(57)【要約】【課題】  吐出インク供給系とは異なる系において冷却機能をもたせようとするものであり、高密度化対応として発熱基板に溝形成を行うことによって冷却の系を設けて基板に熱伝導率の大きい物質を接触させる部位を設ける液滴吐出ヘッドおよびその製造方法、液体カートリッジ、インクジェット記録装置を提供する。【解決手段】  液滴を吐出する吐出口５を有する液滴吐出部とこの液滴吐出部に供給された液体を吐出するために利用される熱エネルギを発生するための電気熱変換素子３を備える基板１を有し、この基板１に設けられた貫通穴２を介し、前記液滴吐出部への液供給を行う液滴吐出ヘッドにおいて、前記基板1に溝１１を1箇所以上設ける。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する吐出口を有する液滴吐出部とこの液滴吐出部に供給された液体を吐出するために利用される熱エネルギを発生するための電気熱変換素子を備える基板を有し、この基板に設けられた貫通穴を介し、前記液滴吐出部への液供給を行う液滴吐出ヘッドにおいて、前記基板に溝を１箇所以上設けることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記溝が未貫通溝であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記未貫通溝に前記基板より熱伝導率の大きい物質を接触させることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記未貫通溝に気体および液体を流通させることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記基板は、＜１００＞シリコンであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
シリコンウェハとしての前記基板に対してリソグラフィによるマスク形成あるいはマスク膜のエッチングによりマスクパターンを形成した後、ドライエッチングあるいは異方性のウェットエッチングあるいはドライエッチングと異方性ウェットエッチングの両方によって、基板をエッチングすることにより前記貫通穴と未貫通溝を同時にパターン形成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに液体を供給するタンクを一体化した液体カートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッドが請求項１ないし５のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液体カートリッジ。
【請求項８】
請求項１ないし４のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッド、請求項７記載の液体カートリッジを使用することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項９】
請求項３記載の液滴吐出ヘッド、請求項７記載の液体カートリッジへの気体および液体の供給循環装置を設けたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１０】
請求項９記載の液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ、この液体カートリッジへの気体および液体の供給循環装置を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のインク吐出エネルギ発生体を備えたノズル列を複数備えた液滴吐出ヘッドおよびその製造方法、液体カートリッジ、液滴吐出装置、インクジェット記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いるインクジェット記録装置として、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧液室（インク流路、吐出室、圧力室、液室、流路とも称される）と、この加圧液室内のインクを加圧するための駆動手段（圧力発生手段）とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドを搭載したものが知られている（例えば、特許文献１ないし３参照）。
特許文献１のインクジェット記録ヘッドにおいては、インクの吐出がＳｉ基板に配設されたインク吐出発生素子に対し、直交方向に行なわれ、同一基板で複数色のインクを吐出する。
その際、同一基板に個々のインク色を独立して供給するインク供給口を設け、さらに、この基板の裏面に個々のインク供給口部外周に溝を設ける一方、基板を支持するためと外部からのインク供給系よりインクを供給するための構造を有する支持部材が設けられる。
前記基板の裏面に設けられたインク供給口部外周の溝に相対する位置に、前記溝と嵌合する凸状部が形成された構造を有し、前記支持部材に設けた凸部より外周に前記基板を接着するための接着剤を塗布した後、この基板を接着する構成が開示されている。
