特許 7599911 液体吐出ヘッド、その製造方法及び液体吐出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-06

(45)【発行日】2024-12-16

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド、その製造方法及び液体吐出装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20241209BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20241209BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 605

B41J2/14

B41J2/16 503

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2020182084

(22)【出願日】2020-10-30

(65)【公開番号】P2022072569

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-10-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】上村 貴之

(72)【発明者】

【氏名】ジョンソン 道子

【審査官】高松 大治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１７１９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０７９５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５６５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１５４２０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体が吐出される吐出口を備え、第１の基板と第２の基板が接合された構成を有する液体吐出ヘッドであって、
前記第１の基板と前記第２の基板の間の接合面を貫通し液体が流れる第１の流路と、
前記接合面を貫通し前記第１の流路を流れる液体とは異なる液体が流れる第２の流路と、
前記第１の基板と前記第２の基板の少なくとも一方に設けられ、かつ、前記第１の流路と前記第２の流路を隔てる隔壁の内部に隔壁内空間を形成する、前記接合面に開口する凹部と、
を備え、
前記隔壁内空間は、前記第１の流路と前記第２の流路とが伸びる方向に沿って延びており、
前記隔壁内空間の内圧は、前記第１の流路及び前記第２の流路での液体の圧力のいずれよりも低いことを特徴とする、液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記接合面に、当該接合面の両側の前記第１の基板と前記第２の基板を接合する基板接合部材が配置されている、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

前記隔壁内空間の内部において、前記接合面の両側の前記第１の基板と前記第２の基板の各々の少なくとも一部が露出している、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

前記隔壁内空間に流れ込んだ液体を貯える、前記隔壁内空間に連通した液貯め部を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

前記液体吐出ヘッドの使用時において重力方向下側となる、前記隔壁内空間の底面は、前記液貯め部に向かって、前記使用時における重力方向下向きに傾斜して形成されている、請求項４に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項6】

前記液貯め部を冷却する冷却機構を備える、請求項４または５に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項7】

前記隔壁内空間は密閉された空間である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項8】

前記隔壁内空間と前記液貯め部とは全体として密閉された空間を構成する、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項9】

前記第１の流路と前記第２の流路とが伸びる方向に対して交差する方向において、前記隔壁内空間は、前記第１の流路と前記第２の流路との中間に位置する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項10】

前記隔壁内空間に連通して吸引するポンプを備える、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項11】

前記液貯め部に接続することによって前記隔壁内空間に連通して吸引するポンプと、
前記液貯め部に設けられたセンサと、
を備え、前記センサによって前記ポンプの駆動が制御される、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項12】

前記ポンプの入口側に複数方向開閉弁を備えることにより、前記ポンプが複数の前記隔壁内空間に連通可能である、請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項13】

前記複数方向開閉弁は、液体に発生した気泡を貯めるための気泡貯め空間にも連通する、請求項１２に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項14】

液体が吐出される吐出口を備え、複数の基板を接合して構成される液体吐出ヘッドであって、
前記複数の基板の間の接合面を貫通し液体が流れる第１の流路と、
前記接合面を貫通し前記第１の流路を流れる液体とは異なる液体が流れる第２の流路と、
前記第１の流路と前記第２の流路を隔てる隔壁の内部に設けられて前記接合面に開口する隔壁内空間と、
前記隔壁内空間に流れ込んだ液体を貯える、前記隔壁内空間に連通した液貯め部と、
を備え、
前記隔壁内空間は、前記液体吐出ヘッドの使用時において前記接合面よりも重力方向下側に位置する前記基板において、前記液貯め部に向かって、前記液体吐出ヘッドの使用時における重力方向下向きに傾斜して形成されていることを特徴とする、液体吐出ヘッド。

【請求項15】

前記隔壁内空間に前記隔壁内空間を部分的に分離する分離壁を備える、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項16】

前記第１の流路と、前記第２の流路には、異なる色のインクが流れるように構成されている、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項17】

請求項７または８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記接合面の両側に配置されるべき前記第１の基板と前記第２の基板を相互に真空接合することを特徴とする、液体吐出ヘッドの製造方法。

【請求項18】

請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドを保持する保持部と、
を有することを特徴とする液体吐出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の基板を接合して構成された液体吐出ヘッドと、その製造方法と、液体吐出ヘッドを用いる液体吐出装置とに関する。

