JP2001105596A - インクジェットヘッド用基体、インクジェットヘッド及びインクジェット装置 - Google Patents
インクジェットヘッド用基体、インクジェットヘッド及びインクジェット装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のインクジェットヘッド用のインクに接
する部分を有する保護層について上述した諸問題を解決
し、耐衝撃性、耐熱性、耐インク性、耐酸化性に優れ、
高耐久性を可能とする保護層を有するインクジェット記
録ヘッドを提供すること。 【解決手段】 インクジェットヘッドの有する発熱抵抗
体上のインクへの熱作用部に少なくとも設けられる上部
保護層を、組成式（Ｉ）： TaαFeβNiγCrδ…（Ｉ） （但し、１０原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋β＞
８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、α＋
β＋γ＋δ＝１００原子％である。）で表わされ、その
インクとの接触面がその構成成分の酸化物を含むアモル
ファス合金で形成する。
する部分を有する保護層について上述した諸問題を解決
し、耐衝撃性、耐熱性、耐インク性、耐酸化性に優れ、
高耐久性を可能とする保護層を有するインクジェット記
録ヘッドを提供すること。 【解決手段】 インクジェットヘッドの有する発熱抵抗
体上のインクへの熱作用部に少なくとも設けられる上部
保護層を、組成式（Ｉ）： TaαFeβNiγCrδ…（Ｉ） （但し、１０原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋β＞
８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、α＋
β＋γ＋δ＝１００原子％である。）で表わされ、その
インクとの接触面がその構成成分の酸化物を含むアモル
ファス合金で形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、紙、プラスチック
シート、布、物品等を包含する記録保持体に対して、例
えばインク等の機能性液体を吐出することにより文字、
記号、画像等の記録、印刷等を行うインクジェットヘッ
ド（以下、単に「ヘッド」と略称する場合がある。）を
構成するための基体、この基体を用いて構成されるイン
クジェットヘッド、このインクジェットヘッドに対して
供給されるインクを貯溜するためのインク貯溜部を含む
インクジェットペン等の記録ユニット、及びインクジェ
ットヘッドが装着されるインクジェット装置等に関す
る。
シート、布、物品等を包含する記録保持体に対して、例
えばインク等の機能性液体を吐出することにより文字、
記号、画像等の記録、印刷等を行うインクジェットヘッ
ド（以下、単に「ヘッド」と略称する場合がある。）を
構成するための基体、この基体を用いて構成されるイン
クジェットヘッド、このインクジェットヘッドに対して
供給されるインクを貯溜するためのインク貯溜部を含む
インクジェットペン等の記録ユニット、及びインクジェ
ットヘッドが装着されるインクジェット装置等に関す
る。
【０００２】なお、本発明におけるインクジェットペン
などの記録用ユニットの形態には、インクジェットヘッ
ドとインク貯溜部とを一体としたカートリッジ形態のも
のや、それらを互いに別体として着脱可能に組み合わせ
た形態のものなど種々の形態が包含される。このインク
ジェット記録用ユニットは、例えば、装置本体側のキャ
リッジ等の搭載手段に対して着脱自在に構成される。
などの記録用ユニットの形態には、インクジェットヘッ
ドとインク貯溜部とを一体としたカートリッジ形態のも
のや、それらを互いに別体として着脱可能に組み合わせ
た形態のものなど種々の形態が包含される。このインク
ジェット記録用ユニットは、例えば、装置本体側のキャ
リッジ等の搭載手段に対して着脱自在に構成される。
【０００３】また、本発明におけるインクジェット装置
には、ワードプロセッサー、コンピューター等の情報処
理機器の出力端末として一体的に、または別体として設
けられるものの他、情報読み取り機器等と組合わされた
複写装置、情報送受信機能を有するファクシミリ装置、
布への捺染を行う機械等の種々の形態のものが包含され
る。
には、ワードプロセッサー、コンピューター等の情報処
理機器の出力端末として一体的に、または別体として設
けられるものの他、情報読み取り機器等と組合わされた
複写装置、情報送受信機能を有するファクシミリ装置、
布への捺染を行う機械等の種々の形態のものが包含され
る。
【０００４】
【従来の技術】インクジェット記録装置は、インクを微
小な液滴として吐出口から高速で吐出することにより、
高精細な画像の高速記録を行うことができるという特徴
を有している。特に、インクを吐出するために利用され
るエネルギーを発生するエネルギー発生手段として発熱
抵抗体からなる部分を有する電気熱変換素子を用い、こ
の電気熱変換素子が発生する熱エネルギーによって生ず
るインクの発泡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は、高精細画像の形成、高速記録
性、記録ヘッド及び装置の小型化やカラー化などに適し
ていることから近年注目されている。（例えば米国特許
第4723129号及び米国特許第4740796号参照）。
小な液滴として吐出口から高速で吐出することにより、
高精細な画像の高速記録を行うことができるという特徴
を有している。特に、インクを吐出するために利用され
るエネルギーを発生するエネルギー発生手段として発熱
抵抗体からなる部分を有する電気熱変換素子を用い、こ
の電気熱変換素子が発生する熱エネルギーによって生ず
るインクの発泡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は、高精細画像の形成、高速記録
性、記録ヘッド及び装置の小型化やカラー化などに適し
ていることから近年注目されている。（例えば米国特許
第4723129号及び米国特許第4740796号参照）。
【０００５】インクジェット記録に使用されるヘッドの
一般的な構成としては、複数の吐出口と、この吐出口に
連通するインク流路と、インクを吐出するために利用さ
れる熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換素子とを
有する構成を挙げることができる。そして、電気熱変換
素子は発熱抵抗体及びこれに電力を供給するための電極
を有して構成され、この電気熱変換素子が絶縁膜により
被覆されることで、各電気熱変換素子間での絶縁性が確
保される。各インク流路は、その吐出口と反対側の端部
が共通液室と連通しており、この共通液室にはインク貯
溜部としてのインクタンクから供給されるインクが貯留
される。そして、共通液室に供給されたインクは、ここ
から各インク流路に導かれ、吐出口近傍でメニスカスを
形成して保持される。この状態で、電気熱変換素子を選
択的に駆動させることにより発生する熱エネルギーを利
用して熱作用面上のインクを急激に加熱沸騰させ、この
状態変化に伴う圧力によってインクを吐出させる。
一般的な構成としては、複数の吐出口と、この吐出口に
連通するインク流路と、インクを吐出するために利用さ
れる熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換素子とを
有する構成を挙げることができる。そして、電気熱変換
素子は発熱抵抗体及びこれに電力を供給するための電極
を有して構成され、この電気熱変換素子が絶縁膜により
被覆されることで、各電気熱変換素子間での絶縁性が確
保される。各インク流路は、その吐出口と反対側の端部
が共通液室と連通しており、この共通液室にはインク貯
溜部としてのインクタンクから供給されるインクが貯留
される。そして、共通液室に供給されたインクは、ここ
から各インク流路に導かれ、吐出口近傍でメニスカスを
形成して保持される。この状態で、電気熱変換素子を選
択的に駆動させることにより発生する熱エネルギーを利
用して熱作用面上のインクを急激に加熱沸騰させ、この
状態変化に伴う圧力によってインクを吐出させる。
【０００６】このインク吐出時におけるインクジェット
ヘッドにおける熱作用部は、発熱抵抗体の加熱により高
温にさらされると共に、インクの発泡、収縮に伴いキャ
ビテーション衝撃やインクによる化学的作用を複合的に
受けることになる。
ヘッドにおける熱作用部は、発熱抵抗体の加熱により高
温にさらされると共に、インクの発泡、収縮に伴いキャ
ビテーション衝撃やインクによる化学的作用を複合的に
受けることになる。
【０００７】よって、通常、熱作用部には、このキャビ
テーション衝撃や、インクによる化学的作用から電気熱
変換素子を保護するために上部保護層が設けられる。
テーション衝撃や、インクによる化学的作用から電気熱
変換素子を保護するために上部保護層が設けられる。
【０００８】以下に熱作用部におけるインクの発泡、消
泡に伴う様子について図３を用いて詳細に説明する。
泡に伴う様子について図３を用いて詳細に説明する。
【０００９】図３における曲線（ａ）は、駆動電圧Ｖop
＝１．３×Ｖth（Ｖthはインクの発泡閾値電圧を示
す）、駆動周波数：６ＫＨｚ、パルス幅：５μsec.とし
た時の、発熱抵抗体に電圧を印加した瞬間からの上部保
護層での表面温度の経時変化を示したものである。ま
た、曲線（ｂ）は、同様に発熱抵抗体に電圧を印加した
瞬間からの発泡した泡の成長状態を示す。曲線（ａ）の
ように、電圧を印加してから昇温が始まり、設定された
所定のパルス時間よりやや遅れて昇温ピーク（発熱抵抗
体からの熱が上部保護層に達するのがやや遅れるため）
となり、それ以降は主として熱拡散により温度が降下す
る。一方、曲線（ｂ）のように泡の成長は、上部保護層
温度が３００℃付近から発泡成長が始まり、最大発泡に
達した後、消泡する。実際のヘッドでは、これが繰り返
して行われる。このように、インクの発泡に伴い上部保
護層表面は、例えば６００℃付近まで昇温しており、如
何にインクジェット記録が高温の熱作用を伴って行われ
ているかがわかる。
＝１．３×Ｖth（Ｖthはインクの発泡閾値電圧を示
す）、駆動周波数：６ＫＨｚ、パルス幅：５μsec.とし
た時の、発熱抵抗体に電圧を印加した瞬間からの上部保
護層での表面温度の経時変化を示したものである。ま
た、曲線（ｂ）は、同様に発熱抵抗体に電圧を印加した
瞬間からの発泡した泡の成長状態を示す。曲線（ａ）の
ように、電圧を印加してから昇温が始まり、設定された
所定のパルス時間よりやや遅れて昇温ピーク（発熱抵抗
体からの熱が上部保護層に達するのがやや遅れるため）
となり、それ以降は主として熱拡散により温度が降下す
る。一方、曲線（ｂ）のように泡の成長は、上部保護層
温度が３００℃付近から発泡成長が始まり、最大発泡に
達した後、消泡する。実際のヘッドでは、これが繰り返
して行われる。このように、インクの発泡に伴い上部保
護層表面は、例えば６００℃付近まで昇温しており、如
何にインクジェット記録が高温の熱作用を伴って行われ
ているかがわかる。
【００１０】従って、インクに接する上部保護層は、耐
熱性、機械的特性、化学安定性、耐酸化性、耐アルカリ
性等に優れた膜特性が要求される。上部保護層に用いら
れる材料としては、従来より貴金属、高融点遷移金属、
これらの合金、あるいはこれらの金属の窒化物、ホウ化
物、ケイ化物、炭化物または非晶質シリコン等が知られ
ている。
熱性、機械的特性、化学安定性、耐酸化性、耐アルカリ
性等に優れた膜特性が要求される。上部保護層に用いら
れる材料としては、従来より貴金属、高融点遷移金属、
これらの合金、あるいはこれらの金属の窒化物、ホウ化
物、ケイ化物、炭化物または非晶質シリコン等が知られ
ている。
【００１１】例えば、特開平１-１４５１５８号公報に
見られるように、発熱抵抗体上に絶縁層を介して上部層
を形成し、上部層をＭx（Ｆｅ100-y-zＮｉyＣｒz）
100-x（但し、ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ及び
Ｗからなる群より選ばれた１種以上の元素であり、ｘが
２０〜７０原子％（at.%）、ｙが５〜３０at.%、ｚが１
０〜３０at.%である）からなる組成のアモルファス合金
にすることにより、長寿命の信頼性の高い記録ヘッドが
提案されている。
見られるように、発熱抵抗体上に絶縁層を介して上部層
を形成し、上部層をＭx（Ｆｅ100-y-zＮｉyＣｒz）
100-x（但し、ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ及び
Ｗからなる群より選ばれた１種以上の元素であり、ｘが
２０〜７０原子％（at.%）、ｙが５〜３０at.%、ｚが１
０〜３０at.%である）からなる組成のアモルファス合金
にすることにより、長寿命の信頼性の高い記録ヘッドが
提案されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】近年、インクジェット
記録装置による記録画像の高画質化、高速記録等の高機
能化に対する要求が高まっており、これらの要求を満足
したインクジェット記録装置を達成するために、ヘッド
の構成やインクなどについて種々の改良が多方面から試
みられている。
記録装置による記録画像の高画質化、高速記録等の高機
能化に対する要求が高まっており、これらの要求を満足
したインクジェット記録装置を達成するために、ヘッド
の構成やインクなどについて種々の改良が多方面から試
みられている。
【００１３】インクジェットヘッドの一部を構成する基
体の構造としては、例えば図２に示す構造を挙げること
ができる。
体の構造としては、例えば図２に示す構造を挙げること
ができる。
【００１４】図２（ａ）に示された基体は、発熱抵抗体
層2004と電極層2005とから構成される電気熱変換素子上
に、保護層2006及び上部保護層2007を設けた構成を有す
るもので、図２（ｂ）に示された基体は、図２（ａ）の
保護層の構成を改良したもので、熱作用部2008における
発熱抵抗体層2004からの熱エネルギーをインクに有効に
作用するように、保護層を２層構成とし、かつ熱作用部
2008下方領域での保護層の膜厚を薄くしたものである。
図２（ｂ）の基体は、例えば、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等か
らなる第１保護層2006を形成した後、パターニング等に
より熱作用部2008の下方領域のみ第１保護層2006が形成
されないようにし、次に、同様にしてＳｉＯ膜、ＳｉＮ
膜等からなる第２保護層2006'を形成することにより熱
作用部2008下方領域での保護層部分の膜厚を薄くし、最
後に上部保護層2007を形成することで得ることができ
る。
層2004と電極層2005とから構成される電気熱変換素子上
に、保護層2006及び上部保護層2007を設けた構成を有す
るもので、図２（ｂ）に示された基体は、図２（ａ）の
保護層の構成を改良したもので、熱作用部2008における
発熱抵抗体層2004からの熱エネルギーをインクに有効に
作用するように、保護層を２層構成とし、かつ熱作用部
2008下方領域での保護層の膜厚を薄くしたものである。
図２（ｂ）の基体は、例えば、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等か
らなる第１保護層2006を形成した後、パターニング等に
より熱作用部2008の下方領域のみ第１保護層2006が形成
されないようにし、次に、同様にしてＳｉＯ膜、ＳｉＮ
膜等からなる第２保護層2006'を形成することにより熱
作用部2008下方領域での保護層部分の膜厚を薄くし、最
後に上部保護層2007を形成することで得ることができ
る。
【００１５】このような基板上に設けられる電気変換素
子上の保護層には、絶縁性、インクに対する耐性、イン
ク吐出時における耐キャビテーション性等が要求され
る。図２（ａ）に示すように、保護層の膜厚を実質的に
厚くした構成では、保護層の材質に対する要求性能が多
少緩和され、インク吐出時におけるキャビテーション衝
撃やインクの作用による欠陥部や腐食部の発生を完全に
防止できない材質のものからなる場合でも、保護層が厚
いためにこれらの欠陥部や腐食部の発熱抵抗体層への到
達時間を長くすることができ、結果的にヘッドの更なる
長寿命化を図ることができる。
子上の保護層には、絶縁性、インクに対する耐性、イン
ク吐出時における耐キャビテーション性等が要求され
る。図２（ａ）に示すように、保護層の膜厚を実質的に
厚くした構成では、保護層の材質に対する要求性能が多
少緩和され、インク吐出時におけるキャビテーション衝
撃やインクの作用による欠陥部や腐食部の発生を完全に
防止できない材質のものからなる場合でも、保護層が厚
いためにこれらの欠陥部や腐食部の発熱抵抗体層への到
達時間を長くすることができ、結果的にヘッドの更なる
長寿命化を図ることができる。
【００１６】特に、高速記録に対応してブリーディング
（カラー異色インクで間のにじみ）の発生を抑制するた
めの改良や、高画質化に対応して高発色性、耐水性等の
改良がなされているインク、例えば、Ｃａ、Ｍｇなどの
二価金属塩やキレート錯体を形成する成分を含有するイ
ンクを用いた場合に、インクとの熱化学反応により保護
層が腐食され易くなる場合があり、このようなインクを
用いる場合に対しても、保護層の層厚を厚した構成はヘ
ッドの長寿命化を達成する上で有効である。
（カラー異色インクで間のにじみ）の発生を抑制するた
めの改良や、高画質化に対応して高発色性、耐水性等の
改良がなされているインク、例えば、Ｃａ、Ｍｇなどの
二価金属塩やキレート錯体を形成する成分を含有するイ
ンクを用いた場合に、インクとの熱化学反応により保護
層が腐食され易くなる場合があり、このようなインクを
用いる場合に対しても、保護層の層厚を厚した構成はヘ
ッドの長寿命化を達成する上で有効である。
【００１７】しかしながら、保護層の膜厚を厚くした構
成では発熱抵抗体層で発生した熱エネルギーの熱作用面
への伝播における効率はかえって低下することになる。
成では発熱抵抗体層で発生した熱エネルギーの熱作用面
への伝播における効率はかえって低下することになる。
【００１８】そこで、図２（ｂ）に示すように熱作用部
における保護層を薄膜化することにより、発熱抵抗体層
2004からの熱エネルギーは第２保護層2006'、上部保護
層2007を介してインクに伝達できるため、熱エネルギー
を有効に利用して熱効率を向上させることができる。
における保護層を薄膜化することにより、発熱抵抗体層
2004からの熱エネルギーは第２保護層2006'、上部保護
層2007を介してインクに伝達できるため、熱エネルギー
を有効に利用して熱効率を向上させることができる。
【００１９】ところが、このように保護層を薄くする
と、保護層の構成材料の種類によっては熱作用部におけ
るキャビテーション衝撃やインクの作用による欠陥部や
腐食部が発生した場合に、これらの部分が発熱抵抗体層
に達する時間が保護層の膜厚が厚い場合よりも早くな
り、長寿命化の障害となる。特に、上述したように、Ｃ
ａ、Ｍｇなどの二価金属塩やキレート錯体を形成する成
分が含有されたインクを用いた場合は、この現象が顕著
になる。そこで、保護層の形成材料に対する要求性はよ
り厳格となってくる。
と、保護層の構成材料の種類によっては熱作用部におけ
るキャビテーション衝撃やインクの作用による欠陥部や
腐食部が発生した場合に、これらの部分が発熱抵抗体層
に達する時間が保護層の膜厚が厚い場合よりも早くな
り、長寿命化の障害となる。特に、上述したように、Ｃ
ａ、Ｍｇなどの二価金属塩やキレート錯体を形成する成
分が含有されたインクを用いた場合は、この現象が顕著
になる。そこで、保護層の形成材料に対する要求性はよ
り厳格となってくる。
【００２０】また、インクジェット記録の高速化を更に
進めるためには、従来よりも一層短いパルスによる駆動
が、つまり駆動周波数を上げる必要がある。このような
短パルス駆動においては、ヘッドの熱作用部において短
時間に加熱→発泡→消泡→冷却が繰り返され、従来に比
べて短い時間に、より多くの熱ストレスを受けやすいも
のとなっている。また、短パルス駆動により、インクの
発泡、収縮に伴うキャビテーション衝撃も従来になく短
時間に保護層に集中するため、機械的な衝撃特性に特に
優れた保護層が必要となる。
進めるためには、従来よりも一層短いパルスによる駆動
が、つまり駆動周波数を上げる必要がある。このような
短パルス駆動においては、ヘッドの熱作用部において短
時間に加熱→発泡→消泡→冷却が繰り返され、従来に比
べて短い時間に、より多くの熱ストレスを受けやすいも
のとなっている。また、短パルス駆動により、インクの
発泡、収縮に伴うキャビテーション衝撃も従来になく短
時間に保護層に集中するため、機械的な衝撃特性に特に
優れた保護層が必要となる。
【００２１】図２（ｂ）に示すような薄い保護層を用い
た構成は短パルス駆動により好適なものであるが、保護
層には、先に挙げた薄層化する際に要求される耐キャビ
テーション性と種々の機能性を持たせたインクに対する
耐インク性に加えて、短パルス駆動に特有の熱ストレス
やキャビテーション衝撃にも十分な耐性を有する必要が
ある。
た構成は短パルス駆動により好適なものであるが、保護
層には、先に挙げた薄層化する際に要求される耐キャビ
テーション性と種々の機能性を持たせたインクに対する
耐インク性に加えて、短パルス駆動に特有の熱ストレス
