためのノズル壁２４がインク供給口３付近まで延在している。
【００１５】
図１において、基板４は電気熱変換素子１およびインク供給口３を備えている。長溝状の貫通口からなるインク供給口３の長手方向の両側には、電気熱変換素子１がそれぞれ１列ずつ千鳥状に、各電気熱変換素子１の間隔が片側列６００ｄｐｉピッチで配列されている。電気熱変換素子１の配列方向に沿って延在するインク供給口３を挟んで列状に配されている各電気熱変換素子１は、相対する位置から半ピッチずれた関係に配されている。また、各電気熱変換素子１からインク供給口３までの距離は、全て同じである。この基板４上にはインク流路（ノズル）を形成するためのノズル型材となる後述する被覆樹脂層６が２層の異なる樹脂から設けられており、この２層構成の被覆樹脂層６上に、ノズル壁と吐出口２を備える吐出口プレート５が設けられている。吐出口プレート５には、吐出口２からなる第１のノズル列１６及び第２のノズル列１７が形成されている。なお、各電気熱変換素子１は、配列されている列毎に異なる面積サイズを有し、且つ、同様に列状に配されている吐出口２の面積も、配列されている列毎に異なる面積サイズを有しているものであってもよい。
【００１６】
ここで、高密度配列を実現するインクジェットプリントヘッドの最適化について、概念を簡単に説明する。インクジェットプリントヘッドの吐出特性を左右する物理量としては、上記複数配置されたノズル内におけるイナータンス（慣性力）とレジスタンス（粘性抵抗）が大きく寄与している。ある任意の形状内を移動する非圧縮性流体の運動方程式は、以下の２式で表される。
【００１７】
∇・ｖ＝０            （連続の式）                            （１）
（∂ｖ／∂ｔ）＋（ｖ・∇）ｖ＝−∇（Ｐ／ρ）＋（μ／ρ）△ｖ＋ｆ
（ナビエ・ストークスの式）              （２）
ここで、ｖは液体の速度、ｔは時間、ρは液体の密度、Ｐは圧力、μは粘性係数、ｆは外力である。
【００１８】
上記２式（１）、（２）を、対流項および粘性項が充分小さく、外力なしとして近似すると、
△Ｐ＝０                                            （３）
となり、圧力Ｐは調和関数を用いて表される。
【００１９】
そして、インクジェットプリントヘッドの場合、図２に示すような３開口モデルで記述され、図３に示すような等価回路で表現できる。イナータンスは、静止流体が急に動き出す時の動きにくさとして定義する。電気的には、電流の変化を阻害するインダクタンスＬと似た働きをする。メカ的なバネマスモデルでは、ｍａｓｓ（重さ）に相当する。
【００２０】
イナータンスを式で表すと、開口に圧力差を与えたときの、流体体積Ｖの２階時間微分、すなわち流量Ｆ（＝∂Ｖ／∂ｔ）の時間微分との比で表される。
【００２１】
（∂2Ｖ／∂ｔ2）＝（∂Ｆ／∂ｔ）＝（１／Ａ）×Ｐ                （４）
ここで、Ａ：イナータンスとする。
【００２２】
例えば、擬似的に、密度ρ、長さＬ、断面積Ｓｏであるようなパイプ型管流路を仮定すると、この擬１次元流管路のイナータンスＡｏは、
Ａｏ＝ρ×Ｌ／Ｓｏ
で表され、流路の１乗に長さに比例し、断面積の１乗に反比例することが分かる。
【００２３】
図３に示したような等価回路をもとに、インクジェットプリントヘッドの吐出特性をモデル的に予測・解析することができる。
【００２４】
本発明のインクジェットプリントヘッドにおいて、吐出現象は、慣性流から粘性流へ移行してゆく現象であることが分かってきている。特に、ヒータ部分での発泡初期においては、慣性流が主であり、逆に、吐出後期（すなわち、メニスカス後退から毛細管現象により、吐出口面までインクが復帰してくるまでの時間）においては、粘性流が主となる。その際、上記関係式から、発泡初期には、イナータンス量の関係により、吐出特性、特に、吐出体積、及び、吐出速度への寄与が大きくなる。一方、吐出後期（すなわち、メニスカス後退から毛細管現象により、吐出口面までインクが復帰してくるまでの時間）には、レジスタンス（粘性抵抗）量が、吐出特性、特に、インクのリフィル時間への寄与が大きくなる。