【背景技術】

【0002】

吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドには、複数の吐出口を備えてそれぞれの吐出口から異なる種類の液体を吐出するものがある。その一例は、インクジェット記録装置において用いられ、複数の色の記録液すなわちインクを吐出する、インクジェット記録ヘッドである。このような液体吐出ヘッドでは、吐出されるべき異なる種類の液体が混じることを抑制する必要がある。しかしながら基板を積層してそこに液体の流路が形成される液体吐出ヘッドでは、基板間に生じる隙間などの欠陥を介して異なる種類の液体が混じることがある。これは、インクジェット記録ヘッドの場合であれば、異なる色のインクが吐出前に混合することを意味するから、記録画質の低下をもたらす。特許文献１は、液体の種類ごとに流路を分離する隔壁に分離溝を設け、この分離溝に封止材を注入することにより、基板間の隙間からの液体の浸透や拡散を防止することを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平７－１４８９２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された技術では、分離溝に注入した封止材の経年劣化などによって液体吐出ヘッドを構成する基板間に隙間が生じることがあり、依然として、吐出されるべき異なる種類の液体が混じる恐れがある。

【0005】

本発明の目的は、例えば異なる色のインクなどの、吐出されるべき異なる種類の液体が混じることを抑制することができる液体吐出ヘッドと、その製造方法と、そのような液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出装置とを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の液体吐出ヘッドは、液体が吐出される吐出口を備え、第１の基板と第２の基板が接合された構成を有する液体吐出ヘッドであって、第１の基板と第２の基板の間の接合面を貫通し液体が流れる第１の流路と、接合面を貫通し第１の流路を流れる液体とは異なる液体が流れる第２の流路と、第１の基板と第２の基板の少なくとも一方に設けられ、かつ、第１の流路と第２の流路を隔てる隔壁の内部に隔壁内空間を形成する、接合面に開口する凹部と、を備え、隔壁内空間は、第１の流路と第２の流路とが伸びる方向に沿って延びており、隔壁内空間の内圧は、第１の流路及び第２の流路での液体の圧力のいずれよりも低いことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、吐出されるべき異なる種類の液体が液体吐出ヘッドにおいて混じることを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】液体吐出ヘッドの構成を示す図である。

【図2】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドを示す図である。

【図3】第２の実施形態の液体吐出ヘッドを示す図である。

【図4】第３の実施形態の液体吐出ヘッドを示す図である。

【図5】第４の実施形態の液体吐出ヘッドを示す図である。

【図6】第５の実施形態の液体吐出ヘッドを示す図である。

【図7】圧力低下機構の一例を説明する図である。

【図8】第６の実施形態の液体吐出ヘッドを示す図である。

【図9】第７の実施形態の液体吐出ヘッドを示す図である。

【図10】第８の実施形態の液体吐出ヘッドを示す図である。

【図11】液体吐出装置を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。以下に説明する実施形態は、本発明を限定するものではなく、また、複数の実施形態におけるそれぞれの特徴を組み合わせることもできる。

【0010】

本発明に基づく液体吐出ヘッドを説明する前に、液体吐出ヘッドの一般的な構成を説明する。図１は一般的な液体吐出ヘッドの一例の構成を示す図であって、図１（ａ）は液体吐出ヘッドの一部破断斜視図であり、図１（ｂ）は液体吐出ヘッドの要部の模式断面図である。図１に示す液体吐出ヘッド２０は、異なる２種類の液体、例えば異なる色のインクをそれぞれの吐出口から吐出するものであり、シリコン基板１と支持基板２とを接合して構成されている。シリコン基板１と支持基板２を接合しているので、液体吐出ヘッド２０は２枚の基板から構成されているといえるが、支持基板２自体を複数の基板を接合して構成することもできる。その場合、液体吐出ヘッド２０は、３枚以上の基板を積層し接合して構成されたものとなる。

