(57)【要約】【課題】圧力室において吐出媒体と発泡媒体とを高さ方向に並ぶように流動させることにより、吐出媒体となる液体の吐出の安定化を図ること。【解決手段】基板１５は、圧力室１８よりも液流路１３において液体が流れる方向の上流側に、第１の液体３１を液流路１３に流入させる第１の流入口２０と、第１の流入口２０よりも前記上流側に、第２の液体３２を液流路１３に流入させる第２の流入口２１と、液流路１３の延在する方向に沿って延在する横壁であって、少なくとも一部が第１の流入口２０の上方に位置している横壁５１と、を有しており、圧力室１８では圧力発生素子１２に接して流動する第１の液体３１と、第１の液体３１よりも吐出口１１に近い側を流動する第２の液体３２と、が流動することを特徴とする液体吐出ヘッド。【選択図】図８
2020131697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の液体を加圧する圧力発生素子を有する基板と、
第２の液体を吐出する吐出口が形成された部材と、
前記吐出口と前記圧力発生素子とを含む圧力室と、
前記基板と前記基板の上方に積層された前記部材とによって形成され、前記圧力室が含まれ、少なくとも前記第１の液体と前記第２の液体とが流れる方向に延在する液流路と、
を有する液体吐出ヘッドであって、
前記基板は、
前記圧力室よりも前記液流路において液体が流れる方向の上流側に、前記第１の液体を前記液流路に流入させる第１の流入口と、前記第１の流入口よりも前記上流側に、前記第２の液体を前記液流路に流入させる第２の流入口と、を有しており、
前記液流路の延在する方向に沿って延在する横壁であって、少なくとも一部が前記第１の流入口の上方に位置している横壁を有し、
前記圧力室では、前記圧力発生素子に接して流動する前記第１の液体と、前記第１の液体よりも前記吐出口に近い側を流動する前記第２の液体とが流動する
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第１の液体および前記第２の液体の前記圧力室における流れは層流である
請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第１の液体および前記第２の液体の前記圧力室における流れは平行流である
請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記液流路において液体が流れる方向における下流側の前記横壁の端部は、
前記第１の流入口の前記下流側の開口端の上方、または前記第１の流入口の前記下流側の開口端よりも前記下流側の前記基板の上方、にある
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。
【請求項５】
前記液流路において液体が流れる方向における上流側の前記横壁の端部は、
前記第１の流入口の前記上流側の開口端の上方、または前記第１の流入口の前記上流側の開口端よりも前記上流側の前記基板の上方、にある
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。
【請求項６】
前記液流路において液体が流れる方向における上流側の前記横壁の端部は、
前記第１の流入口の前記上流側の開口端よりも前記液流路に液体が流れる方向における下流側の前記第１の流入口の上方にある
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。
【請求項７】
前記第１の流入口よりも前記液流路において液体が流れる方向の上流側であって、前記第１の流入口と前記第２の流入口との間の前記基板の表面から突出している縦壁をさらに有し、
前記横壁は、前記液流路に液体が流れる方向の下流に向かって前記縦壁から突出する突出部である
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。
【請求項８】
前記横壁と前記縦壁とは一体として形成されている
請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記液流路において液体が流れる方向および前記圧力発生素子から前記吐出口に向かう方向に直交する幅方向における前記横壁の長さは、前記液流路の前記幅方向の長さと同じである
請求項１から８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記液流路において液体が流れる方向および前記圧力発生素子から前記吐出口に向かう方向に直交する幅方向における前記横壁の長さは、前記液流路の前記幅方向の長さより小さい
請求項１から８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記液流路において液体が流れる方向および前記圧力発生素子から前記吐出口に向かう方向に直交する幅方向における前記液流路の長さは、前記第１の流入口の前記幅方向の長さより小さい
請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記液流路において液体が流れる方向および前記圧力発生素子から前記吐出口に向かう方向に直交する幅方向における前記液流路の長さは、前記第１の流入口の前記幅方向の長さより大きい
請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
前記圧力室の中を流れる前記第１の液体は、前記圧力室の外部との間で循環される
請求項１から１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１４】
前記液流路では、前記第１の液体及び前記第２の液体と、接しながら流動する第３の液体が流動している
請求項１から１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１５】
前記第１の液体は、５ＭＰａ以上の臨界圧力を有する液体である
請求項１から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２の液体は、顔料を含む水性インクまたはエマルジョンである
請求項１から１５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１７】
前記第２の液体は、ソリッド型インクまたは紫外線硬化型インクである
請求項１から１５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを構成するための液体吐出モジュールであって、
複数配列されることによって前記液体吐出ヘッドが構成されることを特徴とする液体吐出モジュール。
【請求項１９】
請求項１から１７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液流路における前記液体の流動を制御する制御手段と、
前記圧力発生素子を駆動する駆動手段と、
を備えることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２０】
液体を吐出するための吐出口を有する圧力室と、
基板と、
前記基板上に液体が流れ、前記圧力室に繋がる流路であって、第１の液体と、第２の液体とが流れる液流路と、
壁と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記基板上に、前記液流路の型となる第１のパターンを形成する工程と、
前記第１のパターンを被覆するように、前記液流路の形成部材および前記壁となる第１の被覆層を形成する工程と、
前記第１の被覆層のうち、前記液流路の形成部材および前記壁となる部分を露光した後に、前記液流路の型となる第２のパターンを前記第１の被覆層の上に形成する工程と、
前記液流路の形成部材となる第２の被覆層を形成する工程と、
第２の被覆層のうち前記吐出口となる部分を露光および現像することにより前記吐出口を形成し、前記吐出口を形成した後、前記第１のパターンと前記第２のパターンと前記第１の被覆層の未露光部とを除去して前記液流路を形成する工程と、
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２１】
前記第１の被覆層を露光した後に未露光部を現像しないで、前記第２のパターンを前記第１の被覆層の上に形成する
請求項２０に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２２】
前記第１の被覆層と前記第２の被覆層とはネガ型感光性樹脂によって形成されており、前記第１のパターンと前記第２のパターンとはポジ型感光性樹脂により形成されている
請求項２０または２１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出モジュール、液体吐出装置および液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吐出媒体となる液体と発泡媒体となる液体とを界面で接触させ、熱エネルギの付与によって発泡媒体内に生成された泡の成長に伴って吐出媒体を吐出させる液体吐出ユニットが開示されている。また、特許文献１には、吐出媒体と発泡媒体との片方或いは両方を加圧して流れを形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３０５１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１には、二種類の液体の合流部の構成について詳細な記載がない。そのため、圧力室を含む液流路への液体の流入部の形状によっては、液流路において、液流路に液体が流れる方向と直交する幅方向（水平方向）に発泡媒体と吐出媒体とが並ぶように流れる界面が形成される場合がある。この場合、吐出口に吐出媒体となる液体が接しないことがあるため、吐出媒体となる液体の吐出が安定的に行われない虞がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑み、圧力室において、発泡媒体となる液体と吐出媒体となる液体とを、吐出口から吐出媒体を吐出する方向である高さ方向に並ぶようにして流動させることにより、吐出媒体となる液体の吐出の安定化を図ることを目的とする。