【００２５】
ここで、レジスタンス（粘性抵抗）は、式（１）、及び、
△Ｐ＝η△μ                                                  （５）
となる定常ストークス流で記述され、粘性抵抗：Ｂを求めることができる。ここで、ηは粘性係数である。また、吐出後期では、図２で示したモデルにおいて、吐出口近傍にメニスカスが形成され、毛細管力を主とした力により、インクの流れが起きるため、２開口モデル（１次元流モデル）で近似することができる。
【００２６】
すなわち、粘性流体を記述したポアズイユの式（６）から求めることができる。毛細管中の流れに沿った座標位置（ｘ）での断面積をＳ（ｘ）、圧力をＰ（ｘ）として、密度ρ一定とすると、流量は、一定になり、下記式で表される。
（∂Ｖ／∂ｔ）＝（１／Ｇ）×（１／η）（∂Ｐ／∂ｘ）×Ｓ（ｘ）2    （６）
ここで、Ｇ：形状因子である。また、粘性抵抗：Ｂは、任意の圧力差に従って流れる流体に起因するので、毛細管の管長（Ｌ）で積分すると、粘性抵抗（Ｂ）を求めることができる。
【００２７】
Ｐ2−Ｐ1＝∫0L｛（Ｐ（ｘ）／ｄｘ）＊ｄｘ
Ｂ＝∫0L｛（Ｇ×η）／Ｓ（ｘ）2｝ｄｘ                              （７）
により、求めることができる。
【００２８】
上記（７）式より、レジスタンス（粘性抵抗）は、密度ρ、長さＬ、断面積Ｓｏであるようなパイプ型管流路を仮定すると、
Ｂ＝８η×Ｌ／（π×Ｓｏ2）
となり、近似的にノズル長さの１乗に比例し、且つ、ノズルの断面積の２乗に反比例することが分かる。
【００２９】
上記イナータンスの関係から、吐出速度・吐出体積・リフィル時間の向上には、ヒータから吐出口側へのイナータンス量をヒータから供給口側へのイナータンス量より大きく、且つノズル内の粘性抵抗を小さくすることが必要充分条件となる。
【００３０】
本発明の発明者達は、上記観点と、さらに、複数のヒータ、及び、ノズルを高密度に配置するという命題に対し、両方を満足するためのインクジェットプリントヘッドを提供している。
【実施例】
【００３１】
以下図面を参照しつつ、本発明に係る実施例を詳細に説明する。
（実施例１）
図４（ａ）は、本発明の基本的な形態を示すインクジェットプリントヘッドのノズル断面図であり、図４（ｂ）は、ノズル上面図である。なお、本図及びこれ以下において、ヒータを駆動するための配線等は図示していない。図５Ａ〜図５Ｃは、各工程における図４のインクジェットプリントヘッド基板の製法を模式的に示している。
【００３２】
本実施例のインクジェットプリントヘッドは、基板４に対向してノズル部材１１が設けられている。基板４上には電気熱変換素子１が形成されており、電気熱変換素子１に対向する位置には吐出口２が形成されている。インクは共通インク供給口３から電気熱変換素子１へとノズルを介して供給される。また、電気熱変換素子１を挟んだ共通インク供給口３の反対側には共通副インク流路３１が形成されており、インクは、共通副インク流路３１からも供給される。
【００３３】
電気熱変換素子１の前後には、流路内に突出した突出部材である第１の突出部１２ａと第２の突出部１２ｂとが形成されている。第１の突出部１２ａと第２の突出部１２ｂとノズル部材１１（吐出口プレート５）との間にはインクが流れることができるように所定の空間が形成されている。第１の突出部１２ａは共通インク供給口３に形成されており、第２の突出部１２ｂは共通副インク流路３１側に形成されている。また、電気熱変換素子１の両側方は、電気熱変換素子１を個別に隔離するノズル壁２４が形成されている。すわなち、電気熱変換素子１の周囲には、第１の突出部１２ａ、第２の突出部１２ｂ及びノズル壁２４で構成される電気熱変換素子１の四方を囲む発泡室２５が形成されている。