特許文献２のインクジェットヘッドにおいては、それぞれ液滴を吐出するための複数の吐出エネルギ発生部が設けられた発熱素子基板と、この発熱素子基板を支持する支持体を備えている。
また、前記発熱素子基板に対して前記支持体の反対側に接合されて前記吐出エネルギ発生部に対応する液路がそれぞれ形成される複数の溝および前記液路の一端側に接続してこれら液路に液体を供給するための液供給路および前記液路の他端にそれぞれ連通する複数の吐出口を有する溝付き部材と、前記支持体に対して前記発熱素子基板の反対側に設けられる冷却配管と、前記発熱素子基板に接続して前記吐出エネルギ発生部を駆動するための駆動素子基板とを備えている。
さらに、液供給源に対する前記液供給路の接続部と、冷却媒体供給源に対する前記冷却配管の接続部と、駆動制御信号を受け取る前記駆動素子基板の電気接続部とが同一方向に突出している構成を有するインクジェットヘッドが開示されている。
【０００３】
特許文献３のインクジェットヘッドにおいては、支持板上に、上面に直線状に配列した複数個の発熱抵抗体を有するヘッド基板を載置させるとともに、このヘッド基板上に複数個のインク吐出孔を有したノズル部材を間の所定の間隔をあけて配設している。
また、前記ヘッド基板−ノズル部材間の間隙にインクを充填してなり、前記支持板の上面に溝を設けて、ヘッド基板の下面と溝の内面との間に間隙を形成するとともに、前記間隙を介してヘッド基板−ノズル部材間のインクを外部へ排出、もしくは、ヘッド基板−ノズル部材間へインクを供給するようになした構成を開示している。
また、特許文献３では、前記インクが、ヘッド基板−ノズル部材間、並びに、ヘッド基板−支持板間の間隙内を所定方向へ流動するように、インクを循環させている。
シリコン基板を液室形成部材に用いて耐液性薄膜を成膜すると耐液性薄膜の内部応力によって液室形成部材全体に反りが生じる。この反りによる接合不良に対して、液室形成部材の両面の凹部を除く表面積が同じ、または、両面の凹部を除く表面積（接合面積）の比を０．５〜２．０の範囲内とすることによりこの反りを低減する試みも研究されている。
【特許文献１】特開平９−３１４８４１号公報
【特許文献２】特許第３４１６４４２号
【特許文献３】特開２００２−２５４６４３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いるインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧液室（インク流路、吐出室、圧力室、液室、流路とも称される。）と、この液室内のインクを加圧するための駆動手段（圧力発生手段）とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドを搭載したものである。
なお、液滴吐出ヘッドとしては、例えば液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどもあるが、以下ではインクジェットヘッドを中心に説明をする。
一般にインクジェット記録ヘッドには、インク滴を記録紙に向けて吐出させるのに発熱抵抗体の発する熱エネルギを利用するもの、圧電素子の変形を利用するもの、さらには電磁波の照射に伴って発生する熱を利用するもの等がある。
これらの中でも発熱抵抗体の熱エネルギを利用するサーマルジェットタイプのものは、発熱抵抗体のパターニングが容易である上に、小さな面積の発熱抵抗体であっても比較的大きな熱エネルギを発生させることができることから、高密度記録への対応に適したものとして注目されている。
しかしながら、従来のインクジェットヘッドを用いて長時間にわたり記録動作を繰り返すと、発熱抵抗体の発した熱が基板の内部に多量に蓄積され、基板の温度が過度に高温となってしまうことがある。
このような場合、発熱抵抗体の発熱に伴いインク中に形成される気泡のサイズが大となってインクの吐出量にバラツキを生じ、記録紙に印画の濃度ムラが形成される欠点を有する。
【０００５】
また、基板を印画に適した温度に冷却すべく次ラインの記録動作が行われるまでの間に十分な時間を空けると、その分、記録動作が遅くなり、高速印画に供することができなくなる欠点が誘発される。
これらの不具合に対応してインクジェットヘッドの温度を制御することにより、プリント時の温度変化を抑制することが一般に行われている。特許文献２では、とくに発熱量の大きなインクジェットヘッドに適した方法として、インクジェットヘッド内に冷却媒体を流し、インクジェットヘッドを所定の温度に維持する方法を開示している。
インクジェットヘッドは、一般に、それぞれ液滴を吐出するための複数の吐出エネルギ発生部が設けられた発熱素子基板と、この素子基板を支持する支持体とを貼り合わせた構造を採用しているが、この支持体に対して発熱素子基板の反対側に冷却通路を設け、ここに冷却媒体を流すことによって、素子基板を所定温度に調整している。
