JP2001171127A - インクジェット記録ヘッド用基体、インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ユニットおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット記録ヘッド用基体において、
特に熱作用部にインクの熱分解物が堆積することを防
ぎ、長寿命のインクジェット記録ヘッド用基体を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 基板2001上に蓄熱層2002を介して形成さ
れ、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを
発生する複数の発熱抵抗体2004を有するインクジェット
記録ヘッド用基体において、前記発熱抵抗体2004で発生
した熱がインクに作用する熱作用部2008に対応する領域
に超親水化処理が施されており、該領域の水との接触角
が５°以下となっていることを特徴とするインクジェッ
ト記録ヘッド用基体。

Description

【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等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
記録ヘッド（以下、単に「インクジェットヘッド」とも
称する）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
に関する。

【０００２】なお、本発明におけるインクジェットペン
等の記録ユニットは、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も、それら
を互いに別体として取り外し可能に組み合わせた形態の
ものも包含する。このインクジェットペン等の記録ユニ
ットは、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ている。また、本発明におけるイン
クジェット記録装置は、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
等と組み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
態を包含する。

【０００３】

【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電気
変換体を用い、この電気変換体が発生するエネルギー、
特に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、
例えば米国特許第４７２３１２９号および米国特許第４
７４０７９６号に記載があるように画像の高精細性、高
速記録性、記録ヘッド及び装置の小型化やカラー化に適
していることから注目されている。

【０００４】上記インクジェットヘッド用基体要部の一
般的な構成を図１に示す。

【０００５】また、図２は、図１のインク流路に相当す
る部分のＸ−Ｘ'線切断のインクジェット記録ヘッド用
基体２０００の模式的断面図である。

【０００６】図１において、このインクジェット記録ヘ
ッドには、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ごとに基板１００４上に設けられている。

【０００７】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１
００６並びにこれらを保護する絶縁膜１００７により構
成される。また、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と連通しており、この共通液室
１００９にはインクタンク（不図示）から供給されるイ
ンクが貯溜される。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
とき電気熱変換素子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。

【０００８】図２において、２００１はシリコン基板、
２００２はＳｉＯ₂膜（熱酸化膜）、ＳｉＮ膜等からな
る蓄熱層（層間膜）である。２００３はヒーター部分、
２００４は発熱抵抗体層、２００５はＡｌ、Ａｌ−Ｓ
ｉ、Ａｌ−Ｃｕ等の金属配線、２００６はＳｉＯ₂膜、
ＳｉＮ膜等からなる少なくとも１層の保護層を示す。２
０１０は、発熱抵抗体層２００４の発熱に伴う化学的、
物理的衝撃から保護層２００６を守るためのＴａ膜等か
らなる耐キャビテーション層である。また、２００８は
発熱抵抗体層２００４の熱作用部である。

【０００９】この２００８の熱作用部は、インクの発泡
のためのパルスの印加によって、発熱し、約３００℃以
上の温度に達すると、その面に接していたインクが急激
に加熱沸騰する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように熱作用部は
インクを発泡させるため、高温になっており、さらにヘ
ッドの製造バラツキや、本体の駆動バラツキを抑え、安
定して発泡をさせるためにインクの必要発泡エネルギー
より過剰にエネルギーを加える必要がありその結果、熱
作用部の温度はさらに上昇する。通常の駆動条件では、
この熱作用部の温度は瞬間的には４５０〜５５０℃まで
達していると考えられる。

【００１１】このことによって、ヘッドの寿命に影響を
およぼす重大な問題が生じる場合がある。この問題と
は、インク中の染料あるいは顔料が高温にさらされるこ
とによって、分子鎖が切断されて生じた分解物が熱作用
部に堆積して「コゲ」として付着する現象すなわち「コ
ゲーション」が発生することである。

【００１２】このコゲーションによって熱作用部に徐々
に分解物が堆積し、ついにはインクを安定的に発泡させ
ることが困難になり、ヘッドの寿命を左右することにな
る。

【００１３】従来はこのコゲーションを防止するため
に、インク中の成分の改良、例えば染料や、インク中の
コゲ防止用成分の追加等の様々な対策が採られてきた。

【００１４】しかしながら、現状のインクジェットプリ
ンターにおいては、インクを吐出して描いた画像に対す
る様々な要求が出されている。例えば、印字物の耐水
性、あるいは色間のブリード防止、さっか性の改善等で
ある。これらの要求を満たすためにインクの成分をさら
に改良する必要が生じてきた。ところがこれらの改良に
よって、過去に採られてきたコゲ防止対策が通用しなく
なる場合もあり、再びコゲに対する問題が生じているも
のもある。本発明は、このようなインクを用いた場合に
おいても、熱作用部のコゲの堆積を防止し、記録ヘッド
の寿命を延ばずことを課題とする。

【００１５】特開平１１-２４０１５６号公報には、熱
作用部に対応する領域に撥水膜を形成することにより、
熱作用部にコゲが固着しにくくし、それにより発泡の効
率低下を抑え、かつインクの安定した発泡を可能にする
ことが記載されている。

【００１６】また、特開平１１-４２７９８号公報に
は、インク流路内に吐出するためのインクを充填する前
に、吐出するためのインクとは異なる表面張力及び揮発
性の低い液体を充填することにより、インク流路の内壁
面の疎水性薄膜を破壊し、それにより、インク流路の内
壁面をインクで濡れやすくして、インク流路内へのイン
クの充填を容易にすることが記載されている。しかし、
熱作用部におけるコゲの堆積防止については記載されて
おらず、また、コゲの堆積を防止する十分な効果が得ら
れるほど強い親水化が達成されるとは考えられない。

【００１７】一方、「化学と工業」（４８、１９９５、
１２５６−１２５８）には親水化処理によって汚れが自
然に落ちるガラスの記載があり、さらに「化学と工業」
（４９（６）、１９９６、７６４−７６７）には光触媒
の効果の記述がある。

【００１８】また、「応用物理」（６４（８）、１９９
５、８０３−８０７）には材料物性についての記述があ
る。

【００１９】これらはいずれも親水化処理、あるいは光
触媒親水化層を基材表面に形成することによって基材表
面への汚れの付着防止、あるいは汚れの分解を目ざして
いる。