やキャビテーション衝撃にも十分な耐性を有する必要が
ある。
【００２２】しかしながら、保護層を薄く形成した場合
でも、多種のインクが適用でき、かつ記録の更なる高速
化にも対応可能で長寿命が達成できる保護層の構成は未
だ知られていないのが現状である。すなわち、保護層の
構成を設計する上では、上述したような種々の特性等を
考慮してその構成材料や層構造を選択する必要がある
が、従来技術においては、主にインクに対する耐腐食性
に関して保護層を厚くすることで対応しており、更なる
熱利用効率の改善や記録の高速化に対応するには限界が
ある場合が多い。
でも、多種のインクが適用でき、かつ記録の更なる高速
化にも対応可能で長寿命が達成できる保護層の構成は未
だ知られていないのが現状である。すなわち、保護層の
構成を設計する上では、上述したような種々の特性等を
考慮してその構成材料や層構造を選択する必要がある
が、従来技術においては、主にインクに対する耐腐食性
に関して保護層を厚くすることで対応しており、更なる
熱利用効率の改善や記録の高速化に対応するには限界が
ある場合が多い。
【００２３】本発明は、上述した熱作用領域に用いる保
護層に関する種々の課題に鑑みなされたものであり、そ
の主たる目的は、従来のインクジェットヘッド用のイン
クに接する部分を有する保護層について上述した諸問題
を解決し、耐衝撃性、耐熱性、耐インク性、耐酸化性に
優れ、高耐久性を可能とする保護層を有するインクジェ
ット記録ヘッドを提供することにある。
護層に関する種々の課題に鑑みなされたものであり、そ
の主たる目的は、従来のインクジェットヘッド用のイン
クに接する部分を有する保護層について上述した諸問題
を解決し、耐衝撃性、耐熱性、耐インク性、耐酸化性に
優れ、高耐久性を可能とする保護層を有するインクジェ
ット記録ヘッドを提供することにある。
【００２４】本発明の他の目的は、記録画像の高精細化
に対応した小ドッド化や高速記録に対応した高速駆動、
あるいは多様なインクを用いても長寿命である保護層を
備えたインクジェットヘッド用基体、該基体を備えたイ
ンクジェットヘッド、及び該インクジェットヘッドを備
えたインクジェット装置を提供することにある。
に対応した小ドッド化や高速記録に対応した高速駆動、
あるいは多様なインクを用いても長寿命である保護層を
備えたインクジェットヘッド用基体、該基体を備えたイ
ンクジェットヘッド、及び該インクジェットヘッドを備
えたインクジェット装置を提供することにある。
【００２５】本発明の更に他の目的は、上述した優れた
インクジェットヘッドに対して供給されるインクを貯溜
するためのインク貯溜部を含むインクジェット記録用ユ
ニット、及びかかるインクジェットヘッドが装着される
インクジェット装置を提供することにある。
インクジェットヘッドに対して供給されるインクを貯溜
するためのインク貯溜部を含むインクジェット記録用ユ
ニット、及びかかるインクジェットヘッドが装着される
インクジェット装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるインクジ
ェットヘッド用基体は、基板と、該基板上の一対の電極
間に設けられた発熱抵抗体と、該発熱抵抗体上に絶縁層
を介して設けられたインクとの接触面を有する上部保護
層と、を有するインクジェットヘッド用基体において、
前記上部保護層が組成式（Ｉ）： ＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ…（Ｉ） （但し、１０原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋β＜
８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、α＋
β＋γ＋δ＝１００原子％である。）で表わされるアモ
ルファス合金により形成されており、該上部保護層の少
なくともインクとの接触面が該上部保護層の構成成分の
酸化物を含むことを特徴とする。
ェットヘッド用基体は、基板と、該基板上の一対の電極
間に設けられた発熱抵抗体と、該発熱抵抗体上に絶縁層
を介して設けられたインクとの接触面を有する上部保護
層と、を有するインクジェットヘッド用基体において、
前記上部保護層が組成式（Ｉ）： ＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ…（Ｉ） （但し、１０原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋β＜
８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、α＋
β＋γ＋δ＝１００原子％である。）で表わされるアモ
ルファス合金により形成されており、該上部保護層の少
なくともインクとの接触面が該上部保護層の構成成分の
酸化物を含むことを特徴とする。
【００２７】また、本発明にかかるインクジェットヘッ
ドは、液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し、前
記液体を吐出するための熱エネルギーを前記液体に作用
させる部分を有する液流路と、該熱エネルギーを発生す
る発熱抵抗体と、該発熱抵抗体を絶縁層を介して覆う上
部保護層と、を備えるインクジェットヘッドにおいて、
該上部保護層がＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ（但し、１０
原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋β＜８０原子％、
且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、α＋β＋γ＋δ＝
１００原子％である。）からなるアモルファス合金によ
り形成されており、該上部保護層のインクに接する表面
が該上部保護層の構成成分の酸化物を含むことを特徴と
する。
ドは、液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し、前
記液体を吐出するための熱エネルギーを前記液体に作用
させる部分を有する液流路と、該熱エネルギーを発生す
る発熱抵抗体と、該発熱抵抗体を絶縁層を介して覆う上
部保護層と、を備えるインクジェットヘッドにおいて、
該上部保護層がＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ（但し、１０
原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋β＜８０原子％、
且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、α＋β＋γ＋δ＝
１００原子％である。）からなるアモルファス合金によ
り形成されており、該上部保護層のインクに接する表面
が該上部保護層の構成成分の酸化物を含むことを特徴と
する。
【００２８】また、本発明にかかるインクジェット用記
録ユニットは、上記構成のインクジェットヘッドと、該
インクジェットヘッドに供給されるインクを貯溜したイ
ンク貯溜部とを有することを特徴とする。
録ユニットは、上記構成のインクジェットヘッドと、該
インクジェットヘッドに供給されるインクを貯溜したイ
ンク貯溜部とを有することを特徴とする。
【００２９】更に、本発明にかかるインクジェット装置
は、上記構成のインクジェットヘッドまたはインクジェ
ット用記録ユニットと、該インクジェットヘッドまたは
インクジェット用記録ユニットを記録情報に応じて移動
させるためのキャリッジとを有することを特徴とする。
は、上記構成のインクジェットヘッドまたはインクジェ
ット用記録ユニットと、該インクジェットヘッドまたは
インクジェット用記録ユニットを記録情報に応じて移動
させるためのキャリッジとを有することを特徴とする。
【００３０】また、本発明にかかるインクジェットヘッ
ド用基体の製造方法の１態様は、上記構成のインクジェ
ットヘッド用基体における上部保護層を、上記の組成式
（１）の組成を得るための組成を有するＴａ、Ｆｅ、Ｃ
ｒ及びＮｉからなる合金ターゲットを用いたスパッタリ
ング法により形成することを特徴とする。
ド用基体の製造方法の１態様は、上記構成のインクジェ
ットヘッド用基体における上部保護層を、上記の組成式
（１）の組成を得るための組成を有するＴａ、Ｆｅ、Ｃ
ｒ及びＮｉからなる合金ターゲットを用いたスパッタリ
ング法により形成することを特徴とする。
【００３１】また、本発明にかかるインクジェットヘッ
ド用基体の製造方法の他の１態様は、上記構成のインク
ジェットヘッド用基体における上部保護層を、上記の組
成式（１）の組成を得るためのに組成のＦｅ、Ｎｉ及び
Ｃｒ合金ターゲットと、Taターゲットとの２種を用いた
２元スパッタリング法により形成することを特徴とす
る。
ド用基体の製造方法の他の１態様は、上記構成のインク
ジェットヘッド用基体における上部保護層を、上記の組
成式（１）の組成を得るためのに組成のＦｅ、Ｎｉ及び
Ｃｒ合金ターゲットと、Taターゲットとの２種を用いた
２元スパッタリング法により形成することを特徴とす
る。
【００３２】本発明によれば、多様なインクを使用した
場合にも、インクに接する上部保護層が腐食されること
なく、耐衝撃性、耐熱性、耐インク性、耐酸化性に優れ
た保護層を有するインクジェットヘッドを提供すること
ができる。また、本発明は、記録画像の高精細化に対応
した小ドッド化や高速記録に対応した高速駆動において
も、長寿命の保護層を備えたインクジェットヘッド用基
体、該基体を備えたインクジェットヘッド、及び該ヘッ
ドを備えたインクジェット装置にも適用することができ
る。本発明は、更に、上述した優れたインクジェット記
録ヘッドに対して供給されるインクを貯溜するためのイ
ンク貯溜部を含むインクジェット装置用ユニット、及び
かかるインクジェットヘッドが装着されるインクジェッ
ト装置にも適用可能である。
場合にも、インクに接する上部保護層が腐食されること
なく、耐衝撃性、耐熱性、耐インク性、耐酸化性に優れ
た保護層を有するインクジェットヘッドを提供すること
ができる。また、本発明は、記録画像の高精細化に対応
した小ドッド化や高速記録に対応した高速駆動において
も、長寿命の保護層を備えたインクジェットヘッド用基
体、該基体を備えたインクジェットヘッド、及び該ヘッ
ドを備えたインクジェット装置にも適用することができ
る。本発明は、更に、上述した優れたインクジェット記
録ヘッドに対して供給されるインクを貯溜するためのイ
ンク貯溜部を含むインクジェット装置用ユニット、及び
かかるインクジェットヘッドが装着されるインクジェッ
ト装置にも適用可能である。
【００３３】
【発明の実施の形態】図１は本発明の構成を適用し得る
インクジェットヘッドにおけるインクを発泡させるため
の電気熱変換素子の配置を説明するための液流路（イン
ク流路）の流路壁より基板側を部分的に示す展開平面図
である。図２（ａ）及び（ｂ）は、図１で示されたＸ−
Ｘ’一点鎖線に沿って基板面に垂直に切断した時の基体
の模式的な切断面部分図であり、それぞれ別の態様を示
す。
インクジェットヘッドにおけるインクを発泡させるため
の電気熱変換素子の配置を説明するための液流路（イン
ク流路）の流路壁より基板側を部分的に示す展開平面図
である。図２（ａ）及び（ｂ）は、図１で示されたＸ−
Ｘ’一点鎖線に沿って基板面に垂直に切断した時の基体
の模式的な切断面部分図であり、それぞれ別の態様を示
す。
【００３４】図１に示すインクジェットヘッドは、複数
の吐出口1001が設けられ、また、これからそれぞれイン
クを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する
電気熱変換素子1002が各インク流路1003毎に基板1004上
に設けられている。電気熱変換素子1002は、主に発熱抵
抗体1005及びこれに電力を供給するための電極配線100
6、並びにこれらを保護する絶縁膜1007により構成され
る。なお、図２（ａ）及び（ｂ）における電極配線を構
成する電極層2005の２つの対向する端部間に位置する発
熱抵抗体層2004の電極層で覆われていない部分が発熱抵
抗体を形成する。
の吐出口1001が設けられ、また、これからそれぞれイン
クを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する
電気熱変換素子1002が各インク流路1003毎に基板1004上
に設けられている。電気熱変換素子1002は、主に発熱抵
抗体1005及びこれに電力を供給するための電極配線100
6、並びにこれらを保護する絶縁膜1007により構成され
る。なお、図２（ａ）及び（ｂ）における電極配線を構
成する電極層2005の２つの対向する端部間に位置する発
熱抵抗体層2004の電極層で覆われていない部分が発熱抵
抗体を形成する。
【００３５】各インク流路1003は複数の流路壁1008が一
体的に形成された天板（図示していない）を、基板1004
上の電気熱変換素子等との相対位置を画像処理等の手段
により位置合わせしながら接合することで形成される。
各インク流路1003は、その吐出口1001と反対側の端部が
共通液室1009（一部の図示）と連通しており、この共通
液室1009にはインクタンク（図示せず）から供給される
インクが貯留される。共通液室1009に供給されたインク
は、ここから各インク流路1003に導かれ、吐出口1001近
傍でメニスカスを形成して保持される。この時電気熱変
換素子1002を選択的に駆動させることにより、その発生
する熱エネルギーを利用して熱作用面上のインクを急激
に加熱沸騰させ、この時の衝撃力によってインクを吐出
させる。
体的に形成された天板（図示していない）を、基板1004
上の電気熱変換素子等との相対位置を画像処理等の手段
により位置合わせしながら接合することで形成される。
各インク流路1003は、その吐出口1001と反対側の端部が
共通液室1009（一部の図示）と連通しており、この共通
液室1009にはインクタンク（図示せず）から供給される
インクが貯留される。共通液室1009に供給されたインク
は、ここから各インク流路1003に導かれ、吐出口1001近
傍でメニスカスを形成して保持される。この時電気熱変
換素子1002を選択的に駆動させることにより、その発生
する熱エネルギーを利用して熱作用面上のインクを急激
に加熱沸騰させ、この時の衝撃力によってインクを吐出
させる。
【００３６】図２（ａ）において、2001はシリコン基
板、2002は熱酸化膜からなる蓄熱層を示すものであり、
2003は、蓄熱を兼ねるＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等からなる層
間膜、2004は発熱抵抗体層、2005はＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、
Ａｌ−Ｃｕ等の金属材料からなる配線としての電極層、
2006はＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等からなる絶縁層としても機
能する保護層を示す。2007は、発熱抵抗体の発熱に伴う
化学的、物理的衝撃から電子熱変換素子を守るための上
部保護層である。また、2008は発熱抵抗体層2004の発熱
抵抗体で発生した熱がインクに作用する熱作用部であ
る。
板、2002は熱酸化膜からなる蓄熱層を示すものであり、
2003は、蓄熱を兼ねるＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等からなる層
間膜、2004は発熱抵抗体層、2005はＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、
Ａｌ−Ｃｕ等の金属材料からなる配線としての電極層、
2006はＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等からなる絶縁層としても機
能する保護層を示す。2007は、発熱抵抗体の発熱に伴う
化学的、物理的衝撃から電子熱変換素子を守るための上
部保護層である。また、2008は発熱抵抗体層2004の発熱
抵抗体で発生した熱がインクに作用する熱作用部であ
る。
【００３７】この図２（ａ）の構成における保護層2006
の膜厚は通常、５００ｎｍ〜１０００ｎｍから選択され
る。
の膜厚は通常、５００ｎｍ〜１０００ｎｍから選択され
る。
【００３８】インクジェットヘッドにおける熱作用部
は、発熱抵抗体での熱発生により高温にさらされると共
に、インクの発泡、収縮に伴い、キャビテーション衝撃
や、インクによる化学的作用を主に受ける部分である。
よって、熱作用部には、このキャビテーション衝撃や、
インクによる化学的作用から電気熱変換素子を保護する
ために上部保護層が設けられる。このインクに接する上
部保護層は、耐熱性、機械的特性、化学安定性、耐酸化
性、耐アルカリ性等に優れた膜特性が要求され、本発明
では、上記組成式（１）で示されるアモルファス合金か
ら上部保護層が形成される。
は、発熱抵抗体での熱発生により高温にさらされると共
に、インクの発泡、収縮に伴い、キャビテーション衝撃
や、インクによる化学的作用を主に受ける部分である。
よって、熱作用部には、このキャビテーション衝撃や、
インクによる化学的作用から電気熱変換素子を保護する
ために上部保護層が設けられる。このインクに接する上
部保護層は、耐熱性、機械的特性、化学安定性、耐酸化
性、耐アルカリ性等に優れた膜特性が要求され、本発明
では、上記組成式（１）で示されるアモルファス合金か
ら上部保護層が形成される。
【００３９】なお、上記組成式（１）におけるαは、１
０原子％（at.%）≦α≦２０at.%であることが好まし
い。また、γ≧７at.%、且つ、δ≧１５at.%であること
が好ましく、更に、γ≧８at.%、且つ、δ≧１７at.%で
あることがより好ましい。一方、この上部保護層の膜厚
は例えば１０〜５００ｎｍ、好ましくは５０〜２００ｎ
ｍにすることが好ましい。
０原子％（at.%）≦α≦２０at.%であることが好まし
い。また、γ≧７at.%、且つ、δ≧１５at.%であること
が好ましく、更に、γ≧８at.%、且つ、δ≧１７at.%で
あることがより好ましい。一方、この上部保護層の膜厚
は例えば１０〜５００ｎｍ、好ましくは５０〜２００ｎ
ｍにすることが好ましい。
【００４０】このアモルファス合金膜ではＴａの量が１
０at.%〜２０at.%の範囲と、従来のＴａ系合金のものよ
りも低く設定してある。このような低Ｔａ比を採用する
ことで、合金に適度なアモルファス領域を付与して不動
態膜化し、腐食反応の起点となる結晶界面の存在個所を
有意に減少させ、耐キャビテーション性を良好なレベル
に維持しつつ、耐インク性を向上させることができる。
更に、アモルファス合金膜の表面にその構成成分の酸化
物が存在する、好ましくはかかる酸化物の膜でその表面
が被覆されていることで、耐インク性が更に向上したも
のとなっている。すなわち、このアモルファス合金膜か
らなる上部保護層の少なくともインクとの接触面の表面
は、上部保護層の構成成分の酸化物膜で被覆されている
ことが好ましく、その酸化物膜の膜厚がは５ｎｍ以上３
０ｎｍ以下であることが好ましい。
０at.%〜２０at.%の範囲と、従来のＴａ系合金のものよ
りも低く設定してある。このような低Ｔａ比を採用する
ことで、合金に適度なアモルファス領域を付与して不動
態膜化し、腐食反応の起点となる結晶界面の存在個所を
有意に減少させ、耐キャビテーション性を良好なレベル
に維持しつつ、耐インク性を向上させることができる。
更に、アモルファス合金膜の表面にその構成成分の酸化
物が存在する、好ましくはかかる酸化物の膜でその表面
が被覆されていることで、耐インク性が更に向上したも
のとなっている。すなわち、このアモルファス合金膜か
らなる上部保護層の少なくともインクとの接触面の表面
は、上部保護層の構成成分の酸化物膜で被覆されている
ことが好ましく、その酸化物膜の膜厚がは５ｎｍ以上３
０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４１】このように、上部保護層の表面にＣｒを主
体とする酸化膜を形成することにより、各種のインク、
特にＣａやＭｇなどの２価金属塩やキレート錯体を形成
する成分が含有されたインクにおいても、不働態膜とし
ての効果が発揮され、各部からのインクによる侵食を防
止することができる。
体とする酸化膜を形成することにより、各種のインク、
特にＣａやＭｇなどの２価金属塩やキレート錯体を形成
する成分が含有されたインクにおいても、不働態膜とし
ての効果が発揮され、各部からのインクによる侵食を防
止することができる。
【００４２】上記Ｃｒを主体とする酸化膜の形成方法と
しては、上部保護層が形成された後に、大気中かあるい
は酸素雰囲気中で熱処理する方法を挙げることができ
る。例えば、オーブン中で５０℃〜２００℃に加熱処理
することにより行なわれる。あるいは、上部保護層をス
パッタリング装置で形成した後に、同装置に酸素ガスを
導入して加熱することにより酸化膜を形成してもよい。
または、インクジェットヘッド形態に構成した後に、パ
ルス印加の駆動を行うことにより酸化膜を形成してもよ
い。
しては、上部保護層が形成された後に、大気中かあるい
は酸素雰囲気中で熱処理する方法を挙げることができ
る。例えば、オーブン中で５０℃〜２００℃に加熱処理
することにより行なわれる。あるいは、上部保護層をス
パッタリング装置で形成した後に、同装置に酸素ガスを