【００３４】
ここで、ノズルの構成及びインク流路について詳細に説明する。
【００３５】
本実施例のインクジェットプリントヘッドのインク流路は、ノズル及びインク供給口からなる。ノズルは、第１のノズル２１、第２のノズル２２及び第３のノズル２３の３つのノズルに分けられる。また、インク供給口は共通インク供給口３と共通副インク流路３１とを有する。
【００３６】
第１のノズル２１は第１の突出部１２ａから共通インク供給口３までの間に形成されており、共通インク供給口３と連通している。第２のノズル２２は第２の突出部１２ｂから共通副インク流路３１までの間に形成されおり、共通副インク流路３１と連通している。第３のノズル２３は、電気熱変換素子１の上方かつ、第１の突出部１２ａと第２の突出部１２ｂの上方に形成されている。第３のノズル２３は、発泡室２５上に形成されており、第１の突出部１２ａを過ぎたところで、共通インク供給口３から供給されたインクの第１のノズル内の流れ方向と交差する方向で第１のノズル２１と連通している。また、第３のノズル２３は、第２の突出部１２ｂを過ぎたところで、共通インク供給口３から供給されたインクの第１のノズル内の流れ方向と交差する方向で第２のノズル２２と連通している。
【００３７】
すわなち、共通インク供給口３と発泡室２５は、第１のノズル２１と第３のノズル２３とを介して連通している。また、共通副インク流路３１と発泡室２５は、第２のノズル２２と第３のノズル２３とを介して連通している。一方、第１のノズル２１と発泡室２５とは、第１の突出部１２ａが存在するため、直接連通はしておらず、第３のノズル２３を介して連通している。また、第２のノズル２２と発泡室２５も、第２の突出部１２ｂが存在するため、直接連通はしておらず、第３のノズル２３を介して連通している。
【００３８】
また、発泡室２５と第１のノズル２１と第２のノズル２２と第３のノズル２３の形状は、吐出口２の中心から電気熱変換素子１の中心を結んだ軸Ｏに対して、１８０°回転対称形である。また、発泡室２５の平面形状は正方形であり、軸Ｏに対して、９０°回転対称形である。
【００３９】
次に、本実施例のインクジェットプリントヘッドによるインクの吐出に関して説明する。
【００４０】
電気熱変換素子１に電気エネルギを入力することで、電気熱変換素子１に接する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、このインクの状態変化に基づく作用力によって吐出口２からインクは吐出されることとなる。ここで、気泡の発生に伴い発生した圧力波は、ノズル内のインクに対して等方的に拡散しようとする。しかしながら、電気熱変換素子１は、その前後に第１の突出部１２ａと第２の突出部１２ｂとが形成され、電気熱変換素子１の両側方にはノズル壁２５が形成された発泡室２５内に配置されている。このため、圧力波は、これら第１及び第２の突出部１２ａ、１２ｂで反射し、第１のノズル２１側、及び第２のノズル２２側には伝播されない。また、両側方にはノズル壁２５が形成されているため、結局、圧力波は、吐出口２の方向に集中して伝播されることとなり、電気熱変換素子１により発生した吐出エネルギが効率よく吐出に利用されることとなる。電気熱変換素子１を駆動させることにより生じる気泡は吐出口２を介して外気と連通する。
【００４１】
インク吐出後、続くインクの吐出のため、共通インク供給口３及び共通副インク流路３１からインクが発泡室２５内へとリフィルされる。本実施例の場合、第１の突出部１２ａ及び第２の突出部１２ｂは、吐出口プレート５との間にインクが流れる空間が形成されるようにしてインク流路内に突出して形成されている。このため、好適なリフィル特性も確保されている。
【００４２】