【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、第１の液体を加圧する圧力発生素子を有する基板と、第２の液体を吐出する吐出口が形成された部材と、前記吐出口と前記圧力発生素子とを含む圧力室と、前記基板と前記基板の上方に積層された前記部材とによって形成され、前記圧力室が含まれ、少なくとも前記第１の液体と前記第２の液体とが流れる方向に延在する液流路と、を有する液体吐出ヘッドであって、前記基板は、前記圧力室よりも前記液流路において液体が流れる方向の上流側に、前記第１の液体を前記液流路に流入させる第１の流入口と、前記第１の流入口よりも前記上流側に、前記第２の液体を前記液流路に流入させる第２の流入口と、を有しており、前記液流路の延在する方向に沿って延在する横壁であって、少なくとも一部が前記第１の流入口の上方に位置している横壁を有し、前記圧力室では、前記圧力発生素子に接して流動する前記第１の液体と、前記第１の液体よりも前記吐出口に近い側を流動する前記第２の液体とが流動することを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、圧力室において吐出媒体と発泡媒体とを高さ方向に並ぶように流動させることにより、吐出媒体となる液体の吐出の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】液体吐出ヘッドの斜視図である。
【図２】液体吐出装置の制御構成を説明するためのブロック図である。
【図３】液体吐出モジュールにおける素子基板の断面斜視図である。
【図４】素子基板に形成された液流路及び圧力室の拡大詳細図である。
【図５】粘度比と水相厚比の関係、及び圧力室の高さと流速の関係を示す図である。
【図６】比較例における素子基板に形成された液流路及び圧力室の拡大詳細図である。
【図７】比較例における第１の流入口の説明図である。
【図８】横壁を説明するための液流路及び圧力室の拡大詳細図である。
【図９】横壁を説明するための液流路及び圧力室の断面図である。
【図１０】横壁を説明するための液流路及び圧力室の拡大詳細図である。
【図１１】横壁を説明するための液流路及び圧力室の拡大詳細図である。
【図１２】横壁のクリアランスを説明する図である。
【図１３】横壁を説明するための液流路及び圧力室の拡大詳細図である。
【図１４】横壁を説明するための液流路及び圧力室の拡大詳細図である。
【図１５】幅方向の長さが異なる横壁の説明をするための図である。
【図１６】合流壁を説明するための液流路及び圧力室の拡大詳細図である。
【図１７】合流壁のクリアランスおよび合流壁高を説明するための図である。
【図１８】合流壁を有する素子基板の製造方法を説明するための図である。
【図１９】合流壁を有する素子基板の製造方法を説明するための断面模式図である。
【図２０】合流壁を有する素子基板の製造方法を説明するための図である。
【図２１】合流壁を有する素子基板の製造方法の参考例を説明するための図である。
【図２２】素子基板に形成された液流路及び圧力室の拡大詳細図である。
【図２３】素子基板に形成された液流路及び圧力室の拡大詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッド及び液体吐出装置について説明する。
【００１０】
＜第１の実施形態＞
（液体吐出ヘッドの構成）
図１は、本実施形態で使用可能な液体吐出ヘッド１の斜視図である。本実施形態の液体吐出ヘッド１は、液体吐出モジュール１００がｘ方向に複数配列（複数個が配列）されて構成される。個々の液体吐出モジュール１００は、複数の吐出素子が配列された素子基板１０と、個々の吐出素子に電力と吐出信号とを供給するためのフレキシブル配線基板４０と、を有している。フレキシブル配線基板４０のそれぞれは、電力供給端子と吐出信号入力端子とが配された電気配線基板９０に共通して接続されている。液体吐出モジュール１００は、液体吐出ヘッド１に対し簡易的に着脱することができる。よって、液体吐出ヘッド１には、これを分解することなく、任意の液体吐出モジュール１００を外部から容易に取りつけたり取り外したりすることができる。
【００１１】
このように、液体吐出モジュール１００を長手方向に複数配列させて構成される液体吐出ヘッド１であれば、何れかの吐出素子に吐出不良が生じた場合であっても、吐出不良が生じた液体吐出モジュールのみを交換すればよい。よって、液体吐出ヘッド１の製造工程における歩留まりを向上させるとともに、ヘッド交換時のコストを抑えることができる。
【００１２】
（液体吐出装置の構成）
図２は、本実施形態に使用可能な液体吐出装置２の制御構成を示すブロック図である。ＣＰＵ５００は、ＲＯＭ５０１に記憶されているプログラムに従いＲＡＭ５０２をワークエリアとして使用しながら、液体吐出装置２の全体を制御する。ＣＰＵ５００は、例えば、外部に接続されたホスト装置６００より受信した吐出データに、ＲＯＭ５０１に記憶されているプログラムおよびパラメータに従って所定のデータ処理を施し、液体吐出ヘッド１が吐出可能な吐出信号を生成する。そして、この吐出信号に従って液体吐出ヘッド１を駆動しながら、搬送モータ５０３を駆動して液体の付与対象媒体を所定の方向に搬送することにより、液体吐出ヘッド１から吐出された液体を付与対象媒体に付着させる。
【００１３】
液体循環ユニット５０４は、液体吐出ヘッド１に対し液体を循環させながら供給し、液体吐出ヘッド１における液体の流量調整を行うためのユニットである。液体循環ユニット５０４は、液体を貯留するサブタンク、サブタンクと液体吐出ヘッド１との間で液体を循環させる流路や、複数のポンプ、弁機構などを備えている。そして、ＣＰＵ５００の指示の下、液体吐出ヘッド１において液体が所定の流量で流れるように、上記複数のポンプや弁機構を制御する。
【００１４】
（素子基板の構成）
図３は、個々の液体吐出モジュール１００に備えられた素子基板１０の断面斜視図である。素子基板１０は、シリコン（Ｓｉ）の基板１５上にオリフィスプレート（吐出口形成部材）１４が積層されて構成されている。オリフィスプレート１４には、液体を吐出する吐出口１１がｘ方向に沿って複数個並んでいる。図３では、ｘ方向に配列された吐出口１１は、同種類の液体（例えば共通のサブタンクや供給口から供給される液体）を吐出する。ここではオリフィスプレート１４が液流路１３も形成した例を示しているが、液流路１３は別の部材（流路壁部材）で形成し、その上に吐出口１１が形成されたオリフィスプレート１４が設けられた構成であってもよい。
【００１５】
基板１５上の、個々の吐出口１１に対応する位置には、圧力発生素子１２（図３では不図示、図４に図示）が配されている。吐出口１１と圧力発生素子１２とは、対向する位置に設けられている。吐出信号に応じて電圧が印加されると、圧力発生素子１２は、液体を流動方向（ｙ方向）と交差するｚ方向へ加圧し、圧力発生素子１２と対向する吐出口１１から、液体が液滴として吐出される。圧力発生素子１２への電力や駆動信号は、基板１５上に配された端子１７を介して、フレキシブル配線基板４０より供給される。
【００１６】
オリフィスプレート１４には、ｙ方向に延在し、吐出口１１の夫々に個別に接続する複数の液流路１３が形成されている。また、ｘ方向に配列する複数の液流路１３は、第１の共通供給流路２３、第１の共通回収流路２４、第２の共通供給流路２８及び第２の共通回収流路２９と、共通して接続されている。第１の共通供給流路２３、第１の共通回収流路２４、第２の共通供給流路２８及び第２の共通回収流路２９における液体の流れは、図２で説明した液体循環ユニット５０４によって制御されている。具体的には、第１の共通供給流路２３から液流路１３に流入した第１の液体が第１の共通回収流路２４に向かい、第２の共通供給流路２８から液流路１３に流入した第２の液体が第２の共通回収流路２９に向かうように、ポンプが駆動制御されている。
【００１７】
図３では、このようなｘ方向に配列する吐出口１１および液流路１３と、これらに共通してインクを供給したり回収したりする第１、第２の共通供給流路２３、２８及び第１、第２の共通回収流路２４、２９の組が、ｙ方向に２列配置された例を示している。
【００１８】
（液流路及び圧力室の構成）
図４（ａ）〜（ｄ）は、素子基板１０に形成された１つの液流路１３及び圧力室１８の構成を詳しく説明するための図である。図４（ａ）は吐出口１１の側（＋ｚ方向側）から見た透視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線に沿う断面図である。また、図４（ｃ）は図３で示した素子基板における１つの液流路１３近傍の拡大図である。さらに、図４（ｄ）は、図４（ｂ）における吐出口近傍の拡大図である。
【００１９】
液流路１３の底部に相当する基板１５には、第２の流入口２１、第１の流入口２０、第１の流出口２５、第２の流出口２６が、ｙ方向においてこの順に形成されている。そして、吐出口１１と圧力発生素子１２とを含む圧力室１８は、液流路１３中で第１の流入口２０と第１の流出口２５のほぼ中央に配されている。第２の流入口２１は第２の共通供給流路２８に、第１の流入口２０は第１の共通供給流路２３に、第１の流出口２５は第１の共通回収流路２４に、第２の流出口２６は第２の共通回収流路２９に、それぞれ接続している（図３参照）。
【００２０】