【００２０】本発明の目的はこれら親水化効果あるいは
光触媒親水化効果をさらに強力にした超親水化効果を熱
作用部に応用することによって、熱作用部におけるコゲ
の堆積を防止することができるインクジェット記録ヘッ
ド用基体、インクジェット記録ヘッド、インクジェット
記録ユニットおよびインクジェット記録装置を提供する
ことにある。

【００２１】さらに本発明のもう一つの目的は、熱作用
部を超親水化することによって、熱作用部の熱を効率よ
く、インク中に伝えることができるインクジェット記録
ヘッド用基体、インクジェット記録ヘッド、インクジェ
ット記録ユニットおよびインクジェット記録装置を提供
することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録ヘッド用基体は、基板上に絶縁層を介して形成さ
れ、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを
発生する複数の発熱抵抗体を有するインクジェット記録
ヘッド用基体において、前記発熱抵抗体で発生した熱が
インクに作用する熱作用部に対応する領域に超親水化処
理がされており、該領域の水との接触角が５°以下とな
っていることを特徴とする。

【００２３】さらに本発明のインクジェット記録ヘッド
用基体は、上記構成のインクジェット記録ヘッド用基体
において、前記発熱抵抗体上に、少なくとも１層からな
る保護層を介して耐キャビテーション性を有する上部保
護層として下記組成式（１）： Ｔａ_αＦｅ_βＮｉ_γＣｒ_δ…（１） （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。）のアモルファス化合
金層を有し、前記超親水化処理は、前記アモルファス化
合金層上に施されたものであることを特徴とする。

【００２４】さらに本発明のインクジェット記録ヘッド
は、インク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インク流路と、該熱エネルギーを発
生させるための発熱抵抗体と、を備えるインクジェット
記録ヘッドにおいて、前記発熱抵抗体で発生した熱がイ
ンクに作用する熱作用部に対応する領域に超親水化処理
がされており、該領域の水との接触角が５°以下となっ
ていることを特徴とする。

【００２５】さらに本発明のインクジェット記録ヘッド
は、上記構成のインクジェット記録ヘッドにおいて、前
記発熱抵抗体上に、少なくとも１層からなる保護層を介
して耐キャビテーション性を有する上部保護層として下
記組成式（１）： Ｔａ_αＦｅ_βＮｉ_γＣｒ_δ…（１） （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。）のアモルファス化合
金層を有し、前記超親水化処理は、前記アモルファス化
合金層上に施されたものであることを特徴とする。

【００２６】さらに本発明のインクジェット記録ユニッ
トは、上記インクジェット記録ヘッドと、該インクジェ
ット記録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。

【００２７】さらに本発明のインクジェット記録装置
は、上記のインクジェット記録ヘッドと、該インクジェ
ット記録ヘッドを駆動するための記録信号を供給するた
めの記録信号供給手段とを備え、前記記録信号に基づい
て前記インクジェット記録ヘッドからインクを吐出して
記録を行うことを特徴とする。

【００２８】以上のような本発明の構成により、熱作用
部におけるコゲの堆積が防止され、インク吐出性能が安
定するのみならず、インク中の成分に左右されにくい長
寿命のインクジェットヘッドを供給することが出来る。
さらに本発明の構成によって熱変換効率の向上したイン
クジェットヘッドを供給することができる。

【００２９】特に、インクジェットヘッドの熱作用部を
超親水化することで熱作用面がインクに十分濡れやすく
なり、熱の伝わり方が向上し、発泡の効率が向上する。

【００３０】また、本発明の構成において、キャビテー
ション衝撃により、超親水化処理を施した、熱作用部に
対応する領域が部分的に削られる場合があっても、この
領域に上部保護層として上述のアモルファス化合金層が
形成されていることにより、多様なインクを使用した場
合でも、インクによって上部保護層が腐食されにくく、
発熱抵抗体の発熱に伴う化学的、物理的衝撃から発熱抵
抗体を守ることができるため、インクジェットヘッドの
超寿命化を計ることができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を用いて詳細に説明する。

【００３２】図３（ａ）、図３（ｂ）及び図９は本発明
にかかるインクジェット記録装置のヘッド部における発
熱抵抗体を有する電気熱変換体が基板上に形成された基
体のインク流路に沿った部分の模式的断面図である。す
なわち、図３（ａ）、図３（ｂ）及び図９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。

【００３３】図３（ａ）において、2001はシリコン基
板、2002はＳｉＯ₂膜（熱酸化膜）、ＳｉＮ膜等からな
る蓄熱層（層間膜）、2004は発熱抵抗体層、2005はＡ
ｌ、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ＳｉＯ₂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、物理的衝撃から保護層2006
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。この図３（ａ）の構成における保護層
2006の膜厚は通常、０．１〜２．０μｍから選択され
る。

【００３４】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2007が設けられる。

【００３５】さらに、上部保護層には超親水化処理が施
されており、図３（ａ）では、超親水化処理として超親
水性を示す超親水化層2009が形成されている。この超親
水化層が形成された熱作用部の水との接触角は５°以下
となる。これは、熱作用部の水との接触角が０°以上５
°以下となることを意味し、さらには、本発明において
用いられるインクは水系のインクであるため、熱作用部
2008のインクとの接触角が０°以上５°以下となること
を意味する。

【００３６】このような超親水化処理により、「コゲ」
と呼ばれる分解物が熱作用部2008に堆積することを防止
し、インクを安定的に発泡させることができるため、ヘ
ッドの寿命を延ばすことができる。また、熱作用部の超
親水化を行うことによって、「コゲ」防止の他、発泡の
熱効率を上げるという効果もある。すなわち、超親水化
することにより、インクが熱作用部を充分に濡らし、そ
れによって、インクへ熱が効率良く伝わり、発泡効率が
向上するのである。

【００３７】超親水化処理としては、上記のように超親
水化層2009を形成することの他、フッ素プラズマ処理ま
たはエキシマＵＶオゾン処理のような超親水化表面処理
が好適に適用できる。

【００３８】図３（ａ）、図３（ｂ）及び図９におい
て、超親水化処理の一形態として形成された超親水化層
2009は、超親水化材料を用いて形成されており、超親水
性化材料の単層構造または超親水化材料と蓄水性材料と
の積層構造を有するものである。

【００３９】超親水性材料としては、酸化チタン、酸化
亜鉛、酸化錫、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化モ
リブデン、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム
等の金属酸化物、硫化カリウム、硫化カドミウム、硫化
亜鉛等の金属硫化物等が適用できる。