導入して加熱することにより酸化膜を形成してもよい。
または、インクジェットヘッド形態に構成した後に、パ
ルス印加の駆動を行うことにより酸化膜を形成してもよ
い。
【００４３】また、この上部保護層の膜応力は、少なく
とも圧縮応力を有し、１．０×１０ 10ｄｙｎｅ／ｃｍ2
以下であることが好ましい。
とも圧縮応力を有し、１．０×１０ 10ｄｙｎｅ／ｃｍ2
以下であることが好ましい。
【００４４】また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の保護層
の構成を改良し、熱作用部における発熱抵抗体層2004か
らの熱エネルギーをインクにより有効に作用するよう
に、保護層を２層構成にし、かつ熱作用部下方領域での
保護層の厚さ（熱作用部表面から発熱抵抗体層までの距
離）を小さくしたものである。すなわち、ＳｉＯ膜、Ｓ
ｉＮ膜等からなる第１保護層2006を形成した後、パター
ニング等により熱作用部のみ第１保護層2006が形成され
ないようにし、次に、同様にしてSiO膜、SiN膜等からな
る第２保護層2006'を形成することにより熱作用部の保
護層の膜厚を薄くし、最後に上部保護層2007を形成した
ものである。このように、熱作用部における保護層をさ
らに薄膜化することにより、発熱抵抗体層2004からの熱
エネルギーは第２保護層2006'、上部保護層2007を介し
てインクに伝達できるため、熱エネルギーを一層有効に
利用することができる。
の構成を改良し、熱作用部における発熱抵抗体層2004か
らの熱エネルギーをインクにより有効に作用するよう
に、保護層を２層構成にし、かつ熱作用部下方領域での
保護層の厚さ（熱作用部表面から発熱抵抗体層までの距
離）を小さくしたものである。すなわち、ＳｉＯ膜、Ｓ
ｉＮ膜等からなる第１保護層2006を形成した後、パター
ニング等により熱作用部のみ第１保護層2006が形成され
ないようにし、次に、同様にしてSiO膜、SiN膜等からな
る第２保護層2006'を形成することにより熱作用部の保
護層の膜厚を薄くし、最後に上部保護層2007を形成した
ものである。このように、熱作用部における保護層をさ
らに薄膜化することにより、発熱抵抗体層2004からの熱
エネルギーは第２保護層2006'、上部保護層2007を介し
てインクに伝達できるため、熱エネルギーを一層有効に
利用することができる。
【００４５】上記構成における各部分は、定法に従って
形成できる。なお、上部保護層2007は、各種成膜法で作
製可能であるが一般的には電源として高周波(RF)電源、
または直流(DC)電源を用いたマグネトロンスパッタリン
グ法により形成することができる。
形成できる。なお、上部保護層2007は、各種成膜法で作
製可能であるが一般的には電源として高周波(RF)電源、
または直流(DC)電源を用いたマグネトロンスパッタリン
グ法により形成することができる。
【００４６】図４は、上部保護層を成膜するスパッタリ
ング装置の概要を示すものである。図４において、4001
はあらかじめ所定の組成、すなわち上記組成式（１）を
満たすアモルファス合金層を得るために必要な組成に作
製されたTa-Fe-Cr-Niからなるターゲット、4002は平板
マグネット、4011は基板への成膜を制御するシャッタ
ー、4003は基板ホルダー、4004は基板、4006はターゲッ
ト4001と基板ホルダー4003に接続された電源である。さ
らに、図４において、4008は成膜室4009の外周壁を囲ん
で設けられた外部ヒーターである。外部ヒーター4008
は、成膜室4009の雰囲気温度を調節するのに使用され
る。基板ホルダー4003の裏面には、基板の温度制御を行
う内部ヒーター4005が設けられている。基板4004の温度
制御は、外部ヒーター4008を併用して行うことが好まし
い。
ング装置の概要を示すものである。図４において、4001
はあらかじめ所定の組成、すなわち上記組成式（１）を
満たすアモルファス合金層を得るために必要な組成に作
製されたTa-Fe-Cr-Niからなるターゲット、4002は平板
マグネット、4011は基板への成膜を制御するシャッタ
ー、4003は基板ホルダー、4004は基板、4006はターゲッ
ト4001と基板ホルダー4003に接続された電源である。さ
らに、図４において、4008は成膜室4009の外周壁を囲ん
で設けられた外部ヒーターである。外部ヒーター4008
は、成膜室4009の雰囲気温度を調節するのに使用され
る。基板ホルダー4003の裏面には、基板の温度制御を行
う内部ヒーター4005が設けられている。基板4004の温度
制御は、外部ヒーター4008を併用して行うことが好まし
い。
【００４７】図４の装置を用いた成膜は、以下の様に行
われる。まず、排気ポンプ4007を用いて成膜室4009を１
×１０-5〜１×１０-6Paまで排気する。次いで、アルゴ
ンガスを、マスフローコントローラー（不図示）を介し
てガス導入口4010から成膜室4009に導入される。この
時、基板温度及び雰囲気温度が所定の温度になるように
内部ヒーター4005、外部ヒーター4008を調節する。次
に、電源4006からターゲット4001にパワーを印加してス
パッタリング放電を行い、シャッター4011を調節して、
基板4004の上に薄膜を形成させる。
われる。まず、排気ポンプ4007を用いて成膜室4009を１
×１０-5〜１×１０-6Paまで排気する。次いで、アルゴ
ンガスを、マスフローコントローラー（不図示）を介し
てガス導入口4010から成膜室4009に導入される。この
時、基板温度及び雰囲気温度が所定の温度になるように
内部ヒーター4005、外部ヒーター4008を調節する。次
に、電源4006からターゲット4001にパワーを印加してス
パッタリング放電を行い、シャッター4011を調節して、
基板4004の上に薄膜を形成させる。
【００４８】上部保護層の成膜は、上記のTa-Fe-Cr-Ni
からなる合金ターゲットを用いたスパッタリング法に限
定されるばかりでなく、別々のTaターゲットとFe-Cr-Ni
ターゲットを用い、それぞれに接続された２台の電源か
らパワーを印加する、２元同時スパッタリング法により
形成することも可能である。この場合は、各々のターゲ
ットに印加するパワーを単独に制御することが可能とな
る。
からなる合金ターゲットを用いたスパッタリング法に限
定されるばかりでなく、別々のTaターゲットとFe-Cr-Ni
ターゲットを用い、それぞれに接続された２台の電源か
らパワーを印加する、２元同時スパッタリング法により
形成することも可能である。この場合は、各々のターゲ
ットに印加するパワーを単独に制御することが可能とな
る。
【００４９】また、上述したように、上部保護層の形成
の際には、基板の温度を100〜300℃に加熱することによ
り強い膜密着力を得ることができる。また、上述したよ
うな比較的運動エネルギーの大きな粒子を形成できるス
パッタリング法により成膜することにより、強い膜密着
力を得ることができる。
の際には、基板の温度を100〜300℃に加熱することによ
り強い膜密着力を得ることができる。また、上述したよ
うな比較的運動エネルギーの大きな粒子を形成できるス
パッタリング法により成膜することにより、強い膜密着
力を得ることができる。
【００５０】更に、膜応力としては、少なくとも圧縮応
力を有し、1.0×1010dyne/cm2以下にすることにより同
様に強い膜密着力を得ることができる。この膜応力は、
成膜装置に導入するＡｒガス流量やターゲットに印加す
るパワー、基板加熱温度を適宜設定することにより調整
すればよい。
力を有し、1.0×1010dyne/cm2以下にすることにより同
様に強い膜密着力を得ることができる。この膜応力は、
成膜装置に導入するＡｒガス流量やターゲットに印加す
るパワー、基板加熱温度を適宜設定することにより調整
すればよい。
【００５１】本発明にかかるアモルファス合金膜からな
る上部保護層は、その下部に設けられる保護層が厚い場
合でも、薄い場合にも好適に適用できる。
る上部保護層は、その下部に設けられる保護層が厚い場
合でも、薄い場合にも好適に適用できる。
【００５２】図６は、本発明にかかる上部保護層を有す
るインクジェットヘッドが適用された、インクジェット
記録装置の一構成例を示す縦断面図である。図６におい
て、インクタンク（不図示）から供給された各種インク
は、熱作用部において加熱、発泡し、インクの吐出が行
われる。この時、発熱抵抗体層には、制御された所定の
パルス信号が、駆動手段により印加される。
るインクジェットヘッドが適用された、インクジェット
記録装置の一構成例を示す縦断面図である。図６におい
て、インクタンク（不図示）から供給された各種インク
は、熱作用部において加熱、発泡し、インクの吐出が行
われる。この時、発熱抵抗体層には、制御された所定の
パルス信号が、駆動手段により印加される。
【００５３】また、図８は本発明を適用し得るインクジ
ェット装置の一例の外観図で、駆動モータ2101の正逆回
転に連動して駆動力伝達ギア2102、2103を介して回転す
るリードスクリュー2104の螺旋溝2121に対して係合する
キャリッジ2120上に搭載されており、前駆動モータ2101
の動力によってキャリッジ2120とともにガイド2119に沿
って矢印a、b方向に往復移動される。不図示の記録媒体
給送装置によってプラテン2106上に搬送される記録用紙
P用の紙押え板2105は、キャリッジ2120移動方向にわた
って記録用紙をプラテン2106に対して押圧する。
ェット装置の一例の外観図で、駆動モータ2101の正逆回
転に連動して駆動力伝達ギア2102、2103を介して回転す
るリードスクリュー2104の螺旋溝2121に対して係合する
キャリッジ2120上に搭載されており、前駆動モータ2101
の動力によってキャリッジ2120とともにガイド2119に沿
って矢印a、b方向に往復移動される。不図示の記録媒体
給送装置によってプラテン2106上に搬送される記録用紙
P用の紙押え板2105は、キャリッジ2120移動方向にわた
って記録用紙をプラテン2106に対して押圧する。
【００５４】2107、2108はフォトカプラでキャリッジ21
20のレバー2109のこの域での存在を確認して駆動モータ
2101の回転方向切り替え等を行うためのホームポジショ
ン検知手段である。2110は記録ヘッド2200の全面をキャ
ップするキャップ部材2111を支持する部材で、2112は前
記キャップ部材2111内を吸引する吸引手段で、キャップ
内開口2113を介して記録ヘッド2200の吸引回復を行う。
2114はクリーニングブレードで、2115はこのブレードを
前後方向に移動可能にする移動部材であり、本体支持板
2116にこれらは支持されている。クリーニングブレード
2114は、この形態でなく周知のクリーニングブレードが
本体に適用できることは言うまでもない。
20のレバー2109のこの域での存在を確認して駆動モータ
2101の回転方向切り替え等を行うためのホームポジショ
ン検知手段である。2110は記録ヘッド2200の全面をキャ
ップするキャップ部材2111を支持する部材で、2112は前
記キャップ部材2111内を吸引する吸引手段で、キャップ
内開口2113を介して記録ヘッド2200の吸引回復を行う。
2114はクリーニングブレードで、2115はこのブレードを
前後方向に移動可能にする移動部材であり、本体支持板
2116にこれらは支持されている。クリーニングブレード
2114は、この形態でなく周知のクリーニングブレードが
本体に適用できることは言うまでもない。
【００５５】また、2117は、吸引回復の吸引を開始する
ためのレバーで、キャリッジ2120と係合するカム2118の
移動に伴って移動し、駆動モータ2101からの駆動力がク
ラッチ切り替え等の公知の伝達手段で移動制御される。
前記記録ヘッド2200に設けられた発熱部2110に信号を付
与したり、上述した各機構の駆動制御を司ったりする記
録制御部は、記録装置本体側に設けられている（不図
示）。
ためのレバーで、キャリッジ2120と係合するカム2118の
移動に伴って移動し、駆動モータ2101からの駆動力がク
ラッチ切り替え等の公知の伝達手段で移動制御される。
前記記録ヘッド2200に設けられた発熱部2110に信号を付
与したり、上述した各機構の駆動制御を司ったりする記
録制御部は、記録装置本体側に設けられている（不図
示）。
【００５６】上述したような構成のインクジェット記録
装置2100は、前記記録媒体給送装置によってプラテン21
06上に搬送される記録用紙Pに対し、記録ヘッド2200が
前記記録用紙Ｐの全幅にわたって往復運動しながら記録
を行うものであり、記録ヘッド2200は上述したような方
法で製造したものを用いているため、高精度で高速な記
録が可能である。
装置2100は、前記記録媒体給送装置によってプラテン21
06上に搬送される記録用紙Pに対し、記録ヘッド2200が
前記記録用紙Ｐの全幅にわたって往復運動しながら記録
を行うものであり、記録ヘッド2200は上述したような方
法で製造したものを用いているため、高精度で高速な記
録が可能である。
【００５７】
【実施例】以下、アモルファス合金層の成膜例、この合
金層からなる上部保護層を用いたインクジェットヘッド
等についての実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。なお、本発明はかかる実施例等により限定されるも
のではない。
金層からなる上部保護層を用いたインクジェットヘッド
等についての実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。なお、本発明はかかる実施例等により限定されるも
のではない。
【００５８】（成膜例１）図４に示した装置を使用し、
かつ上述した成膜方法を利用して、上部保護層用のアモ
ルファス合金層をシリコンウエハ上に形成した際におけ
る膜物性について評価した。その際の成膜操作及び膜物
性の評価について以下に示す。
かつ上述した成膜方法を利用して、上部保護層用のアモ
ルファス合金層をシリコンウエハ上に形成した際におけ
る膜物性について評価した。その際の成膜操作及び膜物
性の評価について以下に示す。
【００５９】＜成膜操作＞まず、単結晶シリコンウエハ
上に熱酸化膜を形成し、このシリコンウエハ（基板400
4）を図４の装置の成膜室4009内の基板ホルダ4003上に
セットした。次いで、排気ポンプ4007により成膜室4009
内を8×10-6Paまで排気した。その後、アルゴンガスを
ガス導入口4010から成膜室4009に導入し、成膜室4009内
の条件を以下のようにした。
上に熱酸化膜を形成し、このシリコンウエハ（基板400
4）を図４の装置の成膜室4009内の基板ホルダ4003上に
セットした。次いで、排気ポンプ4007により成膜室4009
内を8×10-6Paまで排気した。その後、アルゴンガスを
ガス導入口4010から成膜室4009に導入し、成膜室4009内
の条件を以下のようにした。
【００６０】[成膜条件] 基板温度：200℃ 成膜室内ガス雰囲気温度：200℃ 成膜室内混合ガス圧力：0.3Pa
【００６１】次いで、TaターゲットとFe-Ni-Cr合金 (Fe
74Ni8Cr18)ターゲットを用いて、各ターゲットに投入す
るパワーを、Taターゲットは300Wと固定し、Fe-Ni-Cr合
金ターゲットのパワーを可変とした２元スパッタリング
法によりシリコンウエハの熱酸化膜上に２００ｎｍの膜
厚でTaαFeβNiγCrδ膜を形成し、試料1〜4を得た。
74Ni8Cr18)ターゲットを用いて、各ターゲットに投入す
るパワーを、Taターゲットは300Wと固定し、Fe-Ni-Cr合
金ターゲットのパワーを可変とした２元スパッタリング
法によりシリコンウエハの熱酸化膜上に２００ｎｍの膜
厚でTaαFeβNiγCrδ膜を形成し、試料1〜4を得た。
【００６２】〈膜物性評価〉得られた上記試料1〜4につ
いてRBS（ラザフォード後方散乱）分析を行い、各試料
のTaαFeβNiγCrδ膜の組成分析を行った。その結果を
表１および図５に示す。図５は、Fe-Ni-Cr合金ターゲッ
トのパワー（Taターゲットパワーは固定）に対する各種
金属の組成比(濃度)を示し、それぞれ曲線(A)はTa、曲
線(B)はFe、曲線(C)はNi、曲線(D)はCrの濃度を示す。
図5よりFe-Ni-Cr合金ターゲットのパワーが増加するほ
ど膜中のFe、Cr、Niの濃度がそれぞれ増加していること
が解かる。
いてRBS（ラザフォード後方散乱）分析を行い、各試料
のTaαFeβNiγCrδ膜の組成分析を行った。その結果を
表１および図５に示す。図５は、Fe-Ni-Cr合金ターゲッ
トのパワー（Taターゲットパワーは固定）に対する各種
金属の組成比(濃度)を示し、それぞれ曲線(A)はTa、曲
線(B)はFe、曲線(C)はNi、曲線(D)はCrの濃度を示す。
図5よりFe-Ni-Cr合金ターゲットのパワーが増加するほ
ど膜中のFe、Cr、Niの濃度がそれぞれ増加していること
が解かる。
【００６３】次に、上記のように、基板4004上に形成さ
れた上部保護層ＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ膜のX線回折
測定を行い、構造解析を行った。その結果、Ｔａ量が支
配的なときには鋭い回折ピークを示していたものが、Ｔ
ａ量が減少するに伴い、回折ピークはブロードになりア
モルファス構造が進行することが明らかとなった。
れた上部保護層ＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ膜のX線回折
測定を行い、構造解析を行った。その結果、Ｔａ量が支
配的なときには鋭い回折ピークを示していたものが、Ｔ
ａ量が減少するに伴い、回折ピークはブロードになりア
モルファス構造が進行することが明らかとなった。
【００６４】〈膜応力について〉次に、各試料の膜応力
について、成膜の前後における基板変形量により測定し
た。その結果Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの組成が多いほど膜応力
は、圧縮応力から引っ張り応力へと変化する傾向が見ら
れ、膜の密着力の低下の傾向が現われた。そして、試料
１においては そこで、膜応力としては、少なくとも圧
縮応力を有し、１．０×１０10ｄｙｎｅ／ｃｍ2以下に
することにより同様に強い膜密着力を得ることができ
た。
について、成膜の前後における基板変形量により測定し
た。その結果Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの組成が多いほど膜応力
は、圧縮応力から引っ張り応力へと変化する傾向が見ら
れ、膜の密着力の低下の傾向が現われた。そして、試料
１においては そこで、膜応力としては、少なくとも圧
縮応力を有し、１．０×１０10ｄｙｎｅ／ｃｍ2以下に
することにより同様に強い膜密着力を得ることができ
た。
【００６５】
【表１】
【００６６】（実施例１） ＜インクジェット用特性評価＞本実施例によるインクジ
ェット特性としての評価を行う試料の基板は、Ｓｉ基板
あるいは既に駆動用のＩＣを作り込んだＳｉ基板を用い
る。Ｓｉ基板の場合は、熱酸化法、スパッタ法、ＣＶＤ
法などによって膜厚１．８μmのＳｉＯ2の蓄熱層2002
（図２（ｂ））を形成し、ＩＣを作り込んだＳｉ基板も
同様にその製造プロセス中で、ＳｉＯ2の蓄熱層を形成
しておく。
ェット特性としての評価を行う試料の基板は、Ｓｉ基板
あるいは既に駆動用のＩＣを作り込んだＳｉ基板を用い
る。Ｓｉ基板の場合は、熱酸化法、スパッタ法、ＣＶＤ
法などによって膜厚１．８μmのＳｉＯ2の蓄熱層2002
（図２（ｂ））を形成し、ＩＣを作り込んだＳｉ基板も
同様にその製造プロセス中で、ＳｉＯ2の蓄熱層を形成
しておく。
【００６７】次に、スパッタ法、ＣＶＤ法などによって
ＳｉＯ2成る膜厚１．２μmの層間絶縁膜2003を形成し
た。次いで、Ta-Siターゲットを用いた反応性スパッタ
リング法により、５００ｎｍのＴａ35Ｓｉ22Ｎ43発熱抵
抗体層2004を形成した。この時の基板温度は200℃で行
った。電極配線2005としてＡｌ膜を550nmをスパッタリ
ング法により形成した。
ＳｉＯ2成る膜厚１．２μmの層間絶縁膜2003を形成し
た。次いで、Ta-Siターゲットを用いた反応性スパッタ
リング法により、５００ｎｍのＴａ35Ｓｉ22Ｎ43発熱抵
抗体層2004を形成した。この時の基板温度は200℃で行
った。電極配線2005としてＡｌ膜を550nmをスパッタリ
ング法により形成した。
【００６８】次に、フォトリソ法を用いてパターン形成
し、Ａｌ膜を取り除いた２０μｍ×３０μｍの熱作用部
2008を形成した。次に、第１保護膜2006としてプラズマ
ＣＶＤ法によって、ＳｉＯから成る膜厚8000Åの絶縁体
を形成し、パターニングにより熱作用部のみ膜が形成さ
れないように加工を行った。次に、第２保護膜2006'と
してプラズマCVD法によって、SiNから成る膜厚200nmの
絶縁体を形成し、最後に上部保護層2007としてスパッタ
リング法により、表２に示すような本発明にかかるＴａ
αＦｅβＮｉγＣｒδ膜を膜厚150nm形成し、フォトリ
ソ法により図２（ｂ）に示す構成を有するインクジェッ
ト用基体を作製した。
し、Ａｌ膜を取り除いた２０μｍ×３０μｍの熱作用部
2008を形成した。次に、第１保護膜2006としてプラズマ
ＣＶＤ法によって、ＳｉＯから成る膜厚8000Åの絶縁体
を形成し、パターニングにより熱作用部のみ膜が形成さ
れないように加工を行った。次に、第２保護膜2006'と