以上の構成のもと、第１の共通供給流路２３より第１の流入口２０を介して液流路１３に供給された第１の液体３１は、ｙ方向（矢印で示す方向）に流動した後、圧力室１８を通り、第１の流出口２５を介して第１の共通回収流路２４に回収される。また、第２の共通供給流路２８より第２の流入口２１を介して液流路１３に供給された第２の液体３２は、ｙ方向（矢印で示す方向）に流動した後、圧力室１８を通り、第２の流出口２６を介して第２の共通回収流路２９に回収される。即ち、液流路１３のうち、第１の流入口２０と第１の流出口２５との間では、第１の液体と第２の液体との両方が共にｙ方向に流動する。圧力室１８の中では、圧力発生素子１２は第１の液体３１と接触し、吐出口１１の近傍では大気に曝された第２の液体３２がメニスカスを形成している。圧力室１８の中では、圧力発生素子１２と、第１の液体３１と、第２の液体３２と、吐出口１１とが、この順で並ぶように、第１の液体３１と第２の液体３２とが流れている。即ち、圧力発生素子１２がある側が下方、吐出口１１がある側が上方とすると、第１の液体３１上方に第２の液体３２が流れている。そして、第１の液体３１は、下方の圧力発生素子１２によって加圧され、少なくとも第２の液体３２が下方から上方に向けて吐出される。尚、この上下の方向が、圧力室１８及び液流路１３の高さ方向である。
【００２１】
本実施形態では、第１の液体３１と第２の液体３２とが、図４（ｄ）に示すように、圧力室の中で互いに接触しながら液流路に沿って流れるように、第１の液体３１と第２の液体の物性に応じて、それらの流量を調整する。このような２つの液体の流れとしては、図４（ｄ）に示すような２つの液体が同じ方向に流動する平行流だけでなく、第１の液体の流動方向に対して第２の液体が反対向きに流動する対向流、第１の液体の流れと第２の液体の流れが交差する液体の流れがある。以下、この中で平行流を例にとって説明する。
【００２２】
平行流の場合、第１の液体３１と第２の液体３２の界面が乱れないこと、すなわち第１の液体３１と第２の液体３２が流動する圧力室１８内の流れが層流状態であること、が好ましい。特に、所定の吐出量を維持するなど、吐出性能を制御しようとする場合には、界面が安定している状態で圧力発生素子を駆動することが好ましい。但し、本発明はこれに限定されるものではない。圧力室１８内の流れが乱流状態となって２つの液体の界面が多少乱れたとしても、少なくとも圧力発生素子１２の側を主として第１の液体が流動し、吐出口１１の側を主として第２の液体が流動している状態であれば、圧力発生素子１２を駆動してもよい。以下では、圧力室内の流れが平行流であって、かつ、層流状態となっている例を中心に説明する。
【００２３】
（層流となっている平行流の形成条件）
まず、管内において液体が層流となる条件について説明する。一般に、流れを評価する指標として、粘性力と界面張力の比を表すレイノルズ数Ｒｅが知られている。
【００２４】
ここで、液体の密度をρ、流速をｕ、代表長さをｄ、粘度をηとすると、レイノルズ数Ｒｅは（式１）で表すことができる。
Ｒｅ＝ρｕｄ／η  （式１）
【００２５】
ここで、レイノルズ数Ｒｅが小さいほど、層流が形成されやすいことが知られている。具体的には、例えばレイノルズ数Ｒｅが２２００程度より小さいと円管内の流れは層流となり、レイノルズ数Ｒｅが２２００程度より大きいと円管内の流れは乱流となることが知られている。
【００２６】
流れが層流になるということは、流線が流れの進行方向に対して互いに平行となり交わらないことになる。従って、接触する２つの液体がそれぞれ層流であれば、２つの液体の界面が安定している平行流を形成することができる。ここで、一般的なインクジェット記録ヘッドについて考えると、液流路（圧力室）における吐出口近傍の流路高さ（圧力室の高さ）Ｈ［μｍ］は１０〜１００μｍ程度である。よって、インクジェット記録ヘッドの液流路に水（密度ρ＝１．０×１０3ｋｇ／ｍ3、粘度η＝１．０ｃＰ）を流速１００ｍｍ／ｓで流した場合、レイノルズ数はＲｅ＝ρｕｄ／η≒０．１〜１．０＜＜２２００となり、層流が形成されるとみなすことができる。
【００２７】
尚、図４に示すように、液流路１３や圧力室１８の断面が矩形であったとしても、液流路１３や圧力室１８は円管と同等に、即ち液流路１３や圧力室１８の有効形を円管の直径としてみなすことができる。
【００２８】
（層流状態の平行流の理論的な形成条件）
次に、図４（ｄ）を参照しながら、液流路１３及び圧力室１８の中で２種類の液体の界面が安定している平行流を形成する条件について説明する。まず、基板１５からオリフィスプレート１４の吐出口面までの距離をＨ［μｍ］とする。そして、吐出口面から第１の液体３１と第２の液体３２との液液界面までの距離（第２の液体の相厚）をｈ2［μｍ］、液液界面から基板１５までの距離（第１の液体の相厚）をｈ1［μｍ］とする。即ち、Ｈ＝ｈ1＋ｈ2となる。
【００２９】
ここで、液流路１３及び圧力室１８内の境界条件として、液流路１３及び圧力室１８の壁面における液体の速度はゼロとする。また、第１の液体３１と第２の液体３２との液液界面の速度とせん弾応力は、連続性を有するものと仮定する。この仮定において、第１の液体３１と第２の液体３２とが２層の平行な定常流を形成しているとすると、平行流区間では（式２）に示す４次方程式が成立する。
【００３０】
【数１】
2020131697.tif 000003
【００３１】
尚、（式２）において、η1は第１の液体３１の粘度、η2は第２の液体３２の粘度、Ｑ1は第１の液体３１の流量、Ｑ2は第２の液体３２の流量をそれぞれ示す。すなわち、上記の４次方程式（式２）の成立範囲において、第１の液体と第２の液体は、それぞれの流量と粘度に応じた位置関係となるように流動し、界面が安定した平行流が形成される。本実施形態では、この第１の液体と第２の液体の平行流を、液流路１３内、少なくとも圧力室１８内で形成することが好ましい。このような平行流が形成された場合、第１の液体と第２の液体は、その液液界面において分子拡散による混合が起こるのみであり、実質的に交じり合うことなくｙ方向に平行に流れる。なお、本実施形態は、圧力室１８内の一部の領域における液体の流れが層流状態となっていなくてもよい。少なくとも圧力発生素子上の領域を流れる液体の流れが層流状態となっていることが好ましい。
【００３２】
例えば、水と油のような不混和性溶媒を第１の液体と第２の液体として用いる場合であっても、（式２）が満足されれば、互いに不混和であることとは関係なく安定した平行流が形成される。また、水と油の場合であっても、前述したように、圧力室内の流れが多少乱流状態であって界面が乱れたとしても、少なくとも圧力発生素子上を主に第１の液体が流動し、吐出口内を主に第２の液体が流動していることが好ましい。
【００３３】
図５（ａ）は、（式２）に基づいて、粘度比ηr＝η2／η1と第１の液体の相厚比ｈr＝ｈ1／（ｈ1＋ｈ2）との関係を、流量比Ｑr＝Ｑ2／Ｑ1を複数段階に異ならせた場合について示した図である。尚、第１の液体は水に限定されないが、「第１の液体の相厚比」を以下「水相厚比」と称する。横軸は粘度比ηr＝η2／η1、縦軸は水相厚比ｈr＝ｈ1／（ｈ1＋ｈ2）をそれぞれ示している。流量比Ｑrが大きくなるほど、水相厚比ｈrは小さくなっている。また、いずれの流量比Ｑrについても、粘度比ηrが大きくなるほど水相厚比ｈrは小さくなっている。即ち、液流路１３（圧力室）における水相厚比ｈr（第１の液体と第２の液体との界面位置）は、第１の液体と第２の液体との粘度比ηr及び流量比Ｑrを制御することによって所定の値に調整することができる。その上で、図５（ａ）によれば、粘度比ηrと流量比Ｑrとを比較した場合、流量比Ｑrの方が粘度比ηrよりも水相厚比ｈrに大きく影響することがわかる。
【００３４】
尚、水相厚比ｈr＝ｈ1／（ｈ1＋ｈ2）については、０＜ｈr＜１（条件１）が満たされていれば、液流路（圧力室）の中において第１の液体と第２の液体との平行流は形成されていることになる。但し、後述するように、本実施形態では第１の液体を主に発泡媒体として機能させ、第２の液体を主に吐出媒体として機能させるようにし、吐出液滴に含まれる第１の液体と第２の液体とを所望の割合に安定させるようにしている。このような状況を考慮すると、水相厚比ｈrは、０．８以下（条件２）であることが好ましく、０．５以下（条件３）であることがさらに好ましい。
【００３５】
ここで、図５（ａ）に示す状態Ａ、状態Ｂ、状態Ｃは、それぞれ以下の状態を示す。
状態Ａ）粘度比ηr＝１及び流量比Ｑr＝１の場合で水相厚比ｈr＝０．５０
状態Ｂ）粘度比ηr＝１０及び流量比Ｑr＝１の場合で水相厚比ｈr＝０．３９
状態Ｃ）粘度比ηr＝１０及び流量比Ｑr＝１０の場合で水相厚比ｈr＝０．１２
【００３６】
図５（ｂ）は、液流路１３（圧力室）の高さ方向（ｚ方向）における流速分布を上記状態Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれについて示した図である。横軸は状態Ａの流速最大値を１（基準）として規格化した規格化値Ｕｘを示している。縦軸は、液流路１３（圧力室）の高さＨを１（基準）とした場合の底面からの高さを示している。夫々の状態を示す曲線においては、第１の液体と第２の液体との界面位置をマーカーで示している。状態Ａの界面位置が状態Ｂや状態Ｃの界面位置よりも高いなど、界面位置が状態によって変化することがわかる。これは、異なる粘度を有する２種類の液体がそれぞれ層流となって（全体としても層流で）管内を平行に流れる場合、これら２つの液体の界面は、これら液体の粘度差に起因する圧力差と界面張力とに起因するラプラス圧が釣り合う位置に形成されるためである。
【００３７】
（吐出時の液液界面の流れ）
第１の液体と第２の液体とがそれぞれ流れることにより、それらの粘度比ηrと流量比Ｑrとに応じた位置（水相厚比ｈrに対応）に液面（液液界面）が形成される。その界面の位置を維持したまま、吐出口１１から液体を吐出することができれば、安定した吐出動作を実現することができる。このような安定した吐出動作を実現するための構成として、以下の２つが挙げられる。
構成１：第１の液体と第２の液体とが流れている状態で液体を吐出する構成
構成２：第１の液体と第２の液体とが静止している状態で液体を吐出する構成
【００３８】
構成１により、所定の界面位置を維持しつつ液体を安定的に吐出することが可能である。その理由は、一般的な液滴の吐出速度（数ｍ／ｓから十数ｍ／ｓ）は、第１の液体と第２の液体との流速（数ｍｍ／ｓ〜数ｍ／ｓ）よりも大きく、吐出動作中に第１の液体と第２の液体とを流し続けても液体の吐出に与える影響は小さいからである。