【００４０】また、蓄水性材料としては、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｓ
ｉＯ₂等が適用できる。超親水化材料と蓄水性材料との
積層構造を有する超親水化層としては、上記の超親水化
材料のいずれかと、上記の蓄水性材料のいずれかとのど
のような組み合わせの積層構造を有するものであっても
よい。

【００４１】また、上記の超親水性材料には、光触媒作
用があり、光照射化における光触媒反応によって、熱作
用部表面に付着している微量の疎水分子が分解され、物
理吸着水の層が薄く形成されるため、超親水性を示すよ
うになる。上記の超親水化材料と蓄水性材料との積層構
造を有する超親水化層では、一度光の照射すればその後
は光を照射しなくても、蓄水性材料に物理吸着水が取り
込まれることより、超親水性が安定化しより長期間維持
される。

【００４２】また、吐出特性の観点からすると、超親水
化処理は、図９に示すように熱作用部2008に対応する領
域にのみ行うことが好ましい。ここで、熱作用部に対応
する領域は、一対の電極間に位置する発熱抵抗体層とそ
の近傍領域とに対応する領域をも含むものである。

【００４３】また、上部保護層2007として後述するアモ
ルファス化合金膜を形成せずに、超親水化材料である酸
化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ニオブ、酸化タング
ステン、酸化モリブデン、酸化ジルコニウム、チタン酸
ストロンチウム等からなる金属酸化物膜を形成すること
により、上部保護層2007と超親水化層2009を兼用するこ
ともできる。さらに、アモルファス合金膜ばかりでな
く、保護層2006としてのＳｉＯ₂膜、ＳｉＮ膜等も形成
せずに、これらの金属酸化物膜を形成することにより、
保護層2006、上部保護層2007及び超親水化層2009を兼用
することもできる。

【００４４】また、図１において、発熱抵抗体１００５
のうち、１００５ａは発熱抵抗体の周辺から内側に向か
って４μｍ程度の内側の、インクを吐出するための発泡
に寄与する領域、所謂、有効発泡領域であり、１００５
ｂは有効発泡領域の周辺の発泡に寄与しない領域であ
る。

【００４５】ここで、通常、コゲは主に有効発泡領域の
中央部分１０１０及び有効発泡領域の周辺領域１００５
ｂの近傍に堆積し易いため、これらの領域にコゲが堆積
しないようにすることが重要である。有効発泡領域１０
０５ａの中央部分１０１０はキャビテーション衝撃を受
け易いものの、この部分がキャビテーション衝撃によっ
て削られてしまう場合でも、そのように超親水化層が削
られることによって、この部分のコゲは除去されること
になる。無論、超親水化層の有効発泡領域１００５ａの
中央部分１０１０がキャビテーション衝撃によって削ら
れない場合には、この部分へのコゲの堆積は防止され
る。また、有効発泡領域の周辺領域１００５ｂは、キャ
ビテーション衝撃を受けにくく超親水化層が削られにく
いため、この領域へのコゲの堆積は防止される。

【００４６】したがって、キャビテーション衝撃によっ
て超親水化層が削られる場合でも削られない場合でも、
いずれにしてもコゲの堆積は効果的に防止される。上部
保護層2007は、上述したように高温にさらされると共
に、キャビテーション衝撃やインクによる化学的作用か
ら保護層、延いては発熱抵抗体を保護するためのもので
あるため、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。

【００４７】そのため、この上部保護層2007の形成材料
として、下記組成式（１）で示される組成を有するアモ
ルファス化合金膜を用いることが好ましい。 Ｔａ_αＦｅ_βＮｉ_γＣｒ_δ…（１） （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。）なお、上記組成式
（１）におけるαは、１０原子％（at.%）≦α≦２０a
t.%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2007の膜厚は例えば１０〜５００ｎ
ｍ、さらには５０〜２００ｎｍにすることが好ましい。

【００４８】このアモルファス化合金膜ではＴａの量が
１０〜２０at.%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。

【００４９】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2007の少なくともイ
ンクとの接触面の表面は、上部保護層2007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
膜の膜厚は５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好まし
い。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】また、図３（ｂ）は、図３（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、ＳｉＯ₂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ＳｉＯ₂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20
04からの熱エネルギーは第２保護層2006'、上部保護層2
007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。

【００５３】上記構成における各部分は、周知の膜形成
方法に従って形成できる。なお、アモルファス化合金か
らなる上部保護層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(D
C)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。

【００５４】図８は、アモルファス化合金膜からなる上
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８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-N
i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１３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。

【００５５】図８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
ラ１０^-5〜１ラ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40
04の上に薄膜を形成させる。

【００５６】アモルファス化合金からなる上部保護層の
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
同時反応性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。

【００５７】また、上述したように、アモルファス化合
金膜からなる上部保護層の成膜の際には、基板の温度を
１００〜３００℃に加熱することにより強い膜付着力を
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、強い膜付着力を得ることがで
きる。

【００５８】更に、上部保護層の膜応力としては、少な
くとも圧縮応力を有し、1.0ラ10¹⁰dyne/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。上述した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。また、
本実施形態のインクジェットヘッド用基体は、シリコン
基板上に図５に示すような集積回路を組み込んだ構成と
してもよい。なお、図５の集積回路は、以下のような手
順で形成した。

【００５９】Ｐ導電体のシリコン基板２４０１にＡｓな
どのドーパントをイオンインプランテーションおよび拡
散の手段により導入し、Ｎ型埋込層２４０２を形成し、
上層にＮ型エピタキシャル層２４０３を８μｍの厚さに
形成した。

【００６０】また、前記エピタキシャル層２４０３にＢ
などの不純物を導入し、Ｐ型ウエル領域２４０４を形成
した。その後、フォトリソグラフィと酸化拡散およびイ
オンインプランテーションなどの不純物導入を繰り返し
てＮ型エピタキシャル領域にＰ−ＭＯＳ２４５０、Ｐ型
ウエル領域にＮ−ＭＯＳ２４５１を構成した。