してプラズマCVD法によって、SiNから成る膜厚200nmの
絶縁体を形成し、最後に上部保護層2007としてスパッタ
リング法により、表２に示すような本発明にかかるＴａ
αＦｅβＮｉγＣｒδ膜を膜厚150nm形成し、フォトリ
ソ法により図２（ｂ）に示す構成を有するインクジェッ
ト用基体を作製した。
【００６９】このようにして作製された基体を用いてイ
ンクジェット用ヘッドを更に作製した。図６は、本発明
にかかる上部保護層を有するインクジェットヘッドが適
用された、インクジェット記録装置の一構成例を示す縦
断面図である。図６において、インクタンク（不図示）
から供給された各種インクは、熱作用部において加熱、
発泡し、インクの吐出が行われる。この時、発熱抵抗体
層には、制御された所定のパルス信号が、駆動手段によ
り印加される。
ンクジェット用ヘッドを更に作製した。図６は、本発明
にかかる上部保護層を有するインクジェットヘッドが適
用された、インクジェット記録装置の一構成例を示す縦
断面図である。図６において、インクタンク（不図示）
から供給された各種インクは、熱作用部において加熱、
発泡し、インクの吐出が行われる。この時、発熱抵抗体
層には、制御された所定のパルス信号が、駆動手段によ
り印加される。
【００７０】これらのインクジェット記録装置を用い
て、吐出耐久試験を行った。この試験は、駆動周波数１
０ＫＨｚ、パルス幅は２μｓｅｃ．とし、連続して吐出
させてインクジェット記録ヘッドが吐出できなくなるま
での寿命を調べた。この時の駆動電圧Ｖopは、１．３×
Ｖthとした。尚、Ｖthはインクを吐出する発泡閾値電圧
を示す。また、インクは、硝酸基の入った二価金属塩Ｃ
ａ（ＮＯ3）2・４Ｈ2Ｏを約４％程度含有するインクを
用いた。
て、吐出耐久試験を行った。この試験は、駆動周波数１
０ＫＨｚ、パルス幅は２μｓｅｃ．とし、連続して吐出
させてインクジェット記録ヘッドが吐出できなくなるま
での寿命を調べた。この時の駆動電圧Ｖopは、１．３×
Ｖthとした。尚、Ｖthはインクを吐出する発泡閾値電圧
を示す。また、インクは、硝酸基の入った二価金属塩Ｃ
ａ（ＮＯ3）2・４Ｈ2Ｏを約４％程度含有するインクを
用いた。
【００７１】表２のように２．０×１０9パルス数まで
連続吐出を行っても安定した吐出が可能であった。
連続吐出を行っても安定した吐出が可能であった。
【００７２】この吐出耐久試験に用いたインクジェット
用ヘッドを分解して調査を行った結果、上部保護層に腐
食が見受けられないことが明らかとなった。これはＴａ
αＦｅβＮｉγＣｒδ上部保護層が優れた耐久性を有し
ていることを示している。これは、膜の断面分析により
表面にＣrを主体とする酸化膜が約２０ｎｍの厚さで形
成されており、この酸化膜からなる不働態膜が腐食防止
に効果があると思われる。
用ヘッドを分解して調査を行った結果、上部保護層に腐
食が見受けられないことが明らかとなった。これはＴａ
αＦｅβＮｉγＣｒδ上部保護層が優れた耐久性を有し
ていることを示している。これは、膜の断面分析により
表面にＣrを主体とする酸化膜が約２０ｎｍの厚さで形
成されており、この酸化膜からなる不働態膜が腐食防止
に効果があると思われる。
【００７３】（比較例１）上部保護層2007をＴａ膜で形
成する以外は実施例１と同様にしてインクジェット用ヘ
ッドを作製した。このインクジェット用ヘッドを用いて
実施例２と同様に吐出耐久試験を行い、その結果を表２
に示す。表２のように、比較例１では３．０×１０7パ
ルス程度で吐出することができなくなった。そこでパル
ス数を５．０×１０6回、１．０×１０7回、３．０×１
０7回と変えながら連続吐出を行った後、このインクジ
ェット用ヘッドを分解して調査を行った。そのパルス数
の経過による熱作用部における変化を模式的断面図で示
したのが図７（ａ）〜（ｄ）である。図７（ａ）〜
（ｄ）のようにパルス数が増加するに伴い、上部保護層
の腐食が進行していく。そして、パルス数が３．０×１
０7まで連続吐出を行ったものではその腐食が発熱抵抗
体層にまで達し、発熱抵抗体層が断線していることが判
明した。
成する以外は実施例１と同様にしてインクジェット用ヘ
ッドを作製した。このインクジェット用ヘッドを用いて
実施例２と同様に吐出耐久試験を行い、その結果を表２
に示す。表２のように、比較例１では３．０×１０7パ
ルス程度で吐出することができなくなった。そこでパル
ス数を５．０×１０6回、１．０×１０7回、３．０×１
０7回と変えながら連続吐出を行った後、このインクジ
ェット用ヘッドを分解して調査を行った。そのパルス数
の経過による熱作用部における変化を模式的断面図で示
したのが図７（ａ）〜（ｄ）である。図７（ａ）〜
（ｄ）のようにパルス数が増加するに伴い、上部保護層
の腐食が進行していく。そして、パルス数が３．０×１
０7まで連続吐出を行ったものではその腐食が発熱抵抗
体層にまで達し、発熱抵抗体層が断線していることが判
明した。
【００７４】（実施例２〜５）上部保護層2007を表２に
示すような組成、膜厚で形成する以外は実施例１と同様
にしてインクジェット用ヘッドを作製した。このインク
ジェット用ヘッドを用いて実施例２と同様にして吐出耐
久試験を行い、その結果を表２に示す。
示すような組成、膜厚で形成する以外は実施例１と同様
にしてインクジェット用ヘッドを作製した。このインク
ジェット用ヘッドを用いて実施例２と同様にして吐出耐
久試験を行い、その結果を表２に示す。
【００７５】（比較例２〜５）上部保護層2007を表２に
示すような組成、膜厚で形成する以外は実施例２と同様
にしてインクジェット用ヘッドを作製した。
示すような組成、膜厚で形成する以外は実施例２と同様
にしてインクジェット用ヘッドを作製した。
【００７６】このインクジェット用ヘッドを用いて実施
例２と同様にして吐出耐久試験を行い、その結果を表２
に示す。表２のように、比較例２では、Ｔａからなる上
部保護層を厚くしても大幅な改善は見られなかった。ま
た、比較例３〜５では２．０×１０8パルスまでの吐出
ができなかった。
例２と同様にして吐出耐久試験を行い、その結果を表２
に示す。表２のように、比較例２では、Ｔａからなる上
部保護層を厚くしても大幅な改善は見られなかった。ま
た、比較例３〜５では２．０×１０8パルスまでの吐出
ができなかった。
【００７７】そこでこのインクジェット用ヘッドを分解
して調査した結果、上部保護層の腐食が見られ、その腐
食が発熱抵抗体層にまで達し、発熱抵抗体層が断線して
いることが判明した。
して調査した結果、上部保護層の腐食が見られ、その腐
食が発熱抵抗体層にまで達し、発熱抵抗体層が断線して
いることが判明した。
【００７８】
【実施例６〜９】上部保護層が、所定の組成（原子組成
比）を有するTa-Fe-Cr-Niからなる合金ターゲットを用
い、Arガスを用いたスパッタリング法により形成する以
外は、上部保護層2007を表２に示すような組成、膜厚で
実施例１と同様にしてインクジェット用ヘッドを作製し
た。このインクジェット用ヘッドを用いて実施例１と同
様にして吐出耐久試験を行い、その結果を表２に示す。
比）を有するTa-Fe-Cr-Niからなる合金ターゲットを用
い、Arガスを用いたスパッタリング法により形成する以
外は、上部保護層2007を表２に示すような組成、膜厚で
実施例１と同様にしてインクジェット用ヘッドを作製し
た。このインクジェット用ヘッドを用いて実施例１と同
様にして吐出耐久試験を行い、その結果を表２に示す。
【００７９】以上の結果から、以下のことが明らかにな
った。すなわち、表２の結果から明らかなように、印字
寿命はＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ上部保護層の組成に依
存し、特にFe-Cr-Niの組成が多いほど優れていることが
解かった。つまり、上部保護層ＴａαＦｅβＮｉγＣｒ
δの組成は、１０原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋
β＜８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、
α＋β＋γ＋δ＝１００原子％とされる。
った。すなわち、表２の結果から明らかなように、印字
寿命はＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ上部保護層の組成に依
存し、特にFe-Cr-Niの組成が多いほど優れていることが
解かった。つまり、上部保護層ＴａαＦｅβＮｉγＣｒ
δの組成は、１０原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋
β＜８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、
α＋β＋γ＋δ＝１００原子％とされる。
【００８０】また、上部保護層の膜厚は、１０ｎｍ以上
５００ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚が１０ｎｍ
未満であるとインクに対する保護機能が十分でなく、５
００ｎｍより厚いと発熱抵抗体層からのエネルギーがイ
ンクに有効に伝達されず、エネルギー損出が大きくなる
場合がある。
５００ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚が１０ｎｍ
未満であるとインクに対する保護機能が十分でなく、５
００ｎｍより厚いと発熱抵抗体層からのエネルギーがイ
ンクに有効に伝達されず、エネルギー損出が大きくなる
場合がある。
【００８１】上記各実施例では、膜厚が１５０ｎｍ以下
でも優れた耐久性を得ることが可能であった。そこで、
膜応力としては、少なくとも圧縮応力を有し、１．０×
１０ 10ｄｙｎｅ／ｃｍ2以下にすることにより同様に強
い膜付着力を得ることができた。
でも優れた耐久性を得ることが可能であった。そこで、
膜応力としては、少なくとも圧縮応力を有し、１．０×
１０ 10ｄｙｎｅ／ｃｍ2以下にすることにより同様に強
い膜付着力を得ることができた。
【００８２】
【表２】
【００８３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液体に気泡を発生するための熱エネルギーを発生する発
熱抵抗体と、液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通
し、液体を吐出するためのエネルギーを液体に作用する
部分を有する液流路とを有する液体噴射記録ヘッドにお
いて、発熱抵抗体上に、絶縁層と、該絶縁層上に形成さ
れた上部保護層とを有し、該上部保護層がＴａαＦｅβ
ＮｉγＣｒδ（但し、１０原子％≦α≦３０原子％、且
つ、α＋β＜８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞
γ、且つ、α＋β＋γ＋δ＝１００原子％である。）か
らなるアモルファス合金により形成することにより、多
様なインクを使用した場合にも、インクに接する上部保
護層が腐食されることなく、耐衝撃性、耐熱性、耐イン
ク性、耐酸化性に優れた高耐久性の上部保護層を有する
インクジェット記録ヘッドを提供することが可能となっ
た。
液体に気泡を発生するための熱エネルギーを発生する発
熱抵抗体と、液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通
し、液体を吐出するためのエネルギーを液体に作用する
部分を有する液流路とを有する液体噴射記録ヘッドにお
いて、発熱抵抗体上に、絶縁層と、該絶縁層上に形成さ
れた上部保護層とを有し、該上部保護層がＴａαＦｅβ
ＮｉγＣｒδ（但し、１０原子％≦α≦３０原子％、且
つ、α＋β＜８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞
γ、且つ、α＋β＋γ＋δ＝１００原子％である。）か
らなるアモルファス合金により形成することにより、多
様なインクを使用した場合にも、インクに接する上部保
護層が腐食されることなく、耐衝撃性、耐熱性、耐イン
ク性、耐酸化性に優れた高耐久性の上部保護層を有する
インクジェット記録ヘッドを提供することが可能となっ
た。
【００８４】また、本発明の上部保護層の膜厚、膜応力
等の膜構成および製造方法により、記録画像の高精細化
に対応した小ドッド化や高速記録に対応した高速駆動に
おいても、長寿命の上部保護層、該上部保護層を備えた
液体吐出ヘッド用基体、該基体を備えた液体吐出ヘッ
ド、及び該液体ヘッドを備えた液体吐出装置にも適用で
きることが可能となった。
等の膜構成および製造方法により、記録画像の高精細化
に対応した小ドッド化や高速記録に対応した高速駆動に
おいても、長寿命の上部保護層、該上部保護層を備えた
液体吐出ヘッド用基体、該基体を備えた液体吐出ヘッ
ド、及び該液体ヘッドを備えた液体吐出装置にも適用で
きることが可能となった。
【００８５】さらには、上述した優れたインクジェット
記録ヘッドに対して供給されるインクを貯溜するための
インク貯溜部を含むインクジェットペン、及びかかるイ
ンクジェット記録ヘッドが装着されるインクジェット記
録装置にも適用可能である。
記録ヘッドに対して供給されるインクを貯溜するための
インク貯溜部を含むインクジェットペン、及びかかるイ
ンクジェット記録ヘッドが装着されるインクジェット記
録装置にも適用可能である。
【図１】本発明のインクジェットヘッドの基板を示す概
略平面図である。
略平面図である。
【図２】（ａ）は図１にけるＸ−Ｘ’の一点鎖線で基体
基体部分を垂直に切断したときの基板の部分断面図であ
り、（ｂ）は保護層の構成の他の態様を示す同様の部分
断面図である。
基体部分を垂直に切断したときの基板の部分断面図であ
り、（ｂ）は保護層の構成の他の態様を示す同様の部分
断面図である。
【図３】電圧を印加してからの上部保護層の温度変化と
発泡状態を説明する図である。
発泡状態を説明する図である。
【図４】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の各
層を成膜する成膜装置である。
層を成膜する成膜装置である。
【図５】本発明の上部保護層の膜組成値を示す図であ
る。
る。
【図６】本発明のインクジェット記録ヘッドが適用され
たインクジェット記録装置の一構成例を示す縦断面図で
ある。
たインクジェット記録装置の一構成例を示す縦断面図で
ある。
【図７】（ａ）〜（ｄ）はインクジェット記録ヘッドを
用いて吐出耐久試験を行った後の、熱作用部における腐
食状態を示す模式的断面図である。
用いて吐出耐久試験を行った後の、熱作用部における腐
食状態を示す模式的断面図である。
【図８】本発明の記録ヘッドを用いたインクジェット記
録装置の一例としての模式的斜視図である。
録装置の一例としての模式的斜視図である。
1001 吐出口 1002 電気熱変換素子 1003 インク流路 1004 基板 1005 発熱抵抗体 1006 電極配線 1007 絶縁膜 1008 流路壁 1009 共通液室 2000 基体 2001 シリコン基板 2002 蓄熱層 2006 層間膜 2004 発熱抵抗体層 2002、2004 金属配線 2006、2006’ 保護層 2007 上部保護層 2008 熱作用部 4001 ターゲット 4002 平板マグネット 4003 基板ホルダー 4004 基板 4005 内部ヒーター 4006 電源 4007 排気ポンプ 4008 外部ヒーター 4009 成膜室 4010 ガス導入口 4011 シャッター
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１０月５日（１９９９．１０．
５）
５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 インクジェットヘッド用基体、インク
ジェットヘッド及びインクジェット装置
ジェットヘッド及びインクジェット装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、紙、プラスチック
シート、布、物品等を包含する記録保持体に対して、例
えばインク等の機能性液体を吐出することにより文字、
記号、画像等の記録、印刷等を行うインクジェットヘッ
ド（以下、単に「ヘッド」と略称する場合がある。）を
構成するための基体、この基体を用いて構成されるイン
クジェットヘッド、このインクジェットヘッドに対して
供給されるインクを貯溜するためのインク貯溜部を含む
インクジェットペン等の記録ユニット、及びインクジェ
ットヘッドが装着されるインクジェット装置等に関す
る。
シート、布、物品等を包含する記録保持体に対して、例
えばインク等の機能性液体を吐出することにより文字、
記号、画像等の記録、印刷等を行うインクジェットヘッ
ド（以下、単に「ヘッド」と略称する場合がある。）を
構成するための基体、この基体を用いて構成されるイン
クジェットヘッド、このインクジェットヘッドに対して
供給されるインクを貯溜するためのインク貯溜部を含む
インクジェットペン等の記録ユニット、及びインクジェ
ットヘッドが装着されるインクジェット装置等に関す
る。
【０００２】なお、本発明におけるインクジェットペン
などの記録用ユニットの形態には、インクジェットヘッ
ドとインク貯溜部とを一体としたカートリッジ形態のも
のや、それらを互いに別体として着脱可能に組み合わせ
た形態のものなど種々の形態が包含される。このインク
ジェット記録用ユニットは、例えば、装置本体側のキャ
リッジ等の搭載手段に対して着脱自在に構成される。
などの記録用ユニットの形態には、インクジェットヘッ
ドとインク貯溜部とを一体としたカートリッジ形態のも
のや、それらを互いに別体として着脱可能に組み合わせ
た形態のものなど種々の形態が包含される。このインク
ジェット記録用ユニットは、例えば、装置本体側のキャ
リッジ等の搭載手段に対して着脱自在に構成される。
【０００３】また、本発明におけるインクジェット装置
には、ワードプロセッサー、コンピューター等の情報処
理機器の出力端末として一体的に、または別体として設
けられるものの他、情報読み取り機器等と組合わされた
複写装置、情報送受信機能を有するファクシミリ装置、
布への捺染を行う機械等の種々の形態のものが包含され
る。
には、ワードプロセッサー、コンピューター等の情報処
理機器の出力端末として一体的に、または別体として設
けられるものの他、情報読み取り機器等と組合わされた
複写装置、情報送受信機能を有するファクシミリ装置、
布への捺染を行う機械等の種々の形態のものが包含され
る。
【０００４】
【従来の技術】インクジェット記録装置は、インクを微
小な液滴として吐出口から高速で吐出することにより、
高精細な画像の高速記録を行うことができるという特徴
を有している。特に、インクを吐出するために利用され
るエネルギーを発生するエネルギー発生手段として発熱
抵抗体からなる部分を有する電気熱変換素子を用い、こ
の電気熱変換素子が発生する熱エネルギーによって生ず
るインクの発泡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は、高精細画像の形成、高速記録
性、記録ヘッド及び装置の小型化やカラー化などに適し
ていることから近年注目されている。（例えば米国特許
第4723129号及び米国特許第4740796号参照）。
小な液滴として吐出口から高速で吐出することにより、
高精細な画像の高速記録を行うことができるという特徴
を有している。特に、インクを吐出するために利用され
るエネルギーを発生するエネルギー発生手段として発熱
抵抗体からなる部分を有する電気熱変換素子を用い、こ
の電気熱変換素子が発生する熱エネルギーによって生ず
るインクの発泡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は、高精細画像の形成、高速記録
性、記録ヘッド及び装置の小型化やカラー化などに適し
ていることから近年注目されている。（例えば米国特許
第4723129号及び米国特許第4740796号参照）。
【０００５】インクジェット記録に使用されるヘッドの
一般的な構成としては、複数の吐出口と、この吐出口に
連通するインク流路と、インクを吐出するために利用さ
れる熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換素子とを
有する構成を挙げることができる。そして、電気熱変換
素子は発熱抵抗体及びこれに電力を供給するための電極
を有して構成され、この電気熱変換素子が絶縁膜により
被覆されることで、各電気熱変換素子間での絶縁性が確
保される。各インク流路は、その吐出口と反対側の端部
が共通液室と連通しており、この共通液室にはインク貯
溜部としてのインクタンクから供給されるインクが貯留
される。そして、共通液室に供給されたインクは、ここ
から各インク流路に導かれ、吐出口近傍でメニスカスを
形成して保持される。この状態で、電気熱変換素子を選
択的に駆動させることにより発生する熱エネルギーを利
用して熱作用面上のインクを急激に加熱沸騰させ、この
状態変化に伴う圧力によってインクを吐出させる。
一般的な構成としては、複数の吐出口と、この吐出口に
連通するインク流路と、インクを吐出するために利用さ
れる熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換素子とを
有する構成を挙げることができる。そして、電気熱変換
素子は発熱抵抗体及びこれに電力を供給するための電極
を有して構成され、この電気熱変換素子が絶縁膜により
被覆されることで、各電気熱変換素子間での絶縁性が確
