液体喷出头的制造方法

专利名称：液体喷出头的制造方法
技术领域：
本发明涉及例如使油墨滴等液滴喷出，在记录介质上进行记录用液体喷出头的制造方法，尤其是涉及进行喷墨记录的液体喷出头的制造方法。
背景技术：
喷墨记录方式，是一种所谓非击打记录方式。这种喷墨记录方式，记录时产生的噪音小到可忽视的程度，可以高速记录。而且喷墨记录方式可以对各种记录介质进行记录，所谓对普通纸无需特别处理也能固定附着，而且能以廉价得到高精细的图像。这些优点使喷墨记录方式不仅作为电脑周边设备的打印机，而且作为复印机、电传、文字处理器等的记录手段近年来迅速普及。
一般利用喷墨记录方式的油墨喷出方法中，作为喷出油墨滴用喷出能量的发生元件，有例如采用加热器等电热转换元件的方法和例如采用压电元件等压电元件的方法等，无论那种方法都能用电信号控制油墨滴的喷出。采用电热转换元件的油墨喷出方法的原理是，通过在电热转换元件上施加电压，使电热转换元件附近的油墨瞬时沸腾，借助于沸腾时油墨相变化急剧产生的气泡的生长，使油墨高速喷出。另一方面，采用压电元件的喷墨方法的原理是，通过在压电元件上施加电压使压电元件发生位置变化，借助于这种位置变化产生的压力使油墨喷出。
而且采用电热转换元件的喷墨方法，具有不必确保很大的用于设置喷出能量发生元件所需的空间，液体喷出头结构简单，容易实现喷嘴的高集成化等优点。另一方面这种喷墨方法的固有缺点有，使电热转换元件所产生的热量等在液体喷出头内蓄热，使飞翔的油墨滴体积发生变化，消泡产生的空穴作用对电热转换元件有不利影响，溶解在油墨中的空气变成液体喷出头内的残留气泡的情况下对油墨滴的喷出特性和图像质量产生不利影响等。
作为解决这些问题的方法，在特开昭54-161935、特开昭61-185455、特开昭61-249768和特开平4-10941等号公报中公开了喷墨记录方法和液体喷出头。也就是说，上述公报中公开的喷墨记录方法的结构是，将电热转换元件因记录信号驱动而产生的气泡通气到外部。通过采用这种喷墨记录方法，能使飞翔的油墨滴体积稳定，能以高速喷出微量油墨滴，在消除气泡消泡时产生的空穴作用的情况下能够提高加热器的耐久性等，容易得到进一步高精细的图像。上述公报中，作为将气泡向外部通气的结构，可以举出将电热转换元件与喷出口间的最短距离，与过去相比大幅度缩短的结构。
以下说明这种已有的液体喷出头。已有的液体喷出头具有，设置了使油墨喷出的电热转换元件的元件基板，和与这种元件基板结合构成油墨流路的喷出孔基板。喷出孔基板具有喷出油墨液体的多个喷出口、使油墨流动的多个喷嘴和的各喷嘴供给油墨的供给室。喷嘴由借助于电热转换元件使内部油墨产生气泡的发泡室，和向此发泡室供给油墨的供给流路构成。元件基板上设有处于发泡室内设置的电热转换元件。而且元件基板上还设有从与喷出孔基板邻接的主面的背面一侧向供给室供给油墨用的供给口。此外，喷出孔基板上还设有与元件基板上的电热转换元件相对位置处的喷出口。
按照以上方式构成的已有液体喷出头，从供给口向供给室内供给的油墨，沿着各喷嘴供给后充填在发泡室内。被充填在发泡室内的油墨，借助于因电热转换元件而沸腾并产生的气泡，在与元件基板的主面大体垂直的方向上飞翔，以油墨滴形式从喷出口喷出。
具有上述液体喷出头的记录装置，为输出更高画质记录图像、高品位图像和高分辨率等，可以考虑记录速度的高速化。已有的记录装置，为使记录速度高速化，在美国专利第4882595和第6158843号公报中公开了使液体喷出头的各喷嘴增加飞翔液滴的喷出次数，也就是说提高喷出频率的尝试。
特别是在美国专利第6158843号公报中，提出一种在供给口附近设置使油墨流路局部狭窄的空间和突起状流体阻抗要素，以改善从供给口至供给流路的油墨流动的结构。
然而，上述的已有液体喷出头，在喷出油墨滴时，一部分充填在发泡室内的油墨因发泡室内生长的气泡而对供给流路产生反向挤压。因此，已有的液体喷出头中，存在油墨滴的喷出量随着发泡室内油墨体积的减少而减少的不良现象。
而且已有的液体喷出头中，当一部分充填在发泡室内的油墨对供给流路产生反向挤压时，邻近生长气泡供给流路侧的部分压力或者外泄至供给流路侧，或者因发泡室内的内壁与气泡间摩擦而产生压头损失。因此，已有的液体喷出头中存在油墨滴的喷出速度随气泡压力的降低而减小的问题。
而且，已有的液体喷出头，由于在发泡室内生长的气泡使充填在发泡室内的微小量油墨体积发生变化，还有油墨滴的喷出量发生变化的问题。
鉴于此，本发明目的在于提供一种能使液体喷出速度高速化、液滴喷出量稳定化、能够提高液滴喷出效率的液体喷出头及其制造方法。

发明内容
为达到上述目的，本发明涉及的液体喷出头的制造方法，其中所说的液体喷出头具有产生用于喷出液滴的能量的喷出能量发生元件，主面上设置了所说的喷出能量发生元件的元件基板，具有喷出液滴喷出口的喷出口部、利用所说的喷出能量发生元件使内部液体产生气泡的发泡室、和具有向所说的发泡室供给液体用供给流路的喷嘴，向所说的喷嘴供给液体用供给室、结合在所说的元件基板主面上的喷出孔基板，其特征在于包括以下步骤在主面上设置了所说的喷出能量发生元件的元件基板上，涂布用于形成第一发泡室和第一流路图案的溶剂可溶性热交联型有机树脂，将其加热，形成热交联膜的步骤，在所说的热交联膜上涂布用于形成第二发泡室和第二流路图案的溶剂可溶性有机树脂的步骤，通过使曝光量部分不同，在所说的有机树脂上与所说的第二发泡室的图案同时形成高度低于所说的第二发泡室高度的第二流路图案的步骤，在所说的热交联膜和被图案化的有机树脂上层合负型有机树脂层之后，在所说的负型有机树脂层上形成所说的喷出口部的步骤，和除去所说的热交联膜和图案化的有机树脂的步骤。
第二流路的图案形成既可以采用具有狭缝间隔的狭缝掩膜，通过将有机树脂曝光、显影的方法进行，第二发泡室和第二流路的图案形成也可以通过掩膜曝光、显影后，利用温度形成10～45°倾斜，第二流路图案的形成，还可以采用具有不同狭缝间隔的掩膜，通过将有机树脂曝光、显影，形成具有两级以上台阶高度差。
此外，按以上方式构成的液体喷出头，被制成喷嘴内流路的高度、宽度或截面积发生变化，而且其形状使油墨体积自基板至喷出口方向缓缓减小，在喷出口附近，当液滴飞翔时飞翔的液滴相对于基板垂直飞翔，并具有整流作用。而且当液滴喷出时，可以控制被充填在发泡室内的液体因发泡室内产生的气泡对供给流路一侧产生挤压。因此，按照这种液体喷出头，可以抑制从喷出口喷出液滴的喷出体积产生波动，确保喷出体积具有适当值。另外，这种液体喷出头，当喷出液滴之际，利用台阶高度差部分所构成的控制部分，能够抑制因在发泡室内生长的气泡与发泡室内的控制部分内壁接触而造成的气泡压力损失。因此，按照这种液体喷出头，由于发泡室内的气泡生长良好而能充分确保压力，所以能够提高液滴的喷出速度。


图1是说明本发明涉及的液体喷出头全部构成用的示意轴侧视图。
图2是用三开口模型表示液体喷出头中流体流动的示意图。
图3是用等效电路表示液体喷出头的示意图。
图4是说明本发明第一种实施方式中液体喷出头的一个加热器与喷嘴组合结构用的部分断面的轴侧视图。