【００６１】Ｐ−ＭＯＳ２４５０およびＮ−ＭＯＳ２４
５１はそれぞれ厚さ５０ｎｍのゲート絶縁膜を介して６
００ｎｍの厚さにＣＶＤ法で堆積したｐｏｌｙ−Ｓｉに
よるゲート配線２４１５およびＮ型あるいはＰ型の不純
物を導入したソース領域２４０５、ドレイン領域２４０
６などで構成した。また、パワートランジスタとなるＮ
ＰＮ型トランジスタ部２４５２は、やはり不純物導入お
よび拡散などの工程によりＮ型エピタキシャル層中にコ
レクタ領域２４１１、ベース領域２４１２、エミッタ領
域２４１３などで構成した。

【００６２】また、各素子間は、１０００ｎｍの厚さの
フィールド酸化膜により、酸化膜分離領域２４５３を形
成し、素子分離されている。このフィールド酸化膜は、
熱作用部２４５５下においては一層目蓄熱層２４１４と
して作用する。各素子が形成された後に、層間絶縁膜２
４１６が約７００ｎｍの厚さにＣＶＤ法によるＰＳＧ、
ＢＰＳＧなどで溜され、熱処理により平坦化処理などを
されてからコンタクトホールを介し、一層目Ａｌ電極２
４１７により配線が行われた。

【００６３】その後プラズマＣＶＤ法によってＳｉＯ₂
の層間絶縁膜２４１８を約１．４μｍの厚さに形成し
た。その後層間絶縁膜にフォトリソおよびドライエッチ
ングによって、下層のＡｌと層間絶縁膜をはさんで位置
する上層のＡｌ／ＴａＮ層とコンタクトするためのスル
ーホールを形成した。スルーホール形成後は上述したシ
リコン基板の場合と同様にＴａＮ層以降の工程を進めて
インクジェット用基体を完成させた。図４（ａ）は、本
発明のインクジェットヘッド用基体６００１が適用され
たインクジェット記録ヘッドの一構成例を示す模式的断
面図である。

【００６４】図４（ａ）においてインクタンク（不図
示）から共通液室2012を通ってインク流路2011に供給さ
れた各種インクは、図４（ｂ）に示すように配線の
部、部に接続された駆動手段に電気的なパルス（図４
（ｂ）においては、例えば２μ秒の信号）を与えられる
ことにより発熱抵抗体の熱作用部において加熱されて発
泡し、インクの吐出が行なわれる構造となっている。

【００６５】図６は、本発明の一実施形態のインクジェ
ット記録ヘッド６０００を示す模式的斜視図である。

【００６６】本実施形態のインクジェット記録ヘッド６
０００は、インクに気泡を発生させるための熱エネルギ
ーを与える複数個の発熱体（図４における熱作用部２０
０８。以下同様）が並列に設けられたインクジェットヘ
ッド用基体６００１と、この基体上に接合された天板６
００４とを有する。

【００６７】また、インクジェットヘッド用基体６００
１には、各発熱抵抗体を駆動するための電気信号を外部
から入力するための複数の電極パッド６００９が設けら
れている。

【００６８】天板６００４には、各発熱抵抗体に対応し
た複数の液流路（図４（ａ）のインク流路２０１１。以
下同様）および各液流路にインクを供給するための共通
液室（図４（ａ）の共通液室２０１２。以下同様）を構
成するための溝が形成されており、天板６００４は、イ
ンクジェットヘッド用基体６００１と接合されることで
液流路および共通液室が構成される。インクジェットヘ
ッド用基体６００１と天板６００４との接合時には、液
流路を構成する溝が発熱抵抗体と一致するように両者が
位置合わせされ、これにより、それぞれ発熱抵抗体を有
する液流路が構成される。

【００６９】また、天板６００４には、インクを吐出す
るために各液流路にそれぞれ連通する複数の吐出口６０
０７、および外部から共通液室にインクを供給するため
のインク供給口６００８が開口している。上記構成に基
づき、インク供給口６００８から共通液室６００６に供
給されて一時的に貯えられたインクは、毛管現象により
液流路に侵入し、吐出口６００７でメニスカスを形成し
て液流路を満たした状態を保つ。このとき、電極（不図
示）を介して発熱抵抗体が通電されて発熱すると、発熱
抵抗体上のインクが急激に加熱されて液流路内には膜沸
騰に基づく気泡が発生し、この気泡の成長により吐出口
６００７からインクが吐出される。

【００７０】次に、上述したインクジェット記録ヘッド
６０００が搭載されるインクジェット記録装置につい
て、図７を参照して説明する。

【００７１】図７は、本発明のインクジェット記録装置
の一例を示す模式的斜視図である。図７において、本体
フレーム７５５１には、螺旋溝７５５３が刻まれたリー
ドスクリュー７５５２が回転自在に軸支されている。リ
ードスクリュー７５５２は、駆動モータ７５５９の正逆
回転に連動し、駆動力伝達ギア７５６０、７５６１を介
して回転駆動される。

【００７２】さらに、本体フレーム７５５１には、キャ
リッジ７５５５を摺動自在に案内する案内レール７５５
４が固定されている。キャリッジ７５５５には、螺旋溝
７５５３に係合するピン（不図示）が設けられており、
駆動モータ７５５９の回転によりリードスクリュー７５
５２を回転させることで、キャリッジ７５５５が図示矢
印ａ、ｂ方向に往復移動できるようになっている。紙押
え板７５７２は、キャリッジ７５５５の移動方向にわた
って、被記録媒体７５９０をプラテンローラ７５７３に
対して押圧する。

【００７３】キャリッジ７５５５には、インクジェット
記録ユニット７５８０が搭載される。インクジェット記
録ユニット７５８０は、上述したインクジェット記録ヘ
ッドをインクタンクと一体化したカートリッジ形態のも
のであっても、それらを互いに別体として取り外し可能
に組み合わせた形態のものであってもよい。また、この
インクジェット記録ユニット７５８０は、キャリッジ７
５５５に設けられている位置決め手段および電気的接点
によってキャリッジ７５５５に固定支持されるととも
に、キャリッジ７５５５に対して着脱可能に設けられて
いる。