しかしこの方法では、高密度化、長尺化、多色化に対応するには困難となる。そこで特許文献３では、支持板の上面に溝を設けて、ヘッド基板の下面と溝の内面との間に間隙を形成するとともに、この間隙を介してヘッド基板−ノズル部材間のインクを外部へ排出、もしくは、ヘッド基板−ノズル部材間へインクを供給するようにし、インクで効率よく冷却している。
このようにすると高密度化対応も可能となるが、このようにインクでの冷却は、インクを循環する方法を取るとインク粘度の変化を生じるため、吐出品位に影響を及ぼす。また、インクを排出する方法を取るとインクが無駄になる不具合が生じる。
本発明の目的は、上記の問題に鑑み、吐出インク供給系とは異なる系において冷却機能をもたせようとするものであり、高密度化対応として発熱基板に溝形成を行うことによって冷却用の系を設けて基板に熱伝導率の大きい物質を接触させる部位を設ける液滴吐出ヘッドおよびその製造方法、液体カートリッジ、インクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、液滴を吐出する吐出口を有する液滴吐出部とこの液滴吐出部に供給された液体を吐出するために利用される熱エネルギを発生するための電気熱変換素子を備える基板を有し、この基板に設けられた貫通穴を介し、前記液滴吐出部への液供給を行う液滴吐出ヘッドにおいて、前記基板に溝を１箇所以上設ける液滴吐出ヘッドを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、前記溝が未貫通溝である請求項１に記載の液滴吐出ヘッドを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、前記未貫通溝に前記基板より熱伝導率の大きい物質を接触させる請求項２に記載の液滴吐出ヘッドを特徴とする。
また、請求項４記載の発明は、前記未貫通溝に気体および液体を流通させる請求項１記載の液滴吐出ヘッドを特徴とする。
また、請求項５記載の発明は、前記基板は、＜１００＞シリコンである請求項１ないし４のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッドを特徴とする。
また、請求項６記載の発明は、前記基板がシリコンウェハを用いたリソグラフィによるマスク形成あるいはマスク膜のエッチングによりマスクパターンを形成した後、ドライエッチングあるいは異方性のウェットエッチングあるいはドライエッチングと異方性ウェットエッチングの両方によって、シリコンをエッチングすることにより前記貫通穴と未貫通溝を同時にパターン形成する請求項ないし５のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を特徴とする。
また、請求項７記載の発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに液体を供給するタンクを一体化した液体カートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッドが請求項１ないし５のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッドである液体カートリッジを特徴とする。
また、請求項８記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッド、請求項７記載の液体カートリッジを使用する液滴吐出装置を特徴とする。
また、請求項９記載の発明は、請求項３記載の液滴吐出ヘッド、請求項７記載の液体カートリッジへの気体および液体の供給循環装置を設けた液滴吐出装置を特徴とする。
また、請求項１０記載の発明は、請求項９記載の液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ、この液体カートリッジへの気体および液体の供給循環装置を設けたインクジェット記録装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、液滴供給口以外の穴（凹部）を設けることにより、ヘッド動作時の発熱による熱応力の緩和部として作用し、動作時の基板変動歪が緩和され、着弾位置ズレの抑止が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明による液滴吐出ヘッドを説明する前に、一般的な、液滴を供給するインクジェット記録ヘッドについて、図面を用いて説明する。
図１は一般的なインクジェット記録ヘッドの一例を示す模式的な一部断面斜視図である。図に示すようなインクジェット記録ヘッドは、シリコン基板１上面に所定の配列にてインク吐出発生素子３（ヒータ、熱変換素子、振動素子）が設けられており、このインク吐出発生素子３に合わせて、インク吐出口５、各インク吐出口５にインクを導くインク流路が所望の本数だけ形成される。
さらに各インク流路の上流側には、インク流路にインクを供給するための共通液室（図示せず）、インク供給口２が形成されている。なお、符号６はオリフィスプレート、４は各インク流路を形成するインク流路壁（オリフィスプレートの一部）、７は電極パッド、８はビームリード、９はタブテープを示し、これらはインク吐出発生素子３に対する電力の供給を行う。なお、図面では、オリフィスプレート６とタブテープ９は一部を切り欠いて図示している。