图5是说明本发明第一种实施方式中液体喷出头的多个加热器与喷嘴组合结构用的部分断面的轴侧视图。
图6是说明本发明第一种实施方式中液体喷出头的一个加热器与喷嘴组合结构用的断面侧视图。
图7是说明本发明第一种实施方式中液体喷出头的一个加热器与喷嘴组合结构用的部分断面俯视图。
图8A、8B、8C、8D和8E是说明本发明第一种实施方式中液体喷出头制造方法用的轴侧视图。
a)是元件基板b)是在元件基板上形成了下树脂层和上树脂层的状态c)是形成了被覆树脂层的状态d)是形成供给口的状态e)是使内部的下树脂层和上树脂层溶解流出的状态图9A、9B、9C、9D和9E是表示本发明第一种实施方式中液体喷出头各制造步骤用的第一纵剖面图。
a)是元件基板b)是在元件基板上形成了下树脂层的状态c)是在元件基板上形成了上树脂层的状态d)是在元件基板上形成的上树脂层上形成图案，使侧面形成倾斜的状态e)是在元件基板上形成的下树脂层上形成图案的状态图10A、10B、10C和10D是表示本发明第一种实施方式中液体喷出头各制造步骤用的第二纵剖面图。
a)是形成了作喷出孔基板用覆盖层的状态b)是形成了喷出口的状态
c)是形成了供给口的状态d)是使内部的下树脂层和上树脂层溶解流出后制成液体喷出头的状态图11是表示内部的下树脂层和上树脂层化学变化的反应式。
图12是表示距离下树脂层和上树脂层210～330nm区域内材料吸收光谱曲线的曲线图。
图13是说明本发明第二种实施方式中液体喷出头的一个加热器与喷嘴组合结构用的部分断面轴侧视图。
图14是说明本发明第二种实施方式中液体喷出头的一个加热器与喷嘴组合结构用的断面侧视图。
图15是说明本发明第三种实施方式中液体喷出头的一个加热器与喷嘴组合结构用的部分断面轴侧视图。
图16是说明本发明第三种实施方式中液体喷出头的一个加热器与喷嘴组合结构用的断面侧视图。
图17A和17B是说明本发明第四种实施方式中液体喷出头的一个加热器与喷嘴组合用的部分断面轴侧视图。
a)是第一列喷嘴的喷嘴b)是第二列喷嘴的喷嘴图18A、18B、18C、18D和18E是说明本发明第四种实施方式中液体喷出头各制造步骤用的第一纵剖面图。
a)是元件基板b)是在元件基板上形成了下树脂层的状态c)是在元件基板上形成了上树脂层的状态d)是在元件基板上形成的上树脂层上形成图案，使侧面形成倾斜的状态e)是在元件基板上形成的下树脂层上形成图案的状态图19A、19B、19C和19D是说明本发明第四种实施方式中液体喷出头各制造步骤用的第二纵剖面图。
a)是形成了作喷出孔基板用覆盖层的状态
b)是形成了喷出口的状态c)是形成了供给口的状态d)是使内部的下树脂层和上树脂层溶解流出后制成液体喷出头的状态。
具体实施例方式
以下参照

本发明的喷出油墨等液滴的喷出头的具体实施方式

进行说明。
首先说明本发明实施方式涉及的液体喷出头的概况。本实施方式的液体喷出头，尤其是喷墨记录方式中，特别具有产生可以作为喷出液体油墨用能量的热能的手段，是一种利用该热能使油墨的状态发生变化方式的液体喷出头。通过采用这种方式，可以使被记录的文字和图像等达到高密度化和高精细化。特别是在本实施方式中，作为发生热能的手段采用电阻发热元件，借助于用这种电阻发热元件加热油墨使之沸腾时所产生的气泡压力喷出油墨。
(第一种实施方式)虽然详细说明如后，但是如图1所示，第一种实施方式的液体喷出头1的构成为，在作电阻发热元件用的多个加热器的各加热器上，从喷出口至供给口附近，延续设置独立单个形成作油墨流路用的喷嘴用的隔壁层。这种液体喷出头1，具有特开平4-10940和特开平4-10941等公报所公开的、采用喷墨记录法的油墨喷出手段，油墨喷出时产生的气泡通过喷出口与外部大气相通。
而且液体喷出头1，具有其中具有多个加热器和多个喷嘴，各喷嘴纵向平行排列的第一列喷嘴16，以及夹持供给室、在与第一列喷嘴相对位置上排列的第二列喷嘴17。第一和第二列喷嘴16和17，相邻各喷嘴之间的间隔均形成600dpi间距。而且第二列喷嘴的各喷嘴17，与第一列喷嘴16的各喷嘴相对，相邻各喷嘴之间的间距互相均以1/2间距排列。
以下简单说明具有多个加热器和多个喷嘴以高密度排列的第一和第二列喷嘴16和17的液体喷出头1最佳化的概念。
一般而言，作为对液体喷出头的喷出特性产生影响的物理量，设置了多个喷嘴内的惯性力和粘性阻抗作用大。在任意形状的流路内移动的非压缩性流体的运动方程式，可以用以下所示的二式表示Δ·V＝0(连续式) …(式1)(v/t)+(v·Δ)v＝-Δ(p/ρ)+(μ/ρ)Δ2v+f(Navier-Stokes等式) …(式2)一旦作为对流项和粘性项充分小，没有外力的将式1和式2加以近似，则有Δ2P＝0…(式3)可以用压力表示调节函数。
于是在液体喷出头的场合下，可以用图2所示的三口模型和图3所示的等效电路表示。
惯性力可以用静止流体快速运动时的难动性定义。一旦在电学上表示，则与阻碍电流变化的阻抗L的作用相似。在机械上的弹簧质量模型中的重量(质量)相当。
若用公式表示惯性力，则当开口处产生压力差时，可以用流体体积V的二阶时间微分，即流量F(＝ΔV/Δt)与时间微分之比表示。
(Δ2V/Δt2)＝(ΔF/Δt)＝(1/A)×P …(式4)式中，A为惯性力。
例如，假定用形成密度ρ、长度L、截面积S0的管状流动流路模拟，则这种模拟的一维流动管流路的惯性力A0可以用A0＝ρ×L/S0表示，与流路长度成正比，与截面积成反比。
基于图3所示的等效电路，可以利用模型预测和解析液体喷出头的喷出特性。
本发明的液体喷出头中，喷出现象可以视为从惯性流向粘性流过度的现象。特别是在加热器使发泡室内发泡的初期，以惯性流为主，反之在喷出后期(也就是说，从喷出口产生的弯曲液面向油墨流路一侧移动时，因毛细管现象油使墨被充填到喷出口开口的端面至回归的时间)内，以粘性流为主。此时从上述的关系式可知，在发泡初期，由于惯性力的关系，对喷出特性，特别是对喷出体积和喷出速度的贡献增大，而在喷出后期，粘性阻抗量对喷出特性，特别是对油墨再充填所需的时间(以下称为再充填时间)的影响增大。
其中，粘性阻抗用式1和变成ΔP＝ηΔ2μ…(式5)的恒定Stokes流描述，可以求出粘性阻抗B。而且在喷出后期，在图2所示的模型中，在喷出口附近弯曲液面的产生，主要因毛细管力的吸引力使油墨产生流动，所以能够用二开口模型(一维流动模型)近似。
也就是说，能够用描述粘性流体的Poiseuille的式6求出。
(ΔV/Δt)＝(1/G)×(1/η){(ΔP/Δx)×S(x)} …(式6)式中，G是形状因子。而且由于粘性阻抗B起因于按照任意压力差流动的流体，所以可以按照式B＝∫0L{(G×η)/(S(x))}Δx …(式7)求出粘性阻抗B。
按照上述式7，假定是密度ρ、长度L、截面积S0的管状流动流路，则粘性阻抗变成B＝8η×L/(π×S02) …(式8)与喷嘴长度近似成正比，而且与喷嘴截面积的2的平方成反比。