【００７４】フォトカプラ７５５７、７５５８は、キャ
リッジ７５５５のレバー７５５６のこの域での存在を確
認して駆動モータ７５５９の回転方向の逆転等を行うた
めのホームポジション検知手段を構成する。インクジェ
ット記録ヘッドの前面（吐出口が開口した面）をキャッ
プするキャップ部材７５６７は、支持部材７５６２によ
って支持され、さらに吸引手段７５６６を備え、キャッ
プ内開口７５６８を介してインクジェット記録ヘッドの
吸引回復を行う。本体支持板７５６４には支持板７５６
５が取り付けられており、この支持板７５６５に摺動自
在に支持されたクリーニングプレード７５６３は、図示
しない駆動手段によって前後方向に移動される。クリー
ニングプレード７５６３の形態は図示するものに限られ
ず、公知のものが適用できることはいうまでもない。レ
バー７５７０は、インクジェット記録ヘッドの吸引回復
動作を開始するためのもので、キャリッジ７５５５と当
接するカム７５７１の移動に伴って移動し、駆動モータ
７５５９から駆動力がギア７５６９やラッチ切換え等の
公知の伝達手段によって移動制御される。

【００７５】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復の各処理は、キャリッジ７５５５がホームポジシ
ョン側領域に移動したときにリードスクリュー７５５２
の作用によって、それぞれの対応位置で行われるように
なっている。周知のタイミングで所望の動作を行うよう
にすれば、本例にはいずれも適用できる。

【００７６】以上説明したインクジェット記録装置にお
いては、搭載したインクジェット記録ヘッドの電気熱変
換体を駆動するための記録信号をインクジェット記録ヘ
ッドに与える記録信号供給手段を有し、インクジェット
記録装置の動作を司る制御部を備えている。本実施形態
のインクジェット記録装置は、上述したインクジェット
記録ヘッドを搭載しているのでインクの吐出が安定し、
その結果、画像品位の劣化が少ない記録装置を達成する
ことができる。

【００７７】

【実施例】以下に、本発明の実施の形態を複数の実施例
に基づいて詳細に説明する。但し、本発明は、以下に説
明する各実施例のみに限定されるものでなく、各実施例
の構成の組み合わせ等、本発明の目的を達成し得るもの
であれば良いことは勿論である。

【００７８】（実施例１）以下に、図３（ａ）の断面図
を用いて実施例１を説明する。まず、シリコン基板2001
を１１５０℃のスチーム熱酸化によって６時間処理し、
約２μｍ程度のＳｉＯ₂膜2002ａを形成した。さらに、
ＣＶＤ法により約１μｍのＳｉＮ膜2002ｂを成膜した。
次にＮ₂ガスを用いた反応性スパッタリング法によって
発熱抵抗体層2004としてＴａＮ膜を約１００ｎｍ形成し
た。次にスパッタリング法によって約６００ｎｍのＡｌ
膜2005を形成した。次にＡｌはフォトリソ法によって配
線および電極パッドを形成し、ＴａＮによりヒーター部
分の形成を行った。次に、ＣＶＤ法により約１μmのＳ
ｉＮ膜を保護層2006として形成した。

【００７９】次にスパッタリング法によって超親水化材
料であるＴｉＯ₂を１００ｎｍ、次いでスパッタリング
法によって蓄水性材料であるＴａ₂Ｏ₅を５０ｎｍ形成
し、フォトリソ法によって所定の形状とすることによ
り、上部保護層2007と超親水化層2009を兼ねたＴｉＯ₂
／Ｔａ₂Ｏ₅層を形成した。最後にフォトリソ法によって
ＳｉＮ膜を部分的に除去してＡｌ電極パッド（不図示）
を露出させ、インクジェットヘッド用基体を完成させ
た。本実施例において、熱作用部の水との接触角は５°
以下であった。

【００８０】このようにして作製したインクジェットヘ
ッド用基体と、各発熱抵抗体に対応した液流路及び各液
流路にインクを供給するための共通液室を構成するため
の溝が形成されたポリサルフォンからなる天板６００４
とを接合してインクジェットヘッドを作製した。

【００８１】さらに、このインクジェットヘッドを搭載
する上述したようなインクジェット記録装置を作製し
た。このようにして作製したインクジェット記録装置を
使用し、アゾ染料を用いた水系のインクを用いて吐出耐
久試験を行ったところ、吐出パルス数が１×１０⁸回の
とき、熱作用部にコゲはほとんど堆積していなかった。

【００８２】（比較例１）それに対して、比較例とし
て、実施例１においてＴｉＯ₂／Ｔａ₂Ｏ₅層からなる超
親水化層を形成せず、熱作用部がＳｉＮ膜からなる保護
層であるヘッドであって、特開平１１−４２７９８号公
報に記載されるようにプロパノールとグリセリンの容積
率各５０％の混合液をインク流路内に充填する処理を行
うことにより熱作用部を含むインク流路内壁の表面の疎
水性薄膜を破壊したヘッドでは、熱作用部の水との接触
角は２０°程度であった。このヘッドを搭載したインク
ジェット記録装置を使用して、実施例1と同様に吐出耐
久試験を行ったところ、吐出パルス数が１×１０⁸回の
ときに、熱作用部に多量のコゲが堆積していた。

【００８３】（実施例２）実施例１において、ＳｉＮ膜
からなる保護層2006とＴｉＯ₂／Ｔａ₂Ｏ₅層との間に上
部保護層2007としてアモルファス化合金であるTa₁₈Fe₅₇
Ni₈Cr₁₇膜を形成してインクジェットヘッド用基体を作
製した。その他の構成は実施例１の構成と同一とした。
この上部保護層2007は、図８に示した装置で以下の条件
でのスパッタリング法により形成した。

【００８４】まず、実施例１と同様の工程でＳｉＮから
なる保護層2006形成する工程まで行ったシリコン基板20
01（図８における4004）を図８の装置の成膜室4009内の
基板ホルダー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ラ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。 [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 次いで、TaターゲットとFe-Ni-Cr合金 (Fe₇₄Ni₈Cr₁₈)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保護
層2006上に200ｎｍの膜厚でTa₁₈Fe₅₇Ni₈Cr₁₇膜を形成し
た。本実施例においても、熱作用部2008の水との接触角
は５°以下であった。

【００８５】（実施例３）実施例１において、保護層20
06としてのＳｉＮ膜を形成せずに、ＴｉＯ₂を３００ｎ
ｍの膜厚で形成し、次いでＴａ₂Ｏ₅を１００ｎｍの膜厚
で形成することにより、保護層2006、上部保護層2007及
び超親水化層2009を兼ねたＴｉＯ₂／Ｔａ₂Ｏ ₅層を形成
してインクジェットヘッド用基体を作製した。その他の
構成は実施例１の構成と同一とした。本実施例において
も、熱作用部2008の水との接触角は５°以下であった。 （実施例４）実施例１において、ＴｉＯ₂／Ｔａ₂Ｏ₅層
を形成する代わりに、ＳｉＮ膜からなる保護層2006の表
面にフッ素プラズマ処理を行ってインクジェットヘッド
用基体を作製した。その他の構成については実施例１の
構成と同一とした。本実施例においても、熱作用部2008
の水との接触角は５°以下であった。