【0011】

図１（ａ）において左右方向をＸ方向とし、シリコン基板１と支持基板２が接合する方法をＺ方向とし、Ｘ方向とＺ方向の両方に直交する方向をＹ方向とする。異なる２種類の液体を第１の液体及び第２の液体とすれば、ここに示す例では、Ｘ方向での左側に第１の液体の吐出口３ａが配置し、右側に第２の液体の吐出口３ｂが配置する。実際には第１の液体の吐出口３ａは複数設けられてＹ方向に沿って配置し、同様に第２の液体の吐出口３ｂは複数設けられてＹ方向に沿って配置する。液体吐出ヘッド２０の通常の使用時には吐出口３ａ，３ｂは重力方向下向きとされるから、Ｚ方向での図示下向き方向が重力方向となる。シリコン基板１は支持基板２に対して図示Ｙ方向で下側に配置されている。さらにシリコン基板１の一方の表面（図において下側の表面）には、例えば電気熱変換体である複数の記録素子４が形成されている。支持基板２はシリコン基板１の他方の表面に接合している。シリコン基板１の一方の表面には保護層３１が設けられており、記録素子４は保護層３１によって覆われている。さらにシリコン基板１の一方の表面には、吐出口３ａ，３ｂが形成された吐出口形成部材３２が設けられている。吐出口３ａ，３ｂは、それぞれ記録素子４に向き合う位置に配置されており、吐出口３ａと記録素子４とに挟まれた領域が第１の液体のための圧力室３４ａであり、吐出口３ｂと記録素子４とに挟まれた領域が第２の液体のための圧力室３４ｂである。圧力室３４ａ，３４ｂに液体を供給し、その状態で記録素子４を駆動することにより圧力室３４ａ，３４ｂ内の液体が例えば発泡し、そのエネルギーによって吐出口３ａ，３ｂから液体が液滴として吐出する。

【0012】

吐出されるべき液体を圧力室３４ａ，３４ｂに供給するために、支持基板２及びシリコン基板１に流路が設けられる。ここで示す液体吐出ヘッド２０では、第１の液体の圧力室３４ａに対し、吐出口３ａごとに設けられてシリコン基板１を貫通する貫通流路２１ａ，２３ａが接続し、貫通流路２１ａ，２３ａの一方から圧力室３４ａに液体が供給される。そして、吐出口３ａから吐出されなかった液体は、貫通流路２１ａ，２３ａの他方から回収される。これにより、圧力室３４ａ内に常に液体の流れが形成されるようになっている。吐出口３ａごとの貫通流路２１ａ，２３ａは、それぞれ、吐出口３ａに共通に支持基板２においてＹ方向に延びて形成されている流路溝２２ａ，２４ａに連通する。同様に第２の液体の圧力室３４ｂに対し、シリコン基板１を貫通する貫通流路２１ｂ，２３ｂが接続し、貫通流路２１ｂ，２３ｂは、支持基板２に形成された流路溝２２ｂ，２４ｂに連通する。第１の液体に関し、貫通流路２１ａと流路溝２２ａは全体として連続した１つの流路５ａを構成し、貫通流路２３ａと流路溝２４ａも全体として連続した１つの流路２５ａを構成し、これらの流路５ａ，２５ａはシリコン基板１と支持基板２との接合面を貫通する。同様に第２の液体に関し、貫通流路２１ｂと流路溝２２ｂは流路５ｂを構成し、貫通流路２３ｂと流路溝２４ｂも流路２５ｂを構成し、流路５ｂ，２５ｂはシリコン基板１と支持基板２との接合面を貫通する。接合面から見れば、シリコン基板１と支持基板２は、接合面の両側に位置する基板であるといえる。以下の説明では、液体吐出ヘッド２０において流路５ａと流路５ｂとが隔壁６を介して隣接しているものとする。流路５ａと流路５ｂとは隔壁６を介してして隣接しているので、その一方が本発明における第１の流路であり、他方が第２の流路である。隔壁６は、シリコン基板１において貫通流路２１ａ，２１ｂを隔てる隔壁部分１６と、支持基板２において流路溝２２ａ，２２ｂを隔てる隔壁部分２６とから構成されている。図１（ｂ）は、吐出口３ａ，３ｂ、流路５ａ，５ｂ及び隔壁６を含む、液体吐出ヘッド２０の要部を示している。

【0013】

第１の液体の流路５ａと第２の液体の流路５ｂは、いずれも、シリコン基板１と支持基板２との接合面を貫通する。ここでシリコン基板１と支持基板２との接合面、より具体的には隔壁部分１６，２６の相互の接合面を介した液体の漏れや浸透がなければ、第１の液体と第２の液体とが混じることはない。実際には接合不良などの欠陥があったときに、シリコン基板１と支持基板２との接合面を介して液体が漏れたり浸透したりして第１の液体と第２の液体が混じることがある。第１の液体と第２の液体が混じると、例えば、明度の高い色のインクに黒色インクが混じると、明度の高いインクを吐出して記録を行う場合に、記録品質の低下が起こる。そこで、液体吐出ヘッド２０では、隔壁６の内部にシリコン基板１と支持基板２との接合面に開口する隔壁内空間７を形成し、隔壁内空間７の内圧を流路５ａ，５ｂでの液体の圧力のいずれよりも低くする。シリコン基板１と支持基板２との接合面を介して液体が浸透してきても、隔壁内空間７の内圧が流路５ａ，５ｂでの液体の圧力より低いため、浸透してきた液体は隔壁内空間７に引き込まれてそこで堰き止められる。これにより、液体吐出ヘッド２０は、第１の液体と第２の液体が流路５ａ，５ｂにおいて混じることを抑制している。以下、本発明に基づく液体吐出ヘッドの実施形態について説明する。なお、第１の液体と第２の液体の両方が隔壁内空間７に流れ込んだときにはこれらの液体が混じり合うことになるが、隔壁内空間７において混じり合った液体が吐出口３ａ，３ｂから吐出されることはないので、記録品質の低下の問題は起こらない。