即ち、シリコン基板１の上面に設けたインク供給口２、インク吐出発生素子３、素子３間を仕切るインク流路壁４を覆うようにオリフィスプレート６の周縁突条部をシリコン基板１上面に固定し、オリフィスプレート６に設けた各インク吐出口５は各インク吐出発生素子３に一対一で対応している。オリフィスプレート６の天井下面がインク流路壁４の上面に密着しているため、インク流路壁４間には流路が形成される。前記共通液室と連通したインク供給口２から導入されたインクは、インク流路壁４によって区画された流路内に導かれ、インク吐出発生素子３の動作（発熱、振動等）によって液滴となってインク吐出口５から吐出される。
図２は図１のシリコン基板１の裏面を示す模式図である。図３は図２の線Ａ１−Ａ２断面の模式図である。図４は図２の線Ｂ１−Ｂ２の断面の模式図である。これらを基にして以下に本発明の構成・動作・実施例を示す。
【０００９】
図５は本発明によるインクジェット記録ヘッドのシリコン基板の第１の実施の形態の裏面を示す模式図である。図６は図５の線Ａ１−Ａ２断面模式図である。図７は図５の線Ｂ１−Ｂ２の断面模式図である。
図５ないし図７では、シリコン基板の裏面に、インク供給口２を包囲するように断続的に配置された複数の未貫通溝１１を形成した例を示している。ここでの説明図は未貫通溝の図にとどまるが、ヒータ、液流路に影響を及ぼさないような（例えば基板上に耐エッチング膜を形成した上部に各部形成）手段を講じた場合には基板に貫通溝を形成すると凹部体積が増大しさらに効果があるため本発明は未貫通溝に限定するものではない。
これら貫通溝または未貫通溝１１を設けた基板１を支持部材（記録ヘッドを組み立てる際に基板を支持する部材）に接着するさいに、インク供給口以外の凹部（未貫通溝１１等）に各種気体を封じ込め熱応力による基板歪の緩和部として使用する。また、熱応力を減少させるために熱伝導率が基板材料より大きいＡｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｅ、ＢｅＯ、Ｃ、Ｃｕなどを接触（成膜、貼り付け）させ、基板の放熱効率を向上させるために使用しても良い。
図８は本発明によるインクジェット記録ヘッドのシリコン基板の第２の実施の形態の裏面を示す模式図である。図９は図８の線Ａ１−Ａ２断面の模式図である。図１０は図８の線Ｂ１−Ｂ２断面の模式図である。
図８ないし図１０では、基板１裏面の供給口２を包囲するように連続した溝から成る未貫通溝１２を形成した例を示している。ここでの説明図は未貫通溝の図にとどまるが、貫通溝がヒータ、液流路に影響を及ぼさないような手段（たとえば基板上に耐エッチング膜を形成した上部に各部を形成する構成など）を講じた場合には基板に貫通溝を形成することにより、凹部表面積が増大しさらに効果があるため本発明は未貫通溝に限定するものではない。
これらインク供給用以外の目的を有した貫通溝または未貫通溝１２に対して冷媒など（気体または液体）を供給、排出可能となるような口を支持部材に設け、外部から貫通溝、或いは未貫通溝１２に対して冷媒（気体または液体）を供給、排出することによる熱交換により、基板の冷却効率を向上させて吐出特性劣化を防止する。
図１１は液供給口が複数になった場合の本発明によるインクジェット記録ヘッドのシリコン基板の第３の実施の形態の裏面を示す模式図である。このように供給口２が複数になった場合の対応で示すように、溝の細部にわたる設置の工夫で冷却効率のビット間バラツキが少なくなり、噴射特性バラツキを低減する。
【００１０】
図１２は＜１００＞面の結晶方位を持つＳｉ基板を用いて半導体製造技術によりインクジェット記録ヘッドを製造する第１の工程を示す概略断面図である。図１２に示すように、＜１００＞面の結晶方位を持つＳｉ基板１を用いて、半導体製造技術により、インク吐出発生素子３と、発生素子３を駆動するための駆動素子を形成した。
次いで、インク吐出発生素子３と外部制御機器との電気的取り出し電極７等を形成した。さらに、Ｓｉ基板１の裏面には後述する異方性エッチング工程で必要とするエッチングマスク材３１を形成した。
エッチングマスク材３１としては、半導体製造工程における酸化工程で形成される熱酸化膜やプラズマＣＶＤ等によるＳｉＮ膜が望ましい。本実施の形態では、熱酸化膜を用いたが、異方性エッチング液に耐える材料であれば、とくに限定するものではない。製造方法もとくに限定するものではない。上記工程は本発明と直接は関係がないので詳細は省略する。
図１３は＜１００＞面の結晶方位を持つＳｉ基板を用いて半導体製造技術によりインクジェット記録ヘッドを製造する第２の工程を示す概略断面図である。図１３に示すように、インク流路となる除去可能な型材３２を、Ｓｉ基板１のインク吐出発生素子３側の面に、フォトリソグラフィ技術により形成した。
本実施の形態では、ポジ型フォトレジストＰＭＥＲ−ＡＲ９００（東京応化工業（株））を用い、所望の膜厚を有するパターンで形成した。このパターンによってインク流路が形成される。