【００３９】
また、構成２によっても、所定の界面位置を維持しつつ液体を安定的に吐出することが可能である。その理由は、界面における液体の拡散の影響によって、第１および第２の液体は直ちに混合されるわけではなく、それらの液体の非混合状態が極短時間では維持されるからである。水中の低分子の典型的な拡散係数Ｄ＝１０-9ｍ2／ｓにおいて、一般的なインクジェットの駆動周波数の数十μｓの場合、０．２〜０．３μｍしか拡散しない。したがって、液体の吐出の直前に、それらの液体の流れを止めて静止させた状態において界面が維持されているため、その界面の位置を維持したまま液体を吐出することが可能である。
【００４０】
ただし、界面における液体の拡散による第１および第２の液体の混合の影響を小さく抑えることできること、および液体の流動と停止とのための高度な制御が不必要であることから、構成１の形態の方が好ましい。
【００４１】
（液体の吐出モード）
界面の位置（水相厚比ｈrに対応）を変化させることによって、吐出口から吐出される液滴（吐出液滴）に含まれる第１の液体の割合を変化させることができる。液体の吐出モードは、吐出液滴の種類に応じて２つに大きく分けることができる。
モード１：第２の液体のみを吐出するモード
モード２：第２の液体に第１の液体を含めて吐出するモード
【００４２】
モード１は、例えば、圧力発生素子１２として電気熱変換体（ヒータ）を用いるサーマル式の液体吐出ヘッド、つまり液体の性質に大きく依存する発泡現象を利用する液体吐出ヘッドを用いる場合に有効となる。このような液体吐出ヘッドにおいては、ヒータの表面に生じる液体のコゲによって液体の発泡が不安定化するおそれがあり、また非水系インクなどの液体を吐出させることが困難である。しかし、モード１を利用して、第１の液体として、ヒータの表面にコゲが生じ難く発泡に適した発泡液を用い、第２の液体として種々の機能をもつ機能液を用いることにより、ヒータの表面のコゲを抑制しつつ、非水系インクなどの液体を吐出させることができる。
【００４３】
モード２は、サーマル式の液体吐出ヘッドにおいてのみならず、圧力発生素子１２として圧電素子を用いる液体吐出ヘッドにおいて、高濃度固形分のインクなどの液体を吐出するために有効となる。より具体的には、色材である顔料の含有量が多い高濃度顔料インクを記録媒体上に吐出する場合に、有効となる。一般に、顔料インクにおける顔料を高濃度化することにより、その高濃度顔料インクによって普通紙などの記録媒体に記録した画像の発色を向上させることができる。さらに、高濃度顔料インクに樹脂ＥＭ（エマルジョン）を添加することにより、樹脂ＥＭの膜化により記録画像の擦過性などを向上させることができる。しかし、顔料および樹脂ＥＭなどの固形分は、それらの増加により粒子間距離が近接化して凝集しやすくなり、分散しにくくなる。したがって、顔料および樹脂ＥＭのそれぞれを高濃度でインク中に含有させることは難しくなる。特に、顔料は樹脂ＥＭよりも分散させにくい。そのため、従来においては、顔料または樹脂ＥＭのいずれか一方の量を少なくすることによりそれらを分散させてきた。具体的には、インク中に含まれる顔料および樹脂ＥＭをインクに対して例えばそれぞれを４ｗｔ％および１５ｗｔ％または８ｗｔ％および４ｗｔ％とすることにより、それらを分散させてきた。
【００４４】
しかしながら、上述したモード２を利用することにより、第１の液体として高濃度樹脂ＥＭインクを用い、第２の液体として高濃度顔料インクを用いることができる。このため、顔料インクと樹脂ＥＭインクをそれぞれ高濃度で吐出させることができる。その結果、高濃度顔料インクと高濃度樹脂ＥＭインクを記録媒体に付与することにより１つのインクでは実現しにくい画像、つまり発色がよく擦過性なども優れた高品位の画像を記録することが可能となる。具体的には、モード２を用いることにより、例えば、顔料インクの濃度として８〜１２ｗｔ％、樹脂ＥＭの濃度として１５〜２０ｗｔ％、というような高濃度の顔料インクと樹脂ＥＭを、それぞれ記録媒体に付与することができる。
【００４５】
（流入側の合流部の構成）
図６（ａ）〜（ｄ）は、素子基板１０に形成された１つの液流路１３及び圧力室１８の図であり、圧力室１８において第１の液体および第２の液体がｘ方向に並ぶような液液界面が形成されている比較例を示す図である。図６（ａ）は吐出口１１の側（＋ｚ方向側）から見た透視図、図６（ｂ）〜（ｄ）は、図６（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ、ＶＩｃ−ＶＩｃおよびＶＩｄ−ＶＩｄのそれぞれの断面線に沿う断面図である。
【００４６】
液体が圧力室１８の中を流れる方向（図６（ａ）の矢印の方向）及び圧力発生素子１２から吐出口１１に向かう方向（高さ方向）に直交する方向（以下、幅方向と称する）における、第１の流入口２０の長さをＬとする。また、液流路１３の幅方向の長さをＷとする。図６（ａ）に示すとおり第１の流入口２０の長さＬは液流路１３の長さＷより短く、Ｌ＜Ｗの関係となっている（図６（ａ）参照）。この構成の場合、図６（ｃ）のように、第１の液体３１は第１の流入口２０から液流路１３の幅方向の中央の領域に流入し、第２の液体３２は液流路１３の液体が流れる方向に対して左右にある液流路１３を形成する壁面１４１に沿って流れる。
【００４７】
図７（ａ）は図６（ｃ）と同じ断面図に第１の液体３１の速度分布をベクトルで示した図である。第１の流入口２０において、第１の液体３１の速度分布ｖ１は、液体の速さが第１の流入口２０の壁面でゼロであり第１の流入口２０の中央部では最大となる分布をもつ。第１の流入口２０を出たｚ方向における第１の液体３１の速度分布はｖ１からｖｔ１に変わる。
【００４８】
図７（ｂ）は、図６（ａ）における第１の流入口２０付近の拡大図であり、液流路１３内の第１の液体３１の速度分布および第２の液体３２の速度分布をベクトルで示した図である。第１の流入口２０を出た第１の液体３１の速度分布ｖｔ１は、液流路１３において速度分布ｕｔ１へ変化し、速度分布がｕｔ１へ変化した第１の液体３１は液流路１３を流れる。このように第１の流入口２０から液流路１３に接続する屈曲部では第１の液体３１の速度分布が変化する。
【００４９】
一方、液流路１３における第１の流入口２０よりも液体が流れる方向の上流側において、第２の液体３２の速度分布はｕ２の状態にある。速度分布ｕ２の第２の液体３２が、速度分布ｕ１の第１の液体３１と合流する。液流路１３内の第１の液体３１は、液流路１３の壁面１４１と第１の流入口２０との間は流れにくいため、第２の液体３２が壁面１４１と第１の流入口２０との間を流れる。このため、第２の液体３２は、第１の液体３１を挟むように流れることから、液流路１３においては、水平方向（幅方向）に第１の液体３１と第２の液体３２とが並ぶような液液界面が形成されやすくなる。
【００５０】
第１の液体３１と第２の液体３２とが液流路１３の水平方向（幅方向）に並ぶように液液界面が形成された状態を維持して、第２の液体３２および第１の液体３１は圧力室１８まで流れる。即ち、第１の液体３１と第２の液体３２とは液流路１３の高さ方向に積層された平行流とならない。
【００５１】
図６（ｃ）のような液液界面が形成された場合、図６（ｄ）に示すように圧力室１８において圧力発生素子１２の上では、圧力発生素子１２から吐出口１１まで概ね第１の液体３１が占めるように流れる。このため、吐出される液体は概ね第１の液体３１となり、記録形成に必要な第２の液体３２を主として吐出させることが難しくなる。
【００５２】
図８は、本実施形態における素子基板１０に形成された１つの液流路および圧力室１８を説明するための図である。図８（ａ）は吐出口１１の側（＋ｚ方向側）から見た透視図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ断面線に沿う断面図である。図６と同様に第１の流入口２０の幅方向の寸法Ｌは液流路１３の幅方向の長さＷより短い構成（Ｌ＜Ｗ）となっている。
【００５３】
本実施形態では、第１の流入口２０と対向するように横壁（壁）５１が設けられている。本実施形態の横壁５１の幅方向の長さは液流路の幅方向の長さＷと同じである。ここで同じとは、厳密に同じであることに限らず、製造誤差等の違いを含め、実質的に長さが同じであれば同じとする。横壁５１は、液流路の延在する方向に沿って延在しており、横壁の少なくとも一部は第１の流入口の上方に位置している。横壁５１の基本的な役割は、液流路１３における液体の流れを、横壁５１とオリフィスプレート１４との間の流路の上段流路１３２を流れる流れと、横壁５１と基板１５との間の流路の下段流路１３１を流れる流れとに分けることにある。上段流路１３２と下段流路１３１とを流れる液体は、横壁５１の液体が流れる方向の下流側端部で合流する。上段流路１３２と下段流路１３１とを流れる液体は、横壁５１があることにより液流路１３の高さ方向に積層する平行な流れとなる。このため、液体が流れる方向の下流側における横壁５１の端部において第１の液体３１と第２の液体３２が合流しても、第１の液体３１と第２の液体３２とが液流路１３の高さ方向（鉛直方向）に並ぶような液液界面が安定的に形成される。よって、圧力室１８においても図４（ｄ）に示すような界面が維持されたまま第１の液体３１と第２の液体３２とが流れることができる。
【００５４】
（上段流路と下段流路とを流れる液体について）
ここで、本実施形態において、上段流路１３２および下段流路１３１を流れる液体の状態が異なるいくつかの例について説明する。図８（ｃ）は、図８（ａ）のＶＩＩＩｃ−ＶＩＩＩｃ断面線の断面図である。図８（ｃ）のように下段流路１３１に第１の液体３１のみが流れ、上段流路１３２に第２の液体３２のみが流れる例について説明する。
【００５５】