因此，为了提高液体喷出头的喷出特性，特别是提高喷出速度、油墨滴的喷出体积和再充满时间等全部参数，从惯性力的关系来看，充分必要条件是将加热器喷出口侧惯性力量与加热器供给口侧惯性力量相比尽可能加大，并减小喷嘴内的粘性阻抗。
从上述观点来看，本发明涉及的液体喷出头对于以高密度设置多个加热器和多个喷嘴这一措施，有可能同时满足上述两个要求。
以下参照附图就实施方式涉及的液体喷出头非具体结构进行说明。
如图4～7所示，液体喷出头具有设置了本身是电阻发热元件作为多个喷出能量发生元件用的加热器20的元件基板11，和在这种元件基板11的主面上层合结合的、构成多个油墨流路的喷出孔基板12。
元件基板11例如可以由玻璃、陶瓷、树脂、金属等形成，一般可以由Si形成。
在元件基板11的主面上，对于每个油墨流路分别以预定布线图案设置加热器20、向此加热器20施加电压的电极(图中未示出)、和与此电极连接的配线(图中未示出)。
而且在元件基板11的主面上，设置提高蓄热的散热性用的绝缘膜，将加热器20覆盖(参见图8)。并在元件基板11的主面上，设置防止气泡消泡时产生的空穴作用保护主面用保护膜22，将绝缘膜21覆盖(参见图8)。
喷出孔基板12由树脂材料形成厚度30微米。喷出孔基板12，如图4和5所示，褙喷出油墨用的多个喷出口部，内部有使油墨流动的多个喷嘴27和向这些喷嘴中的每个喷嘴27供给油墨的供给室28。
喷嘴27具有喷出液滴的喷出口26a的喷出口部26、因本身是喷出能量发生元件的加热器20的加热，使内部液体发生气泡的发泡室31、和向发泡室31供给液体用的供给流路32。
发泡室31，由以元件基板11的主面为底面与供给流路32连通、因加热器20而使内部液体产生气泡的第一发泡室31a，和与第一发泡室31a的元件基板11主面平行并与上面的开口连通设置、使第一发泡室31a中发生的气泡生长的第二发泡室31b构成，喷出口部26与第二发泡室31b的上面开口连通设置，在喷出口部26的侧壁面与第二发泡室31b的侧壁面间有台阶高度差。
喷出部分26的喷出口26a，在与元件基板11上设置的加热器20相对的位置上形成，这里制成直径例如15微米左右的圆形孔。其中喷出口26a，也可以根据喷出特性上的需要形成放射状的大体星形。
第二发泡室31b事先形成截锥状，其侧壁相对于与元件基板主面垂直的平面，以10～45°倾斜向喷出口方向缩小，其上面具有台阶高度差，与喷出口26的开口连通。
第一发泡室31a处于供给流路的延长线上，与喷出口26a相对的底面形成大体矩形形状。
这里喷嘴27形成得使平行于元件基板11主面的加热器20的主面与喷出口26a之间最短距离HO处于30微米以下。
喷嘴27中，与主面平行的第一发泡室31a的上面和与发泡室相邻的供给流路32的主面平行的第一的上面35a在同一平面上连续，所谓与高于它的供给流路32的供给室28侧元件基板11的主面平行的第二的上面35b，是指由相对于主面倾斜设置的第一台阶34a所连接。
处于第一台阶35a至第二发泡室31b底面开口之间的第一的上面35a形成控制部分，由控制部分控制因气泡而流动的发泡室31内的油墨。元件基板11的主面至供给流路32的上面之间的最大高度，被设计得比从元件基板11的主面至第二发泡室31b的上面之间的高度更低。
供给流路32，被设置得一端与发泡室31连通的同时，另一端与供给室28连通。
这样，在喷嘴27中，在控制部分作用下，本身是从与第一发泡室31a邻接的供给流路32的一端至第一发泡室31a的部分第一的上面35a，相对于元件基板11主面的高度，与邻接在供给室28侧的供给流路28的第二的上面35b相比形成得较低。因此对于喷嘴27而言，借助于第一的上面35a，从与第一发泡室31a邻接的供给流路32的一端至第一发泡室31a的油墨流路的截面积，与其他流路的截面积相比，形成得减小。
而且喷嘴27，如图4和图7所示，流路与元件基板11主面的平行面中油墨流动方向垂直相交的宽度，形成从供给室28至发泡室31的大体相等的条状。此外喷嘴27与元件基板11的主面相对的个壁面，从供给室至发泡室，分别形成得与元件基板11的主面平行。
这里喷嘴27，相对于元件基板11主面的第一的上面35a的高度，例如事先形成14微米左右，相对于元件基板11主面的第的的上面35b的高度，例如形成20微米左右。而且喷嘴27在平行于油墨流动方向的第一的上面35a的长度，例如形成10微米左右。
而且在元件基板11上，在与喷出孔基板12邻接的主面的背面上，设有从此背面至供给室28供给油墨用的供给口36。
图4和图5中，供给室28内与供给口邻接的位置上，分别竖直设置跨过元件基板11和喷出孔基板12的、对于各喷嘴27过滤除去油墨中灰尘用的圆柱状喷嘴过滤器38。喷嘴过滤器38，被设置在距离供给口例如大约20微米左右的位置处。而且供给室28内各喷嘴过滤器38的间隔，例如被设定在10微米左右。借助于这种喷嘴过滤器38，可以防止供给流路32和喷出口26被灰尘堵塞，确保良好的喷出动作。
以下就上述方式构成的液体喷嘴1，说明从喷出口26喷出油墨滴的动作。
首先，在液体喷出头1中从供给口36向供给室28内供给的油墨，分别供给第一和第二列喷嘴16和17中各喷嘴27。供给各喷嘴27的油墨，沿着供给流路32流动后充填在发泡室31内。被充填在发泡室31内的油墨，在因加热器20而沸腾产生气泡的生长压力下，大体以与元件基板11的主面垂直相交的方向飞翔，从喷出口部26的喷出口26a以液滴形式喷出。
被充填在发泡室31内的油墨，在第一发泡室31a内因加热器20加热而沸腾产生气泡，在气泡的生长压力作用下，经过第二发泡室32b后喷出时，由于第二发泡室31b事先形成截锥状，其侧壁相对于与元件基板主面垂直相交的平面以倾斜10～45°的解毒沿着喷出口方向逐渐减小，在其上面有台阶状高度差并与喷出口部26连通，所以沿着从元件基板11至喷出口26a的方向上，油墨体积逐渐减小同时被整流，在喷出口26a附近液滴飞翔时，飞翔的液滴将会相对于基板垂直飞翔。
当被充填在发泡室31内的油墨喷出之际，一部分发泡室31内的油墨会在发泡室31内发生气泡的压力下向供给流路32一侧流动。液体喷出头1中，当一部分发泡室31内的油墨向供给流路32侧流动时，由于受到具有第一的上面35a的控制部分的控制，供给流路32的流路变窄，所以控制部分所起的作用是，阻碍从发泡室31侧通过供给流路32向供给室28侧流动的油墨。因此液体喷出头1中，被充填在发泡室31内的油墨向供给流路32侧的流动受到控制部分的控制，所以可以防止发泡室31内油墨减少，良好地确保油墨的喷出体积，抑制从喷出口喷出液滴喷出体积产生波动，保证适当的喷出体积。
这种液体喷出头1中，若将从加热器20至喷出口26的惯性力定为A1，将从加热器20至供给口36的惯性力定为A2，将喷嘴27的总惯性力定为A0，则喷出头喷出口26一侧能量的分配比例η，可以用下式9表示η＝(A1/A0)＝{A2/(A1+A2)} …(式9)而且各惯性力数值可以利用例如三维有限要素法解算机，通过解拉普拉斯方程求出。