【００１１】
図１４は＜１００＞面の結晶方位を持つＳｉ基板を用いて半導体製造技術によりインクジェット記録ヘッドを製造する第３の工程を示す概略断面図である。図１４に示すように、図１３の上記工程で形成された除去可能な型材３２の上に、これを被覆するようにオリフィスプレート材６をフォトリソグラフィ技術により形成し、これにインク吐出口５を形成した。型材３２には、予め流路壁４の形状に相当する切欠きが形成されており、オリフィスプレート材６を積層した際にその一部が型材３２の切欠き内に充填される。後工程で型材３２を除去したときに、オリフィスプレート６と一体の流路壁４が形成される。
オリフィスプレート材６としては、感光性エポキシ樹脂、感光性アクリル樹脂等があげられる。このオリフィスプレート材６は、常にインクと接触するため、以下の点を考慮して、選択する必要がある。
すなわち、オリフィスプレート材６がインクと接触したとき、そのオリフィスプレート材６より不純物がインクに溶出しないこと、オリフィスプレート材６とＳｉ基板１との密着性がよく、経時変化により剥がれが起こらないことである。
これらの点を考慮すると、オリフィスプレート材６としては、光反応によるカオチン重合化合物が適している。また、オリフィスプレート材６の選択は、使用するインクによっても、大きく左右されることから、必ずしも本発明者の推奨する材料に限らなくてもよい。それ以外の材料でも、目的に合った材料であれば、その種類を問わない。
図１５は＜１００＞面の結晶方位を持つＳｉ基板を用いて半導体製造技術によりインクジェット記録ヘッドを製造する第４の工程を示す概略断面図である。図１５に示すように、Ｓｉ基板１の裏面（インクジェット記録ヘッドとしての機能素子が形成された面の反対側）に形成されたエッチングマスク材３１にパターン３３、３４をエッチングにより形成した。
パターン３３、３４の形成はエッチングマスク材３１をフォトレジストによるフォトリソグラフィ技術により行った。基板裏面の中央部に位置するパターン３３がＳｉ基板１に形成するインク供給口２の平面形状となり、パターン３３の外周に位置するパターン３４がＳｉ基板１に形成する本発明の凹部１１（貫通溝、未貫通溝）、１２（貫通溝、未貫通溝）の平面形状となる。
【００１２】
図１６は＜１００＞面の結晶方位を持つＳｉ基板を用いて半導体製造技術によりインクジェット記録ヘッドを製造する第５の工程を示す概略断面図である。図１６に示すように、異方性エッチングによりインク供給口２および凹部１１（貫通溝、未貫通溝）、１２（貫通溝、未貫通溝）を形成した。
Ｓｉ異方性エッチング液としては、アルカリ系のエッチング液として、例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＴＭＡＨといった溶液を用いるのが一般的である。各エッチング液とも、濃度、処理温度の条件によりエッチング速度、エッチング面の平滑性が異なることから、実験により選択する。
本実施の形態では、ＴＭＡＨ２２ｗｔ％溶液を用いて、エッチング液温度８０℃にて所定の時間、異方性エッチングを行った。このとき、インクジェット記録ヘッドの機能素子が形成された面は、エッチング液が触れないような治具、あるいは保護手段を用いて保護した。
図１７は＜１００＞面の結晶方位を持つＳｉ基板を用いて半導体製造技術によりインクジェット記録ヘッドを製造する第６の工程を示す概略断面図である。図１７に示すように、図１３の上記工程で形成したインク流路用の型材３２を溶解除去した。以上の図１２〜図１７の工程が、インクジェット記録ヘッドの主たる製造工程である。
【００１３】
図１８は裏面穴を配したインクジェット記録ヘッドを形成後の支持部材（インク供給部材など）１３の第１の例の接着構造を説明する概略断面図である。図１９は裏面穴を配したインクジェット記録ヘッドを形成した後の第２の例の支持部材（インク供給部材など）１３の接着を説明する概略断面図である。
図２０は裏面穴を配したインクジェット記録ヘッドを形成後の第３の例の支持部材（インク供給部材など）１３の接着を説明する概略断面図である。図１７に示すような裏面穴１１、１２を配したインクジェット記録ヘッドを形成後、空気、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ、真空などの雰囲気中で、支持部材（インク供給部材など）１３の接着を行う。
このようにして裏面側の穴に雰囲気気体を封じ込めることにより、動作時の熱応力の応力緩和部を形成する。図１７に示すようなインクジェット記録ヘッド形成後、図１８〜図２０に示すアルミニウム（Ａｌ）で形成した支持部材１３をＳｉ基板１に接着剤で接着する。
その後、支持部材（物質）１３に対してインク供給部材１５などを接着していく。支持部材１３はＡｌの代わりに熱伝導率が基板材料よりも大きい材料（Ａｇ、Ａｕ、Ｂｅ、ＢｅＯ、Ｃ、Ｃｕなど）で形成してもよい。また、図１９、図２０のように放熱板１６を追加または放熱フィン１８を追加した形状にすればさらに冷却効率は向上する。