図８（ｄ）は、図８（ｃ）と同様の断面図であり、第１の液体３１の速度分布をベクトルで示す図である。第１の流入口２０における第１の液体３１の速度分布ｖ２は、液体の速さが第１の流入口２０の壁面でゼロ、中央部で最大となる速度分布である。速度分布ｖ２の流れをもつ第１の液体３１が、第１の流入口２０から出て横壁５１に向けて流れると、第１の液体３１の速度分布はｖｔ２に変化する。本実施形態における第１の液体３１の液流路１３における速度分布ｖｔ２は、横壁５１の影響により、液流路１３の壁面１４１方向へ広がるような流れをもつ分布となる。
【００５６】
このため、第１の液体３１もしくは第２の液体３２の流量を調整することにより、第１の流入口２０と液流路１３の壁面１４１との間の領域にも第１の液体３１の流れを生じさせることができる。つまり、本実施形態では、第１の液体３１の流量を調整することにより下段流路１３１を第１の液体３１で満たすことができる。その結果、第２の液体３２は、上段流路１３２の方に流れやすくなる。この場合、第１の液体３１は下段流路１３１に沿って流れ、第２の液体３２は上段流路１３２に沿って流れ、第１の液体３１および第２の液体３２は横壁５１の下流側端部にて合流することになる。
【００５７】
図８（ｅ）は図８（ａ）のＶＩＩＩｅ−ＶＩＩＩｅ断面線に沿った断面図である。横壁５１の下流側端部で合流した第１の液体３１と第２の液体３２とは、液流路１３のｚ方向に並ぶような液液界面を形成する。この液液界面を維持したまま第１の液体３１および第２の液体３２は圧力室１８まで流れる。このため液体を吐出させるために圧力発生素子１２と接するのは第１の液体３１であり、吐出口１１側に第２の液体３２が流れることから安定的に第２の液体３２を吐出させることができる。
【００５８】
次に、図８に比べて、第１の液体３１の流量が少ないまたは第２の液体３２の流量が多いため、上段流路１３２には第２の液体３２のみが流れ、下段流路１３１には第１の液体３１に加えて第２の液体３２も流れる２つの例について説明する。図９（ａ）は、図８（ｃ）の断面図に対応する本例の断面図である。第１の流入口２０を出た第１の液体３１が横壁５１に向かって流れるが、本例は液流路１３の壁面１４１の方向には第１の液体３１が十分に広がらない例である。このため第１の流入口２０と壁面１４１との間には第１の液体３１の流れが生じにくい領域が発生する。このため、第１の流入口２０と液流路１３の壁面１４１との間には第２の液体３２が流入しやすくなっている。よって、下段流路１３１では第１の液体３１を幅方向に挟むように第２の液体３２が流れ、液流路１３の幅方向（ｘ方向）に流れの層が３層形成される。この３層の流れは横壁５１の下流側端部で上段流路１３２を流れる第２の液体３２と合流する。合流後の液流路１３では第１の液体３１を取り囲むように第２の液体３２が流れる。この状態を維持したまま、第１の液体３１および第２の液体３２は圧力室１８まで流れる。
【００５９】
図９（ｂ）は図８（ｅ）の断面図に対応する本例の断面図である。圧力室１８では第２の液体３２が第１の液体３１を囲むような液液界面が形成される。このような液液界面の状態であっても、液体を吐出させるために圧力発生素子１２と接するのは主に第１の液体３１であり、吐出口１１側には第２の液体３２があることから、本例においても安定的に第２の液体３２を吐出させることができる。
【００６０】
図１０は、下段流路１３１に第１の液体３１に加えて第２の液体３２も流れるもう１つの例を説明するための図である。図１０（ａ）は図８（ｂ）の断面図に対応する本例の断面図である。また図１０（ｂ）は図８（ｃ）断面図に対応する本例の断面図である。本例では、第２の液体３２の流量が多く、上段流路１３２を流れることが可能な流量以上に第２の液体３２が流れている。この影響により、下段流路１３１において第１の液体３１と横壁５１との間に第２の液体３２の流れが生じている。下段流路１３１を流れる液体は、この液液界面の形状のまま横壁５１の下流側端部において上段流路１３２を流れる第２の液体３２と合流する。
【００６１】
図１０（ｃ）は図８（ｅ）断面図に対応する本例の断面図である。圧力室１８では第２の液体３２が第１の液体３１を囲むような液液界面が形成される。このため主に第１の液体３１が圧力発生素子１２と接し、吐出口１１近傍には第２の液体３２が存在することになる。よって、本例においても圧力発生素子１２によって第１の液体３１を安定的に発泡させ、第２の液体３２を吐出することができる。
【００６２】
最後に、本実施形態において、第１の液体３１の流量が多いために上段流路１３２に第２の液体３２に加えて第１の液体３１が流れ、下段流路１３１には第１の液体３１のみが流れる例について説明する。図１１は本例を説明するための図である。図１１（ａ）は図８（ｂ）の断面図に対応する本例の断面図である。図１１（ｂ）は図８（ｃ）断面図に対応する本例の断面図である。本例では第１の液体３１の流量が大きいため、下段流路１３１における第１の液体３１の流れは、液流路１３の壁面１４１の方向への広がりだけではなく、液流路１３において液体が流れる方向に逆流する流れももつ。このため第１の液体３１は横壁５１に沿って上段流路１３２へと流れ、上段流路１３２では第２の液体３２と横壁５１との間に第１の液体３１が流れることになる。上段流路１３２と下段流路１３１とをそれぞれ流れる液体は横壁５１の下流側端部で合流する。
【００６３】
図１１（ｃ）は図８（ｅ）の断面図に対応する本例の断面図である。圧力室１８では第１の液体３１と第２の液体３２とが高さ方向（ｚ方向）に積層するように液液界面が形成される。このため第１の液体３１が圧力発生素子１２と接し、吐出口１１近傍には第２の液体３２が存在することになる。よって、本例においても圧力発生素子１２によって第１の液体３１を安定的に発泡させ、第２の液体３２を吐出することができる。但し、本例では、第１の液体３１の流量が多いことから吐出時に第１の液体３１が混入することがある。
【００６４】
以上説明したように、横壁５１があることによりヒータ上に第１の液体３１があるように第１の液体３１は液流路の幅方向に広がって流動し、液流路１３に対してｚ方向に第１の液体３１と第２の液体とが積層して流れるような液液界面が形成されやすくなる。第１の液体３１と第２の液体３２の流量や物性が変化した場合であっても、横壁５１によって、第１の液体３１が圧力発生素子１２と接するように流れ、吐出口１１近傍には第２の液体３２が存在するように流れるような液液界面を形成させることができる。このため、圧力発生素子１２によって第１の液体３１を安定的に発泡させ、第２の液体３２を吐出することができる。
【００６５】
（横壁の長さ）
図１２は、図８（ｂ）における横壁５１付近の拡大図である。図１２に基づき横壁５１の構成について説明する。液流路１３に液体が流れる方向（ｙ方向）における上流側の横壁５１の端部と、液流路１３に液体が流れる方向における上流側の第１の流入口２０の開口端との距離を第１のクリアランスＣ１とする。また、液流路１３に液体が流れる方向における下流側の横壁５１の端部と、液流路１３に液体が流れる方向における下流側の第１の流入口２０の開口端との距離を第２のクリアランスＣ２とする。横壁５１の端部が第１の流入口２０の内側にある状態をクリアランスがマイナス（Ｃ１＜０またはＣ２＜０）と定義する。つまり図１２における横壁の上流側、下流側それぞれの端部は、第１の流入口２０より外側（流路側）にある。このため図１２における横壁５１の第１のクリアランスＣ１および第２のクリアランスＣ２はそれぞれ、Ｃ１＞０、Ｃ２＞０である。
【００６６】
上段流路１３２には第２の液体３２が流れ、下段流路１３１には第１の液体３１が流れるようにするためには、横壁５１の下流側の第２のクリアランスＣ２はＣ２≧０であることが好ましい。
【００６７】
横壁５１の下流側の第２のクリアランスがＣ２＜０の場合、第１の流入口２０に対向する位置に横壁５１が無い領域があることになる。第１の流入口２０に対向する位置に横壁５１が無い領域については、第１の流入口２０から出た第１の液体３１は、横壁５１に衝突しないで、前述した比較例のように第２の液体３２と直接合流してから液流路１３を流れる。よって横壁５１の効果は薄くなり、その結果、圧力室１８では、図６（ｄ）の比較例と同様に、第１の液体３１と第２の液体３２とが液流路１３の幅方向（ｘ方向）に並ぶような液液界面が形成されやすくなる。
【００６８】
図１３は、横壁５１の第１のクリアランスＣ１がＣ１＜０の場合を説明するための図である。図１３（ａ）は吐出口１１の側（＋ｚ方向側）から見た透視図、図１３（ｂ）〜（ｄ）は、図１３（ａ）のＸＩＩＩｂ−ＸＩＩＩｂ、ＸＩＩＩｃ−ＸＩＩＩｃおよびＸＩＩＩｄ−ＸＩＩＩｄのそれぞれの断面線に沿う断面図である。
【００６９】
横壁５１の第１のクリアランスＣ１がＣ１＜０の場合、第１の流入口２０から出た第１の液体３１は、図１２のＣ１≧０の場合と比較すると上段流路１３２へ流れ易くなる。このとき上段流路１３２において第１の液体３１は、液流路１３の壁面１４１および天井（オリフィスプレート１４）付近では流れにくい。このため上段流路１３２における壁面１４１付近または天井付近には第２の液体３２が流れる。よって上段流路１３２では図１３（ｃ）のように、第２の液体３２が第１の液体３１を覆うような液液界面が形成される。横壁５１の下流側端部で上段流路１３２と下段流路１３１とをそれぞれ流れた液体が合流し、圧力室１８では図１３（ｄ）に示す液液界面となる。
【００７０】
図１４は横壁５１の第１のクリアランスＣ１がＣ１＜０である場合の別の例を示す図である。図１４（ａ）は図１３（ｂ）と、図１４（ｂ）は図１３（ｃ）と、図１４（ｃ）は図１３（ｄ）とそれぞれ同様の断面図である。本例では、図１３の例に比べて第１の液体３１の流量が少ないため上段流路１３２へ流れる第１の液体３１の流量が少なくなる。このため、図１４（ｃ）のように圧力室１８では、吐出口１１近傍に存在する第１の液体３１の量を減らすことができる。よって、吐出口１１から吐出される液体のうち第２の液体３２の割合を増やすことができる。
【００７１】