保される。各インク流路は、その吐出口と反対側の端部
が共通液室と連通しており、この共通液室にはインク貯
溜部としてのインクタンクから供給されるインクが貯留
される。そして、共通液室に供給されたインクは、ここ
から各インク流路に導かれ、吐出口近傍でメニスカスを
形成して保持される。この状態で、電気熱変換素子を選
択的に駆動させることにより発生する熱エネルギーを利
用して熱作用面上のインクを急激に加熱沸騰させ、この
状態変化に伴う圧力によってインクを吐出させる。
【０００６】このインク吐出時におけるインクジェット
ヘッドにおける熱作用部は、発熱抵抗体の加熱により高
温にさらされると共に、インクの発泡、収縮に伴いキャ
ビテーション衝撃やインクによる化学的作用を複合的に
受けることになる。
ヘッドにおける熱作用部は、発熱抵抗体の加熱により高
温にさらされると共に、インクの発泡、収縮に伴いキャ
ビテーション衝撃やインクによる化学的作用を複合的に
受けることになる。
【０００７】よって、通常、熱作用部には、このキャビ
テーション衝撃や、インクによる化学的作用から電気熱
変換素子を保護するために上部保護層が設けられる。
テーション衝撃や、インクによる化学的作用から電気熱
変換素子を保護するために上部保護層が設けられる。
【０００８】以下に熱作用部におけるインクの発泡、消
泡に伴う様子について図３を用いて詳細に説明する。
泡に伴う様子について図３を用いて詳細に説明する。
【０００９】図３における曲線（ａ）は、駆動電圧Ｖop
＝１．３×Ｖth（Ｖthはインクの発泡閾値電圧を示
す）、駆動周波数：６ＫＨｚ、パルス幅：５μsec.とし
た時の、発熱抵抗体に電圧を印加した瞬間からの上部保
護層での表面温度の経時変化を示したものである。ま
た、曲線（ｂ）は、同様に発熱抵抗体に電圧を印加した
瞬間からの発泡した泡の成長状態を示す。曲線（ａ）の
ように、電圧を印加してから昇温が始まり、設定された
所定のパルス時間よりやや遅れて昇温ピーク（発熱抵抗
体からの熱が上部保護層に達するのがやや遅れるため）
となり、それ以降は主として熱拡散により温度が降下す
る。一方、曲線（ｂ）のように泡の成長は、上部保護層
温度が３００℃付近から発泡成長が始まり、最大発泡に
達した後、消泡する。実際のヘッドでは、これが繰り返
して行われる。このように、インクの発泡に伴い上部保
護層表面は、例えば６００℃付近まで昇温しており、如
何にインクジェット記録が高温の熱作用を伴って行われ
ているかがわかる。
＝１．３×Ｖth（Ｖthはインクの発泡閾値電圧を示
す）、駆動周波数：６ＫＨｚ、パルス幅：５μsec.とし
た時の、発熱抵抗体に電圧を印加した瞬間からの上部保
護層での表面温度の経時変化を示したものである。ま
た、曲線（ｂ）は、同様に発熱抵抗体に電圧を印加した
瞬間からの発泡した泡の成長状態を示す。曲線（ａ）の
ように、電圧を印加してから昇温が始まり、設定された
所定のパルス時間よりやや遅れて昇温ピーク（発熱抵抗
体からの熱が上部保護層に達するのがやや遅れるため）
となり、それ以降は主として熱拡散により温度が降下す
る。一方、曲線（ｂ）のように泡の成長は、上部保護層
温度が３００℃付近から発泡成長が始まり、最大発泡に
達した後、消泡する。実際のヘッドでは、これが繰り返
して行われる。このように、インクの発泡に伴い上部保
護層表面は、例えば６００℃付近まで昇温しており、如
何にインクジェット記録が高温の熱作用を伴って行われ
ているかがわかる。
【００１０】従って、インクに接する上部保護層は、耐
熱性、機械的特性、化学安定性、耐酸化性、耐アルカリ
性等に優れた膜特性が要求される。上部保護層に用いら
れる材料としては、従来より貴金属、高融点遷移金属、
これらの合金、あるいはこれらの金属の窒化物、ホウ化
物、ケイ化物、炭化物または非晶質シリコン等が知られ
ている。
熱性、機械的特性、化学安定性、耐酸化性、耐アルカリ
性等に優れた膜特性が要求される。上部保護層に用いら
れる材料としては、従来より貴金属、高融点遷移金属、
これらの合金、あるいはこれらの金属の窒化物、ホウ化
物、ケイ化物、炭化物または非晶質シリコン等が知られ
ている。
【００１１】例えば、特開平１-１４５１５８号公報に
見られるように、発熱抵抗体上に絶縁層を介して上部層
を形成し、上部層をＭx（Ｆｅ100-y-zＮｉyＣｒz）
100-x（但し、ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ及び
Ｗからなる群より選ばれた１種以上の元素であり、ｘが
２０〜７０原子％（at.%）、ｙが５〜３０at.%、ｚが１
０〜３０at.%である）からなる組成のアモルファス化合
金にすることにより、長寿命の信頼性の高い記録ヘッド
が提案されている。
見られるように、発熱抵抗体上に絶縁層を介して上部層
を形成し、上部層をＭx（Ｆｅ100-y-zＮｉyＣｒz）
100-x（但し、ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ及び
Ｗからなる群より選ばれた１種以上の元素であり、ｘが
２０〜７０原子％（at.%）、ｙが５〜３０at.%、ｚが１
０〜３０at.%である）からなる組成のアモルファス化合
金にすることにより、長寿命の信頼性の高い記録ヘッド
が提案されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】近年、インクジェット
記録装置による記録画像の高画質化、高速記録等の高機
能化に対する要求が高まっており、これらの要求を満足
したインクジェット記録装置を達成するために、ヘッド
の構成やインクなどについて種々の改良が多方面から試
みられている。
記録装置による記録画像の高画質化、高速記録等の高機
能化に対する要求が高まっており、これらの要求を満足
したインクジェット記録装置を達成するために、ヘッド
の構成やインクなどについて種々の改良が多方面から試
みられている。
【００１３】インクジェットヘッドの一部を構成する基
体の構造としては、例えば図２に示す構造を挙げること
ができる。
体の構造としては、例えば図２に示す構造を挙げること
ができる。
【００１４】図２（ａ）に示された基体は、発熱抵抗体
層2004と電極層2005とから構成される電気熱変換素子上
に、保護層2006及び上部保護層2007を設けた構成を有す
るもので、図２（ｂ）に示された基体は、図２（ａ）の
保護層の構成を改良したもので、熱作用部2008における
発熱抵抗体層2004からの熱エネルギーをインクに有効に
作用するように、保護層を２層構成とし、かつ熱作用部
2008下方領域での保護層の膜厚を薄くしたものである。
図２（ｂ）の基体は、例えば、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等か
らなる第１保護層2006を形成した後、パターニング等に
より熱作用部2008の下方領域のみ第１保護層2006が形成
されないようにし、次に、同様にしてＳｉＯ膜、ＳｉＮ
膜等からなる第２保護層2006'を形成することにより熱
作用部2008下方領域での保護層部分の膜厚を薄くし、最
後に上部保護層2007を形成することで得ることができ
る。
層2004と電極層2005とから構成される電気熱変換素子上
に、保護層2006及び上部保護層2007を設けた構成を有す
るもので、図２（ｂ）に示された基体は、図２（ａ）の
保護層の構成を改良したもので、熱作用部2008における
発熱抵抗体層2004からの熱エネルギーをインクに有効に
作用するように、保護層を２層構成とし、かつ熱作用部
2008下方領域での保護層の膜厚を薄くしたものである。
図２（ｂ）の基体は、例えば、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等か
らなる第１保護層2006を形成した後、パターニング等に
より熱作用部2008の下方領域のみ第１保護層2006が形成
されないようにし、次に、同様にしてＳｉＯ膜、ＳｉＮ
膜等からなる第２保護層2006'を形成することにより熱
作用部2008下方領域での保護層部分の膜厚を薄くし、最
後に上部保護層2007を形成することで得ることができ
る。
【００１５】このような基板上に設けられる電気変換素
子上の保護層には、絶縁性、インクに対する耐性、イン
ク吐出時における耐キャビテーション性等が要求され
る。図２（ａ）に示すように、保護層の膜厚を実質的に
厚くした構成では、保護層の材質に対する要求性能が多
少緩和され、インク吐出時におけるキャビテーション衝
撃やインクの作用による欠陥部や腐食部の発生を完全に
防止できない材質のものからなる場合でも、保護層が厚
いためにこれらの欠陥部や腐食部の発熱抵抗体層への到
達時間を長くすることができ、結果的にヘッドの更なる
長寿命化を図ることができる。
子上の保護層には、絶縁性、インクに対する耐性、イン
ク吐出時における耐キャビテーション性等が要求され
る。図２（ａ）に示すように、保護層の膜厚を実質的に
厚くした構成では、保護層の材質に対する要求性能が多
少緩和され、インク吐出時におけるキャビテーション衝
撃やインクの作用による欠陥部や腐食部の発生を完全に
防止できない材質のものからなる場合でも、保護層が厚
いためにこれらの欠陥部や腐食部の発熱抵抗体層への到
達時間を長くすることができ、結果的にヘッドの更なる
長寿命化を図ることができる。
【００１６】特に、高速記録に対応してブリーディング
（カラー異色インクで間のにじみ）の発生を抑制するた
めの改良や、高画質化に対応して高発色性、耐水性等の
改良がなされているインク、例えば、Ｃａ、Ｍｇなどの
二価金属塩やキレート錯体を形成する成分を含有するイ
ンクを用いた場合に、インクとの熱化学反応により保護
層が腐食され易くなる場合があり、このようなインクを
用いる場合に対しても、保護層の層厚を厚した構成はヘ
ッドの長寿命化を達成する上で有効である。
（カラー異色インクで間のにじみ）の発生を抑制するた
めの改良や、高画質化に対応して高発色性、耐水性等の
改良がなされているインク、例えば、Ｃａ、Ｍｇなどの
二価金属塩やキレート錯体を形成する成分を含有するイ
ンクを用いた場合に、インクとの熱化学反応により保護
層が腐食され易くなる場合があり、このようなインクを
用いる場合に対しても、保護層の層厚を厚した構成はヘ
ッドの長寿命化を達成する上で有効である。
【００１７】しかしながら、保護層の膜厚を厚くした構
成では発熱抵抗体層で発生した熱エネルギーの熱作用面
への伝播における効率はかえって低下することになる。
成では発熱抵抗体層で発生した熱エネルギーの熱作用面
への伝播における効率はかえって低下することになる。
【００１８】そこで、図２（ｂ）に示すように熱作用部
における保護層を薄膜化することにより、発熱抵抗体層
2004からの熱エネルギーは第２保護層2006'、上部保護
層2007を介してインクに伝達できるため、熱エネルギー
を有効に利用して熱効率を向上させることができる。
における保護層を薄膜化することにより、発熱抵抗体層
2004からの熱エネルギーは第２保護層2006'、上部保護
層2007を介してインクに伝達できるため、熱エネルギー
を有効に利用して熱効率を向上させることができる。
【００１９】ところが、このように保護層を薄くする
と、保護層の構成材料の種類によっては熱作用部におけ
るキャビテーション衝撃やインクの作用による欠陥部や
腐食部が発生した場合に、これらの部分が発熱抵抗体層
に達する時間が保護層の膜厚が厚い場合よりも早くな
り、長寿命化の障害となる。特に、上述したように、Ｃ
ａ、Ｍｇなどの二価金属塩やキレート錯体を形成する成
分が含有されたインクを用いた場合は、この現象が顕著
になる。そこで、保護層の形成材料に対する要求性はよ
り厳格となってくる。
と、保護層の構成材料の種類によっては熱作用部におけ
るキャビテーション衝撃やインクの作用による欠陥部や
腐食部が発生した場合に、これらの部分が発熱抵抗体層
に達する時間が保護層の膜厚が厚い場合よりも早くな
り、長寿命化の障害となる。特に、上述したように、Ｃ
ａ、Ｍｇなどの二価金属塩やキレート錯体を形成する成
分が含有されたインクを用いた場合は、この現象が顕著
になる。そこで、保護層の形成材料に対する要求性はよ
り厳格となってくる。
【００２０】また、インクジェット記録の高速化を更に
進めるためには、従来よりも一層短いパルスによる駆動
が、つまり駆動周波数を上げる必要がある。このような
短パルス駆動においては、ヘッドの熱作用部において短
時間に加熱→発泡→消泡→冷却が繰り返され、従来に比
べて短い時間に、より多くの熱ストレスを受けやすいも
のとなっている。また、短パルス駆動により、インクの
発泡、収縮に伴うキャビテーション衝撃も従来になく短
時間に保護層に集中するため、機械的な衝撃特性に特に
優れた保護層が必要となる。
進めるためには、従来よりも一層短いパルスによる駆動
が、つまり駆動周波数を上げる必要がある。このような
短パルス駆動においては、ヘッドの熱作用部において短
時間に加熱→発泡→消泡→冷却が繰り返され、従来に比
べて短い時間に、より多くの熱ストレスを受けやすいも
のとなっている。また、短パルス駆動により、インクの
発泡、収縮に伴うキャビテーション衝撃も従来になく短
時間に保護層に集中するため、機械的な衝撃特性に特に
優れた保護層が必要となる。
【００２１】図２（ｂ）に示すような薄い保護層を用い
た構成は短パルス駆動により好適なものであるが、保護
層には、先に挙げた薄層化する際に要求される耐キャビ
テーション性と種々の機能性を持たせたインクに対する
耐インク性に加えて、短パルス駆動に特有の熱ストレス
やキャビテーション衝撃にも十分な耐性を有する必要が
ある。
た構成は短パルス駆動により好適なものであるが、保護
層には、先に挙げた薄層化する際に要求される耐キャビ
テーション性と種々の機能性を持たせたインクに対する
耐インク性に加えて、短パルス駆動に特有の熱ストレス
やキャビテーション衝撃にも十分な耐性を有する必要が
ある。
【００２２】しかしながら、保護層を薄く形成した場合
でも、多種のインクが適用でき、かつ記録の更なる高速
化にも対応可能で長寿命が達成できる保護層の構成は未
だ知られていないのが現状である。すなわち、保護層の
構成を設計する上では、上述したような種々の特性等を
考慮してその構成材料や層構造を選択する必要がある
が、従来技術においては、主にインクに対する耐腐食性
に関して保護層を厚くすることで対応しており、更なる
熱利用効率の改善や記録の高速化に対応するには限界が
ある場合が多い。
でも、多種のインクが適用でき、かつ記録の更なる高速
化にも対応可能で長寿命が達成できる保護層の構成は未
だ知られていないのが現状である。すなわち、保護層の
構成を設計する上では、上述したような種々の特性等を
考慮してその構成材料や層構造を選択する必要がある
が、従来技術においては、主にインクに対する耐腐食性
に関して保護層を厚くすることで対応しており、更なる
熱利用効率の改善や記録の高速化に対応するには限界が
ある場合が多い。
【００２３】本発明は、上述した熱作用領域に用いる保
護層に関する種々の課題に鑑みなされたものであり、そ
の主たる目的は、従来のインクジェットヘッド用のイン
クに接する部分を有する保護層について上述した諸問題
を解決し、耐衝撃性、耐熱性、耐インク性、耐酸化性に
優れ、高耐久性を可能とする保護層を有するインクジェ
ット記録ヘッドを提供することにある。
護層に関する種々の課題に鑑みなされたものであり、そ
の主たる目的は、従来のインクジェットヘッド用のイン
クに接する部分を有する保護層について上述した諸問題
を解決し、耐衝撃性、耐熱性、耐インク性、耐酸化性に
優れ、高耐久性を可能とする保護層を有するインクジェ
ット記録ヘッドを提供することにある。
【００２４】本発明の他の目的は、記録画像の高精細化
に対応した小ドッド化や高速記録に対応した高速駆動、
あるいは多様なインクを用いても長寿命である保護層を
備えたインクジェットヘッド用基体、該基体を備えたイ
ンクジェットヘッド、及び該インクジェットヘッドを備
えたインクジェット装置を提供することにある。
に対応した小ドッド化や高速記録に対応した高速駆動、
あるいは多様なインクを用いても長寿命である保護層を
備えたインクジェットヘッド用基体、該基体を備えたイ
ンクジェットヘッド、及び該インクジェットヘッドを備
えたインクジェット装置を提供することにある。
【００２５】本発明の更に他の目的は、上述した優れた
インクジェットヘッドに対して供給されるインクを貯溜
するためのインク貯溜部を含むインクジェット記録用ユ
ニット、及びかかるインクジェットヘッドが装着される
インクジェット装置を提供することにある。
インクジェットヘッドに対して供給されるインクを貯溜
するためのインク貯溜部を含むインクジェット記録用ユ
ニット、及びかかるインクジェットヘッドが装着される
インクジェット装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるインクジ
ェットヘッド用基体は、基板と、該基板上の一対の電極
間に設けられた発熱抵抗体と、該発熱抵抗体上に絶縁層
を介して設けられたインクとの接触面を有する上部保護
層と、を有するインクジェットヘッド用基体において、
前記上部保護層が組成式（Ｉ）： ＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ…（Ｉ） （但し、１０原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋β＜
８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、α＋
β＋γ＋δ＝１００原子％である。）で表わされるアモ
ルファス化合金により形成されており、該上部保護層の
少なくともインクとの接触面が該上部保護層の構成成分
の酸化物を含むことを特徴とする。
ェットヘッド用基体は、基板と、該基板上の一対の電極
間に設けられた発熱抵抗体と、該発熱抵抗体上に絶縁層
を介して設けられたインクとの接触面を有する上部保護
層と、を有するインクジェットヘッド用基体において、
前記上部保護層が組成式（Ｉ）： ＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ…（Ｉ） （但し、１０原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋β＜
８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、α＋
β＋γ＋δ＝１００原子％である。）で表わされるアモ
ルファス化合金により形成されており、該上部保護層の
少なくともインクとの接触面が該上部保護層の構成成分
の酸化物を含むことを特徴とする。
【００２７】また、本発明にかかるインクジェットヘッ
ドは、液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し、前
記液体を吐出するための熱エネルギーを前記液体に作用
させる部分を有する液流路と、該熱エネルギーを発生す
る発熱抵抗体と、該発熱抵抗体を絶縁層を介して覆う上
部保護層と、を備えるインクジェットヘッドにおいて、
該上部保護層がＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ（但し、１０
原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋β＜８０原子％、
且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、α＋β＋γ＋δ＝
１００原子％である。）からなるアモルファス化合金に
より形成されており、該上部保護層のインクに接する表
面が該上部保護層の構成成分の酸化物を含むことを特徴
とする。
ドは、液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し、前
記液体を吐出するための熱エネルギーを前記液体に作用
させる部分を有する液流路と、該熱エネルギーを発生す
る発熱抵抗体と、該発熱抵抗体を絶縁層を介して覆う上
部保護層と、を備えるインクジェットヘッドにおいて、
該上部保護層がＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ（但し、１０
原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋β＜８０原子％、
且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、α＋β＋γ＋δ＝
１００原子％である。）からなるアモルファス化合金に
より形成されており、該上部保護層のインクに接する表
面が該上部保護層の構成成分の酸化物を含むことを特徴
とする。
【００２８】また、本発明にかかるインクジェット用記
録ユニットは、上記構成のインクジェットヘッドと、該
インクジェットヘッドに供給されるインクを貯溜したイ
ンク貯溜部とを有することを特徴とする。
録ユニットは、上記構成のインクジェットヘッドと、該
インクジェットヘッドに供給されるインクを貯溜したイ
ンク貯溜部とを有することを特徴とする。
【００２９】更に、本発明にかかるインクジェット装置
は、上記構成のインクジェットヘッドまたはインクジェ
ット用記録ユニットと、該インクジェットヘッドまたは
インクジェット用記録ユニットを記録情報に応じて移動
させるためのキャリッジとを有することを特徴とする。
は、上記構成のインクジェットヘッドまたはインクジェ
