以下、本発明の実施の形態について図面� ��用いて説明する。

 図1は、本発明に係るインクジェットヘッ ドの一例を示す分解斜視図であり、このイン クジェットヘッド1は、下層から順に、第1の� ��リコン基板10、ガラス基板20、第2のシリコ� �基板30及び補強板40を積層して一体に接合す� ��ことによって構成されている。

 また、図2は、図1に示す第2のシリコン基� ��30をガラス基板20との接合面側から見た図、 図3はインクジェットヘッド1の平面図、図4は インクジェットヘッド1の図2におけるA-A線の� ��位を断面で示した図、図5はインクジェット ヘッド1の図2におけるB-B線の部位を断面で示� ��た図である。

 このインクジェットヘッド1において、最 下層に位置する第1のシリコン基板10は、例え ば200~500μm厚のシリコン単結晶板を用い、複� �のインク吐出口11をドライエッチングによっ て貫通形成したものである。ここでは4つの� �ンク吐出口11が所定間隔をおいて配置された 列が2列平行となるように形成されているが� �1列中のインク吐出口11の数及び列数は何ら� �わない。

 このインク吐出口11の開口径は、吐出さ� �るインク滴の大きさに応じて決定されるが� �本発明によれば、シリコン単結晶板に半導� �集積回路の製造技術を利用して微細加工を� �すことが可能であり、近年の微細化の要求� �高度に満足させる観点からも、4~10μmとする� ��とが好ましい。

 ガラス基板20は第1のシリコン基板10の上� �に接合されており、例えば100~300μm厚のガラ� ��板を用い、第1のシリコン基板10の各インク� ��出口11に対応する位置に、インク吐出口11よ りも大径のインク流路孔21をエッチングによ� ��て貫通形成したものである。

 このインク流路孔21は、後述するインク� �内のインクを第1のシリコン基板10のインク� �出口11に向けて円滑に流出させるための流路 となる。その開口径は0.1~2mmが好ましい。

 第2のシリコン基板30はガラス基板20の上� �に接合されており、例えば200~500μm厚のシリ� ��ン単結晶板を用いて構成されている。この� ��2のシリコン基板30は、陽極接合時の昇温に� ��因する反りの発生を防止する観点から、第1 のシリコン基板10と同一厚み、同一外形であ� ��ことが好ましい。

 この第2のシリコン基板30には、ガラス基� ��20との接合面側における該ガラス基板20の複 数のインク流路孔21に対応する位置に、イン� ��室31がドライエッチングによって溝加工さ� �ていると共に、各列のインク室31毎に共通に インクを供給するための2本のインク流路溝32 がドライエッチングによって溝加工されてい る。各インク室31と各インク流路溝32とは、� �通溝33によって繋がっており、インク流路溝 32からのインクをインク室31内に流入可能と� �ている。また、各インク流路溝32の両端は、 各インク室31の列の両端から第2のシリコン基 板30の四隅近傍まで延び、該四隅近傍にそれ� ��れ形成された貫通孔34の内部と連通してい� �。

 各インク室31は、ガラス基板20に形成され ているインク流路孔21よりも大きな開口面積� ��有しており、第2のシリコン基板30のガラス� ��板20との接合面から所定の深さで凹設され� �いる。各インク室31の背面側、すなわち第2� �シリコン基板30におけるガラス基板20との接� ��面の反対面側には、ピエゾ素子35が個別に� �着されており、このピエゾ素子35の電気-機� �変換作用によって各インク室31の底面を振動 させ、インク室31内の容積を変動させること� ��より、インク室31内のインクに吐出エネル� �ーを付与するようになっている。ピエゾ素� �35の駆動により吐出エネルギーが付与された インク室31内のインクは、インク流路孔21を� �してインク吐出口11から図示下方向に吐出さ れる。

 このように、各インク室31の底面は振動� �31aとして機能する。このため、各インク室31 の底面の厚みは、好ましくは1~20μmとなるよ� �に、第2のシリコン基板30に各インク室31をド ライエッチングする際の凹設深さが調節され ている。