以上説明したように横壁５１の第１のクリアランスＣ１がＣ１＜０であっても、圧力室１８では第１の液体３１が圧力発生素子１２と接するように流れ、吐出口１１近傍には第２の液体３２が存在するように流れる液液界面を形成させることができる。このため、圧力発生素子１２によって第１の液体３１を安定的に発泡させ、第２の液体３２を吐出させることができる。但し、横壁５１の第１のクリアランスＣ１がＣ１≧０の場合に比べて、Ｃ１＜０の場合には吐出口１１から吐出される液体には第１の液体３１が含まれやすくなる。
【００７２】
（横壁の幅）
図１５は、吐出口１１の側（＋ｚ方向側）から見た透視図であり、横壁５１の幅方向の一端部が液流路１３の壁面と接しているが他端部は液流路１３の壁面に届いていない例を示す図である。圧力室１８において第１の液体３１と第２の液体３２とが高さ方向に積層して流れるためには、横壁５１の幅方向の長さは、液流路１３の幅方向の長さＷと同じ長さであることが好ましい。しかし、本例のように横壁５１の幅方向の長さが液流路１３の幅方向の長さＷよりも短い場合でも、横壁５１の幅方向の長さが液流路１３の幅方向の長さＷが同じ場合と同様の効果が得られる。ただし、横壁５１の幅方向の長さが液流路１３の幅方向の長さＷよりも短い場合は、図１５のように横壁５１が第１の流入口２０の開口を覆うように配置して、第１の流入口２０から流入した第１の液体３１を横壁５１に衝突させるようにすることが好ましい。また、横壁５１の幅方向の他端部が液流路１３の壁面に届いていない場合には、例えば、横壁５１は液流路１３の天井（オリフィスプレート１４）から突出している支柱のような部材によって支えられている形態であってもよい。これにより、横壁５１と壁面との接続面積が小さく接続箇所の強度が小さい場合であっても、横壁５１と壁面および横壁５１と支柱の２か所で横壁５１が支持されることにより、横壁５１を液流路１３内に確実に固定することができる。また、横壁５１の幅方向の長さが液流路１３の幅方向の長さＷよりも短い場合、横壁５１は液流路１３の左右のどちらの壁面に接していない形態であってもよい。この場合にも、例えば、横壁５１は液流路１３の天井（オリフィスプレート１４）から突出している支柱のような部材によって支えられている形態であってもよい。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の液体３１と第２の液体３２とが圧力室１８において高さ方向（ｚ方向）に並んで流れるような液液界面を形成させることができる。このため圧力発生素子１２と接するのは第１の液体３１であり、吐出口側には第２の液体３２があることから、圧力発生素子１２によって第１の液体３１を発泡させることにより、第２の液体３２を吐出させることができる。
【００７４】
尚、圧力室１８の中を流れる第１の液体や第２の液体は、圧力室１８の外部との間で循環してもよい。循環を行わない場合には、液流路１３及び圧力室１８の中で平行流を形成した第１の液体及び第２の液体のうち、吐出されなかった液体が多く発生してしまう。この為、第１の液体や第２の液体を外部との間で循環させると、吐出されなかった液体を再び平行流を形成する為に使用することができる。
【００７５】
（第１の液体と第２の液体の具体例）
以上説明した本実施形態の構成では、第１の液体は膜沸騰を生じさせるための発泡媒体、第２の液体は大気中に吐出するための吐出媒体、というように、主にそれぞれに求められる機能が明確になる。本実施形態の構成によれば、第１の液体および第２の液体に含有させる成分の自由度を従来よりも高めることができる。以下、このような構成における発泡媒体（第１の液体）と吐出媒体（第２の液体）について、具体例を挙げて詳しく説明する。
【００７６】
例えば本実施形態の発泡媒体（第１の液体）としては、電気熱変換体が発熱した際に媒体中に膜沸騰が生じ、生成された気泡が急激に増大すること、即ち熱エネルギを効率的に発泡エネルギに変換可能な高い臨界圧力を有することが求められる。このような媒体としては、特に水が好適である。水は、分子量が１８と小さいにも関わらず高い沸点（１００℃）と高い表面張力（１００℃で５８．８５ｄｙｎｅ／ｃｍ）を有し、約２２ＭＰａと大きな臨界圧力を有する。即ち、膜沸騰時における発泡圧力も非常に大きい。一般に、膜沸騰を利用してインクを吐出する方式のインクジェット記録装置においても、染料や顔料のような色材を水に含有させたインクを好適に用いている。
【００７７】
但し、発泡媒体は水に限定されるものではない。臨界圧力が２ＭＰａ以上であれば（好ましくは５ＭＰａ以上であれば）、発泡媒体としての機能を果すことはできる。水以外の発泡媒体の例としては、例えばメチルアルコールやエチルアルコールが挙げられ、水にこれら液体を混合させたものを発泡媒体として用いることもできる。また、上述のように染料や顔料などの色材や、その他の添加剤などを水に含有させたものも用いることができる。
【００７８】
一方、例えば本実施形態の吐出媒体（第２の液体）については、発泡媒体のように膜沸騰を生じさせるための物性は要求されない。また、電気熱変換体（ヒータ）上にコゲが付着すると、ヒータ表面の平滑性が損なわれたり熱伝導率が低下したりして発泡効率の低下が懸念されるが、吐出媒体はヒータに直に接触しないので、含有する成分が焦げるおそれもない。即ち、本実施形態の吐出媒体においては、従来のサーマルヘッドのインクに比べ、膜沸騰を生じさせたりコゲを回避したりするための物性条件が緩和され、含有成分の自由度が増す。このため結果として吐出後の用途に適した成分をより積極的に含有させることが可能となる。
【００７９】
例えば、ヒータ上で焦げ易いことを理由に従来は使用されていなかった顔料を、本実施形態では吐出媒体に積極的に含有させることができる。また、臨界圧力が非常に小さな水性インク以外の液体も、本実施形態では吐出媒体として使用することができる。さらに、紫外線硬化型インク、導電性インク、ＥＢ（電子線）硬化型インク、磁性インク、ソリッド型インクなど、従来のサーマルヘッドでは対応困難であった特別な機能を有する様々なインクを、吐出媒体として用いることが可能となる。また、吐出媒体として血液や培養液中の細胞などを用いれば、本実施形態の液体吐出ヘッドを画像形成以外の様々な用途に利用することもできる。バイオチップ作製や電子回路印刷などの用途にも有効である。尚、第２の液体については制限がないので、第１の液体で挙げたような液体と同じ液体を用いることもできる。例えば２つの液体がいずれも水を多く含有したインクであっても、例えば使用の形態といった状況に応じて、一方のインクを第１の液体、他方のインクを第２の液体として用いることができる。
【００８０】
＜第２の実施形態＞
本実施形態は、圧力室１８において第１の液体３１と第２の液体３２とが高さ方向（鉛直方向）に積層して流れる液体吐出ヘッド１の別の形態を説明する。本実施形態については、第１の実施形態からの差分を中心に説明する。特に明記しない部分については第１の実施形態と同じ構成である。
【００８１】
（水相厚と合流壁の関係）
図１６は、本実施形態における素子基板１０に形成された１つの液流路および圧力室１８を説明するための図である。図１６（ａ）は吐出口１１の側（＋ｚ方向側）から見た透視図、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＸＶＩｂ−ＸＶＩｂ断面線に沿う断面図である。また、図１６（ｃ）は素子基板における１つの液流路１３近傍の拡大図である。
【００８２】
本実施形態は、図１６（ｂ）に示すように、第１の流入口２０よりも、液流路１３に液体が流れる方向（ｙ方向）の上流側において、基板１５が液体と接する表面１５１に合流壁（縦壁）４１が設けられている。合流壁４１は、基板１５の液流路１３側の表面１５１から突出している壁部（第２の壁）である。合流壁４１端部のうち、液流路１３に液体が流れる方向における下流側の端部は、液流路１３に液体が流れる方向における上流側の第１の流入口２０の開口端上にあるように設けられている。
【００８３】
さらに、合流壁４１には、液体が流れる方向の下流に向かって突出する突出部４３（横壁）が設けられている。合流壁４１と突出部４３とは一体として形成されており、突出部４３は第１の流入口２０に対向するように形成されている。合流壁４１は第１の流入口２０よりも上流側に配置されていることから、合流壁４１によって下段流路１３１に流入する第２の液体３２は遮らえる。このため、液流路１３の流れの方向の左右にある液流路１３の壁面と第１の流入口２０との間には、合流壁４１を設置しない場合に比べて第１の液体３１の流れが大きく生じる。その結果、合流壁４１によって下段流路１３１には第１の液体３１が流れ、上段流路１３２には第２の液体３２が流れるようになる。なお、図１６のように合流壁４１の幅方向の長さは液流路の幅方向の長さＷと同じ長さであることが好ましい。
【００８４】
（水相厚と突出部の突出量との関係）
図１７（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は、図１６（ｂ）の合流壁４１付近の拡大図であり、合流壁４１の突出部４３の突出量を説明するための図である。突出部４３の下流側（+ｙ方向）の端部と、第１の流入口２０の下流側（+ｙ方向）の開口端との距離をクリアランスＣ３とする。また突出部４３の下流側の端部が第１の流入口２０の下流側の端部よりも上流にある状態のクリアランスはマイナス（Ｃ３＜０）と定義する。
【００８５】
図１７（ａ）は、突出部４３のクリアランスＣ３がマイナス（Ｃ３＜０）の状態の例を示す図である。この例では、突出部４３は第１の流入口２０の全体を覆わない。図１７（ｂ）は、合流壁４１のクリアランスＣ３がゼロ（Ｃ３＝０）の状態の例を示す図である。この例では、突出部４３は第１の流入口２０の全て覆っている。また、図１７（ｃ）は、突出部４３のクリアランスＣ３がプラス（Ｃ３＞０）の状態の例を示す図である。この例では、突出部４３は第１の流入口２０を全て覆い、突出部４３の先端は第１の流入口２０の下流側の流路まで達している。
【００８６】