以下に本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の一例を図５に従って、詳細に示す。
【００４３】
まず、Ｓｉチップ上にパターニング等によって複数の電気熱変換素子１およびそれらを駆動するための必要な配線（不図示）が施された基板４を用意する（図５（ａ））。
【００４４】
次に、基板４上に、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光（３００ｎｍ以下の紫外光）によって、分子中の架橋結合が破壊され、溶解可能な樹脂層１２及び、樹脂層１３を連続で、スピンコート法により塗布する（図５（ｂ），図５（ｃ））。その際、下層となる樹脂層１２には、熱架橋型樹脂を用いることで、上層の樹脂層１３をスピンコート法により塗布する際に、下層の樹脂層１２と上層の樹脂層１３との間で相互に溶融することを防止した。この時、下層の樹脂層１２には、以下の光崩壊型のポジ型レジストを用いた。
・無水メタクリル酸のラジカル重合物
重量平均分子量（Ｍｗ：ポリスチレン換算）＝２５０００
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）＝２．３
この樹脂粉末をシクロヘキサノンに約３０ｗｔ％の固形分濃度にて溶解し、レジスト液として使用した。その際のレジスト溶液の粘度は、６．３×１０-1Ｎ・ｓ／ｍ2であった。該レジスト液を、スピンコート法にて塗布し、１２０℃で、３分プリベークした後、窒素雰囲気中オーブンにて２５０℃で、６０分間の熱処理を行った。なお、熱処理後のレジスト層の膜厚は１０μｍであった。
【００４５】
また、上層の樹脂層１３には、ＰＭＩＰＫをシクロヘキサノン溶媒で溶解した液を使用した。その後、露光装置により、２７０ｎｍ以下の光を遮蔽するカットフィルタ（不図示）を装着し、２９０ｎｍ近傍の２７０〜３３０ｎｍ帯のＤｅｅｐ−ＵＶ光のみで、上層樹脂を露光＆現像してパターニングした（図５（ｄ））。露光装置は、ウシオ電機製：ＵＸ−３０００ＳＣを用いた。
現像は、メチルイソブチルケトンにて現像、イソプロピルアルコールにてリンス処理を行った。その際、上層の樹脂層１３と下層の樹脂層１２とでは、２９０ｎｍ近傍のＤｅｅｐ−ＵＶ光に対する感度比が、約５０：１以上の差があるために、下層の樹脂層１２が、感光してパターニングされることは無い。次に、同じ露光装置で、２６０ｎｍ以上の光を遮蔽するカットフィルタ（不図示）を装着し、２５０ｎｍ近傍の２３０〜２６０ｎｍ帯のＤｅｅｐ−ＵＶ光のみで、下層の樹脂層１２を露光＆現像することで、パターニングした（図５（ｅ））。現像は、以下の組成の現像液にて現像した後、イソプロピルアルコールにてリンス処理を行って、第一の流路パターンを形成した。
・現像液
ジエチレングリコールモノブチルエーテル      ６０ｖｏｌ％
エタノールアミン                              ５ｖｏｌ％
モルフォリン                                ２０ｖｏｌ％
イオン交換水                                １５ｖｏｌ％
さらに、このようなノズルパターンが形成され、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光によって、分子中の架橋結合が破壊され、溶解可能な樹脂層１２、１３上に、被覆樹脂層６を形成した（図５（ｆ））。次に、ＵＶ光を用いた露光装置（キヤノン製：ＭＰＡ−６００Ｓｕｐｅｒ）により、被覆樹脂層６の吐出口２に相当する部分を露光＆現像して除去した（図５（ｇ））。次に、基板４を裏面から化学的にエッチングするなどしてインク供給口３を形成した（図５（ｈ））。より具体的には、強アルカリ溶液（ＫＯＨ，ＮａＯＨ，ＴＭＡＨ）を用いた異方性エッチングによってインク供給口３を形成した。最後に、基板４の表面側から、被覆樹脂層６を透過して、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光（３００ｎｍ以下の紫外光）を照射し、ノズル型材である樹脂層１２、１３を溶出させた（図５（ｉ））。これにより、吐出口２、インク供給口３とそれらに連通する段差形状を有するノズルを備えたインクジェットプリントヘッド１０を得ることができる。このチップに電気熱変換素子を駆動するための配線基板と電気的接合等を行うことにより、本発明のインクジェットプリントヘッドを得ることができる。