ット用記録ユニットと、該インクジェットヘッドまたは
インクジェット用記録ユニットを記録情報に応じて移動
させるためのキャリッジとを有することを特徴とする。
【００３０】また、本発明にかかるインクジェットヘッ
ド用基体の製造方法の１態様は、上記構成のインクジェ
ットヘッド用基体における上部保護層を、上記の組成式
（１）の組成を得るための組成を有するＴａ、Ｆｅ、Ｃ
ｒ及びＮｉからなる合金ターゲットを用いたスパッタリ
ング法により形成することを特徴とする。
ド用基体の製造方法の１態様は、上記構成のインクジェ
ットヘッド用基体における上部保護層を、上記の組成式
（１）の組成を得るための組成を有するＴａ、Ｆｅ、Ｃ
ｒ及びＮｉからなる合金ターゲットを用いたスパッタリ
ング法により形成することを特徴とする。
【００３１】また、本発明にかかるインクジェットヘッ
ド用基体の製造方法の他の１態様は、上記構成のインク
ジェットヘッド用基体における上部保護層を、上記の組
成式（１）の組成を得るためのに組成のＦｅ、Ｎｉ及び
Ｃｒ合金ターゲットと、Taターゲットとの２種を用いた
２元スパッタリング法により形成することを特徴とす
る。
ド用基体の製造方法の他の１態様は、上記構成のインク
ジェットヘッド用基体における上部保護層を、上記の組
成式（１）の組成を得るためのに組成のＦｅ、Ｎｉ及び
Ｃｒ合金ターゲットと、Taターゲットとの２種を用いた
２元スパッタリング法により形成することを特徴とす
る。
【００３２】本発明によれば、多様なインクを使用した
場合にも、インクに接する上部保護層が腐食されること
なく、耐衝撃性、耐熱性、耐インク性、耐酸化性に優れ
た保護層を有するインクジェットヘッドを提供すること
ができる。また、本発明は、記録画像の高精細化に対応
した小ドッド化や高速記録に対応した高速駆動において
も、長寿命の保護層を備えたインクジェットヘッド用基
体、該基体を備えたインクジェットヘッド、及び該ヘッ
ドを備えたインクジェット装置にも適用することができ
る。本発明は、更に、上述した優れたインクジェット記
録ヘッドに対して供給されるインクを貯溜するためのイ
ンク貯溜部を含むインクジェット装置用ユニット、及び
かかるインクジェットヘッドが装着されるインクジェッ
ト装置にも適用可能である。
場合にも、インクに接する上部保護層が腐食されること
なく、耐衝撃性、耐熱性、耐インク性、耐酸化性に優れ
た保護層を有するインクジェットヘッドを提供すること
ができる。また、本発明は、記録画像の高精細化に対応
した小ドッド化や高速記録に対応した高速駆動において
も、長寿命の保護層を備えたインクジェットヘッド用基
体、該基体を備えたインクジェットヘッド、及び該ヘッ
ドを備えたインクジェット装置にも適用することができ
る。本発明は、更に、上述した優れたインクジェット記
録ヘッドに対して供給されるインクを貯溜するためのイ
ンク貯溜部を含むインクジェット装置用ユニット、及び
かかるインクジェットヘッドが装着されるインクジェッ
ト装置にも適用可能である。
【００３３】
【発明の実施の形態】図１は本発明の構成を適用し得る
インクジェットヘッドにおけるインクを発泡させるため
の電気熱変換素子の配置を説明するための液流路（イン
ク流路）の流路壁より基板側を部分的に示す展開平面図
である。図２（ａ）及び（ｂ）は、図１で示されたＸ−
Ｘ’一点鎖線に沿って基板面に垂直に切断した時の基体
の模式的な切断面部分図であり、それぞれ別の態様を示
す。
インクジェットヘッドにおけるインクを発泡させるため
の電気熱変換素子の配置を説明するための液流路（イン
ク流路）の流路壁より基板側を部分的に示す展開平面図
である。図２（ａ）及び（ｂ）は、図１で示されたＸ−
Ｘ’一点鎖線に沿って基板面に垂直に切断した時の基体
の模式的な切断面部分図であり、それぞれ別の態様を示
す。
【００３４】図１に示すインクジェットヘッドは、複数
の吐出口1001が設けられ、また、これからそれぞれイン
クを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する
電気熱変換素子1002が各インク流路1003毎に基板1004上
に設けられている。電気熱変換素子1002は、主に発熱抵
抗体1005及びこれに電力を供給するための電極配線100
6、並びにこれらを保護する絶縁膜1007により構成され
る。なお、図２（ａ）及び（ｂ）における電極配線を構
成する電極層2005の２つの対向する端部間に位置する発
熱抵抗体層2004の電極層で覆われていない部分が発熱抵
抗体を形成する。
の吐出口1001が設けられ、また、これからそれぞれイン
クを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する
電気熱変換素子1002が各インク流路1003毎に基板1004上
に設けられている。電気熱変換素子1002は、主に発熱抵
抗体1005及びこれに電力を供給するための電極配線100
6、並びにこれらを保護する絶縁膜1007により構成され
る。なお、図２（ａ）及び（ｂ）における電極配線を構
成する電極層2005の２つの対向する端部間に位置する発
熱抵抗体層2004の電極層で覆われていない部分が発熱抵
抗体を形成する。
【００３５】各インク流路1003は複数の流路壁1008が一
体的に形成された天板（図示していない）を、基板1004
上の電気熱変換素子等との相対位置を画像処理等の手段
により位置合わせしながら接合することで形成される。
各インク流路1003は、その吐出口1001と反対側の端部が
共通液室1009（一部の図示）と連通しており、この共通
液室1009にはインクタンク（図示せず）から供給される
インクが貯留される。共通液室1009に供給されたインク
は、ここから各インク流路1003に導かれ、吐出口1001近
傍でメニスカスを形成して保持される。この時電気熱変
換素子1002を選択的に駆動させることにより、その発生
する熱エネルギーを利用して熱作用面上のインクを急激
に加熱沸騰させ、この時の衝撃力によってインクを吐出
させる。
体的に形成された天板（図示していない）を、基板1004
上の電気熱変換素子等との相対位置を画像処理等の手段
により位置合わせしながら接合することで形成される。
各インク流路1003は、その吐出口1001と反対側の端部が
共通液室1009（一部の図示）と連通しており、この共通
液室1009にはインクタンク（図示せず）から供給される
インクが貯留される。共通液室1009に供給されたインク
は、ここから各インク流路1003に導かれ、吐出口1001近
傍でメニスカスを形成して保持される。この時電気熱変
換素子1002を選択的に駆動させることにより、その発生
する熱エネルギーを利用して熱作用面上のインクを急激
に加熱沸騰させ、この時の衝撃力によってインクを吐出
させる。
【００３６】図２（ａ）において、2001はシリコン基
板、2002は熱酸化膜からなる蓄熱層を示すものであり、
2003は、蓄熱を兼ねるＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等からなる層
間膜、2004は発熱抵抗体層、2005はＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、
Ａｌ−Ｃｕ等の金属材料からなる配線としての電極層、
2006はＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等からなる絶縁層としても機
能する保護層を示す。2007は、発熱抵抗体の発熱に伴う
化学的、物理的衝撃から電子熱変換素子を守るための上
部保護層である。また、2008は発熱抵抗体層2004の発熱
抵抗体で発生した熱がインクに作用する熱作用部であ
る。
板、2002は熱酸化膜からなる蓄熱層を示すものであり、
2003は、蓄熱を兼ねるＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等からなる層
間膜、2004は発熱抵抗体層、2005はＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、
Ａｌ−Ｃｕ等の金属材料からなる配線としての電極層、
2006はＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等からなる絶縁層としても機
能する保護層を示す。2007は、発熱抵抗体の発熱に伴う
化学的、物理的衝撃から電子熱変換素子を守るための上
部保護層である。また、2008は発熱抵抗体層2004の発熱
抵抗体で発生した熱がインクに作用する熱作用部であ
る。
【００３７】この図２（ａ）の構成における保護層2006
の膜厚は通常、５００ｎｍ〜１０００ｎｍから選択され
る。
の膜厚は通常、５００ｎｍ〜１０００ｎｍから選択され
る。
【００３８】インクジェットヘッドにおける熱作用部
は、発熱抵抗体での熱発生により高温にさらされると共
に、インクの発泡、収縮に伴い、キャビテーション衝撃
や、インクによる化学的作用を主に受ける部分である。
よって、熱作用部には、このキャビテーション衝撃や、
インクによる化学的作用から電気熱変換素子を保護する
ために上部保護層が設けられる。このインクに接する上
部保護層は、耐熱性、機械的特性、化学安定性、耐酸化
性、耐アルカリ性等に優れた膜特性が要求され、本発明
では、上記組成式（１）で示されるアモルファス化合金
から上部保護層が形成される。
は、発熱抵抗体での熱発生により高温にさらされると共
に、インクの発泡、収縮に伴い、キャビテーション衝撃
や、インクによる化学的作用を主に受ける部分である。
よって、熱作用部には、このキャビテーション衝撃や、
インクによる化学的作用から電気熱変換素子を保護する
ために上部保護層が設けられる。このインクに接する上
部保護層は、耐熱性、機械的特性、化学安定性、耐酸化
性、耐アルカリ性等に優れた膜特性が要求され、本発明
では、上記組成式（１）で示されるアモルファス化合金
から上部保護層が形成される。
【００３９】なお、上記組成式（１）におけるαは、１
０原子％（at.%）≦α≦２０at.%であることが好まし
い。また、γ≧７at.%、且つ、δ≧１５at.%であること
が好ましく、更に、γ≧８at.%、且つ、δ≧１７at.%で
あることがより好ましい。一方、この上部保護層の膜厚
は例えば１０〜５００ｎｍ、好ましくは５０〜２００ｎ
ｍにすることが好ましい。
０原子％（at.%）≦α≦２０at.%であることが好まし
い。また、γ≧７at.%、且つ、δ≧１５at.%であること
が好ましく、更に、γ≧８at.%、且つ、δ≧１７at.%で
あることがより好ましい。一方、この上部保護層の膜厚
は例えば１０〜５００ｎｍ、好ましくは５０〜２００ｎ
ｍにすることが好ましい。
【００４０】このアモルファス化合金膜ではＴａの量が
１０at.%〜２０at.%の範囲と、従来のＴａ系合金のもの
よりも低く設定してある。このような低Ｔａ比を採用す
ることで、合金に適度なアモルファス領域を付与して不
動態膜化し、腐食反応の起点となる結晶界面の存在個所
を有意に減少させ、耐キャビテーション性を良好なレベ
ルに維持しつつ、耐インク性を向上させることができ
る。更に、アモルファス化合金膜の表面にその構成成分
の酸化物が存在する、好ましくはかかる酸化物の膜でそ
の表面が被覆されていることで、耐インク性が更に向上
したものとなっている。すなわち、このアモルファス化
合金膜からなる上部保護層の少なくともインクとの接触
面の表面は、上部保護層の構成成分の酸化物膜で被覆さ
れていることが好ましく、その酸化物膜の膜厚がは５ｎ
ｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。
１０at.%〜２０at.%の範囲と、従来のＴａ系合金のもの
よりも低く設定してある。このような低Ｔａ比を採用す
ることで、合金に適度なアモルファス領域を付与して不
動態膜化し、腐食反応の起点となる結晶界面の存在個所
を有意に減少させ、耐キャビテーション性を良好なレベ
ルに維持しつつ、耐インク性を向上させることができ
る。更に、アモルファス化合金膜の表面にその構成成分
の酸化物が存在する、好ましくはかかる酸化物の膜でそ
の表面が被覆されていることで、耐インク性が更に向上
したものとなっている。すなわち、このアモルファス化
合金膜からなる上部保護層の少なくともインクとの接触
面の表面は、上部保護層の構成成分の酸化物膜で被覆さ
れていることが好ましく、その酸化物膜の膜厚がは５ｎ
ｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４１】このように、上部保護層の表面にＣｒを主
体とする酸化膜（図２（ａ）における酸化物層2009）を
形成することにより、各種のインク、特にＣａやＭｇな
どの２価金属塩やキレート錯体を形成する成分が含有さ
れたインクにおいても、不働態膜としての効果が発揮さ
れ、各部からのインクによる侵食を防止することができ
る。
体とする酸化膜（図２（ａ）における酸化物層2009）を
形成することにより、各種のインク、特にＣａやＭｇな
どの２価金属塩やキレート錯体を形成する成分が含有さ
れたインクにおいても、不働態膜としての効果が発揮さ
れ、各部からのインクによる侵食を防止することができ
る。
【００４２】上記Ｃｒを主体とする酸化膜の形成方法と
しては、上部保護層が形成された後に、大気中かあるい
は酸素雰囲気中で熱処理する方法を挙げることができ
る。例えば、オーブン中で５０℃〜２００℃に加熱処理
することにより行なわれる。あるいは、上部保護層をス
パッタリング装置で形成した後に、同装置に酸素ガスを
導入して加熱することにより酸化膜を形成してもよい。
または、インクジェットヘッド形態に構成した後に、パ
ルス印加の駆動を行うことにより酸化膜を形成してもよ
い。
しては、上部保護層が形成された後に、大気中かあるい
は酸素雰囲気中で熱処理する方法を挙げることができ
る。例えば、オーブン中で５０℃〜２００℃に加熱処理
することにより行なわれる。あるいは、上部保護層をス
パッタリング装置で形成した後に、同装置に酸素ガスを
導入して加熱することにより酸化膜を形成してもよい。
または、インクジェットヘッド形態に構成した後に、パ
ルス印加の駆動を行うことにより酸化膜を形成してもよ
い。
【００４３】また、この上部保護層の膜応力は、少なく
とも圧縮応力を有し、１．０×１０ 10ｄｙｎｅ／ｃｍ2
以下であることが好ましい。
とも圧縮応力を有し、１．０×１０ 10ｄｙｎｅ／ｃｍ2
以下であることが好ましい。
【００４４】また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の保護層
の構成を改良し、熱作用部における発熱抵抗体層2004か
らの熱エネルギーをインクにより有効に作用するよう
に、保護層を２層構成にし、かつ熱作用部下方領域での
保護層の厚さ（熱作用部表面から発熱抵抗体層までの距
離）を小さくしたものである。すなわち、ＳｉＯ膜、Ｓ
ｉＮ膜等からなる第１保護層2006を形成した後、パター
ニング等により熱作用部のみ第１保護層2006が形成され
ないようにし、次に、同様にしてSiO膜、SiN膜等からな
る第２保護層2006'を形成することにより熱作用部の保
護層の膜厚を薄くし、最後に上部保護層2007を形成した
ものである。このように、熱作用部における保護層をさ
らに薄膜化することにより、発熱抵抗体層2004からの熱
エネルギーは第２保護層2006'、上部保護層2007を介し
てインクに伝達できるため、熱エネルギーを一層有効に
利用することができる。
の構成を改良し、熱作用部における発熱抵抗体層2004か
らの熱エネルギーをインクにより有効に作用するよう
に、保護層を２層構成にし、かつ熱作用部下方領域での
保護層の厚さ（熱作用部表面から発熱抵抗体層までの距
離）を小さくしたものである。すなわち、ＳｉＯ膜、Ｓ
ｉＮ膜等からなる第１保護層2006を形成した後、パター
ニング等により熱作用部のみ第１保護層2006が形成され
ないようにし、次に、同様にしてSiO膜、SiN膜等からな
る第２保護層2006'を形成することにより熱作用部の保
護層の膜厚を薄くし、最後に上部保護層2007を形成した
ものである。このように、熱作用部における保護層をさ
らに薄膜化することにより、発熱抵抗体層2004からの熱
エネルギーは第２保護層2006'、上部保護層2007を介し
てインクに伝達できるため、熱エネルギーを一層有効に
利用することができる。
【００４５】上記構成における各部分は、定法に従って
形成できる。なお、上部保護層2007は、各種成膜法で作
製可能であるが一般的には電源として高周波(RF)電源、
または直流(DC)電源を用いたマグネトロンスパッタリン
グ法により形成することができる。
形成できる。なお、上部保護層2007は、各種成膜法で作
製可能であるが一般的には電源として高周波(RF)電源、
または直流(DC)電源を用いたマグネトロンスパッタリン
グ法により形成することができる。
【００４６】図４は、上部保護層を成膜するスパッタリ
ング装置の概要を示すものである。図４において、4001
はあらかじめ所定の組成、すなわち上記組成式（１）を
満たすアモルファス化合金層を得るために必要な組成に
作製されたTa-Fe-Cr-Niからなるターゲット、4002は平
板マグネット、4011は基板への成膜を制御するシャッタ
ー、4003は基板ホルダー、4004は基板、4006はターゲッ
ト4001と基板ホルダー4003に接続された電源である。さ
らに、図４において、4008は成膜室4009の外周壁を囲ん
で設けられた外部ヒーターである。外部ヒーター4008
は、成膜室4009の雰囲気温度を調節するのに使用され
る。基板ホルダー4003の裏面には、基板の温度制御を行
う内部ヒーター4005が設けられている。基板4004の温度
制御は、外部ヒーター4008を併用して行うことが好まし
い。
ング装置の概要を示すものである。図４において、4001
はあらかじめ所定の組成、すなわち上記組成式（１）を
満たすアモルファス化合金層を得るために必要な組成に
作製されたTa-Fe-Cr-Niからなるターゲット、4002は平
板マグネット、4011は基板への成膜を制御するシャッタ
ー、4003は基板ホルダー、4004は基板、4006はターゲッ
ト4001と基板ホルダー4003に接続された電源である。さ
らに、図４において、4008は成膜室4009の外周壁を囲ん
で設けられた外部ヒーターである。外部ヒーター4008
は、成膜室4009の雰囲気温度を調節するのに使用され
る。基板ホルダー4003の裏面には、基板の温度制御を行
う内部ヒーター4005が設けられている。基板4004の温度
制御は、外部ヒーター4008を併用して行うことが好まし
い。
【００４７】図４の装置を用いた成膜は、以下の様に行
われる。まず、排気ポンプ4007を用いて成膜室4009を１
×１０-5〜１×１０-6Paまで排気する。次いで、アルゴ
ンガスを、マスフローコントローラー（不図示）を介し
てガス導入口4010から成膜室4009に導入される。この
時、基板温度及び雰囲気温度が所定の温度になるように
内部ヒーター4005、外部ヒーター4008を調節する。次
に、電源4006からターゲット4001にパワーを印加してス
パッタリング放電を行い、シャッター4011を調節して、
基板4004の上に薄膜を形成させる。
われる。まず、排気ポンプ4007を用いて成膜室4009を１
×１０-5〜１×１０-6Paまで排気する。次いで、アルゴ
ンガスを、マスフローコントローラー（不図示）を介し
てガス導入口4010から成膜室4009に導入される。この
時、基板温度及び雰囲気温度が所定の温度になるように
内部ヒーター4005、外部ヒーター4008を調節する。次
に、電源4006からターゲット4001にパワーを印加してス
パッタリング放電を行い、シャッター4011を調節して、
基板4004の上に薄膜を形成させる。
【００４８】上部保護層の成膜は、上記のTa-Fe-Cr-Ni
からなる合金ターゲットを用いたスパッタリング法に限
定されるばかりでなく、別々のTaターゲットとFe-Cr-Ni
ターゲットを用い、それぞれに接続された２台の電源か
らパワーを印加する、２元同時スパッタリング法により
形成することも可能である。この場合は、各々のターゲ
ットに印加するパワーを単独に制御することが可能とな
る。
からなる合金ターゲットを用いたスパッタリング法に限
定されるばかりでなく、別々のTaターゲットとFe-Cr-Ni
ターゲットを用い、それぞれに接続された２台の電源か
らパワーを印加する、２元同時スパッタリング法により
形成することも可能である。この場合は、各々のターゲ
ットに印加するパワーを単独に制御することが可能とな
る。
【００４９】また、上述したように、上部保護層の形成
の際には、基板の温度を100〜300℃に加熱することによ
り強い膜密着力を得ることができる。また、上述したよ
うな比較的運動エネルギーの大きな粒子を形成できるス
パッタリング法により成膜することにより、強い膜密着
力を得ることができる。
の際には、基板の温度を100〜300℃に加熱することによ
り強い膜密着力を得ることができる。また、上述したよ
うな比較的運動エネルギーの大きな粒子を形成できるス
パッタリング法により成膜することにより、強い膜密着
力を得ることができる。
【００５０】更に、膜応力としては、少なくとも圧縮応
力を有し、1.0×1010dyne/cm2以下にすることにより同
様に強い膜密着力を得ることができる。この膜応力は、
成膜装置に導入するＡｒガス流量やターゲットに印加す