【００８６】また、本実施例において、フッ素プラズマ
処理を行う代わりに、エキシマＵＶオゾン処理を行って
も同様であった。 （実施例５）実施例２において、ＴｉＯ₂／Ｔａ₂Ｏ₅層
を形成する代わりに、Ta₁₈Fe₅₇Ni₈Cr ₁₇膜からなる上部
保護層2007の表面にフッ素プラズマ処理を行ってインク
ジェットヘッド用基体を作製した。その他の構成につい
ては実施例１の構成と同一とした。本実施例において
も、熱作用部2008の水との接触角は５°以下であった。
また、本実施例において、フッ素プラズマ処理を行う代
わりに、エキシマＵＶオゾン処理を行っても同様であっ
た。

【００８７】（実施例６）図９に示すように、実施例１
において、ＴｉＯ₂／Ｔａ₂Ｏ₅層からなる超親水化層200
9を熱作用部に対応する領域のみに形成してインクジェ
ットヘッド用基体を作製した。その他の構成は実施例１
の構成と同一とした。本実施例において、超親水化層20
09は、実施例１と同様に形成した後、熱作用部2008に対
応する領域以外の部分をエッチングで除去することによ
り形成した。

【００８８】本実施例においても、熱作用部2008の水と
の接触角は５°以下であった。

【００８９】（実施例７）図９に示すように、実施例２
において、熱作用部2008に対応する領域のみにＴｉＯ₂
／Ｔａ₂Ｏ₅層からなる超親水化層2009を形成してインク
ジェットヘッド用基体を作製した。その他の構成は実施
例２の構成と同一とした。本実施例において、超親水化
層2009は、実施例１と同様に形成した後、熱作用部2008
に対応する領域以外の部分をエッチングで除去すること
により形成した。

【００９０】本実施例においても、熱作用部2008の水と
の接触角は５°以下であった。 （実施例８）図９に示すように、実施例３において、熱
作用部2008に対応する領域のみにＴｉＯ₂／Ｔａ₂Ｏ₅層
からなる超親水化層を形成してインクジェットヘッド用
基体を作製した。その他の構成は実施例３の構成と同一
とした。本実施例において、超親水化層2009は、実施例
３と同様に形成した後、熱作用部2008に対応する領域以
外の部分をエッチングで除去することにより形成した。
本実施例においても、熱作用部2008の水との接触角は５
°以下であった。

【００９１】（実施例９）実施例４において、熱作用部
2008に対応する領域のみにフッ素プラズマ処理を行って
インクジェットヘッド用基体を作製した。その他の構成
は実施例４の構成と同一とした。本実施例において、フ
ッ素プラズマ処理は、熱作用部2008に対応する領域以外
の部分をマスクした後、実施例４と同様に行った。

【００９２】本実施例においても、熱作用部2008の水と
の接触角は５°以下であった。

【００９３】また、本実施例において、フッ素プラズマ
処理を行う代わりに、エキシマＵＶオゾン処理を行って
も同様であった。

【００９４】（実施例１０）実施例５において、熱作用
部2008に対応する領域のみにエキシマＵＶオゾン処理を
行ってインクジェットヘッド用基体を作製した。その他
の構成は実施例５の構成と同一とした。本実施例におい
て、フッ素プラズマ処理は、熱作用部2008に対応する領
域以外の部分をマスクした後、実施例５と同様に行っ
た。

【００９５】本実施例においても、熱作用部2008の水と
の接触角は５°以下であった。また、本実施例におい
て、フッ素プラズマ処理を行う代わりに、エキシマＵＶ
オゾン処理を行っても同様であった。

【００９６】なお、実施例２〜１０についても、実施例
１と同様の評価を行ったところ、実施例１と同様に良好
な結果が得られた。

【００９７】

【発明の効果】本発明によれば、インクジェット記録ヘ
ッド用基体の熱作用部のインクに直接接触する部分を超
親水化することにより、熱作用部にインクの熱分解物が
堆積することを防ぐことが可能となる。

【００９８】このことにより、インクを安定的に発泡さ
せることが可能となり、インク吐出性能が安定するのみ
ならず、インクジェットヘッドの寿命をのばすことが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録ヘッド用基体要部の一般的
な構成を示す模式的断面図である。

【図２】図１のインク流路に相当する部分のＸ−Ｘ'線
切断のインクジェット記録ヘッド用基体を示す模式的断
面図である。

【図３】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体を示
す模式的断面図である。

【図４】（ａ）本発明のインクジェット記録ヘッド用基
体を適用したインクジェット記録ヘッドの一構成例を示
す模式的断面図である。（ｂ）図４（ａ）のインクジェ
ット記録ヘッドの電気熱変換体を駆動するための駆動手
段を示す模式図である。

【図５】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体を示
す模式的断面図であり、特に集積回路を組み込んだ基体
を示す模式的断面図である。