【0014】

（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドを示している。図２（ａ）は、第１の実施形態の液体吐出ヘッドの要部を示す模式断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のａ－ａ線での断面図である。図２（ａ）は、液体吐出ヘッドにおける、図１（ｂ）に示すものと同じ範囲を示している。支持基板２側の隔壁部分２６の内部に隔壁内空間７が形成されており、隔壁内空間７は、シリコン基板１と支持基板２との接合面に達するように形成されている。すなわち隔壁内空間７は、シリコン基板１と支持基板２の接合面において、支持基板２の側に開口している。そして隔壁内空間７は、図２（ｂ）に示すように、流路溝２２ａ，２２ｂの中間となる位置で流路溝２２ａ，２２ｂに沿ってＹ方向に延びている。隔壁内空間７は、密閉されており、隔壁内空間７の内圧は、流路５ａ，５ｂにおける液体の圧力のいずれよりも低くなっている。その結果、シリコン基板１と支持基板２との接合面に流路５ａ，５ｂの間を連通するような微細な欠陥があったとしても、この欠陥を介して浸透してきた液体は隔壁内空間７に引き込まれ、そこで堰き止められる。流路５ａを流れる液体と流路５ｂを流れる液体とが混じることを抑制することができる。

【0015】

次に、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示した液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。貫通流路２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂが既に形成されているシリコン基板１と、流路溝２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂが既に形成されている支持基板２とを用意する。支持基板２においてシリコン基板１との接合面となる表面にポジ型のフォトレジストを塗布し、図２（ｂ）に示す形状で露光を行い、現像することで、エッチングマスクを形成する。次に、支持基板２に対し、プラズマを用いたドライエッチングを行うことで、シリコン基板１との接合面から支持基板２の内部に向かうように隔壁内空間７が形成される。ドライエッチングのマイクロローディング効果を利用すれば、隔壁内空間７の形成と同時に流路溝２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂの形成を行うこともできる。その後、例えば１００Ｐａ（絶対圧）以下の環境でシリコン基板１と支持基板２とを真空接合することで、液体吐出ヘッドが組み立てられる。真空接合とは、大気圧よりも低い圧力の下で接合を行うことを言う。液体吐出ヘッドは一般に大気圧（０．１０１３ＭＰａ）で使用され、かつ、各流路５ａ，５ｂでの圧力は大気圧よりも高いと考えられるから、密閉された隔壁内空間７の圧力は流路５ａ，５ｂでの液体の圧力よりも確実に低い。

【0016】

図２（ｃ）及び図２（ｄ）は、いずれも、第１の実施形態の液体吐出ヘッドの別の例を示している。第１の実施形態においては、隔壁内空間７は、シリコン基板１と支持基板２との接合面に開口しているのであれば、図２（ｃ）に示すように、支持基板２側ではなくシリコン基板１側の隔壁部分１６に設けられていてもよい。さらには、図２（ｄ）に示すように、接合面を挟んでシリコン基板１と支持基板２の両方にまたがるように隔壁内空間７を形成することも可能である。上記の説明では、接合面に開口する隔壁内空間７を支持基板２に形成するときにドライエッチングを用いているが、シリコン基板１に隔壁内空間７を形成するときにもドライエッチングを用いることができる。さらに、シリコン基板１及び支持基板２に隔壁内空間７を形成する加工方法としては、ドライエッチング以外にも、ウェットエッチングやその他の加工方法を用いることができる。シリコン基板１と支持基板２とを接合する方法として、真空接合以外の方法を用いることができ、具体的な接合方法として、接着剤などの接合材料を介在させる方法を用いることも、接着剤などを用いない直接接合方法を用いることもできる。