按照上式计算，液体喷出头1喷出头喷出口26侧的能量分配比η为0.59。液体喷出头1在使能量分配比η与已有的液体喷出头大体等值的条件下，能够使喷出速度和喷出体积维持与过去相同程度的数值。而且希望能量分配比η满足0.5＜η＜0.8的条件。液体喷出头1在能量分配比η处于0.5以下的场合下，不能确保良好的喷出速度和喷出体积，而超过0.8的场合下，油墨丧失良好的流动性，不能进行再充填过程。
而且液体喷出头1作为油墨例如使用了染料系黑色油墨(表面张力47.8×10-3N/m，粘度1.8cp，pH9.8)的场合下，与已有的液体喷出头相比，能使喷嘴27内的粘性阻抗B的数值降低40％左右。粘性阻抗B的数值，例如也可以采用三维有限要素法解算机算出，可以通过确定喷嘴27的长度和喷嘴27的截面积容易算出。
因此，本实施方式的液体喷出头1，与已有的液体喷出头相比，能使喷出速度高速化约40％，能够实现大约25～30kHz左右的喷出频率应答性。
而且由于将从元件基板11的主面至供给流路32上面的最大高度设定得较低，所以可以强化喷出孔基板12的强度。
以下参照图8、图9和图10，就按照上述方式构成的液体喷出头1的制造方法作简单说明。
液体喷出头1的制造方法，可以经历以下步骤进行形成元件基板11的第一步骤，在元件基板11上分别形成构成油墨流路的上树脂层41和下树脂层42的第二步骤，在上树脂层41上形成所需喷嘴图案的第三步骤，在该树脂层的侧面形成形成倾斜的第四步骤，和在下树脂层42上形成所需喷嘴图案的第五步骤。
接着在这种液体喷出头1的制造方法，可以经过在上下树脂层41、42上形成将变成喷出孔基板12的被覆树脂层43的第六步骤，在被覆树脂层43上形成喷出口部26的第七步骤，在元件基板11上形成供给口36的第八步骤，和将上下树脂层41、42溶出的第九步骤制造液体喷出头1。
第一步骤，如图8(a)和图9(a)所示，是通过例如利用对Si晶片主面图案化处理等设置多个加热器20和对这些加热器20施加电压用的预定布线，设置将加热器20覆盖提高蓄热之散热性的绝缘膜21，设置覆盖绝缘膜21的因对气泡消泡时产生的空穴作用而保护主面用的保护膜22，形成元件基板11的基板形成步骤。
第二步骤，如图8(b)、图9(b)和图9(c)所示，是利用旋涂法在元件基板11上分别连续涂布下树脂层42和上树脂层41的涂布步骤，所说的下树脂层42和上树脂层41通过照射本身是波长330nm以下紫外线的远紫外线(以下成为DUV光)，使分子中价键遭到破坏而能溶解。这种涂布步骤，当采用因脱水缩合反应而热交联的树脂材料作为下树脂层42的情况下，采用旋涂法涂布上树脂层41之际，能够防止下树脂层42和上树脂层41各树脂层间互相熔融。作为下树脂层42，例如使用了对甲基丙烯酸甲酯(MMA)与甲基丙烯酸(MAA)进行了游离基聚合物，将被聚合化的二元共聚物(P(MMA-MAA)＝90∶10)溶解在环己酮溶剂中的溶液。而且作为上树脂层41，例如使用了将聚甲基异丙烯基酮(PMIPK)溶解在环己酮溶剂中的溶液。图11示出了作为下树脂层42使用的二元共聚物(P(MMA-MAA))经脱水缩合反应形成的交联膜和上树脂层41的化学反应式。这种脱水缩合反应，通过在180～200℃温度下加热30分钟～2小时，能够形成更坚固的交联膜。其中这种交联膜虽然变成溶剂不溶性，但是在DUV光等电子射线照射下，将会产生如图11所示的分解反应，推进低分子化，仅有经电子射线照射的部分才会变成溶剂可溶性。
第三步骤，如图8(b)和图9(d)所示，是采用照射DUV光的曝光装置，在这种曝光装置上安装作波长选择手段的、遮断波长小于260nmDUV光用的滤光器，仅使260nm以上波长的光线透过，照射波长260～330nm附近的近紫外线(以下称为NUV光)，将上树脂层41曝光和显影，在上树脂层41上形成所需喷嘴图案的图案形成步骤。使用具有不同狭缝间距的狭缝掩膜作为遮断波长260nm以下DUV光的滤光器，能任意设定喷嘴图案的高度，并能以各自不同的高度形成第二发泡室31b、和第二的上面35b的喷嘴图案。
在第三步骤中，在上树脂层上形成喷嘴图案时，由于上树脂层41和下树脂层42对波长260～330nm附近的NUV光的灵敏度差大约处于40∶1以上，所以下树脂层42不会感光，下树脂层42的P(MMA-MAA)不会分解。而且由于下树脂层42是热交联型的，所以也不会溶解在使上树脂层显影时的显影液中。下树脂层42和上树脂层41在210～330nm区域内材料的吸收光谱曲线示于图12之中。
第四步骤，如图8(b)和图9(d)所示，在140℃下将形成了图案的上树脂层41加热5～20分钟，能够在该上树脂层的侧面上形成10～45°倾斜。这种倾斜角度与上记的图案体积(形状和膜厚)与加热温度和时间有关，能够在上记角度范围内控制指定的角度。
第五步骤，如图8(b)和图9(e)所示，是使用掩膜106在上述的曝光装置中照射波长210～330nmDUV光，使下树脂层42曝光和显影，在下树脂层42上形成所需喷嘴图案的图案形成步骤。此外，下树脂层42使用的P(MMA-MAA)材料分辨率高，即使以5～20微米厚度下，侧壁的倾斜角度也能形成0～5°左右的沟槽结构。
而且必要时，在120～140℃左右将图案化后的树脂层42加热下，还能该下树脂层42的侧壁上形成更大的倾斜。
第六步骤，是在喷嘴图案形成中，分子中的接连键可以被DUV光破坏而变成能溶解的上树脂层41和下树脂层42上，如图10(a)所示，涂布将变成喷出孔基板12的透明性被覆树脂层43的涂布步骤。
第七步骤，如图8(c)和图10(b)所示，在曝光装置中对这种被覆树脂层43照射UV光线，将相当于喷出口部26的部分曝光和显影除去，形成喷出孔基板12。在该喷出孔基板12上形成的喷出口部26的侧壁的倾斜角度，相对于与元件基板主面垂直相交的平面应当尽可能接近0°。但是，若处于0～10°下，液滴的喷出特性也不会产生大问题。
第八步骤，如图8(d)和图10(c)所示，通过对元件基板11的背面进行化学腐蚀处理等，在元件基板11上形成供给口36。作为化学腐蚀处理方法，例如可以采用强碱溶液(KOH、NaOH、TMAH)进行的各方异性腐蚀处理。
第九步骤，如图8(e)和图10(d)所示，使光线从元件基板11的主面一侧透过被覆树脂层43照射波长330nm以下的DUV光，使处于元件基板11和喷出孔基板12之间位置上的本身是喷嘴材料的上下树脂层41和42，分别由供给口36溶出。
利用这种方法，可以得到具有喷出口26a与供给口36、以及具有在与它们连通的供给流路32上以台阶状形成的控制部分33的喷嘴27的芯片。通过使这种芯片与驱动加热器20用的布线基板(图中未示出)等实现电连接，可以得到液体喷出头。
其中，这里虽然通过使用具有不同狭缝间隔的狭缝掩膜作为过滤器，在一个步骤中任意设定喷嘴图案的高度，但是按照上述的液体喷出头1的制造方法，借助于用DUV光使分子中交联价键破坏而变成可以溶解的上树脂层41和下树脂层42，在元件基板11的厚度方向上进一步形成分层结构，可以在喷嘴27内设置形成了三级以上台阶状的控制部分。例如，在上树脂层的又一上层侧使用对波长400nm以上光线敏感的树脂材料，可以形成多级台阶状喷嘴结构。