るパワー、基板加熱温度を適宜設定することにより調整
すればよい。
力を有し、1.0×1010dyne/cm2以下にすることにより同
様に強い膜密着力を得ることができる。この膜応力は、
成膜装置に導入するＡｒガス流量やターゲットに印加す
るパワー、基板加熱温度を適宜設定することにより調整
すればよい。
【００５１】本発明にかかるアモルファス化合金膜から
なる上部保護層は、その下部に設けられる保護層が厚い
場合でも、薄い場合にも好適に適用できる。
なる上部保護層は、その下部に設けられる保護層が厚い
場合でも、薄い場合にも好適に適用できる。
【００５２】図６は、本発明にかかる上部保護層を有す
るインクジェットヘッドが適用された、インクジェット
記録装置の一構成例を示す縦断面図である。図６におい
て、インクタンク（不図示）から供給された各種インク
は、熱作用部において加熱、発泡し、インクの吐出が行
われる。この時、発熱抵抗体層には、制御された所定の
パルス信号が、駆動手段により印加される。
るインクジェットヘッドが適用された、インクジェット
記録装置の一構成例を示す縦断面図である。図６におい
て、インクタンク（不図示）から供給された各種インク
は、熱作用部において加熱、発泡し、インクの吐出が行
われる。この時、発熱抵抗体層には、制御された所定の
パルス信号が、駆動手段により印加される。
【００５３】また、図８は本発明を適用し得るインクジ
ェット装置の一例の外観図で、駆動モータ2101の正逆回
転に連動して駆動力伝達ギア2102、2103を介して回転す
るリードスクリュー2104の螺旋溝2121に対して係合する
キャリッジ2120上に搭載されており、前駆動モータ2101
の動力によってキャリッジ2120とともにガイド2119に沿
って矢印a、b方向に往復移動される。不図示の記録媒体
給送装置によってプラテン2106上に搬送される記録用紙
P用の紙押え板2105は、キャリッジ2120移動方向にわた
って記録用紙をプラテン2106に対して押圧する。
ェット装置の一例の外観図で、駆動モータ2101の正逆回
転に連動して駆動力伝達ギア2102、2103を介して回転す
るリードスクリュー2104の螺旋溝2121に対して係合する
キャリッジ2120上に搭載されており、前駆動モータ2101
の動力によってキャリッジ2120とともにガイド2119に沿
って矢印a、b方向に往復移動される。不図示の記録媒体
給送装置によってプラテン2106上に搬送される記録用紙
P用の紙押え板2105は、キャリッジ2120移動方向にわた
って記録用紙をプラテン2106に対して押圧する。
【００５４】2107、2108はフォトカプラでキャリッジ21
20のレバー2109のこの域での存在を確認して駆動モータ
2101の回転方向切り替え等を行うためのホームポジショ
ン検知手段である。2110は記録ヘッド2200の全面をキャ
ップするキャップ部材2111を支持する部材で、2112は前
記キャップ部材2111内を吸引する吸引手段で、キャップ
内開口2113を介して記録ヘッド2200の吸引回復を行う。
2114はクリーニングブレードで、2115はこのブレードを
前後方向に移動可能にする移動部材であり、本体支持板
2116にこれらは支持されている。クリーニングブレード
2114は、この形態でなく周知のクリーニングブレードが
本体に適用できることは言うまでもない。
20のレバー2109のこの域での存在を確認して駆動モータ
2101の回転方向切り替え等を行うためのホームポジショ
ン検知手段である。2110は記録ヘッド2200の全面をキャ
ップするキャップ部材2111を支持する部材で、2112は前
記キャップ部材2111内を吸引する吸引手段で、キャップ
内開口2113を介して記録ヘッド2200の吸引回復を行う。
2114はクリーニングブレードで、2115はこのブレードを
前後方向に移動可能にする移動部材であり、本体支持板
2116にこれらは支持されている。クリーニングブレード
2114は、この形態でなく周知のクリーニングブレードが
本体に適用できることは言うまでもない。
【００５５】また、2117は、吸引回復の吸引を開始する
ためのレバーで、キャリッジ2120と係合するカム2118の
移動に伴って移動し、駆動モータ2101からの駆動力がク
ラッチ切り替え等の公知の伝達手段で移動制御される。
前記記録ヘッド2200に設けられた発熱部2110に信号を付
与したり、上述した各機構の駆動制御を司ったりする記
録制御部は、記録装置本体側に設けられている（不図
示）。
ためのレバーで、キャリッジ2120と係合するカム2118の
移動に伴って移動し、駆動モータ2101からの駆動力がク
ラッチ切り替え等の公知の伝達手段で移動制御される。
前記記録ヘッド2200に設けられた発熱部2110に信号を付
与したり、上述した各機構の駆動制御を司ったりする記
録制御部は、記録装置本体側に設けられている（不図
示）。
【００５６】上述したような構成のインクジェット記録
装置2100は、前記記録媒体給送装置によってプラテン21
06上に搬送される記録用紙Pに対し、記録ヘッド2200が
前記記録用紙Ｐの全幅にわたって往復運動しながら記録
を行うものであり、記録ヘッド2200は上述したような方
法で製造したものを用いているため、高精度で高速な記
録が可能である。
装置2100は、前記記録媒体給送装置によってプラテン21
06上に搬送される記録用紙Pに対し、記録ヘッド2200が
前記記録用紙Ｐの全幅にわたって往復運動しながら記録
を行うものであり、記録ヘッド2200は上述したような方
法で製造したものを用いているため、高精度で高速な記
録が可能である。
【００５７】
【実施例】以下、アモルファス化合金層の成膜例、この
合金層からなる上部保護層を用いたインクジェットヘッ
ド等についての実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。なお、本発明はかかる実施例等により限定されるも
のではない。
合金層からなる上部保護層を用いたインクジェットヘッ
ド等についての実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。なお、本発明はかかる実施例等により限定されるも
のではない。
【００５８】（成膜例１）図４に示した装置を使用し、
かつ上述した成膜方法を利用して、上部保護層用のアモ
ルファス化合金層をシリコンウエハ上に形成した際にお
ける膜物性について評価した。その際の成膜操作及び膜
物性の評価について以下に示す。
かつ上述した成膜方法を利用して、上部保護層用のアモ
ルファス化合金層をシリコンウエハ上に形成した際にお
ける膜物性について評価した。その際の成膜操作及び膜
物性の評価について以下に示す。
【００５９】＜成膜操作＞まず、単結晶シリコンウエハ
上に熱酸化膜を形成し、このシリコンウエハ（基板400
4）を図４の装置の成膜室4009内の基板ホルダ4003上に
セットした。次いで、排気ポンプ4007により成膜室4009
内を8×10-6Paまで排気した。その後、アルゴンガスを
ガス導入口4010から成膜室4009に導入し、成膜室4009内
の条件を以下のようにした。
上に熱酸化膜を形成し、このシリコンウエハ（基板400
4）を図４の装置の成膜室4009内の基板ホルダ4003上に
セットした。次いで、排気ポンプ4007により成膜室4009
内を8×10-6Paまで排気した。その後、アルゴンガスを
ガス導入口4010から成膜室4009に導入し、成膜室4009内
の条件を以下のようにした。
【００６０】[成膜条件] 基板温度：200℃ 成膜室内ガス雰囲気温度：200℃ 成膜室内混合ガス圧力：0.3Pa
【００６１】次いで、TaターゲットとFe-Ni-Cr合金 (Fe
74Ni8Cr18)ターゲットを用いて、各ターゲットに投入す
るパワーを、Taターゲットは300Wと固定し、Fe-Ni-Cr合
金ターゲットのパワーを可変とした２元スパッタリング
法によりシリコンウエハの熱酸化膜上に２００ｎｍの膜
厚でTaαFeβNiγCrδ膜を形成し、試料1〜4を得た。
74Ni8Cr18)ターゲットを用いて、各ターゲットに投入す
るパワーを、Taターゲットは300Wと固定し、Fe-Ni-Cr合
金ターゲットのパワーを可変とした２元スパッタリング
法によりシリコンウエハの熱酸化膜上に２００ｎｍの膜
厚でTaαFeβNiγCrδ膜を形成し、試料1〜4を得た。
【００６２】〈膜物性評価〉得られた上記試料1〜4につ
いてRBS（ラザフォード後方散乱）分析を行い、各試料
のTaαFeβNiγCrδ膜の組成分析を行った。その結果を
表１および図５に示す。図５は、Fe-Ni-Cr合金ターゲッ
トのパワー（Taターゲットパワーは固定）に対する各種
金属の組成比(濃度)を示し、それぞれ曲線(A)はTa、曲
線(B)はFe、曲線(C)はNi、曲線(D)はCrの濃度を示す。
図5よりFe-Ni-Cr合金ターゲットのパワーが増加するほ
ど膜中のFe、Cr、Niの濃度がそれぞれ増加していること
が解かる。
いてRBS（ラザフォード後方散乱）分析を行い、各試料
のTaαFeβNiγCrδ膜の組成分析を行った。その結果を
表１および図５に示す。図５は、Fe-Ni-Cr合金ターゲッ
トのパワー（Taターゲットパワーは固定）に対する各種
金属の組成比(濃度)を示し、それぞれ曲線(A)はTa、曲
線(B)はFe、曲線(C)はNi、曲線(D)はCrの濃度を示す。
図5よりFe-Ni-Cr合金ターゲットのパワーが増加するほ
ど膜中のFe、Cr、Niの濃度がそれぞれ増加していること
が解かる。
【００６３】次に、上記のように、基板4004上に形成さ
れた上部保護層ＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ膜のX線回折
測定を行い、構造解析を行った。その結果、Ｔａ量が支
配的なときには鋭い回折ピークを示していたものが、Ｔ
ａ量が減少するに伴い、回折ピークはブロードになりア
モルファス構造が進行することが明らかとなった。
れた上部保護層ＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ膜のX線回折
測定を行い、構造解析を行った。その結果、Ｔａ量が支
配的なときには鋭い回折ピークを示していたものが、Ｔ
ａ量が減少するに伴い、回折ピークはブロードになりア
モルファス構造が進行することが明らかとなった。
【００６４】〈膜応力について〉次に、各試料の膜応力
について、成膜の前後における基板変形量により測定し
た。その結果Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの組成が多いほど膜応力
は、圧縮応力から引っ張り応力へと変化する傾向が見ら
れ、膜の密着力の低下の傾向が現われた。そして、試料
１においては そこで、膜応力としては、少なくとも圧
縮応力を有し、１．０×１０10ｄｙｎｅ／ｃｍ2以下に
することにより同様に強い膜密着力を得ることができ
た。
について、成膜の前後における基板変形量により測定し
た。その結果Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉの組成が多いほど膜応力
は、圧縮応力から引っ張り応力へと変化する傾向が見ら
れ、膜の密着力の低下の傾向が現われた。そして、試料
１においては そこで、膜応力としては、少なくとも圧
縮応力を有し、１．０×１０10ｄｙｎｅ／ｃｍ2以下に
することにより同様に強い膜密着力を得ることができ
た。
【００６５】
【表１】
【００６６】（実施例１） ＜インクジェット用特性評価＞本実施例によるインクジ
ェット特性としての評価を行う試料の基板は、Ｓｉ基板
あるいは既に駆動用のＩＣを作り込んだＳｉ基板を用い
る。Ｓｉ基板の場合は、熱酸化法、スパッタ法、ＣＶＤ
法などによって膜厚１．８μmのＳｉＯ2の蓄熱層2002
（図２（ｂ））を形成し、ＩＣを作り込んだＳｉ基板も
同様にその製造プロセス中で、ＳｉＯ2の蓄熱層を形成
しておく。
ェット特性としての評価を行う試料の基板は、Ｓｉ基板
あるいは既に駆動用のＩＣを作り込んだＳｉ基板を用い
る。Ｓｉ基板の場合は、熱酸化法、スパッタ法、ＣＶＤ
法などによって膜厚１．８μmのＳｉＯ2の蓄熱層2002
（図２（ｂ））を形成し、ＩＣを作り込んだＳｉ基板も
同様にその製造プロセス中で、ＳｉＯ2の蓄熱層を形成
しておく。
【００６７】次に、スパッタ法、ＣＶＤ法などによって
ＳｉＯ2成る膜厚１．２μmの層間絶縁膜2003を形成し
た。次いで、Ta-Siターゲットを用いた反応性スパッタ
リング法により、５００ｎｍのＴａ35Ｓｉ22Ｎ43発熱抵
抗体層2004を形成した。この時の基板温度は200℃で行
った。電極配線2005としてＡｌ膜を550nmをスパッタリ
ング法により形成した。
ＳｉＯ2成る膜厚１．２μmの層間絶縁膜2003を形成し
た。次いで、Ta-Siターゲットを用いた反応性スパッタ
リング法により、５００ｎｍのＴａ35Ｓｉ22Ｎ43発熱抵
抗体層2004を形成した。この時の基板温度は200℃で行
った。電極配線2005としてＡｌ膜を550nmをスパッタリ
ング法により形成した。
【００６８】次に、フォトリソ法を用いてパターン形成
し、Ａｌ膜を取り除いた２０μｍ×３０μｍの熱作用部
2008を形成した。次に、第１保護膜2006としてプラズマ
ＣＶＤ法によって、ＳｉＯから成る膜厚800nmの絶縁体
を形成し、パターニングにより熱作用部のみ膜が形成さ
れないように加工を行った。次に、第２保護膜2006'と
してプラズマCVD法によって、SiNから成る膜厚200nmの
絶縁体を形成し、最後に上部保護層2007としてスパッタ
リング法により、表２に示すような本発明にかかるＴａ
αＦｅβＮｉγＣｒδ膜を膜厚150nm形成し、フォトリ
ソ法により図２（ｂ）に示す構成を有するインクジェッ
ト用基体を作製した。
し、Ａｌ膜を取り除いた２０μｍ×３０μｍの熱作用部
2008を形成した。次に、第１保護膜2006としてプラズマ
ＣＶＤ法によって、ＳｉＯから成る膜厚800nmの絶縁体
を形成し、パターニングにより熱作用部のみ膜が形成さ
れないように加工を行った。次に、第２保護膜2006'と
してプラズマCVD法によって、SiNから成る膜厚200nmの
絶縁体を形成し、最後に上部保護層2007としてスパッタ
リング法により、表２に示すような本発明にかかるＴａ
αＦｅβＮｉγＣｒδ膜を膜厚150nm形成し、フォトリ
ソ法により図２（ｂ）に示す構成を有するインクジェッ
ト用基体を作製した。
【００６９】このようにして作製された基体を用いてイ
ンクジェット用ヘッドを更に作製した。図６は、本発明
にかかる上部保護層を有するインクジェットヘッドが適
用された、インクジェット記録装置の一構成例を示す縦
断面図である。図６において、インクタンク（不図示）
から供給された各種インクは、熱作用部において加熱、
発泡し、インクの吐出が行われる。この時、発熱抵抗体
層には、制御された所定のパルス信号が、駆動手段によ
り印加される。
ンクジェット用ヘッドを更に作製した。図６は、本発明
にかかる上部保護層を有するインクジェットヘッドが適
用された、インクジェット記録装置の一構成例を示す縦
断面図である。図６において、インクタンク（不図示）
から供給された各種インクは、熱作用部において加熱、
発泡し、インクの吐出が行われる。この時、発熱抵抗体
層には、制御された所定のパルス信号が、駆動手段によ
り印加される。
【００７０】これらのインクジェット記録装置を用い
て、吐出耐久試験を行った。この試験は、駆動周波数１
０ＫＨｚ、パルス幅は２μｓｅｃ．とし、連続して吐出
させてインクジェット記録ヘッドが吐出できなくなるま
での寿命を調べた。この時の駆動電圧Ｖopは、１．３×
Ｖthとした。尚、Ｖthはインクを吐出する発泡閾値電圧
を示す。また、インクは、硝酸基の入った二価金属塩Ｃ
ａ（ＮＯ3）2・４Ｈ2Ｏを約４％程度含有するインクを
用いた。
て、吐出耐久試験を行った。この試験は、駆動周波数１
０ＫＨｚ、パルス幅は２μｓｅｃ．とし、連続して吐出
させてインクジェット記録ヘッドが吐出できなくなるま
での寿命を調べた。この時の駆動電圧Ｖopは、１．３×
Ｖthとした。尚、Ｖthはインクを吐出する発泡閾値電圧
を示す。また、インクは、硝酸基の入った二価金属塩Ｃ
ａ（ＮＯ3）2・４Ｈ2Ｏを約４％程度含有するインクを
用いた。
【００７１】表２のように２．０×１０9パルス数まで
連続吐出を行っても安定した吐出が可能であった。
連続吐出を行っても安定した吐出が可能であった。
【００７２】この吐出耐久試験に用いたインクジェット
用ヘッドを分解して調査を行った結果、上部保護層に腐
食が見受けられないことが明らかとなった。これはＴａ
αＦｅβＮｉγＣｒδ上部保護層が優れた耐久性を有し
ていることを示している。これは、膜の断面分析により
表面にＣrを主体とする酸化膜が約２０ｎｍの厚さで形
成されており、この酸化膜からなる不働態膜が腐食防止
に効果があると思われる。
用ヘッドを分解して調査を行った結果、上部保護層に腐
食が見受けられないことが明らかとなった。これはＴａ
αＦｅβＮｉγＣｒδ上部保護層が優れた耐久性を有し
ていることを示している。これは、膜の断面分析により
表面にＣrを主体とする酸化膜が約２０ｎｍの厚さで形
成されており、この酸化膜からなる不働態膜が腐食防止
に効果があると思われる。
【００７３】（比較例１）上部保護層2007をＴａ膜で形
成する以外は実施例１と同様にしてインクジェット用ヘ
ッドを作製した。このインクジェット用ヘッドを用いて
実施例２と同様に吐出耐久試験を行い、その結果を表２
に示す。表２のように、比較例１では３．０×１０7パ
ルス程度で吐出することができなくなった。そこでパル
ス数を５．０×１０6回、１．０×１０7回、３．０×１
０7回と変えながら連続吐出を行った後、このインクジ
ェット用ヘッドを分解して調査を行った。そのパルス数
の経過による熱作用部における変化を模式的断面図で示
したのが図７（ａ）〜（ｄ）である。図７（ａ）〜
（ｄ）のようにパルス数が増加するに伴い、上部保護層
の腐食が進行していく。そして、パルス数が３．０×１
０7まで連続吐出を行ったものではその腐食が発熱抵抗
体層にまで達し、発熱抵抗体層が断線していることが判
明した。
成する以外は実施例１と同様にしてインクジェット用ヘ
ッドを作製した。このインクジェット用ヘッドを用いて
実施例２と同様に吐出耐久試験を行い、その結果を表２
に示す。表２のように、比較例１では３．０×１０7パ
ルス程度で吐出することができなくなった。そこでパル
ス数を５．０×１０6回、１．０×１０7回、３．０×１
０7回と変えながら連続吐出を行った後、このインクジ
ェット用ヘッドを分解して調査を行った。そのパルス数
の経過による熱作用部における変化を模式的断面図で示
したのが図７（ａ）〜（ｄ）である。図７（ａ）〜
（ｄ）のようにパルス数が増加するに伴い、上部保護層
の腐食が進行していく。そして、パルス数が３．０×１
０7まで連続吐出を行ったものではその腐食が発熱抵抗
体層にまで達し、発熱抵抗体層が断線していることが判
明した。
【００７４】（実施例２〜５）上部保護層2007を表２に
示すような組成、膜厚で形成する以外は実施例１と同様
にしてインクジェット用ヘッドを作製した。このインク
ジェット用ヘッドを用いて実施例２と同様にして吐出耐
久試験を行い、その結果を表２に示す。
示すような組成、膜厚で形成する以外は実施例１と同様
にしてインクジェット用ヘッドを作製した。このインク
ジェット用ヘッドを用いて実施例２と同様にして吐出耐
久試験を行い、その結果を表２に示す。
【００７５】（比較例２〜５）上部保護層2007を表２に
示すような組成、膜厚で形成する以外は実施例２と同様
にしてインクジェット用ヘッドを作製した。
示すような組成、膜厚で形成する以外は実施例２と同様
にしてインクジェット用ヘッドを作製した。
【００７６】このインクジェット用ヘッドを用いて実施
例２と同様にして吐出耐久試験を行い、その結果を表２
に示す。表２のように、比較例２では、Ｔａからなる上
部保護層を厚くしても大幅な改善は見られなかった。ま
た、比較例３〜５では２．０×１０8パルスまでの吐出
ができなかった。
例２と同様にして吐出耐久試験を行い、その結果を表２
に示す。表２のように、比較例２では、Ｔａからなる上
部保護層を厚くしても大幅な改善は見られなかった。ま
た、比較例３〜５では２．０×１０8パルスまでの吐出
ができなかった。
【００７７】そこでこのインクジェット用ヘッドを分解
して調査した結果、上部保護層の腐食が見られ、その腐
食が発熱抵抗体層にまで達し、発熱抵抗体層が断線して
いることが判明した。
して調査した結果、上部保護層の腐食が見られ、その腐
食が発熱抵抗体層にまで達し、発熱抵抗体層が断線して
いることが判明した。
【００７８】（実施例６〜９）上部保護層が、所定の組
成（原子組成比）を有するTa-Fe-Cr-Niからなる合金タ
ーゲットを用い、Arガスを用いたスパッタリング法によ
り形成する以外は、上部保護層2007を表２に示すような
組成、膜厚で実施例１と同様にしてインクジェット用ヘ
ッドを作製した。このインクジェット用ヘッドを用いて
実施例１と同様にして吐出耐久試験を行い、その結果を
表２に示す。
成（原子組成比）を有するTa-Fe-Cr-Niからなる合金タ
ーゲットを用い、Arガスを用いたスパッタリング法によ
り形成する以外は、上部保護層2007を表２に示すような
組成、膜厚で実施例１と同様にしてインクジェット用ヘ
ッドを作製した。このインクジェット用ヘッドを用いて
実施例１と同様にして吐出耐久試験を行い、その結果を
表２に示す。
【００７９】以上の結果から、以下のことが明らかにな