圧力室１８において第１の液体３１と第２の液体３２とが鉛直方向に積層して流れるような液液界面を形成する観点では、第１の流入口２０をすべて被覆する構成であるクリアランスＣ３は０以上（Ｃ３≧０）の状態が好ましい。図１７（ａ）に示すように突出部４３のクリアランスＣ３がマイナス（Ｃ３＜０）の場合は、クリアランスが０以上（Ｃ３≧０）の場合に比べて、吐出される液体に第１の液体３１が含まれやすくなる。しかし第１の実施形態における横壁５１とは異なり、合流壁４１によって第２の液体３２の下段流路１３１への流入が遮られるため第２の液体３２を安定的に吐出することは可能である。従って、吐出口１１から吐出する液体に含まれる第１の液体３１を低減させたいとき、クリアランスＣ３は０以上（Ｃ３≧０）とするよう突出部４３を形成する。また、吐出口１１から吐出する液体に第１の液体３１を含ませる必要がある場合にはクリアランスＣ３をマイナス（Ｃ３＜０）とするように突出部４３を形成する。
【００８７】
図１７（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）は、突出部４３の有する高さ方向における位置である合流壁高ｂが異なる場合を説明するための図である。図１７（ｃ）は、合流壁高ｂが、第１の液体３１の相の厚さｈ1と略等しくなるような例を示す図である。図１７（ｄ）は、第１の液体３１の相の厚さｈ1に比べて合流壁高ｂが小さい例を示す図である。図９（ｅ）は、第１の液体３１の相の厚さｈ1に比べて合流壁高ｂが大きい例を示す図である。
【００８８】
粘度比および流量比が一定の場合、水相厚比ｈrは一定である。このため、第１の液体３１の相の厚みｈ1は、液流路１３の高さ方向の長さが同じである限り一定の厚さを維持する。このため、図１７（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）のいずれの突出部４３の構成であっても、圧力室１８における第１の液体３１の相の厚みｈ1は同じになる。
【００８９】
第２の液体３２に記録形成に必要な機能を持つ記録媒体を使用し、第２の液体３２を安定的に吐出できるように第１の液体３１として発泡媒体である水を使用する場合、第２の液体３２は、第１の液体３１に比べて高粘度になる。この場合、第２の液体３２の供給性を高めることが好ましい。合流壁高ｂが大きくなると合流壁４１上にある上段流路１３２の高さ方向の長さは小さくなる。この場合、上段流路１３２を流れる第２の液体３２の流量が制限されることになる。このため、第２の液体３２に記録形成に必要な機能を持つ記録媒体を使用し、第１の液体３１として発泡媒体である水を使用する場合、合流壁高ｂは小さい構成が好ましい。
【００９０】
以上説明したように、本実施形態によっても、第１の液体３１と第２の液体３２とが圧力室１８において高さ方向（鉛直方向）に並んで流れるような液液界面を形成させることができる。このため圧力発生素子１２と接するのは第１の液体３１であり、吐出口側には第２の液体３２があることから、圧力発生素子１２によって第１の液体３１を発泡させることにより、第２の液体３２を吐出させることができる。
【００９１】
（第１の製造方法）
図１８は、本実施形態における液流路１３に合流壁４１を有する素子基板１０の第１の製造方法について説明するための図である。図１８（ａ）は、第１の流入口２０、第２の流入口２１、第１の流出口２５、第２の流出口２６が貫通している基板１５の断面を示す図である。以下、図１８（ａ）から図１８（ｈ）の順に工程が進むものとする。
【００９２】
図１８（ｂ）に示すように、基板１５に第１のパターン１１０を形成する材料をドライフイルムのラミネートにより積層する。第１のパターン１１０を形成する材料は、感光性樹脂でありポジレジスト（ポジ型感光性樹脂）である。このため露光および現像することにより基板１５上に第１のパターン１１０が形成される。また、第１のパターン１１０は第１の流入口２０、第２の流入口２１、第１の流出口２５、第２の流出口２６を覆う構造になっている。第１のパターン１１０は液流路１３の内部空間の一部を形成するための型となる。よって第１のパターン１１０は、後の工程において除去される。
【００９３】
次に図１８（ｃ）が示すように、第１のパターン１１０が形成された基板１５上に、第１の被覆層１２０を積層する。第１の被覆層１２０の材料は感光性樹脂でありネガレジスト（ネガ型感光性樹脂）であることが好ましい。以下の説明では、第１の被覆層１２０の材料はネガ型感光性樹脂が用いられるものとして説明する。
【００９４】
次に図１８（ｄ）が示すように、第１の被覆層１２０にパターン露光を行う。露光後、この工程では現像は行わず第１の被覆層１２０の未露光部１２２は潜像として残しておく。第１の被覆層１２０の露光部１２１は液流路１３を形成する形成部材であるオリフィスプレート１４の一部および合流壁４１になる。
【００９５】
次に図１８（ｅ）が示すように、第２のパターン１４０を形成する材料を第１の被覆層１２０の上に積層する。第２のパターン１４０を形成する材料による積層はドライフイルムで行われる。第２のパターン１４０を形成する材料は、感光性樹脂でありポジレジスト（ポジ型感光性樹脂）である。また第２のパターンを形成する材料は、光吸収作用のある材料であることが好ましい。第２のパターン１４０は、液流路１３の内部空間の一部を形成するための型となる。よって第２のパターン１４０は後の工程において除去される。
【００９６】
図１９（ａ）は図１８（ｅ）のＸＩＸａ−ＸＩＸａ断面線に沿う断面図の例を示す図である。第１の被覆層１２０の未露光部１２２の両側には、第１の被覆層１２０の露光部１２１が有している。また、第１のパターン１１０の上に第１の被覆層１２０の未露光部１２２が積層されている。また、第２のパターン１４０は第１の被覆層１２０の未露光部１２２を覆うように積層されている。
【００９７】
次に図１８（ｆ）が示すように第２の被覆層１７０を積層する。本製造方法では、第２の被覆層１７０を形成する材料は第１の被覆層１２０を形成する材料と同じ材料が用いられる。第２の被覆層１７０は、液流路１３を形成する形成部材であるオリフィスプレート１４の一部となる。図１９（ｂ）は図１８（ｆ）のＸＩＸｂ−ＸＩＸｂ断面線に沿う断面図の例を示す図である。
【００９８】
次に図１８（ｇ）が示すように、第２の被覆層１７０の吐出口部分を露光して、現像することにより吐出口１１を形成する。この際、第１の被覆層１２０の未露光部１２２は、光吸収作用のある材料によって形成された第２のパターン１４０によって覆われている。このため、吐出口１１を形成するための露光による光が第２のパターン１４０で遮られる。このため、第１の被覆層１２０の未露光部１２２が、吐出口１１を形成するための露光に影響されないようにすることができる。
【００９９】
次に図１８（ｈ）が示すように、第１のパターン１１０、第２のパターン１４０および第１の被覆層１２０の未露光部１２２を除去する。図１９（ｃ）は図１８（ｈ）のＸＩＸｃ−ＸＩＸｃ断面線に沿う断面図の例を示す図である。
【０１００】
以上説明したように本製造方法によれば、第１の被覆層１２０の積層時に第１の被覆層１２０の未露光部１２２を現像しない。このため、第２のパターン１４０を第１の被覆層１２０の未露光部１２２の上に積層することができる。このため第２のパターン１４０の落ち込みを防止し第２のパターン１４０を平坦に積層することができる。さらに平坦に積層された第２のパターン１４０の上にオリフィスプレートの一部となる第２の被覆層１７０を積層することができる。よって、オリフィスプレートの段差の発生を抑制し厚さの分布を少なくすることができる。このため吐出口の高さばらつきの小さいインクジェット記録ヘッドのための素子基板を製造することができる。
【０１０１】
また、第２の液体３２は液流路１３においてオリフィスプレートと接して流動する。このため、段差の無いオリフィスプレートによって、液流路１３内において第２の液体３２は層流として流動させることができる。よって、第１の液体３１と第２の液体３２とが層流状態の平行流を形成する上でも段差の無いオリフィスプレートを製造することは有効である。
【０１０２】
（第２の製造方法）
図２０は、本実施形態における液流路１３に合流壁４１を有する素子基板１０の第２の製造方法について説明するための図である。図２０（ａ）は、第１の流入口２０、第２の流入口２１、第１の流出口２５、第２の流出口２６が貫通している基板１５の断面を示す図である。以下、図２０（ａ）〜図２０（ｈ）の順に工程が進むものとする。図２０（ｂ）〜図２０（ｅ）の図が示す工程は、図１８（ｂ）〜図１８（ｅ）の図が示す工程と同じであるため説明を省略する。
【０１０３】
図２０（ｆ）が示すように、第２のパターン１４０を形成した後、第２の被覆層１６０を積層する。本製造方法では、第１の被覆層１２０を形成するための材料と第２の被覆層１６０を形成するための材料は異なる材料が用いられる。本製造方法においても第２の被覆層１６０の材料はネガ型感光性樹脂が用いられるが、第２の被覆層１６０を形成するネガ型感光性樹脂は、第１の被覆層１２０を形成するネガ型感光性樹脂よりも未露光部の感度が高い材料が用いられる。
【０１０４】
次に図２０（ｇ）が示すように、第２の被覆層１６０の吐出口部分を露光および現像することより吐出口１１を形成する。図２０（ｈ）の図の工程は、図１８（ｈ）の図と工程と同じあるため説明を省略する。
【０１０５】
以上説明したように、本製造方法では、第２の被覆層１６０を形成する材料には、第１の被覆層１２０を形成する材料よりも未露光部の感度が高い材料が用いられる。よって、第１の製造方法に比べて、第２の被覆層１６０への露光による第１の被覆層１２０の未露光部１２２への影響をさらに抑制させることができる。
【０１０６】
（実施例１）
以下に示す工程によって液体吐出ヘッドを製造した。本実施例は第１の製造方法を元に製造したものである。まず、エネルギ発生素子として発熱抵抗体をφ２００ｍｍのシリコン基板上に形成した。次に、シリコン基板に第１の流入口、第２の流入口、第１の流出口、および第２の流出口を形成した。次に、第１のパターンとして、東京応化製ポジレジストＯＤＵＲ−１０１０Ａを基板上に形成し、露光機により流路パターンを露光し、現像によりパターンを形成した。さらに、第１の被覆層としてカチオン重合エポキシ樹脂溶液を、流路パターンが形成された基板上にスピン塗布してエポキシ樹脂層を形成した。