本实施方式涉及的液体喷出头1的制造方法，优选采用基本上以特开平4-10940和特开平4-10941等公报所公开的喷墨记录方法作为喷墨手段的液体喷出头的制造方法。这些公报提供了一种将由加热器产生的气泡与外界气体相通结构的油墨滴喷出方法，可以提供能够喷出例如50pl以下微少量油墨滴的液体喷出头。
液体喷出头1，由于气泡与外界气体通气，所以从喷出口26喷出的油墨滴体积主要依赖于处于加热器20与喷出口26之间位置的油墨体积，即被充填在发泡室31内的油墨体积。换句话说，被喷出的油墨滴体积，大体取决于液体喷出头1中喷嘴27的发泡室31部分的结构。
因此，液体喷出头1能够输出没有油墨不均的高品质图像。本发明涉及的液体喷出头。为使结构上与外界气体相通，虽然采用将加热器与喷出口之间的最短距离设定在30微米以下的液体喷出头能够取得更大的效果，但是只要是使油墨滴在与设置了加热器的基板主面垂直相交方向上飞翔的液体喷出头，都能有效的发挥作用。
综上所述，液体喷出头1通过设置截锥台状第二发泡室31b，使油墨体积沿着从元件基板11至喷出口26a的方向逐渐减少的同时被整流，在喷出口26a附近使液滴飞翔时，飞翔的液滴会相对于元件基板11垂直飞翔。而且通过设置控制发泡室31内油墨流动的控制部分的上面35a，能使喷出液滴的体积稳定化，而且通过增高朝向供给室侧供给流路的上面，能使供给流路内的液量增加，由于利用低温液体的热传导作用可以抑制喷出液体的温度上升，所以能够改善喷出量对温度的依赖性，提高油墨滴的喷出效率。
(第二种实施方式)第一种实施方式中，第一发泡室31a上形成截锥台状的第二发泡室31b，该第二发泡室31b的侧壁倾斜，相对于与元件基板11主面垂直相交的平面以10～45°角度倾斜，形成沿着喷出口26方向缩小的结构。但是在第二实施方式的液体喷出头2中，将要说明被充填在发泡室内的油墨，更容易向喷出口流动的结构。其中，在这种液体喷出头2中，对与上述的液体喷出头相同的部件将附以相同符号，而省略对其说明。
第二实施方式的液体喷出头2中，与第一种实施方式同样，发泡室56具有因加热器20而产生气泡的第一发泡室56a，和在从该第一发泡室56a至喷出口部的中途设置的第二发泡室56b；该第二发泡室56b侧壁的倾斜，相对于与元件基板11主面垂直相交的平面以10～45°角度倾斜，形成沿着喷出口26方向缩小的结构，但是在第一发泡室56a中，为逐个区别多个排列的第一发泡室56a而设置的壁面，相对于与元件基板11主面垂直相交的平面以0～10°角度倾斜沿着喷出口方向缩小，而在喷出口53中则相对于与元件基板11主面垂直相交的平面以0～5°角度倾斜沿着喷出口53a方向缩小。
如图13和图14所示，具有液体喷出头2的喷出孔基板52是用树脂材料形成的厚度为30微米左右。喷出孔基板52正如前面参照图1说明的那样，其中具有喷出油墨滴的多个喷出口53a，使油墨流动的多个喷嘴54，和向这些喷嘴中每个喷嘴54供给油墨的供给室55。
喷出口53a，形成在与元件基板11的加热器20相对的位置上，形成直径例如15微米左右的园孔。其中喷出口53a根据喷出特性上的需要也可以形成放射状大体星形。
喷嘴54，具有有喷出液滴的喷出口53a的喷出口部53，本身是喷出能量发生元件的加热器20使内部液体产生气泡的发泡室56，和向发泡室56供给液体的用的供给流路57。
发泡室56，由以元件基板11主面作底面、与供给流路57连通、因加热器20使内部液体产生气泡的第一发泡室56a，和与第一发泡室56a的元件基板11主面平行的上面开口连通设置、使第一发泡室56a内发生的气泡生长的第二发泡室56b构成，喷出口部53与第二发泡室56b的上面开口连通设置，在喷出口部53的侧壁面与第二发泡室56b之间的侧壁面之间具有台阶高度差。
第一发泡室56a，与喷出口53a相对的底面形成大体矩形形状。而且第一发泡室56a，形成得使平行于元件基板11主面的加热器20的主面与喷出口53a之间的最短距离OH处于30微米以下。加热器20正如前面参照附图1说明的那样，在元件基板11上排列有数个，排列密度在600dpi场合下，各加热器的间距大约42.5微米。而且第一发泡室56a中加热器排列方向上宽度一旦达到35微米，遮蔽各加热器间喷嘴壁的宽度就变成大约7.5微米。第一发泡室56a从元件基板11的表面以上的高度为10微米。在第一发泡室56a上形成的第二发泡室56b的高度为15微米，在喷出孔基板52上形成的喷出口部53的高度为5微米。喷出口53a的形状为圆形，直径15微米。第二发泡室56b的形状为截锥台状，当与第一发泡室56a连接的底面直径为30微米的场合下，一旦将第二发泡室的侧壁制成20°倾斜，喷出口53侧上面的直径就变成19微米。而且有大约2微米台阶高度差，与直径15微米的喷出口部53连接。
在第一发泡室56a内产生的气泡，在通向第二发泡室56b和供给流路57时生长，被充填在喷嘴54内的油墨在喷出口部53被整流，可以从设置在喷出孔基板上的喷出口53a飞出。
供给流路57，形成得一端与发泡室56连通，同时另一端与供给室55连通。
喷嘴54中，平行于主面的第一发泡室56a的上面和平行于与发泡室邻接的供给流路57主面的第一的上面59a，在同一平面中连续，所谓平行于比其高的供给流路57的供给室55侧元件基板11主面的第二的上面59b，由相对于主面倾斜设置的第一台阶高度差58a连接，而所谓平行于比第二的上面59b更高的供给流路57的供给室55侧元件基板11主面的第三的上面59c，由相对于主面倾斜设置的第二台阶高度差58b连接。
在从第一台阶高度差58a至第二发泡室56b底面开口之间形成控制部分，控制部分控制因气泡而流动的发泡室56内的油墨。
这样在喷嘴54中，利用控制部分，本身是从与第一发泡室56a邻接的供给流路57一端至第一发泡室56a的部分第一的上面59a，相对于元件基板11主面的高度，与供给室55侧邻接的供给流路57的第二的上面59b的高度相比形成得较低，而且第二的上面59b的高度，相对于与供给室55侧邻接的供给流路57的第三的上面59c的高度相比，也形成得较低。因此对于喷嘴54而言，借助于第一的上面59a，从与第一发泡室56a邻接的供给流路57一端至第一发泡室56a的油墨流路的截面积，与其他流路的截面积相比形成得减小。
这里在第二发泡室56b的侧壁上设置更大的倾斜，的第一发泡室56a内也设置倾斜的情况下，第一发泡室56a内发生的气泡能够使被充填在喷嘴内的油墨以更优良的效率向喷出口部53移动。但是第一发泡室56a第二发泡室56b和喷出口部53，虽然全部采用光刻法形成得精度优良，但是不可能完全不产生偏差，总会产生亚微米水平上的排列误差。因此，为了使油墨沿着与元件基板11垂直相交方向笔直飞翔，必须在喷出口部53内对油墨飞翔方向作正确整流。因此，喷出口部53侧壁的倾斜，应当与元件基板11的垂直相交方向尽可能平行，即应当接近于0°值。