【００４６】
なお、ノズル内に３段以上の段差を持たせるためには、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光によって、分子中の架橋結合が破壊され、溶解可能な樹脂層１２、１３を、さらに階層構造にすることによって形成することができる。例えば、樹脂層１２の下層に、２５０ｎｍ以下のＤｅｅｐ−ＵＶ光に感度を持つ材料を形成し、多段階ノズル構造を形成することができる。
【００４７】
インクジェットプリントヘッドは、気泡を外気と連通させるため、吐出インク滴の体積は電気熱変換素子１と吐出口２との間にあるインクの体積にほとんど依存する。言い換えると吐出特性は、インクジェットプリントヘッドのノズル部分の構造によってほぼ決まるという特徴をもつ。したがって、上記インクジェットプリントヘッドは、ムラのない高品位な画像を出力することができる。本発明の構造は上記のインクジェットプリントヘッド、すなわち、気泡を外気と連通させるために、電気熱変換素子１と吐出口２との間の（最短）距離が３０μｍ以下であるようなインクジェットプリントヘッドに適用することで最大の効果を発揮する。もっとも、電気熱変換素子１を配した基板面に垂直にインク滴を飛翔させるようなインクジェットプリントヘッドであれば、いずれも有効に作用させることができる。
【００４８】
また、本発明のインクジェットプリントヘッドにおいては、隣接する電気熱変換素子を同時に駆動させないように分散駆動にて各電気熱変換素子を駆動させることによって、残留気泡による影響をさらに効果的に緩和できるものである。
【００４９】
以下に本発明のインクジェットプリントヘッドの構造を具体的に説明する。なお、本実施例で使用したインクジェットプリントヘッドは、図６に示すように、ノズル間隔は片側列６００ｄｐｉピッチ、ヒータを有する基板表面からの吐出口プレートの厚さ３０μｍである。また、ヒータ近傍の第１段目のノズル高さｈ1は１４μｍ、インク供給口３近傍のノズル高さｈ2は２２μｍである。評価に使用したインクは、キヤノン製染料系ブラックインク（表面張力４．７８×１０-2Ｎ／ｍ、粘度１．８×１０-3Ｎ・ｓ／ｍ2、ｐＨ９．８）を使用した。
【００５０】
その結果、本実施例のインクジェットプリントヘッドは、従来のインクジェットヘッドに比べて、約５０％程高速の約４０〜６０ｋＨｚの吐出周波数応答性を実現することができた。
（実施例２）
本実施例のインクジェットプリントヘッドの模式図を図７に示す。図７（ａ）はインクジェットプリントヘッドの側断面図であり、図７（ｂ）は上面図である。なお、以下の説明では、実施例１と同じ部材については同じ符号を用いて説明するものとする。
【００５１】
本実施例では、第２のノズル２２側にのみ突出部１２ｃが形成されている。これにより発泡室２５は、突出部１２ｃ及び２枚のノズル壁２４により電気熱変換素子１の三方を囲む構成となっている。また、図８及び図９に示す上面図でわかるように、第３のノズル２３の幅ｔ3がノズル壁２４ｔの間隔よりも広いものとなっている。これら以外の基本的な構造は実施例１と同様である。ただし、各部の寸法については以下のように異なる点がある。
【００５２】