【０１０７】
その後、第１の被覆層であるエポキシ樹脂層の露光を行い、未露光部の現像は行わずに第２のパターンである東京応化製ポジレジスト  ＯＤＵＲ−１０１０Ａをエポキシ樹脂層上に積層した。積層はドライフイルムのラミネートによって行った。次に、第１の被覆層であるエポキシ樹脂層と同じエポキシ樹脂層を第２の被覆層として積層し、露光および現像後に全ての層の未露光部、第１のパターン、および第２のパターンの除去を行った。
【０１０８】
基板上の樹脂層表面及び分離壁表面は平坦であり、オリフィスプレートの厚さ分布の少ない液体吐出ヘッド用素子基板を製造することができた。さらに、この液体吐出ヘッド用ウエハを切断、実装、組立を行い、液体吐出ヘッドを製造することができた。
【０１０９】
（実施例２）
以下に示す工程によって液体吐出ヘッドを製造した。本実施例は第２の製造方法を元に製造したものである。第１のパターン、第１の被覆層と積層する工程は、実施例１と同様である。その後、第１の被覆層であるエポキシ樹脂層の露光を行い、未露光部の現像は行わずに第２のパターンである東京応化製ポジレジストＯＤＵＲ−１０１０Ａをエポキシ樹脂層上に積層した。積層はドライフイルムのラミネートによって行った。次に、第１の被覆層であるエポキシ樹脂層よりも高感度であるエポキシ樹脂層を第２の被覆層として積層し、露光および現像後に全ての層の未露光部、第１のパターン、および第２のパターンの除去を行った。
【０１１０】
基板上の樹脂層表面及び分離壁表面は平坦であり、オリフィスプレートの厚さ分布の少ない液体吐出ヘッド用ウエハを製造することができた。さらに、この液体吐出ヘッド用ウエハを切断、実装、組立を行い、液体吐出ヘッドを製造することができた。
【０１１１】
次に、参考例として、第１の被覆層の未露光部の現像を行った後に第２のパターンを形成した例を説明する。
【０１１２】
（参考例１）
図２１に示す参考例によって液体吐出ヘッドを製造した。まず、エネルギ発生素子として発熱抵抗体をφ２００ｍｍのシリコン基板上に形成した。次に、図２１（ａ）に示すように基板１５に第１の流入口２０、第２の流入口２１、第１の流出口２５、および第２の流出口２６を形成した。
【０１１３】
図２１（ｂ）に示すように、第１のパターン１１０として、東京応化製ポジレジストＯＤＵＲ−１０１０Ａを基板上に形成し、露光機により流路パターンを露光し、現像によりパターンを形成した。
【０１１４】
図２１（ｃ）に示すように、第１の被覆層１２０としてカチオン重合エポキシ樹脂溶液を、流路パターンが形成された基板上にスピン塗布してエポキシ樹脂層を形成した。この図２１（ａ）〜図２１（ｃ）の説明は第１のパターンおよび第１の被覆層を積層する工程までを説明するための図であり、実施例１と同様の工程である。
【０１１５】
図２１（ｄ）に示すように、第１の被覆層１２０であるエポキシ樹脂層の露光を行い、未露光部の現像を行った。
【０１１６】
図２１（ｅ）に示すように第２のパターン１４０として東京応化製ポジレジスト  ＯＤＵＲ−１０１０Ａを第１の被覆層１２０であるエポキシ樹脂層上に積層した。積層は塗布で行った。次に、図２１（ｆ）に示すように、第２の被覆層１６０としてエポキシ樹脂層の積層を行った。
【０１１７】
図２１（ｇ）に示すように吐出口１１部分の露光・現像を行い、次に、図２１（ｈ）に示すように第１のパターン１１０、および第２のパターン１４０の除去を行った。基板上の樹脂層表面は平坦ではなく、オリフィスプレートの厚さ分布の少ないヘッド用ウエハを製造することはできなかった。
【０１１８】
（参考例２）
以下に示す工程によって液体吐出ヘッドを製造した。第１のパターンおよび第１の被覆層を積層する工程は、実施例１と同様である。その後、第１の被覆層であるエポキシ樹脂層の露光を行い、未露光部の現像を行った上で、第２のパターンである東京応化製ポジレジストＯＤＵＲ−１０１０Ａをドライフイルム化した上でエポキシ樹脂層上に積層した。第１の被覆層であるエポキシ樹脂層の、パターニングによって発生した段差をドライフイルムのテンティングにより小さくしようとしたが、テンティング領域が大きく、ドライフイルムが垂れ下がってしまった。次に第２の被覆層としてエポキシ樹脂層の積層を行い、露光および現像後に第１のパターン、および第２のパターンの除去を行った。基板上の樹脂層表面は平坦ではなく、オリフィスプレートの厚さ分布の少ないヘッド用ウエハを製造することはできなかった。
【０１１９】
＜第３の実施形態＞
本実施形態においても、図１〜図３に示した液体吐出ヘッド１および液体吐出装置を使用する。
【０１２０】
図２２は、本実施形態における液流路１３の構成を示す図である。前述の実施形態で説明した液流路１３と異なる点は、液流路１３に第１の液体３１と第２の液体３２に加えて第３の液体３３を流していることである。第２の液体を圧力室内に流動させることにより、前述したような、臨界圧力の大きい発泡媒体を第１の液体とし、第２の液体および第３の液体には異なる色のインクや高濃度樹脂ＥＭ等を採用することができる。
【０１２１】
図２２（ａ）は、吐出口１１の側（＋ｚ方向側）から見た透視図、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＸＸＩＩｂ−ＸＸＩＩｂ断面線に沿う断面図である。本実施形態の液流路１３においては、前述した実施形態における第１の液体３１と第２の液体３２の層流状態の平行流に加えて、第３の液体３３によっても層流状態の平行流を形成するように、それらの液体が流動可能である。液流路１３の内面（底面）に相当する基板１５には、第２の流入口２１、第３の流入口２２、第１の流入口２０、第１の流出口２５、第３の流出口２７、第２の流出口２６が、ｙ方向においてこの順に形成されている。吐出口１１と圧力発生素子１２とを含む圧力室１８は、液流路１３の中で第１の流入口２０と第１の流出口２５との間のほぼ中央に配されている。
【０１２２】
第１の液体３１および第２の液体３２は、前述した実施形態と同様に、第１の流入口２０および第２の流入口２１から液流路１３に流入され、ｙ方向に流動した後、圧力室１８を通って第１の流出口２５および第２の流出口２６から流出される。第３の流入口２２を通して流入される第３の液体３３は、液流路１３に導入されてから、液流路１３内をｙ方向に流動した後、圧力室１８を通って第３の流出口２７から導出されて回収される。したがって、液流路１３内において、第１の流入口２０と第１の流出口２５との間には、第１の液体３１と第２の液体３２と第３の液体３３が共にｙ方向に流動する。その際、圧力室１８の中で、第１の液体３１は、圧力発生素子１２が位置する圧力室１８の内面に接し、第２の液体３２は、吐出口１１にメニスカスを形成し、第３の液体は、第１の液体３１と第２の液体３２との間を流動する。
【０１２３】
本実施形態においても、前述した第１の実施形態と同様に、第１の流入口２０の対向する位置に横壁５１１が設けられている。さらに、本実施形態では、第３の流入口２２の対向する位置に横壁５１２が設けられている。これらの横壁５１１，５１２は、前述した第１の実施形態の横壁５１と同様に機能する。図２２（ｃ）は図２２（ｂ）の圧力室近傍の拡大図である。横壁５１１，５１２を設けることにより、圧力室１８において第１の液体３１と第２の液体３２と第３の液体３３とが鉛直方向に積層して流れるようにすることができる。また前述した第２の実施形態と同様に合流壁４１を設けてもよい。また、液流路１３内に４種類以上の液体を積層しているように流す場合も同様である。
【０１２４】
＜その他の実施形態＞
前述の実施形態では、第１の流入口２０の幅方向の長さＬは液流路１３の幅方向の長さＷより短い（Ｌ＜Ｗ）構造であるものとして説明した。しかし、第１の流入口２０の幅方向の長さＬが液流路１３の幅方向の長さＷと同等（Ｌ＝Ｗ）、または第１の流入口２０の幅方向の長さＬが液流路１３の幅方向の長さＷより長い（Ｌ＞Ｗ）形態もある。このような形態であっても、横壁５１または合流壁４１を設けることにより、圧力室１８において第１の液体３１と第２の液体３２が鉛直方向に積層して流れるような液液界面を形成させる上で有効である。
【０１２５】
図２３は、上述した第１の流入口２０の幅方向の長さＬが、液流路１３の幅方向の長さＷより長い構造（Ｌ＞Ｗ）の形態を示す図である。図２３（ａ）は、吐出口１１の側（＋ｚ方向側）から見た透視図、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）のＸＸＩＩＩｂ−ＸＸＩＩＩｂ断面線に沿う断面図である。なお、図２３は、Ｌ＞Ｗである構造に合流壁４１及び突出部が設けられている形態を示す図であるが、Ｌ＞Ｗである構造に第１の実施形態のような横壁５１のみが設けられている形態であってもよい。
【０１２６】
本発明の液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置は、インクを吐出するインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置に限定されない。本発明の液体吐出ヘッド、液体吐出装置、および液体吐出方法は、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適用可能である。特に第２の液体として様々なものが用いられるので、バイオチップ作製および電子回路印刷などの用途としても用いることもできる。
【符号の説明】
【０１２７】
１２  圧力発生素子
１１  吐出口
１８  圧力室
１３  液流路
３１  第１の液体
３２  第２の液体
２０  第１の流入口
５１  横壁
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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