但是为使飞翔的油墨滴更细小，必须使喷出口的开口面积更小，其结果喷出口部53的高度(长度)与开口之比一旦增大，由于该部分油墨的粘度阻抗急剧增加，因而导致使飞翔油墨的喷出特性恶化。其中对第二种实施方式的液体喷出头2来说，在第一发泡室内产生的气泡抵达向第二发泡室之前容易进一步生长，而且被充填在喷嘴内的油墨在第二发泡室内的流动性也改善，因而形成对飞翔的油墨喷出方向产生整流作用的结构。其中虽然也取决于从元件基板11的表面至喷出口53a之间的距离，但是第二发泡室的高度优选3～25微米，更优选5～15微米左右。而且喷出口部53的长度，优选1～10微米，更优选1～3微米。
喷嘴54，如图13所示，与油墨流动方向垂直相交并平行于元件基板11主面的流路宽度，从供给室55至发泡室56形成大体相等的直线状。而且喷嘴54与元件基板11的主面相对的各内壁，从供给室55至发泡室56分别形成得与元件基板1主面平行。
以下就上述方式构成的液体喷嘴2，说明从喷出口53a喷出油墨滴的动作。
首先，在液体喷出头2中从供给口36向供给室55内供给的油墨，被分别供给第一和第二列喷嘴的各喷嘴54。供给各喷嘴54的油墨沿着供给流路57流动后充填在发泡室56内。被充填在发泡室56内的油墨，在因加热器20而沸腾产生气泡的生长压力下，相对于元件基板11的主面大体以垂直相交方向飞翔，以液滴形式从喷出口53a喷出。
充填在发泡室56内的油墨喷出之际，一部分发泡室56内的油墨在发泡室56内发生气泡的压力下向供给流路57侧流动。液体喷出头2中，在第一发泡室56a内产生的气泡压力，即刻也传递到第二发泡室56b，充填在第一和第二发泡室56a、56b内的油墨，向第二发泡室56b内继续移动。此时由于内壁倾斜，所以在第一和第二发泡室56a、56b内生长的气泡，与内壁接触引起的压头损失少，朝向喷出口53a继续良好地生长。而且被喷出口部53整流的油墨，可以从设置在喷出孔基板52上的喷出口53a出发，沿着与元件基板11主面垂直相交的方向飞翔。而且油墨滴的喷出体积也得到良好地保证。因此，液体喷出头2能够使从喷出口53a喷出的油墨滴的喷出速度高速化。
因此液体喷出头2，与已有的液体喷出头相比，由于用喷出速度和喷出体积计算出来的油墨滴的运动能量提高，所以在能提高喷出效率的同时，与上述的液体喷出头1同样，还能使喷出频率特性高速化。
而且液体喷出头中虽然存在因加热器产生的热量等在液体喷出头中积累引起飞翔的油墨滴体积变化的问题，但是通过将供给流路的上面朝着供给室侧提高，能够增加供给流路内的液量，由于温度较低液体的热传导作用可以抑制喷出液体的温度上升，所以能够改善喷出量的温度依存性。
以下就按照上述方式构成的液体喷出头2的制造方法作简单说明。液体喷出头2的制造方法，由于与上述的液体喷出头1的制造方法大体相同，所以关于对同一部件赋予的同一符号以及同一步骤的说明省略。
液体喷出头2的制造方法，遵照上述的液体喷出头1的制造方法，第一步骤，如图8(a)和图9(a)所示，是通过例如利用在Si晶片上图案化处理等设置多个加热器20和对这些加热器20施加电压用的预定布线，形成元件基板11的基板形成步骤。
第二步骤，如图8(b)、图9(b)和图9(c)所示，是在元件基板11上用旋涂法分别连续涂布，通过照射本身是波长330nm以下紫外线的DUV光，使分子中价键破坏而能溶解的下树脂层42和上树脂层41的涂布步骤。下树脂层42的膜厚10微米，上树脂层41的膜厚15微米。
第三步骤，如图8(b)和图9(d)所示，是用照射DUV光的曝光装置，这种曝光装置中作为仅透过260nm以上波长选择手段，安装有遮断波长小于260nmDUV光用的滤光器，照射波长260～330nm附近NUV光，通过将上树脂层41曝光和显影，在上树脂层41上形成所需的喷嘴图案的图案形成步骤。作为遮断波长260nm以下DUV光的滤光器，通过使用具有不同狭缝间隔的狭缝掩膜105，能够任意设定喷嘴图案的高度，以各自不同的高度形成第二发泡室56b、第二的上面59b和第三的上面59c的喷嘴图案。虽然图中没有示出，但是通过改变与第二的上面59b和第三的上面59c对应的狭缝掩膜105的狭缝间距，能够改变各自的高度。
第四步骤，如图8(b)和图9(d)所示，在140℃下对形成了图案的上树脂层41加热10分钟，在该上树脂层41的侧面上形成了20°倾斜。
第五步骤，如图8(b)和图9(e)所示，是使用掩膜106，在上述的曝光装置中照射波长210～330nm的DUV光，使下树脂层42曝光和显影后，在下树脂层42上形成所需喷嘴图案的图案形成步骤。
第六步骤，是在喷嘴图案形成后，分子中的交联键因被DUV光破坏而变成溶解性的上树脂层41和下树脂层42上，如图10(a)所示，涂布将形成喷出孔基板52的透明性被覆树脂层43的涂布步骤。覆盖树脂43膜厚为30微米。
第七步骤，如图8(c)和图10(b)所示，在曝光装置中对这种被覆树脂层43照射UV光线，使相当于喷出口部53的部分曝光和显影除去，形成喷出孔基板52。喷出口部53的长度为5微米。
第八步骤，如图8(d)和图10(c)所示，通过对元件基板11的背面进行化学腐蚀处理等，在元件基板11上形成供给口36。作为化学腐蚀处理方法，例如可以采用强碱溶液(KOH、NaOH、TMAH)进行的各方异性腐蚀处理。
第九步骤，如图8(e)和图10(d)所示，使波长330nm以下的DUV光从元件基板11主面一侧透过被覆树脂层43进行照射，使处于元件基板11和喷出孔基板52之间位置上的、本身是喷嘴材料的上下树脂层41和42，分别溶出。
利用这种方法，可以得到具有喷出口53a与供给口36、以及在与它们连通的供给流路57上以台阶状形成具有上面58a、58b和58c的喷嘴54的芯片。通过使这种芯片与驱动加热器20用的布线基板(图中未示出)等实现电连接，可以得到液体喷出头2。
综上所述，液体喷出头2通过设置截锥台状第二发泡室56b，在第一发泡室56a的壁面上设置倾斜，使油墨体积沿着从元件基板11至喷出口53a的方向逐渐减少的同时被整流，在喷出口53a附近使液滴飞翔时，飞翔的液滴将相对于元件基板11垂直飞翔。而且通过设置将形成控制发泡室56内油墨流动的控制部分的第一的上面59a，能使被喷出液滴的体积稳定化，提高液滴的喷出效率，而且通过增高朝向供给室侧供给流路的上面，能够使供给流路内的液量增加，由于利用低温液体的热传导作用可以抑制被喷出液体的温度上升，所以能够改善喷出量对温度的依赖性，提高油墨滴的喷出效率。
(第三种实施方式)以下参照附图，对将上述的液体喷出头2的第一发泡室的高度进一步减小而且第二发泡室的高度提高的、第三种实施方式的液体喷出头3，作简单说明。其中就这种液体喷出头3而言，与上述的液体喷出头1、2相同的部件附以相同符号，而省略对其说明。
第三实施方式的液体喷出头3中，与第一种实施方式同样，发泡室66具有因加热器20而产生气泡的第一发泡室66a，和在从该第一发泡室66a至喷出口部63的中途设置的第二发泡室66b；该第二发泡室66b侧壁的倾斜，相对于与元件基板11的主面垂直相交的平面以10～45°角度倾斜，形成沿着喷出口26方向缩小的结构，但是第一发泡室66a中，为逐个区别多个排列的第一发泡室56a设置的壁面，相对于与元件基板11的主面垂直相交的平面以0～10°角度倾斜，沿着喷出口方向缩小，而在喷出口53则相对于与元件基板11的主面垂直相交的平面以0～5°角度倾斜，沿着喷出口53a方向缩小。