【0017】

（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドを示しており、図３（ａ）は液体吐出ヘッドの断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）でのｂ－ｂ線での断面図である。第２の実施形態の液体吐出ヘッドは、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す液体吐出ヘッドにおいて、隔壁内空間７に連通する液貯め部８を設けたものである。液貯め部８は、隔壁内空間７に比べて大きな空間として、支持基板２の内部において、シリコン基板１と支持基板２との接合面に開口するように設けられている。隔壁内空間７と液貯め部８は全体として密閉されており、その内圧は、流路５ａ，５ｂでの液体の圧力よりも低くなっている。隔壁内空間７の圧力が低いことによって隔壁内空間７に流れ込みそこで堰き止められた液体は、次いで、液貯め部８に流れてそこに貯えられる。第１の実施形態の液体吐出ヘッドでは、隔壁内空間７が液体によって満たされると液体の混合を抑制する効果が失われるが、第２の実施形態では、隔壁内空間７だけでなく液貯め部８が液体で満たされるまで、液体の混合を抑制する効果が維持される。したがって、第２の実施形態の液体吐出ヘッドによれば、異なる液体が混じることを抑制する効果がより長期間にわたって発揮されるようになる。第２の実施形態の液体吐出ヘッドも、第１の実施形態の場合と同様に、ドライエッチングにより支持基板２に隔壁内空間７及び液貯め部８を形成し、その後、シリコン基板１と支持基板２とを真空接合することにより、組み立てることができる。

【0018】

３種類以上の液体を吐出する液体吐出ヘッド、例えば３色や４色のインクを吐出する液体吐出ヘッドでは、異なる液体の流路を隔てる隔壁６の数は２以上となり、隔壁内空間７の数も２以上となる。隔壁内空間７を２以上有する液体吐出ヘッドでは、隔壁内空間７ごとに液貯め部８を設けてもよいし、複数の隔壁内空間７に共通に１つの液貯め部８を設けてもよい。また、上述の例では、支持基板２に液貯め部８を設けているが、隔壁内空間７と液貯め部８の全体としての密閉が保たれるのであれば、シリコン基板１や支持基板２の外部に液貯め部８を設けてもよい。また、図２（ｃ）あるいは図２（ｄ）に示す液体吐出ヘッドにおいても隔壁内空間７に連通する液貯め部８を設けることができる。

【0019】

（第３の実施形態）
図４は本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドを示しており、図４（ａ）は液体吐出ヘッドの断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）でのｃ－ｃ線での断面図であり、図４（ｃ）は図４（ｂ）のｄ－ｄ線での断面図である。ｄ－ｄ線はＹ方向に延びている。第３の実施形態の液体吐出ヘッドは、第２の実施形態のものと同様に隔壁内空間７に連通する液貯め部８を備えているが、シリコン基板１に隔壁内空間７及び液貯め部８が設けられている点で、第２の実施形態のものとは異なっている。また、シリコン基板１と支持基板２との接合面において隔壁内空間７の幅（Ｘ方向に沿う幅）は、液貯め部８に近いほど広くなっている。液貯め部８に近づくほど広くなる隔壁内空間７をドライエッチングで形成すると、エッチング時のマイクロローディング効果により、幅の広いところほど深くシリコン基板１がエッチング除去される。液体吐出ヘッドの使用時には支持基板２に対してシリコン基板１が重力方向下側に位置するから、隔壁内空間７の底面は、図４（ｃ）に示すように、液貯め部８に向かって、使用時における重力方向下向きに傾斜して形成されることになる。ここでいう隔壁内空間７の底面とは、隔壁内空間７において、使用時に重力方向下側となる面のことである。このように隔壁内空間７が傾斜することによって、隔壁内空間７に流れ込んできた液体を効率よく液貯め部８に導くことが可能になる。

【0020】

なお、図３の実施形態では、支持基板２に比べて液体吐出ヘッドの使用時において重力方向下側となるシリコン基板１に、傾斜を有する隔壁内空間７を設けている。そのため、隔壁内空間７の圧力を流路５ａ，５ｂの液体の圧力より低くしなくても、シリコン基板１と支持基板２との接合面を浸透してきた液体を隔壁内空間７で堰き止めて液貯め部８に貯えることができる。したがって第３の実施形態に関しては、隔壁内空間７の圧力を流路５ａ，５ｂの液体の圧力より低くすることは必須ではない。