 補強板40は、第2のシリコン基板30に剛性� �付与し、振動板31aがピエゾ素子35によって振 動する際に第2のシリコン基板30全体が振動す ることを抑制することで、ピエゾ素子35によ� ��電気-機械変換作用によって振動板31aを効率 的に振動させるためのものであり、例えば1~3 μm厚のステンレス、コバール(低熱膨張材、Ni 基合金)、アルミ合金等の金属板によって形� �され、第2のシリコン基板30の上面に接着剤� �用いて接着されている。

 補強板40には、2列の開口部41が形成され� �おり、この開口部41から第2のシリコン基板30 に接着されているピエゾ素子35が上面に露呈� ��ている。この開口部41を通して、各ピエゾ� �子35にFPC等の配線(図示せず)が接続される。

 また、補強板40の四隅近傍には、第2のシ� ��コン基板30に形成された貫通孔34に対応する 位置に、それぞれ貫通孔42が形成されており� ��この貫通孔42を通して第2のシリコン基板30� �各貫通孔34に、それぞれインク流通管50が接� ��されている。本発明では、インク吐出口11� �微細加工した第1のシリコン基板10と、イン� �室31等を微細加工した第2のシリコン基板30と の間に、ガラス基板20を介在させ、第2のシリ コン基板30に凹設されたインク室31をこのガ� �ス基板20によって封止する構成であるため、 各インク室31にインク供給を行うためのイン� ��流通管50は、この第2のシリコン基板30と接� �することができる。従って、各インク流通� �50は、第2のシリコン基板30との間で、後述す るように陽極接合可能なガラス管によって形 成されている。

 各インク流通管50と補強板40とは接触して おらず、各インク流通管50の内部は第2のシリ コン基板30の貫通孔34と連通している。従っ� �、インク流路溝32の両端の各貫通孔34に連通� ��る各インク流通管50の一方をインク供給管51 、他方をインク流出管52とすることで、イン� ��供給管51からインク流路溝32を通ってインク 流出管52に至るインクの供給経路を形成して� ��る。このようにしてインクの供給経路を形� ��することは、インクの充填作業性が良好と� ��るために好ましい態様である。

 このインク流通管50には透明なガラス管� �用いると、インク吐出の障害となる気泡の� �入が、インク流通管50の部位で目視確認可能 となるために好ましい。

 また、インク流通管50が特にホウ珪酸ガ� �ス管であると、管形状材の入手性が良く、� �較的安価である点で好ましい。

 かかるインクジェットヘッド1は、第1の� �リコン基板10とガラス基板20との間の接合、� ��ラス基板20と第2のシリコン基板30との間の� �合及び第2のシリコン基板30とインク流通管50 との間の接合を、接着剤を使用せずに陽極接 合される。陽極接合は、各接合面におけるシ リコンとガラスとを200~500℃で加熱してガラ� �側を軟化させ、同時にシリコン側を陽極、� �ラス側を陰極として高電圧を印加すること� �って電気的二重層を発生させ、接合界面を� �電引力によって密着接合するものである。

 本発明では、これら各接合面はいずれも� ��ンクとの接触面であるが、これらを陽極接� ��することによって、インクと接触する全て� ��部位に接着剤が介在せず、インク溶剤によ� ��溶解のおそれのない信頼性の高い接合を行� ��ことができる。

 また、高度な微細化が要求されるインク� ��出口11やインク室31は、いずれもシリコン基 板10、30に加工形成できるので、半導体集積� �路の製造技術を利用した微細で高密度なパ� �ーン形成が可能である。

 更に、第1のシリコン基板10及びガラス基� ��20には、単純な貫通孔を形成するだけであ� �、また、第2のシリコン基板30にインク室31等 と一緒にインク吐出口を形成する必要がない ため、ドライエッチング時の加工作業も極め て簡単で済む。

 図6は、本発明に係るインクジェットヘッ ドの別の態様を示している。図1と同一符号� �部位は同一構成の部位であるため、これら� �詳細な説明については省略する。

 このインクジェットヘッド100は、インク� ��通管50にインクチューブ60が接続されており 、インクタンク70内のインクをインクチュー� ��60を介してインク流通管50に供給するように なっている。80はインクタンク70からインク� �通管50に供給されるインクを加温するための 加温手段(ヒーター)である。