なお、上記実施形態では、裏面穴１１、１２の開口側を支持部材１３によって塞ぐことにより、冷媒の流路を形成したが、裏面穴１１、１２を支持部材１３の一部によって埋めることにより、支持部材と基板との接触面積を増やして冷却効率を高めることもできる。
【００１４】
図２１は本発明の液滴吐出ヘッドを備えた記録装置において、外部から冷媒（気体または液体）を供給、排出する熱交換の第１の例を示す概略斜視図である。図２２は外部から冷媒（気体または液体）を供給、排出する熱交換の第２の例を示す概略斜視図である。
図２１および図２２は記録装置の外部から冷媒（気体または液体）を供給しかつそれを排出することによる熱交換の例を示している。図１７に示すようなインクジェット記録ヘッド形成後、インク供給口２以外に冷媒（気体または液体）を供給、排出する供給、排出口を配した支持部材１７を基板１に接着剤で接着する。
その後、支持部材１７に対してインク供給部材１５などを接着していく。排出口、供給口１７ａは、図２１のように支持部材１７の側面に設けても良いし、図２２のように支持部材１７の張出し部の底部に設けても良い。いずれの場合も各排出、供給口１７ａに外部より熱交換機能をもった熱交換装置２０を接続する。
このように熱交換機能を具備することにより、さらに基板１の冷却効率は向上し、冷却効率変更および管理が可能となる。このさいに使用する冷媒（熱交換媒体）としては純水を用いるのが一般的に安価で効率も良い。
その他に気体としてＡｒ、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、（Ｃ２Ｈ５）、Ｃ２Ｈ５ＯＨ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｆ２、Ｈ２Ｏ、Ｈｅ、Ｎ２、ＮＨ３、Ｎｅ、Ｏ２、空気、液体としてＣＣｌ４、ＣＣｌ３Ｆ、Ｃ６Ｈ６、Ｃ６Ｈ５ＣＨ３、（ＣＨ３）２ＣＯ、Ｃ３Ｈ８Ｏ３、ＣＨ３ＯＨ、Ｃ２Ｈ５ＯＨ、Ｄ２Ｏ、Ｈ２Ｏ、Ｎ２、石油などを用いても良い。
また、インクをこの媒体として用いる（インクカートリッジから分岐あるいは廃液回収から分岐する）ことにより、簡便化させることも可能である。
図２３は本発明に係るインクカートリッジを示す外観図である。図２３において、このインクカートリッジ２１はインク吐出口５等を有する上記各実施形態のいずれかのインクジェット記録ヘッド２２と、このインクジェット記録ヘッド２２に対してインクを供給するインクタンク２３とを一体化したものである。
このようにインクタンク一体型のインクジェット記録ヘッドの場合、このインクジェット記録ヘッド２１の歩留まり不良は直ちにインクカートリッジ全体の不良につながる。
そのため、上述したようにインクジェット記録ヘッドの高熱による吐出不良を低減することで、インクカートリッジの歩留まりが向上し、ヘッド一体型インクカートリッジの低コスト化を図れる。
【００１５】
図２４は本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置を示す斜視説明図である。図２５は図２４のインクジェット記録装置の機構部を示す側面説明図である。
次に、図２４および図２５を参照して本発明に係るインクジェット記録ヘッドを搭載したインクジェット記録装置を説明する。
このインクジェット記録装置は、記録装置本体２４の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ３２、このキャリッジ３２に搭載した本発明を実施したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド３３、この記録ヘッド３３へインクを供給するインクカートリッジ２１等で構成される印字機構部２５等を収納し、装置本体２４の下方部には前方側から多数枚の用紙２６を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）２７を抜き差し自在に装着することができる。
また、用紙２６を手差しで給紙するための手差しトレイ２８を開倒することができ、給紙カセット２７或いは手差しトレイ２８から給送される用紙２６を取り込み、印字機構部２５によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ２９に排紙する。
印字機構部２５は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド３０と従ガイドロッド３１とでキャリッジ３２を主走査方向（図２５で紙面垂直方向）に摺動自在に保持する。
このキャリッジ３２にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェット記録ヘッドからなるヘッド３３を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ３２にはヘッド３３に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ２１を交換可能に装着している。