【0021】

（第４の実施形態）
上述した各実施形態では、真空接合によってシリコン基板１と支持基板２を接合することにより隔壁内空間７の内部の圧力を大気圧よりも十分低くしている。しかしながら隔壁内空間７の内圧を下げる方法は真空接合以外にもあり、その１つとして圧力低下機構を用いるものがある。圧力低下機構としては、密閉された空間内の気体を冷却することによってあるいは吸着することによって圧力を低下させるものと、空間内の気体を外部に排気するポンプを用いるものとがある。後者の圧力低下機構を用いた場合には、排気用のポンプが接続するので、隔壁内空間７は密閉状態とはならない。図５は本発明の第４の実施形態の液体吐出ヘッドを示しており、図５（ａ）は液体吐出ヘッドの断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）でのｅ－ｅ線での断面図である。第４の実施形態の液体吐出ヘッドは、第２の実施形態の液体吐出ヘッドと同様のものであるが、液貯め部８を支持基板２の外部に設け、かつ液貯め部８をペルチェ素子などからなる冷却機構４２により冷却できるようにしたものである。隔壁内空間７と液貯め部８との間は引き出し管４１によって接続し、隔壁内空間７、液貯め部８及び引き出し管４１の全体が密閉されている。冷却機構４２により液貯め部８を冷却すると、液貯め部８の内部の気体の圧力が低下し、それに伴って液貯め部８に連通する隔壁内空間７の内圧も低下する。第４の実施形態の液体吐出ヘッドでは、冷却機構４２による液貯め部８の冷却により、隔壁内空間７の圧力を流路５ａ，５ｂの液体の圧力よりも低くすることができ、上述の各実施形態と同様に、第１の液体と第２の液体とが混じることを抑制することができる。

【0022】

第４の実施形態において、シリコン基板１あるいは支持基板２に液貯め部８を設け、そこに冷却機構４２を設けることも可能である。この場合は、引き出し管４１が設けられないことになる。引き出し管４１は断熱の機能も有するので、引き出し管４１を設けない場合には、吐出されるべき液体が過度に冷却されることを抑制するために、断熱構造を別途設けてもよい。また、隔壁内空間７と引き出し管４１との接続部に逆流防止弁などの逆流防止機構を設けてもよい。逆流防止機構を設けることにより、冷却機構４２が稼働しないときに隔壁内空間７の内圧が上昇したり、液貯め部８内の液体が隔壁内空間７に逆流したりすることを抑制することができる。

【0023】

（第５の実施形態）
図６は本発明の第５の実施形態の液体吐出ヘッドを示しており、図６（ａ）は液体吐出ヘッドの断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）でのｆ－ｆ線での断面図である。第５の実施形態の液体吐出ヘッドは、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示した液体吐出ヘッドと同様のものであるが、隔壁内空間７に接続するポンプ９を備える点で、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示したものと異なっている。ポンプ９は、隔壁内空間７に連通して隔壁内空間７の内部の気体を吸引して外部に排出することで、隔壁内空間７内の圧力を流路５ａ，５ｂでの液体の圧力よりも低く維持する。ポンプ９は、例えば、支持基板２の外部に設けられる。ポンプ９を設けたことにより隔壁内空間７は密閉された空間とはならないが、本実施形態でも第１の液体と第２の液体とが混じることを抑制することができる。図２（ｃ）あるいは図２（ｄ）に示す構成においても、ポンプ９を接続して隔壁内空間７の圧力を流路５ａ，５ｂでの液体の圧力よりも低く維持することができる。

【0024】

（第６の実施形態）
第２あるいは第３の実施形態で示したような隔壁内空間７に連通する液貯め部８を備える液体吐出ヘッドにおいてもポンプ９を接続して隔壁内空間７の圧力を流路５ａ，５ｂでの液体の圧力よりも低くすることができる。図７は、第６の実施形態の液体吐出ヘッドを説明する断面図であり、引き出し管４１を介して液貯め部８が隔壁内空間７に接続されるときの、液貯め部８に対するポンプ９の接続形態を示している。ポンプ９は配管４４を介して液貯め部８に接続しており、それにより、ポンプ９は隔壁内空間７に連通し、隔壁内空間７は、液貯め部８と引き出し管４１を介して吸引され排気される。このとき液貯め部８に貯まっている液体がポンプ９によって吸引されて外部に排出されるようにしてもよい。さらに図７に示したものでは、配管４４が液貯め部８に取り付けられる位置に開閉弁４５が設けられ、液貯め部８の内部にはセンサ４３が設けられている。センサ４３が液面センサであるときは、液貯め部８に一定量の液体が流れ込んで貯まったことをセンサ４３で検出して開閉弁４５の開閉とポンプ９の駆動の制御を行なうことができる。ポンプ９の駆動の制御は、例えば、ポンプ９の電源のオン／オフの制御によって行われる。センサ４３が圧力センサであるときは、センサ４３が検出した圧力に応じてポンプ９の駆動を制御し、ポンプ９の駆動に同期させて開閉弁４５の開閉の制御を行なうことができる。液貯め部８での液面や圧力以外の管理指標を用いて、ポンプ９の駆動の制御を行なうことができ、複数の管理指標を組み合わせてポンプ９の駆動の制御を行なうこともできる。ここでは引き出し管４１を介して液貯め部８が隔壁内空間７に接続しているが、シリコン基板１あるいは支持基板２に形成された液貯め部８に対してポンプ９を接続してもよい。