如图15和图16所示，具有液体喷出头3的喷出孔基板62用树脂材料形成30微米左右厚度。喷出孔基板62正如前面参照图1说明的那样，具有喷出油墨滴的多个喷出口63a，使油墨流动的多个喷嘴64，和向这些喷嘴中每个64喷嘴供给油墨的供给室65。
喷出口63a，形成在与元件基板11上的加热器20相对的位置上，形成直径例如15微米左右的园孔。其中喷出口63a根据喷出特性上的需要也可以形成放射状的大体星形。
第一发泡室66a，形成得在与喷出口63a相对的底面大体呈矩形。而且第一发泡室66a，形成得使平行于元件基板11主面的加热器20的主面与喷出口63a之间的最短距离OH处于30微米以下。第一发泡室66a距离上面的元件基板11表面的高度为8微米。在第一发泡室66a上形成的第二发泡室66b的高度为18微米。第二发泡室66b的形状为四角截锥台状，第一发泡室66a侧一边非长度为28微米，在角落部分形成R为2微米的圆弧。而且第二发泡室66b的侧壁相对于与元件基板11的主面垂直相交的平面有15°倾斜，使朝着喷出口部63侧缩小。而且第二发泡室66b的上面与直径15微米的喷出口部63，最少有大约1.7微米台阶高度差，连通。
在喷出孔基板62上形成的喷出口部63的高度为4微米。喷出口63a的形状为圆形，直径为15微米。
第一发泡室66a内产生的气泡，通向第二发泡室66b和供给流路67生长，被充填在喷嘴64内的油墨被喷出口部63整流，可以从设置在喷出孔基板62上的喷出口63a飞出。
供给流路67，形成得一端与发泡室66连通，同时另一端与供给室65连通。其中喷嘴64中，平行于主面的第一发泡室66a的上面和平行于与发泡室邻接的供给流路67主面的第一的上面69a，在同一平面中连续，所谓平行于比其高的供给流路67的供给室65侧元件基板11主面的第二的上面69b，由相对于主面倾斜设置的第一台阶高度差68a连接，而所谓平行于比第二的上面69b高的供给流路67的供给室65侧元件基板11主面的第三的上面69c，由相对于主面倾斜设置的第二台阶高度差68b连接。
第一发泡室66a形成在元件基板11上。减小此高度的情况下，油墨流路的截面积形成得从与第一发泡室66a邻接的供给流路67一端至第一发泡室66a的部分逐渐减小，与第二种实施方式的液体喷出头2中喷嘴54相比，截面积进一步减小。
另一方面，将第二发泡室66b的高度增高的情况下，在第一发泡室66a中发生的气泡压力，更容易传递到第二发泡室66b。而且从第一发泡室66a传递到一端连通的供给流路67变得困难，能够使油墨向喷出口部63移动得更快，以高效进行。
而且喷嘴64，与油墨流动方向垂直相交并平行于元件基板11主面的流路宽度，在从供给室65至发泡室66形成大体相等的直线状。此外喷嘴64与元件基板11的主面相对的各内壁，从供给室65至发泡室66分别形成得与元件基板11的主面平行。
以下就上述方式构成的液体喷嘴3，说明从喷出口63喷出油墨滴的动作。
首先液体喷出头3从供给口36向供给室65内供给的油墨，被分别供给第一和第二列喷嘴的各喷嘴64。供给各喷嘴64的油墨，沿着供给流路67流动后充填在发泡室66内。被充填在发泡室56内的油墨，因加热器20而沸腾产生气泡，在气泡的生长压力下，相对于元件基板11的主面大体以垂直相交方向飞翔，以液滴形式从喷出口63喷出。
当充填在发泡室66内的油墨喷出之际，一部分发泡室66内的油墨在发泡室66a内发生气泡的压力下向供给流路67侧流动。液体喷出头3，在一部分第一发泡室66a内的油墨向供给流路67侧流动时，在将第一发泡室66a的高度减小的情况下，由于供给流路67变窄，所以供给流路67对于从第一发泡室66a侧经供给流路67向供给室65侧流动的油墨的流体阻抗增加。因此对于液体喷出头3而言，被充填在发泡室66内的油墨，由于可以进一步抑制向供给流路67侧的流动，所以从第一发泡室66a至第二发泡室66b的气泡生长进一步增加，油墨的流动性变得容易向喷出口侧移动，可以更好地确保油墨的喷出体积。
而且对于液体喷出头3而言，从第一发泡室66a至第二发泡室66b传递的气泡压力，效率进一步提高，而且由于第一发泡室66a和第二发泡室66b的壁面倾斜，所以在从第一发泡室66a和第二发泡室66b内生长的气泡，由于可以抑制与内壁接触引起的压头损失，所以气泡生长良好。因此，液体喷出头3可以提高从喷出口63喷出油墨的喷出速度。
按照上述的液体喷出头3，第一发泡室66a和第二发泡室66b内的油墨移动更快，阻抗更小，而且在喷出口部长度减小，与液体喷出头1和2相比，由于油墨的整流作用进行得更迅速，所以能够进一步提高油墨滴的喷出效率，此外通过将供给流路的上面朝供给室侧提高，能够使供给流路内的液量增加，在低温液体的热传导作用下由于能抑制液体的温度上升，所以能够改善喷出量的温度依存性，提高油墨滴的喷出效率。
(第四种实施方式)上述的液体喷出头1至3中，第一列喷嘴16和第二列喷嘴17的各喷嘴都是相等形成的，但是最后就第一列喷嘴和第二列喷嘴的形状和加热器面积互相不同的第四种事实方式的液体喷出头4，参照附图加以说明。
如图17(a)、(b)所示，在具有液体喷出头4的元件基板96上，分别设置与元件基板主面平行的面积互相不同的第一和第二加热器98、99。
而且在具有液体喷出头4的喷出孔基板97上，形成第一和第二列喷嘴101、102，使各喷出口106、107的开口面积和各喷嘴形状互相不同。第一列喷嘴101的各喷出口106被形成圆形。这种第一列喷嘴101的各喷嘴，由于与上述的液体喷出头2构成相同，所以其说明省略。为了使发泡室内油墨更好地流动，在第一发泡室上形成第二发泡室109。而且第二列喷嘴102的各喷出口107形成放射状大体星形。这种第二列喷嘴102的各喷嘴，从发泡室至喷出口油墨流路的截面积不变，形成直线状。
而且元件基板96上设置对第一和第二列喷嘴101、102供给油墨用的供给口104。
然而，喷嘴内油墨的流动是因从喷出口飞翔的油墨滴体积Vd而产生的，油墨滴飞翔后弯曲液面回归作用，因喷出口的开口面积产生的毛细管力而进行的。这里若将喷出口的开口面积、喷出口的开口边的外周、油墨的表面张力、以及油墨与喷嘴内壁的接触角分别定为S0、L1、γ和θ，则毛细管力p可以表示为
p＝γcosθ×L1/S0而且假定弯曲液面仅因飞翔的油墨滴体积Vd而产生，在喷出频率时间t(再充填时间t)后恢复，则以下关系成立。
P＝B×(Vd/t)按照液体喷出头4，对于第一和第二列喷嘴101、102来说，通过使第一和第二加热器98、99的面积、和喷出口106、107的开口面积互相不同，能够从单一液体喷出头4的不同喷出体积的油墨滴飞翔。