【図６】本発明の一実施形態のインクジェット記録ヘッ
ドを示す模式的斜視図である。

【図７】本発明の一実施形態のインクジェット記録ヘッ
ドが搭載されたインクジェット記録装置を示す模式的斜
視図である。

【図８】アモルファス化合金膜を成膜するためのマグネ
トロンスパッタリング装置の模式的断面図である。

【図９】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体を示
す模式的断面図である。

【符号の説明】

１００１ 吐出口 １００２ 電気熱変換素子 １００３ インク流路 １００４ 基体 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 インクジェット記録ヘッド用基体 ２００１ シリコン基板 ２００２ 蓄熱層 ２００３ ヒータ部分 ２００４ 発熱抵抗体層 ２００５ 金属配線 ２００６ 保護層 ２００７ 上部保護層 ２００８ 熱作用部 ２００９ 超親水化層 ２０１０ 耐キャビテーション層 ２０１１ インク流路 ２０１２ 共通液室 ２４０１ シリコン基板 ２４０２ Ｎ型埋込層 ２４０３ Ｎ型エピタキシャル層 ２４０４ Ｐ型ウエル領域 ２４０５ ソース領域 ２４０６ ドレイン領域 ２４１１ コレクタ領域 ２４１２ ベース領域 ２４１３ エミッタ領域 ２４１４ 蓄熱層 ２４１５ ゲート配線 ２４１６ 層間絶縁膜 ２４１７ Ａｌ電極 ２４１８ 層間絶縁膜 ２４５０ Ｐ−ＭＯＳ ２４５１ Ｎ−ＭＯＳ ２４５２ ＮＰＮ型トランジスタ部 ２４５３ 酸化膜分離領域 ２４５５ 熱作用部 ６０００ インクジェット記録ヘッド ６００１ インクジェット記録ヘッド用基体 ６００４ 天板 ６００７ 吐出口 ６００８ インク供給口 ６００９ 電極パッド ７５５１ 本体フレーム ７５５２ リードスクリュー ７５５３ 螺旋溝 ７５５４ 案内レール ７５５５ キャリッジ ７５５６ レバー ７５５７ フォトカプラ ７５５８ フォトカプラ ７５５９ 駆動モータ ７５６０ 駆動力伝達ギア ７５６１ 駆動力伝達ギア ７５６２ 支持部材 ７５６３ クリーニングブレード ７５６４ 本体支持板 ７５６５ 支持板 ７５６６ 吸引手段 ７５６７ キャップ部材 ７５６８ キャップ内開口 ７５６９ ギア ７５７０ レバー ７５７１ カム ７５７２ 紙押え板 ７５７３ プラテンローラ ７５８０ インクジェット記録ユニット ７５９０ 被記録媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 葛城 隆司 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 神田 英彦 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 AF66 AG05 AG12 AG39 AG46 AG83 AG88 AN01 AP02 AP52 AP53 AP56 AP59 AP61 AQ02 BA03 BA13