なお、本実施例で使用したインクジェットプリントヘッドは、図８、９に示すように、ノズル間隔は片側列６００ｄｐｉピッチ、ヒータを有する基板表面からの吐出口プレートの厚さ３０μｍである。また、ヒータ近傍の第１段目のノズル高さｈ1は１０μｍ、インク供給口近傍のノズル高さｈ2は２０μｍである。評価に使用したインクは、キヤノン製染料系ブラックインク（表面張力４．７８×１０-2Ｎ／ｍ、粘度１．８×１０-3Ｎ・ｓ／ｍ2、ｐＨ９．８）を使用した。
【００５３】
本実施例の構成においても、実施例１と同様に従来のインクジェットヘッドに比べて、吐出速度、及び、吐出体積から求められるインク液滴の運動エネルギ計算による効率アップを図れる共に、実施例１と同様の高速での吐出周波数特性を実現することができた。
（実施例３）
本実施例のインクジェットプリントヘッドの模式図を図１０に示す。図１０（ａ）はインクジェットプリントヘッドの側断面図であり、図１０（ｂ）は上面図である。なお、以下の説明では、実施例１、２と同じ部材については同じ符号を用いて説明するものとする。
【００５４】
本実施例では、実施例２と同様に第２のノズル２２側にのみ突出部１２ｃが形成されているが、図１０及び図１１に示す上面図でわかるように、第３のノズル２３の幅ｔ3がノズル壁２４の間隔ｔよりも狭くなっている点で異なる。なお、これら以外の基本的な構造は実施例１と同様であるが、各部の寸法については以下のように異なる点がある。
【００５５】
なお、本実施例で使用したインクジェットプリントヘッドは、図１０、１１に示すように、ノズル間隔は片側列６００ｄｐｉピッチ、ヒータを有する基板表面からの吐出口プレートの厚さ３０μｍである。また、ヒータ近傍の第１段目のノズル高さｈ1は１２μｍ、インク供給口近傍のノズル高さｈ2は２５μｍである。評価に使用したインクは、キヤノン製染料系ブラックインク（表面張力４．７８×１０-2Ｎ／ｍ、粘度１．８×１０-3Ｎ・ｓ／ｍ2、ｐＨ９．８）を使用した。
【００５６】
本実施例の構成においても、実施例１及び実施例２と同様に従来のインクジェットヘッドに比べて、吐出速度、及び、吐出体積から求められるインク液滴の運動エネルギ計算による効率アップを図れた。また、本実施例の構成は、実施例１及び実施例２と同様の高速での吐出周波数特性を実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のインクジェットプリントヘッドの一部破断外観斜視図である。
【図２】インクジェットプリントヘッドの３開口モデル図である。
【図３】図２に示したモデルの等価回路図である。
【図４】本発明の実施例１におけるインクジェットプリントヘッドの側断面図及び上面図である。
【図５】本発明のインクジェットプリントヘッドの製造工程を説明するための工程図である。
【図６】本発明の実施例１におけるインクジェットプリントヘッドの並列に配置されたノズル列を示す図である。
【図７】本発明の実施例２におけるインクジェットプリントヘッドの側断面図及び上面図である。
【図８】本発明の実施例２におけるインクジェットプリントヘッドの並列に配置されたノズルを示す図である。
【図９】本発明の実施例２におけるインクジェットプリントヘッドの並列に配置されたノズル列を示す図である。
【図１０】本発明の実施例３におけるインクジェットプリントヘッドの側断面図及び上面図である。
【図１１】本発明の実施例３におけるインクジェットプリントヘッドの並列に配置されたノズル列を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１    電気熱変換素子
２    吐出口
３    インク供給口
４    基板
５    吐出口プレート
１２ａ    第１の突出部
１２ｂ    第２の突出部
２４    ノズル壁
２５    発泡室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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