而且对于液体喷出头4而言，从第一和第二列喷嘴101、102喷出的油墨，若其性能数值表面张力、粘度和pH相同，则与各喷嘴的结构对应，根据各喷出口106、107喷出的油墨滴体积来设定惯性力A和粘性阻抗B，可以使第一和第二列喷嘴101、102的喷出喷出频率应答数大体相等。
也就是说，在液体喷出头4中，将第一和第二列喷嘴101、102中每列分别喷出各自油墨滴的喷出量，设定为4.0(pl)和1.0(pl)的场合下，使各喷嘴列101、102的再充填时间大体相等，与使本身喷出口106、107的开口边外周L1与喷出口106、107的开口面积S0比的L1/S0，与粘性阻抗B相等，这二者之间含义相同。
以下参照

以上结构的液体喷出头4的制造方法。
液体喷出头4的制造方法，遵照上述的液体喷出头1和2的制造方法，除了在上下树脂层41、42上分别形成喷嘴图案的各图案形成步骤之外，其他步骤相同。液体喷出头4的制造方法，在图案形成步骤中，如图18(a)、18(b)、18(c)所示，在元件基板96上分别形成上下树脂层41、42后，如图18(d)、18(e)所示，在第一和第二列喷嘴101、012的每列上分别形成所需的各喷嘴图案。也就是说，在第一和第二列喷嘴101、012的各喷嘴图案，分别形成得相对于供给口104不对称。也就是说，液体喷出头4的制造方法，仅仅在部分改变上下树脂层41、42的形状，就能容易形成液体喷出头4。图19所示的其以后的步骤，由于与第一种实施方式中说明过的相同，所以对其说明省略。
按照上述的液体喷出头4，通过使第一和第二列喷嘴101、102的各喷嘴结构形成得各不相同，能够使各喷嘴列101、102的每列分别喷出喷出体积各异的油墨滴，因而在能实现高速化的最佳喷出频率下使油墨滴稳定地飞翔变得容易和可能。
而且按照液体喷出头4，通过用毛细管力调整流动阻抗平衡，利用恢复机构进行恢复动作时能够迅速而均一地吸引油墨，同时还能简单地构成恢复机构，所以能够提高液体喷出头4喷出特性的可靠性，提供一种记录动作的可靠性得到提高的记录装置。
综上所述，按照本发明涉及的液体喷出头，通过高效地将第一发泡室内发生的气泡传送到第二发泡室，使从喷出口喷出液滴的喷出速度高速化成为可能，同时还可以实现喷出液滴喷出量的稳定化。因此，采用这种液体喷出头能够提高液滴的喷出效率。
而且按照本发明涉及的液体喷出头，在抑制第一发泡室产生的气泡与第二发泡室内壁接触时造成压头损失的情况下，能使发泡室内的油墨更迅速而且有效地进行流动，能够实现从喷出口喷出液滴的喷出速度高速化、喷出量的稳定化，同时还能实现再充填的高速化。
此外，通过提高供给流路的上面面向供给室侧的高度，能够增加供给流路内的液量，在低温液体热传导作用下，由于能够抑制喷出液体的温度上升，所以能够改善喷出量的温度依存性，提高油墨滴的喷出效率。
权利要求
1.一种液体喷出头的制造方法，其中所说的液体喷出头具有产生用于喷出液滴的能量的喷出能量发生元件，主面上设置了所说的喷出能量发生元件的元件基板，具有喷出液滴喷出口的喷出口部、利用所说的喷出能量发生元件使内部液体产生气泡的发泡室、和具有向所说的发泡室供给液体用供给流路的喷嘴，向所说的喷嘴供给液体用供给室、结合在所说的元件基板主面上的喷出孔基板，其特征在于包括以下步骤在主面上设置了所说的喷出能量发生元件的元件基板上，涂布用于形成第一发泡室和第一流路的图案的溶剂可溶性热交联型有机树脂，将其加热，形成热交联膜的步骤，在所说的热交联膜上涂布用于形成第二发泡室和第二流路的图案的溶剂可溶性有机树脂的步骤，通过使曝光量部分不同，在所说的有机树脂上与所说的第二发泡室的图案同时形成高度低于所说的第二发泡室的第二流路图案的步骤，在所说的热交联膜和被图案化的有机树脂上层合负型有机树脂层之后，在所说的负型有机树脂层上形成所说的喷出口部的步骤，和除去所说的热交联膜和图案化的有机树脂的步骤。
2.按照权利要求1所述的液体喷出头的制造方法，其中高度低于所说的第二发泡室的第二流路部分图案的形成，采用具有狭缝间隔的狭缝掩膜使所说的有机树脂曝光，然后显影的方法进行。
3.按照权利要求1所述的液体喷出头的制造方法，其中所说的第二发泡室和所说的第二流路图案的形成，是通过掩膜曝光、显影后，利用温度形成10～45°的倾斜。
4.按照权利要求2所述的液体喷出头的制造方法，其中所说的第二流路图案的形成，采用具有不同狭缝间隔的掩膜使有机树脂曝光、显影，形成具有两级以上台阶高度差。
5.一种液体喷出头的制造方法，其中所说的液体喷出头具有产生用于喷出液滴的能量的喷出能量发生元件，主面上设置了所说的喷出能量发生元件的元件基板，具有喷出液滴喷出口的喷出口部、利用所说的喷出能量发生元件使内部液体产生气泡的发泡室、和具有向所说的发泡室供给液体用供给流路的喷嘴，向所说的喷嘴供给液体用供给室、结合在所说的元件基板主面上的喷出孔基板，其特征在于包括以下步骤在主面上设置了所说的喷出能量发生元件的元件基板上，涂布用于形成第一发泡室和第一流路图案的溶剂可溶性热交联型有机树脂，将其加热，形成热交联膜的步骤，在所说的热交联膜上涂布用于形成第二发泡室和第二流路图案的溶剂可溶性有机树脂的步骤，为形成所说的第二发泡室和具有多个不同高度的第二流路图案，采用具有部分不同狭缝间隔的狭缝掩膜，用近紫外光使所说的有机树脂曝光、显影的步骤，通过曝光、显影形成图案后，在玻璃化温度以下的温度下加热所说的有机树脂，形成10～45°倾斜的步骤，使用200～300nm区域的远紫外光，使所说的热交联膜曝光、显影的步骤，在由两层所说的溶剂可溶性膜形成的流路图案上，在对负型有机树脂涂布、曝光、显影和加热下，将其层合在具有所说的喷出口部的所说的喷出孔基板上的步骤，通过所说的喷出孔基板对下层形成了两层所说的流路形成有机树脂照射远紫外光，用溶剂除去，形成具有下列构成并结合在元件基板主面上的喷出孔基板的步骤喷出液滴的所说的喷出口部、借助于所说的喷出能量发生元件产生气泡的所说的发泡室、和具有用于向发泡室供给液体的供给流路的喷嘴、以及用于向所说的喷嘴供给液体的供给室。
6.按照权利要求5所述的液体喷出头的制造方法，其中所说的第一流路在所说的元件基板上的高度为5～20微米，相对于与所说的元件基板的主面垂直相交的平面形成0～10°倾斜。
全文摘要
提供一种能实现液滴喷出速度高速化、液滴喷出量稳定化、能够提高液滴喷出效率的液体喷出头及其制造方法。液体喷出头1具有加热器20、元件基板11、具有喷出液滴的喷出口26a的喷出口部26、发泡室、和向发泡室供给液体用的供给流路的喷嘴27、和向喷嘴27供给液体用供给室的喷出孔基板12，发泡室由第一发泡室31a和其上的第二发泡室31b构成，第二发泡室上具有台阶高度差与喷出口部26连通，而且第二发泡室31b的侧壁以10～45°倾斜地朝喷出口方向缩小，此外通过将统计流路的上面朝着供给室侧提高，能够使供给流路内的液量增加，改善喷出量的温度依存性。
文档编号B41J2/14GK1486848SQ03146789
公开日2004年4月7日 申请日期2003年7月10日 优先权日2002年7月10日
发明者久保田雅彦, 桧山亘 申请人:佳能株式会社