【0025】

（第７の実施形態）
上述の各実施形態の液体吐出ヘッドにおいてポンプ９を設ける場合、ポンプ９の入口側、すなわち隔壁内空間７または液貯め部８とポンプ９とが接続する位置に三方弁などに複数方向開閉弁を設けることができる。図８は本発明の第７の実施形態の液体吐出ヘッドを示している。図８（ａ）は、隔壁内空間７に対して引き出し管４１を介してポンプ９を接続する場合に、引き出し管４１の途中に複数方向開閉弁４８を設けたものであり、複数方向開閉弁４８には別の配管４７が接続している。図８（ｂ）は、液貯め部８にポンプ９を接続する場合に、液貯め部８とポンプ９との間に複数方向開閉弁４８を設けたものであり、この複数方向開閉弁４８にも配管４７が接続している。図８（ａ）及び図８（ｂ）のいずれの場合にも、複数方向開閉弁４８に接続される配管４７は、他の隔壁内空間７または液貯め部８に接続することができる。複数方向開閉弁４８に複数の隔壁内空間７や液貯め部８を接続することにより、単一のポンプ９がこれらの複数の隔壁内空間７や液貯め部８に連通可能となり、ポンプ９を用いて複数の隔壁内空間７や液貯め部８から吸引を行うことが可能になる。この場合、圧力や液貯め部８での液面レベルに基づいて複数方向開閉弁４８の開放方向を制御することにより、特定の１つの隔壁内空間７または液貯め部８からの吸引を行ってもよいし、全ての隔壁内空間７及び液貯め部８からの吸引を行ってもよい。さらには、ある時点では複数の隔壁内空間７の吸引が行われ、別の時点では複数の液貯め部８の吸引が行われるようにしてもよい。

【0026】

ポンプ９の入口側に設けられる複数方向開閉弁４８に対して少なくとも１つの隔壁内空間７または液貯め部８が接続するのであれば、複数方向開閉弁４８は、例えば配管４７を介し、隔壁内空間７でも液貯め部８でもない空間に連通していてもよい。例えば、液体吐出ヘッド内に、流路５ａ，５ｂなどで液体に発生した気泡を貯めるための気泡貯め空間が設けられている場合に、気泡貯め空間とポンプ９とが複数方向開閉弁４８を介して連通するようにしてもよい。この場合、複数方向開閉弁４８の開放方向の制御により、ポンプ９が気泡貯め空間に連通するときと、ポンプ９が隔壁内空間７または液貯め部８と連通するときとを切り替えられるようにする。これにより、ポンプ９の作用による、流路５ａ，５ｂなどの内部の気泡の吸出しと、減圧された隔壁内空間７への液体の引き込みとを切り替えて行うことが可能になる。

【0027】

（第８の実施形態）
図９は、第８の実施形態の液体吐出ヘッドを説明する図であって、図９（ａ）及び図９（ｃ）は液体吐出ヘッドの模式断面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のｇ－ｇ線での断面図であり、図９（ｄ）は図９（ｃ）のｈ－ｈ線での断面図である。液体吐出ヘッドにおいてシリコン基板１と支持基板２との接合に基板接合部材１０を用いることがある。図９は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す液体吐出ヘッドにおいてシリコン基板１と支持基板２との接合に基板接合部材１０を用いた場合を示している。基板接合部材１０は、例えばドライフィルムによって構成される。このとき、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、シリコン基板１における開口（すなわち貫通流路２１ａ、２１ｂ）の部分が除去された形状で基板接合部材１０がパターニングされているとする。その場合、隔壁内空間７の内部にはシリコン基板１は露出せず、隔壁内空間７は、支持基板２と基板接合部材１０との界面に存在する欠陥を介して浸透してくる液体しか引き込むことができない。したがって、シリコン基板１と基板接合部材１０との界面に存在する欠陥を介して第１の液体と第２の液体とが混じる可能性が残る。そこで第８の実施形態では、図９（ｃ）及び図９（ｄ）に示すように、支持基板２においてシリコン基板１との接合に用いられる面に、感光性を有しドライフィルム化した基板接合部材１０をテンティングする。次に、図９（ｄ）に示す形状で基板接合部材１０の露光を行い、現像を行うことによって、流路溝２２ａ，２２ｂの部分だけでなく隔壁内空間７の部分の基板接合部材１０を除去する。これにより、隔壁内空間７と基板１との境界面には基板接合部材１０が存在しなくなり、シリコン基板１の表面の一部が隔壁内空間７の内部に露出する。シリコン基板１と基板接合部材１０との境界面を介して浸透した液体を隔壁内空間７に引き込んで堰き止めることが可能になる。