インクカートリッジ２１は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッド３３へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッド３３へ供給されるインクを僅かな負圧に維持している。
また、記録ヘッドとしてここでは各色のインクジェットヘッド３３を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のインクジェットヘッド３３でもよい。
【００１６】
ここで、キャリッジ３２は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド３０に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド３１に摺動自在に載置している。
そして、このキャリッジ３３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ３６で回転駆動される駆動プーリ３７と従動プーリ３８との間にタイミングベルト３９を張装し、このタイミングベルト３９をキャリッジ３２に固定しており、主走査モータ３６の正逆回転によりキャリッジ３２が往復駆動される。
一方、給紙カセット２７にセットした用紙２６を記録ヘッド３３の下方側に搬送するために、給紙カセット２７から用紙２６を分離給送する給紙ローラ４０およびフリクションパッド４１と、用紙２６を案内するガイド部材４２と、給紙された用紙２６を反転させて搬送する搬送ローラ４３が設けられる。
また、この搬送ローラ４３の周面に押し付けられる搬送コロ４４および搬送ローラ４３からの用紙２６の送り出し角度を規定する先端ローラ４５を設けている。搬送ローラ４３は副走査モータ６０によってギヤ列を介して回転駆動される。
そして、キャリッジ３２の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ４３から送り出された用紙２６を記録ヘッド３３の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材４７を設けている。
この印写受け部材４７の用紙搬送方向下流側には、用紙２６を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ４８、拍車４９を設け、さらに用紙２６を排紙トレイ２９に送り出す排紙ローラ５０および拍車５１と、排紙経路を形成するガイド部材５２、５３とを配設している。
【００１７】
記録時には、キャリッジ３２を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３３を駆動することにより、停止している用紙２６にインクを吐出して１行分を記録し、用紙２６を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙２６の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙２６を排紙する。
また、キャリッジ３２の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド３３の吐出不良を回復するための回復装置５５を配置している。この回復装置５５はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。
キャリッジ３２は印字待機中にはこの回復装置５５側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド３３がキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド３３の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。
また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（図示せず）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
このように、このインクジェット記録装置においては本発明を実施したインクジェットヘッドを搭載しているので、高熱によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。
穴（凹部）に基板１より熱伝導率の大きい物質を接触させることにより放熱効率を向上させ、基板１が高温になることを防ぎ、吐出特性変動（液滴粘度変化による吐出量変化、吐出速度変化）を抑止できる。
穴（凹部）の溝に気体または液体を気体および液体を流通（および充填、循環、流入、流出）させることによる熱交換作用により、面積および体積が増加し、基板１が高温になることを防ぎ、吐出特性変動（液滴粘度変化による吐出量変化、吐出速度変化）を抑止できる。
基板１を＜１００＞シリコンとすることにより、異方性ウェットエッチングするさいのマスク寸法により貫通口部、未貫通溝部を同時に形成可能となり、液体供給口、本発明部位が工程を増加させることなく安価に本発明によるヘッドを形成可能となる。