Claims (51)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に絶縁層を介して形成され、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
   発熱抵抗体を有するインクジェット記録ヘッド用基体に
   おいて、 前記発熱抵抗体で発生した熱がインクに作用する熱作用
   部に対応する領域に超親水化処理が施されており、該領
   域の水との接触角が５°以下となっていることを特徴と
   するインクジェット記録ヘッド用基体。
2. 【請求項２】 前記超親水化処理は、前記熱作用部に対
   応する領域のみに施されている請求項１に記載のインク
   ジェット記録ヘッド用基体。
3. 【請求項３】 前記熱作用部に対応する領域は、一対の
   電極間に位置する発熱抵抗体層とその近傍領域とに対応
   する領域である請求項１または２に記載のインクジェッ
   ト記録ヘッド用基体。
4. 【請求項４】 前記超親水化処理は、前記熱作用部に対
   応する領域に超親水化層が形成されることである請求項
   １〜３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッ
   ド用基体。
5. 【請求項５】 前記超親水化層は、超親水性材料による
   単層構造で形成されている請求項４に記載のインクジェ
   ット記録ヘッド用基体。
6. 【請求項６】 前記超親水化層は、超親水性材料と蓄水
   性材料との積層構造を有する請求項４に記載のインクジ
   ェット記録ヘッド用基体。
7. 【請求項７】 前記蓄水性材料は、Ｔａ₂Ｏ₅またはＳｉ
   Ｏ₂である請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド
   用基体。
8. 【請求項８】 前記超親水性材料は、光触媒作用を有す
   る請求項５〜７のいずれか１項に記載のインクジェット
   記録ヘッド用基体。
9. 【請求項９】 前記超親水性材料は、酸化チタン、酸化
   亜鉛、酸化錫、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化モ
   リブデン、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウ
   ム、硫化カリウム、硫化カドミウム、硫化亜鉛のいずれ
   かである請求項５〜８のいずれか１項に記載のインクジ
   ェット記録ヘッド用基体。
10. 【請求項１０】 前記超親水性材料は、耐キャビテーシ
    ョン性を有する請求項５〜８のいずれか１項に記載のイ
    ンクジェット記録ヘッド用基体。
11. 【請求項１１】 前記耐キャビテーション性を有する超
    親水性材料は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ニ
    オブ、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ジルコ
    ニウム、チタン酸ストロンチウムのいずれかである請求
    項１０に記載のインクジェット記録ヘッド用基体。
12. 【請求項１２】 前記超親水化処理は、超親水化表面処
    理である請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジ
    ェット記録ヘッド用基体。
13. 【請求項１３】 前記超親水化表面処理は、フッ素プラ
    ズマ処理またはエキシマＵＶオゾン処理である請求項１
    ２に記載のインクジェット記録ヘッド用基体。
14. 【請求項１４】 前記発熱抵抗体上に、少なくとも１層
    からなる保護層を介して耐キャビテーション性を有する
    上部保護層として下記組成式（１）： Ｔａ_αＦｅ_βＮｉ_γＣｒ_δ…（１） （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。）のアモルファス化合
    金層を有し、前記超親水化処理は、前記アモルファス化
    合金層上に施されたものである請求項１〜１３のいずれ
    か１項に記載のインクジェット記録ヘッド用基体。
15. 【請求項１５】 前記組成式（１）において１０原子％
    ≦α≦２０原子％である請求項１４に記載のインクジェ
    ット記録ヘッド用基体。
16. 【請求項１６】 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１４または１５
    に記載のインクジェット記録ヘッド用基体。
17. 【請求項１７】 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１４〜１６のい
    ずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド用基体。
18. 【請求項１８】 前記上部保護層の表面を、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１４〜１
    ７のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド用
    基体。
19. 【請求項１９】 前記酸化物膜はＣrを主体とする酸化
    膜である請求項１８に記載のインクジェット記録ヘッド
    用基体。
20. 【請求項２０】 前記酸化物膜の膜厚が、５ｎｍ以上３
    ０ｎｍ以下である請求項１８または１９に記載のインク
    ジェット記録ヘッド用基体。
21. 【請求項２１】 前記上部保護層の膜厚が、１０ｎｍ以
    上５００ｎｍ以下である請求項１４〜２０のいずれか１
    項に記載のインクジェット記録ヘッド用基体。
22. 【請求項２２】 前記上部保護層の膜厚が、５０ｎｍ以
    上２００ｎｍ以下である請求項１４〜２１のいずれか１
    項に記載のインクジェット記録ヘッド用基体。
23. 【請求項２３】 前記上部保護層の膜応力が、圧縮応力
    であって、１．０×１０¹⁰ｄｙｎｅ／ｃｍ²以下である
    請求項１４〜２２のいずれか１項に記載のインクジェッ
    ト記録ヘッド用基体。
24. 【請求項２４】 インク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インク流路と、該熱エ
    ネルギーを発生させるための発熱抵抗体と、を備えるイ
    ンクジェット記録ヘッドにおいて、 前記発熱抵抗体で発生した熱がインクに作用する熱作用
    部に対応する領域に超親水化処理が施されており、該領
    域の水との接触角が５°以下となっていることを特徴と
    するインクジェット記録ヘッド。
25. 【請求項２５】 前記超親水化処理は、前記熱作用部に
    対応する領域のみに施されている請求項２４に記載のイ
    ンクジェット記録ヘッド。
26. 【請求項２６】 前記熱作用部に対応する領域は、一対
    の電極間に位置する発熱抵抗体層とその近傍領域とに対
    応する領域である請求項２４または２５に記載のインク
    ジェット記録ヘッド。
27. 【請求項２７】 前記超親水化処理は、前記熱作用部に
    対応する領域に超親水化層が形成されることである請求
    項２４〜２６のいずれか１項に記載のインクジェット記
    録ヘッド。
28. 【請求項２８】 前記超親水化層は、超親水性材料によ
    る単層構造で形成されている請求項２７に記載のインク
    ジェット記録ヘッド。
29. 【請求項２９】 前記超親水化層は、超親水性材料と蓄
    水性材料との積層構造を有する請求項２７に記載のイン
    クジェット記録ヘッド。
30. 【請求項３０】 前記蓄水性材料は、Ｔａ₂Ｏ₅またはＳ
    ｉＯ₂である請求項２９に記載のインクジェット記録ヘ
    ッド。
31. 【請求項３１】 前記超親水性材料は、光触媒作用を有
    する請求項２８〜３０のいずれか1項に記載のインクジ
    ェット記録ヘッド。
32. 【請求項３２】 前記超親水性材料は、酸化チタン、酸
    化亜鉛、酸化錫、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化
    モリブデン、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウ
    ム、硫化カリウム、硫化カドミウム、硫化亜鉛のいずれ
    かである請求項２８〜３１のいずれか１項に記載のイン
    クジェット記録ヘッド。
33. 【請求項３３】 前記超親水性材料は、耐キャビテーシ
    ョン性を有する請求項２８〜３１のいずれか１項に記載
    のインクジェット記録ヘッド。
34. 【請求項３４】 前記耐キャビテーション性を有する超
    親水性材料は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ニ
    オブ、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ジルコ
    ニウム、チタン酸ストロンチウムのいずれかである請求
    項３３に記載のインクジェット記録ヘッド。
35. 【請求項３５】 前記超親水化処理は、超親水化表面処
    理である請求項２４〜２６のいずれか１項に記載のイン
    クジェット記録ヘッド。
36. 【請求項３６】 前記超親水化表面処理は、フッ素プラ
    ズマ処理またはエキシマＵＶオゾン処理である請求項３
    ５に記載のインクジェット記録ヘッド。
37. 【請求項３７】 前記発熱抵抗体上に、少なくとも１層
    からなる保護層を介して耐キャビテーション性を有する
    上部保護層として下記組成式（１）： Ｔａ_αＦｅ_βＮｉ_γＣｒ_δ…（１） （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。）のアモルファス化合
    金層を有し、前記超親水化処理は、前記アモルファス化
    合金層上に施されたものである請求項２４〜３６のいず
    れか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
38. 【請求項３８】 前記組成式（１）において１０原子％
    ≦α≦２０原子％である請求項３７に記載のインクジェ
    ット記録ヘッド。
39. 【請求項３９】 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３７または３８
    に記載のインクジェット記録ヘッド。
40. 【請求項４０】 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３７〜３９のい
    ずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
41. 【請求項４１】 前記上部保護層の表面を、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３７〜４
    ０のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
42. 【請求項４２】 前記酸化物膜はＣrを主体とする酸化
    膜である請求項４１に記載のインクジェット記録ヘッ
    ド。
43. 【請求項４３】 前記酸化物膜の膜厚が、５ｎｍ以上３
    ０ｎｍ以下である請求項４１または４２に記載のインク
    ジェット記録ヘッド。
44. 【請求項４４】 前記上部保護層の膜厚が、１０ｎｍ以
    上５００ｎｍ以下である請求項３７〜４３のいずれか１
    項に記載のインクジェット記録ヘッド。
45. 【請求項４５】 前記上部保護層の膜厚が、５０ｎｍ以
    上２００ｎｍ以下である請求項３７〜４４のいずれか１
    項に記載のインクジェット記録ヘッド。
46. 【請求項４６】 前記上部保護層の膜応力が、圧縮応力
    であって、１．０×１０¹⁰ｄｙｎｅ／ｃｍ²以下である
    請求項３７〜４５のいずれか１項に記載のインクジェッ
    ト記録ヘッド。
47. 【請求項４７】 請求項２４〜４６のいずれか１項に記
    載のインクジェット記録ヘッドと、該インクジェット記
    録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記録ユニッ
    ト。
48. 【請求項４８】 前記インクジェット記録ヘッドとイン
    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４７に記載のインクジェット記録ユニット。
49. 【請求項４９】 前記インクジェット記録ヘッドとイン
    ク貯溜部とが互いに着脱自在に接続されている請求項４
    ７に記載のインクジェット記録ユニット。
50. 【請求項５０】 請求項２４〜４６のいずれか１項に記
    載のインクジェット記録ヘッドと、該インクジェット記
    録ヘッドを駆動するための記録信号を供給するための記
    録信号供給手段とを備え、前記記録信号に基づいて前記
    インクジェット記録ヘッドからインクを吐出して記録を
    行うインクジェット記録装置。
51. 【請求項５１】 請求項４７〜４９のいずれか１項に記
    載のインクジェット記録ユニットを着脱可能に保持する
    ための保持手段と、前記インクジェット記録ヘッドを駆
    動するための記録信号を供給するための記録信号供給手
    段とを備え、前記記録信号に基づいて前記インクジェッ
    ト記録ヘッドからインクを吐出して記録を行うインクジ
    ェット記録装置。