った。すなわち、表２の結果から明らかなように、印字
寿命はＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ上部保護層の組成に依
存し、特にFe-Cr-Niの組成が多いほど優れていることが
解かった。つまり、上部保護層ＴａαＦｅβＮｉγＣｒ
δの組成は、１０原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋
β＜８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、
α＋β＋γ＋δ＝１００原子％とされる。
った。すなわち、表２の結果から明らかなように、印字
寿命はＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ上部保護層の組成に依
存し、特にFe-Cr-Niの組成が多いほど優れていることが
解かった。つまり、上部保護層ＴａαＦｅβＮｉγＣｒ
δの組成は、１０原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋
β＜８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、
α＋β＋γ＋δ＝１００原子％とされる。
【００８０】また、上部保護層の膜厚は、１０ｎｍ以上
５００ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚が１０ｎｍ
未満であるとインクに対する保護機能が十分でなく、５
００ｎｍより厚いと発熱抵抗体層からのエネルギーがイ
ンクに有効に伝達されず、エネルギー損出が大きくなる
場合がある。
５００ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚が１０ｎｍ
未満であるとインクに対する保護機能が十分でなく、５
００ｎｍより厚いと発熱抵抗体層からのエネルギーがイ
ンクに有効に伝達されず、エネルギー損出が大きくなる
場合がある。
【００８１】上記各実施例では、膜厚が１５０ｎｍ以下
でも優れた耐久性を得ることが可能であった。そこで、
膜応力としては、少なくとも圧縮応力を有し、１．０×
１０ 10ｄｙｎｅ／ｃｍ2以下にすることにより同様に強
い膜付着力を得ることができた。
でも優れた耐久性を得ることが可能であった。そこで、
膜応力としては、少なくとも圧縮応力を有し、１．０×
１０ 10ｄｙｎｅ／ｃｍ2以下にすることにより同様に強
い膜付着力を得ることができた。
【００８２】
【表２】
【００８３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液体に気泡を発生するための熱エネルギーを発生する発
熱抵抗体と、液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通
し、液体を吐出するためのエネルギーを液体に作用する
部分を有する液流路とを有する液体噴射記録ヘッドにお
いて、発熱抵抗体上に、絶縁層と、該絶縁層上に形成さ
れた上部保護層とを有し、該上部保護層がＴａαＦｅβ
ＮｉγＣｒδ（但し、１０原子％≦α≦３０原子％、且
つ、α＋β＜８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞
γ、且つ、α＋β＋γ＋δ＝１００原子％である。）か
らなるアモルファス化合金により形成することにより、
多様なインクを使用した場合にも、インクに接する上部
保護層が腐食されることなく、耐衝撃性、耐熱性、耐イ
ンク性、耐酸化性に優れた高耐久性の上部保護層を有す
るインクジェット記録ヘッドを提供することが可能とな
った。
液体に気泡を発生するための熱エネルギーを発生する発
熱抵抗体と、液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通
し、液体を吐出するためのエネルギーを液体に作用する
部分を有する液流路とを有する液体噴射記録ヘッドにお
いて、発熱抵抗体上に、絶縁層と、該絶縁層上に形成さ
れた上部保護層とを有し、該上部保護層がＴａαＦｅβ
ＮｉγＣｒδ（但し、１０原子％≦α≦３０原子％、且
つ、α＋β＜８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞
γ、且つ、α＋β＋γ＋δ＝１００原子％である。）か
らなるアモルファス化合金により形成することにより、
多様なインクを使用した場合にも、インクに接する上部
保護層が腐食されることなく、耐衝撃性、耐熱性、耐イ
ンク性、耐酸化性に優れた高耐久性の上部保護層を有す
るインクジェット記録ヘッドを提供することが可能とな
った。
【００８４】また、本発明の上部保護層の膜厚、膜応力
等の膜構成および製造方法により、記録画像の高精細化
に対応した小ドッド化や高速記録に対応した高速駆動に
おいても、長寿命の上部保護層、該上部保護層を備えた
液体吐出ヘッド用基体、該基体を備えた液体吐出ヘッ
ド、及び該液体ヘッドを備えた液体吐出装置にも適用で
きることが可能となった。
等の膜構成および製造方法により、記録画像の高精細化
に対応した小ドッド化や高速記録に対応した高速駆動に
おいても、長寿命の上部保護層、該上部保護層を備えた
液体吐出ヘッド用基体、該基体を備えた液体吐出ヘッ
ド、及び該液体ヘッドを備えた液体吐出装置にも適用で
きることが可能となった。
【００８５】さらには、上述した優れたインクジェット
記録ヘッドに対して供給されるインクを貯溜するための
インク貯溜部を含むインクジェットペン、及びかかるイ
ンクジェット記録ヘッドが装着されるインクジェット記
録装置にも適用可能である。
記録ヘッドに対して供給されるインクを貯溜するための
インク貯溜部を含むインクジェットペン、及びかかるイ
ンクジェット記録ヘッドが装着されるインクジェット記
録装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェットヘッドの基板を示す概
略平面図である。
略平面図である。
【図２】（ａ）は図１にけるＸ−Ｘ’の一点鎖線で基体
基体部分を垂直に切断したときの基板の部分断面図であ
り、（ｂ）は保護層の構成の他の態様を示す同様の部分
断面図である。
基体部分を垂直に切断したときの基板の部分断面図であ
り、（ｂ）は保護層の構成の他の態様を示す同様の部分
断面図である。
【図３】電圧を印加してからの上部保護層の温度変化と
発泡状態を説明する図である。
発泡状態を説明する図である。
【図４】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の各
層を成膜する成膜装置である。
層を成膜する成膜装置である。
【図５】本発明の上部保護層の膜組成値を示す図であ
る。
る。
【図６】本発明のインクジェット記録ヘッドが適用され
たインクジェット記録装置の一構成例を示す縦断面図で
ある。
たインクジェット記録装置の一構成例を示す縦断面図で
ある。
【図７】（ａ）〜（ｄ）はインクジェット記録ヘッドを
用いて吐出耐久試験を行った後の、熱作用部における腐
食状態を示す模式的断面図である。
用いて吐出耐久試験を行った後の、熱作用部における腐
食状態を示す模式的断面図である。
【図８】本発明の記録ヘッドを用いたインクジェット記
録装置の一例としての模式的斜視図である。
録装置の一例としての模式的斜視図である。
【符号の説明】 1001 吐出口 1002 電気熱変換素子 1003 インク流路 1004 基板 1005 発熱抵抗体 1006 電極配線 1007 絶縁膜 1008 流路壁 1009 共通液室 2000 基体 2001 シリコン基板 2002 蓄熱層 2006 層間膜 2004 発熱抵抗体層 2002、2004 金属配線 2006、2006’ 保護層 2007 上部保護層 2008 熱作用部 2009 酸化物膜 4001 ターゲット 4002 平板マグネット 4003 基板ホルダー 4004 基板 4005 内部ヒーター 4006 電源 4007 排気ポンプ 4008 外部ヒーター 4009 成膜室 4010 ガス導入口 4011 シャッター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 無我 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小川 正彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 久保田 雅彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF65 AF70 AF93 AG03 AG12 AG46 AP02 AP14 AP52 BA03 BA13
Claims (31)
- 【請求項１】 基板と、該基板上の一対の電極間に設け
られた発熱抵抗体と、該発熱抵抗体上に絶縁層を介して
設けられたインクとの接触面を有する上部保護層と、を
有するインクジェットヘッド用基体において、 前記上部保護層が組成式（Ｉ）： ＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ…（Ｉ） （但し、１０原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋β＜
８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、α＋
β＋γ＋δ＝１００原子％である。）で表わされるアモ
ルファス合金により形成されており、該上部保護層の少
なくともインクとの接触面が該上部保護層の構成成分の
酸化物を含むことを特徴とするインクジェットヘッド用
基体。 - 【請求項２】 前記組成式（１）において１０原子％≦
α≦２０原子％である請求項１記載のインクジェットヘ
ッド用基体。 - 【請求項３】 前記組成式（１）においてγ≧７原子
％、且つ、δ≧１５原子％である請求項１または２に記
載のインクジェットヘッド用基体。 - 【請求項４】 前記組成式（１）においてγ≧８原子
％、且つ、δ≧１７原子％である請求項１または２に記
載のインクジェットヘッド用基体。 - 【請求項５】 前記上部保護層の少なくともインクとの
接触面を、該上部保護層の構成成分の酸化物膜が被覆し
ている請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット
ヘッド用基体。 - 【請求項６】 前記酸化物膜はＣrを主体とする酸化膜
である請求項５に記載のインクジェットヘッド用基体。 - 【請求項７】 前記酸化物膜の膜厚が、５ｎｍ以上３０
ｎｍ以下である請求項５に記載のインクジェットヘッド
用基体。 - 【請求項８】 前記上部保護層の膜厚が、１０ｎｍ以上
５００ｎｍ以下である請求項１〜７のいずれかに記載の
インクジェットヘッド用基体。 - 【請求項９】 前記上部保護層の膜厚が、５０ｎｍ以上
２００ｎｍ以下である請求項８に記載のインクジェット
ヘッド用基体。 - 【請求項１０】 前記上部保護層の膜応力が、少なくと
も圧縮応力を有し、１．０×１０10ｄｙｎｅ／ｃｍ2以
下である請求項１〜８のいずれかに記載のインクジェッ
トヘッド用基体。 - 【請求項１１】 液体を吐出する吐出口と、該吐出口に
連通し、前記液体を吐出するための熱エネルギーを前記
液体に作用させる部分を有する液流路と、該熱エネルギ
ーを発生させるための発熱抵抗体と、該発熱抵抗体を絶
縁層を介して覆う上部保護層と、を備えるインクジェッ
トヘッドにおいて、 前記上部保護層が組成式（Ｉ）： ＴａαＦｅβＮｉγＣｒδ…（Ｉ） （但し、１０原子％≦α≦３０原子％、且つ、α＋β＜
８０原子％、且つ、α＜β、且つ、δ＞γ、且つ、α＋
β＋γ＋δ＝１００原子％である。）からなるアモルフ
ァス合金により形成されており、該上部保護層のインク
に接する表面が該上部保護層の構成成分の酸化物を含む
ことを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項１２】 二価金属塩もしくはキレート錯体を形
成する成分を含むインクを有する請求項１１に記載のイ
ンクジェットヘッド。 - 【請求項１３】 前記組成式（１）において１０原子％
≦α≦２０原子％である請求項１１記載のインクジェッ
トヘッド。 - 【請求項１４】 前記組成式（１）においてγ≧７原子
％、且つ、δ≧１５原子％である請求項１１または１３
に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項１５】 前記組成式（１）においてγ≧８原子
％、且つ、δ≧１７原子％である請求項１１または１３
に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項１６】 前記上部保護層の少なくともインクと
の接触面を、該上部保護層の構成成分の酸化物膜が被覆
している請求項１２〜１５のいずれかに記載のインクジ
ェットヘッド。 - 【請求項１７】 前記酸化物膜はＣrを主体とする酸化
膜である請求項１６に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項１８】 前記酸化物膜の膜厚が、５ｎｍ以上３
０ｎｍ以下である請求項１６に記載のインクジェットヘ
ッド。 - 【請求項１９】 前記上部保護層の膜厚が、１０ｎｍ以
上５００ｎｍ以下である請求項１１〜１８のいずれかに
記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項２０】 前記上部保護層の膜厚が、５０ｎｍ以
上２００ｎｍ以下である請求項１１〜１８のいずれかに
記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項２１】 前記上部保護層の膜応力が、少なくと
も圧縮応力を有し、１．０×１０10ｄｙｎｅ／ｃｍ2以
下である請求項１１〜２０のいずれかに記載のインクジ
ェットヘッド。 - 【請求項２２】 請求項１１〜２１のいずれかに記載の
インクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドに供
給されるインクを貯溜したインク貯溜部とを有すること
を特徴とするインクジェット用記録ユニット。 - 【請求項２３】 前記インクジェットヘッドとインク貯
溜部とが一体化されたカートリッジの形態を有する請求
項２２に記載のインクジェット用記録ユニット。 - 【請求項２４】 前記インクジェットヘッドとインク貯
溜部とが互いに着脱自在に接続されている請求項２２に
記載のインクジェット用記録ユニット。 - 【請求項２５】 請求項１１〜２１のいずれかに記載の
インクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドを記
録情報に応じて移動させるためのキャリッジとを有する
ことを特徴とするインクジェット装置。 - 【請求項２６】 請求項２２〜２４のいずれかに記載の
インクジェット用記録ユニットと、該記録ユニットを記
録情報に応じて移動させるためのキャリッジとを有する
ことを特徴とするインクジェット装置。 - 【請求項２７】 請求項１〜１０のいずれかに記載のイ
ンクジェットヘッド用基体の製造方法であって、 前記上部保護層を、前記組成式（１）の組成の組成を得
るための組成を有するTa、Fe、Cr及びNiからなる合金タ
ーゲットを用いたスパッタリング法により形成すること
を特徴とするインクジェットヘッド用基体の製造方法。 - 【請求項２８】 請求項１〜１０のいずれかに記載のイ
ンクジェットヘッド用基体の製造方法であって、 前記上部保護層を、前記組成式（１）の組成を得るため
の組成のFe、Ni及びCrからなる合金ターゲットと、Taタ
ーゲットとの２種を用いた２元スパッタリング法により
形成するインクジェットヘッド用基体の製造方法。 - 【請求項２９】 スパッタリング法により得られたアモ
ルファス合金膜の表面を酸化して、該表面を酸化膜で被
覆する工程を有する請求項２７または２８に記載のイン
クジェットヘッド用基体の製造方法。 - 【請求項３０】 前記酸化膜は熱酸化で形成される請求
項２９に記載のインクジェットヘッド用基体の製造方
法。 - 【請求項３１】 前記アモルファス合金膜の成膜時にお
ける膜応力を、少なくとも圧縮応力を有し、１．０×１
０10ｄｙｎｅ／ｃｍ2以下とする請求項２７〜３０のい
ずれかに記載のインクジェットヘッド用基体の製造方
法。
Priority Applications (9)
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|---|---|---|---|
| JP28354099A JP3576888B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | インクジェットヘッド用基体、インクジェットヘッド及びインクジェット装置 |
| EP00121579A EP1090760B1 (en) | 1999-10-04 | 2000-10-02 | Ink-jet head base board, ink jet head, and ink-jet apparatus |
| ES00121579T ES2201985T3 (es) | 1999-10-04 | 2000-10-02 | Panel de base para un cabezal por chorros de tinta, cabezal por chorros de tinta y aparato por chorros de tinta. |
| EP02028419A EP1318018A1 (en) | 1999-10-04 | 2000-10-02 | Ink-jet head base board, ink-jet head, and ink-jet apparatus |
| DE60003620T DE60003620T2 (de) | 1999-10-04 | 2000-10-02 | Substrat für Tintenstrahlkopf, Tintenstrahlkopf, und Tintenstrahlapparat |
| US09/677,866 US6485131B1 (en) | 1999-10-04 | 2000-10-03 | Ink-jet head base board, ink-jet head, and ink-jet apparatus |
| TW089120569A TW506905B (en) | 1999-10-04 | 2000-10-03 | Ink-jet head base board, ink-jet head, and ink-jet apparatus |
| KR10-2000-0058049A KR100468992B1 (ko) | 1999-10-04 | 2000-10-04 | 잉크 제트 헤드 기부판, 잉크 제트 헤드 및 잉크 제트 장치 |
| US10/253,939 US6663228B2 (en) | 1999-10-04 | 2002-09-25 | Ink-jet head base board, ink-jet head, and ink-jet apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28354099A JP3576888B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | インクジェットヘッド用基体、インクジェットヘッド及びインクジェット装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001105596A true JP2001105596A (ja) | 2001-04-17 |
| JP3576888B2 JP3576888B2 (ja) | 2004-10-13 |
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ID=17666865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28354099A Expired - Fee Related JP3576888B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | インクジェットヘッド用基体、インクジェットヘッド及びインクジェット装置 |
Country Status (7)
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|---|---|
| US (2) | US6485131B1 (ja) |
| EP (2) | EP1318018A1 (ja) |
| JP (1) | JP3576888B2 (ja) |
| KR (1) | KR100468992B1 (ja) |
| DE (1) | DE60003620T2 (ja) |
| ES (1) | ES2201985T3 (ja) |
| TW (1) | TW506905B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006130840A (ja) * | 2004-11-08 | 2006-05-25 | Canon Inc | 発熱抵抗体膜、記録ヘッド、および記録装置 |
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