【0028】

本実施形態において基板接合部材１０の層を転写によって形成してもよい。また、隔壁内空間７の位置に対応して基板接合部材１０を除去する場合、隔壁内空間７に対応する部分の基板接合部材１０を完全に除去する必要はなく、接合時にシリコン基板１の少なくとも一部の表面が隔壁内空間７に露出していればよい。図９を用いて説明したものでは支持基板２の側に隔壁内空間７が形成されているが、シリコン基板１に隔壁内空間７が形成されている場合にも本実施形態は適用可能である。その場合も、隔壁内空間７の内部にシリコン基板１の表面の少なくとも一部と支持基板２の表面の少なくとも一部とが露出するように、基板接合部材１０の層を形成する。第２乃至第４の実施形態に示すように液貯め部８を有する液体吐出ヘッドにおいてシリコン基板１と支持基板２との接合に基板接合部材１０を用いる場合も、同様にシリコン基板１と支持基板２の両方が隔壁内空間７の内部に露出するようにすればよい、

【0029】

（第９の実施形態）
図１０は、第９の実施形態の液体吐出ヘッドを説明する図であって、図１０は液体吐出ヘッドの模式断面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のｉ－ｉ線での断面図である。
第８の実施形態のように基板接合部材１０を用いてシリコン基板１と支持基板２とを接合する場合、基板接合部材１０の材質などによっては接合時に基板接合部材１０が隔壁内空間７の内部に入り込む可能性がある。隔壁内空間７が基板接合部材１０によって埋められてしまえば、第１の液体と第２の液体とが混ざらないようにする、という本発明の効果を発揮することができなくなる。そこで第９の実施形態の液体吐出ヘッドでは、隔壁内空間７の内部に複数の分離壁１１を設け、隔壁内空間７への基板接合部材１０の入り込みを最小限にとどめている。分離壁１１は、隔壁内空間７の延びる方向（Ｙ方向）に延在する尾根状あるいはリッジ状の形状を有して隔壁内空間７を部分的に分離する。このように分離壁１１を設けた場合、シリコン基板１と支持基板２とを接合するときに、隣接する２つの分離壁１１によって挟まれた空間には基板接合部材１０は入り込みにくい。そしてこのような空間が残存することにより、浸透してきた液体を引き入れ堰き止めるという隔壁内空間７の機能が維持され、第１の液体と第２の液体との混合を防止することができる。

【0030】

（液体吐出装置）
上述した各実施形態の液体吐出ヘッドは、液体吐出装置に好ましく用いられるものである。図１１は液体吐出装置の一例の斜視図である。この液体吐出装置は、吐出口から液体としてインクを吐出して記録媒体５３に記録を行うインクジェット記録装置として構成されたものである。液体吐出装置は、記録媒体５３を搬送する搬送部５１と、記録媒体５３の搬送方向と略直交して配置される保持部５２とを備えており、本発明に基づく液体吐出ヘッド２０が、記録媒体５３と向かい合うように保持部５２の下面に取り付けられている。記録媒体５３は例えばカット紙であるが、カット紙以外にも連続したロール紙などであってもよい。液体吐出ヘッド２０は、異なる２色以上のインク、好ましくはシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）及びブラック（Ｋ）の各色のインクを吐出して記録媒体５３に対するフルカラーでの記録を可能にする。この液体吐出装置は、本発明に基づく液体吐出ヘッド２０を用いることにより、液体吐出ヘッド２０の内部で異なる色のインクが混じることがないので、記録媒体５３に対し、より画像品質の良好なフルカラーでの記録を行うことができる。

【符号の説明】

【0031】

１ シリコン基板
２ 支持基板
３ 吐出口
５ａ，５ｂ，３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ 流路
６，２６ 隔壁部分
７ 隔壁内空間
２０ 液体吐出ヘッド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】