【００１８】
本発明による液体供給用貫通口、穴、溝は、ドライエッチングと異方性ウェットエッチングを併用することで形成される。ドライエッチングのみによって形成する場合には、エッチング形状のバラツキ、再現性等のエッチング特性が貫通口形状に顕著に影響するところである。
しかしながら、異方性ウェットエッチングを併用することによって、＜１１１＞面で貫通口が形成されることになり、寸法制御、再現性にすぐれた貫通口の形成が可能となる。また、ドライエッチングだけでは、長時間のエッチング時間を要するが、ウェットエッチングを併用することで、生産性に優れた加圧液室形成部材の製造が実現できる。
液体カートリッジにおいて、本発明に係るいずれかの液滴吐出ヘッドである液滴吐出ヘッド２２と、この液滴吐出ヘッド２２に液体を供給する液体タンク２３を一体化したので、製造不良が減少し、低コスト化を図ることができる。
本発明による液滴吐出ヘッド２２を使用した液滴吐出装置は、液吐出特性の変動を抑止した液滴吐出ヘッドを使用した吐出装置であるため高信頼性の液滴吐出装置である。
本発明による液滴吐出ヘッド２２、液体カートリッジ２１への冷媒供給および熱交換装置を設けることにより、さらなる液吐出特性の変動を抑止した液滴吐出ヘッドを使用した吐出装置であるため高信頼性の液滴吐出装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一般的なインクジェット記録ヘッドの一例を示す模式的斜視図。
【図２】図１のシリコン基板の裏面を示す模式図。
【図３】図２の線Ａ１−Ａ２断面の模式図。
【図４】図２の線Ｂ１−Ｂ２の断面の模式図。
【図５】本発明によるインクジェット記録ヘッドのシリコン基板の第１の実施の形態の裏面を示す模式図。
【図６】図５の線Ａ１−Ａ２断面模式図。
【図７】図５の線Ｂ１−Ｂ２の断面模式図。
【図８】本発明によるインクジェット記録ヘッドのシリコン基板の第２の実施の形態の裏面を示す模式図。
【図９】図８の線Ａ１−Ａ２断面の模式図。
【図１０】図８の線Ｂ１−Ｂ２断面の模式図。
【図１１】液供給口が複数になった場合の本発明によるインクジェット記録ヘッドのシリコン基板の第３の実施の形態の裏面を示す模式図。
【図１２】＜１００＞面の結晶方位を持つＳｉ基板を用いて半導体製造技術によりインクジェット記録ヘッドを製造する第１の工程を示す概略断面図。
【図１３】＜１００＞面の結晶方位を持つＳｉ基板を用いて半導体製造技術によりインクジェット記録ヘッドを製造する第２の工程を示す概略断面図。
【図１４】＜１００＞面の結晶方位を持つＳｉ基板を用いて半導体製造技術によりインクジェット記録ヘッドを製造する第３の工程を示す概略断面図。
【図１５】＜１００＞面の結晶方位を持つＳｉ基板を用いて半導体製造技術によりインクジェット記録ヘッドを製造する第４の工程を示す概略断面図。
【図１６】＜１００＞面の結晶方位を持つＳｉ基板を用いて半導体製造技術によりインクジェット記録ヘッドを製造する第５の工程を示す概略断面図。
【図１７】＜１００＞面の結晶方位を持つＳｉ基板を用いて半導体製造技術によりインクジェット記録ヘッドを製造する第６の工程を示す概略断面図。
【図１８】裏面穴を配したインクジェット記録ヘッドを形成後の支持部材（インク供給部材など）の第１の例の接着を説明する概略断面図。
【図１９】裏面穴を配したインクジェット記録ヘッドを形成後の第２の例の支持部材（インク供給部材など）の接着を説明する概略断面図。
【図２０】裏面穴を配したインクジェット記録ヘッドを形成後の第３の例の支持部材（インク供給部材など）の接着を説明する概略断面図。
【図２１】外部から冷媒（気体または液体）を供給、排出する熱交換の第１の例を示す概略斜視図。
【図２２】外部から冷媒（気体または液体）を供給、排出する熱交換の第２の例を示す概略斜視図。
【図２３】本発明に係るインクカートリッジを示す外観図。
【図２４】本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置を示す斜視説明図。
【図２５】図２４のインクジェット記録装置の機構部を示す側面説明図。
【符号の説明】
【００２０】
１  基板（Ｓｉ基板）
２  貫通穴（インク供給口）
３  吐出発生素子（電気熱変換素子）
５  液滴吐出口（液滴吐出部）
１１  未貫通溝（基板歪みの緩和部）
１２  未貫通溝（基板歪みの緩和部）
１３  物質（基板より熱伝導率が大きい）
１５  支持部材
２１  液体カートリッジ
２２  液滴吐出ヘッド
２３  インクタンク
【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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【図２４】
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【図２５】
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