 このように、ヘッドに供給されるインクが� ��温手段80によって加温される場合、インク� �出口11から吐出されるインク滴aが適性粘度� �なるように加温手段80の温度が設定される。 すなわち、図7に示すように、インク吐出口11 から吐出されるインク滴aの粘度が最適粘度� �なる温度がT ₂ ℃の範囲であるとした場合、インクがインク チューブ60及びインク流通管50を介して供給� �れる間の放熱による温度低下を考慮して、� �温手段80による設定温度はT ₂ ℃よりも高めの温度に設定される。ここで、 仮にインク流通管50がステンレス等の金属材� ��ある場合、熱伝導率が高いことにより、こ� ��部位において大きな放熱が生じるため、加� ��手段80による設定温度をより高めのT ₁ ℃に設定する必要があり、インクの劣化、凝 集が生じる温度領域に差し掛かってしまうお それがある。

 しかし、本発明では、インク流通管50に金� �材よりも熱伝導率が低いガラス管を用いて� �るため、この部位における放熱を低く抑え� �ことができる。従って、加温手段80による設 定温度をT ₁ ℃よりも低いT ₁ ’℃に設定することができ、インクの劣化、 凝集が生じる温度領域に差し掛かるおそれを 少なくすることができる。

 また、インク流通管50が、上述したよう� �、インク供給管51とインク流出管52とに分か� ��てインクの供給経路を形成している場合は� ��図6に示したように、インク流出管52から排� ��されたインクを、ポンプ62の駆動によって� �出チューブ61を介してインクタンク70に戻す� ��とができる。従って、インクタンク70から� �度、加温手段80によって適温に加温されたイ ンクをヘッドに供給することができるため、 ヘッド内部にいつまでもインクが滞留して温 度低下したインクを吐出することがなく、イ ンクの温度管理、粘度管理が容易となり、常 に最適粘度のインク滴aを吐出することによ� �高精細な記録を維持することが可能となる� �点がある。

 図8は、本発明に係るインクジェットヘッ ドの更に別の態様を示している。図1と同一� �号の部位は同一構成の部位であるため、こ� �らの詳細な説明については省略する。

 このインクジェットヘッド200は、インク� ��出口11と対向するように配置された対向電� �90との間に電界を形成し、インク吐出口11か� ��吐出された帯電されたインク滴aを対向電極 90に向けて吸引し、インク吐出口11と対向電� �90との間に配置された記録メディア(図示せ� �)に着弾させる静電吸引型のインクジェット� ��ッドの例である。このような静電吸引型の� ��ンクジェットヘッドでは、インクを帯電さ� ��るためにインクを電極と接触させ、所定の� ��圧を印加する必要があるが、本発明に係る� ��ンクジェットヘッドでは、インク流通管50� �らインク吐出口11までの間でインクと接触す る部位に金属材は使用されないため、インク に電圧を印加することが困難となる。

 そこで、本発明では、インク流通管50に� �いて、第2のシリコン基板30との接合面を除� �表面、すなわちインク流路管50の外周面、内 周面及び外周面と内周面を繋ぐ上面に金属膜 50aを被覆形成している。

 金属膜50aの被覆形成は、例えば蒸着材料� ��してAl、Ni、Cu、Au等を用いて、蒸着法やス� �ッタリング法によって形成される。この金� �膜50aは、インク流通管50を第2のシリコン基� �30上に陽極接合した後で、補強板40を接合す� ��前に、インク流通管50以外の部位をマスク� �ることによって形成することが好ましい。� �れにより、インク流通管50内を通過するイン クは金属膜50aと接触することになるため、こ の金属膜50aを介してインクを帯電させること ができ、対向電極90との間で容易に電界を形� ��することができる。

 インクの帯電は、金属膜50aに直接電圧を� ��加するようにしてもよいが、複数のインク� ��出口11の列が複数配列されたインクジェッ� �ヘッドの場合、インク流通管50も複数設けら れるため、図8に示したように、インク流通� �50と補強板40の貫通孔42との間に形成される� �間を導電性ペースト等の導電材50bを用いて� �めることにより、金属膜50aと補強板40とを導 通させることが好ましい。これにより、対向 電極90と補強板40とに電圧を印加すれば、全� �のインク流通管50の金属膜50aに電圧を掛ける ことができる。