JP2003025582A

JP2003025582A - 液体吐出ヘッド

Info

Publication number: JP2003025582A
Application number: JP2001211568A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Inoue; 智之井上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】吐出エネルギー発生素子としての発熱素子の
保護膜を改善してエネルギー効率を大幅に向上させ、少
ないエネルギーと短い時間で印字記録や画像形成を行う
ことができる液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】Ｓｉ基板１上に積層する発熱抵抗層３と
配線電極４で構成される発熱素子８の保護膜としての絶
縁層５を、熱伝導率の結晶方向依存性を示すセラミック
ス窒化アルミニウムを用いてＣＶＤ等の乾式成膜法で成
膜する際に、電子シャワー法により配向薄膜化して熱伝
導率に異方性をもたせる。これによって、発熱素子８か
ら液体への熱流束ベクトルを増大かつ安定化させ、発熱
素子で発生した熱エネルギーを効率良く液体の発泡エネ
ルギーに変換するエネルギー効率を大幅に向上させる。
また、配向膜化した窒化アルミニウムを用いることによ
り、発熱素子の保護膜を単層構造とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク等の液体を
吐出口から飛翔液滴として吐出させて記録媒体に付着さ
せて印字記録や画像形成等を行う液体吐出ヘッドに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】液体吐出ヘッドの液吐出口からインク等
の液体を吐出することにより記録媒体等に液滴を付着さ
せて印字記録や画像形成等を行う液体吐出装置（インク
ジェット記録装置）は、近年の記録装置に対する高速記
録、高画質記録、低騒音などの要求に応えて発達してき
た。

【０００３】今日一般的に用いられている液体吐出方式
の一つに吐出エネルギー発生素子として発熱素子（電気
熱変換素子）を用いる方式がある。この方式の原理は、
発熱素子に電気信号を与えることにより、発熱素子近傍
のインク等の液体を瞬時に沸騰させ、そのときの液体の
相変化により生じる急激な気泡の成長によって液滴を高
速に吐出させるものである。この方式は、吐出エネルギ
ー発生素子を高密度に並列することができ、液体吐出ヘ
ッドの構造が簡単で、ノズルの集積化が容易である等の
利点がある。この吐出エネルギー発生素子としての発熱
素子は、発熱素子アレイ上にＣＶＤ(Chemical Vapor De
position )によって非晶質に形成された電気的絶縁材料
からなる保護膜層と液体からの衝撃やキャビテーション
から保護するための耐キャビテーション層とを順次被着
させた構成になっており、エネルギー効率の観点から、
保護膜としての機能を損なわない範囲でその膜厚を薄く
する努力が続けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した吐
出エネルギー発生素子として発熱素子を用いる方式にお
いては、発熱素子の発生する熱エネルギーから液体を吐
出させる運動エネルギーへのエネルギー変換効率が十分
でなく、発熱素子を連続的に駆動させると、液体吐出ヘ
ッド自体が過昇温し、その温度変化のために液体の発泡
状態が不安定になり、印字品位を低下させる場合があっ
た。また、この過度の温度上昇のためにインク等の液体
内に溶け込んだ空気が溶出し、液体吐出ヘッド内の残留
気泡となり、液体吐出特性および印字記録や画像形成に
悪影響を及ぼすことがあった。また、これらの悪影響を
回避するために、液体吐出ヘッドの自然冷却のための待
機時間を要し、印字時間を引き延ばしてしまうという問
題点もあった。

【０００５】そこで、本発明は、前述した従来技術の有
する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、吐出
エネルギー発生素子としての発熱素子の膜構成における
発熱素子の保護膜を改善してエネルギー効率を大幅に向
上させ、少ないエネルギーと短い時間で印字記録や画像
形成を行うことができる液体吐出ヘッドを提供すること
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液体吐出ヘッドは、基板上に蓄熱層と抵抗
体層とを順次形成し、該抵抗体層上に個別電極と共通電
極とを対向配置して発熱素子とするとともに、該発熱素
子を複数個配列して発熱素子アレイを形成し、該発熱素
子アレイ上に少なくとも電気的絶縁材料からなる保護膜
を被着させたヘッド素子基板と、該ヘッド素子基板上に
前記発熱素子にそれぞれ対応するように形成された液流
路および液吐出口とを具備し、前記発熱素子を駆動する
ことにより該発熱素子に対応する液流路内の液体を急速
加熱して発泡させ液吐出口から液滴を吐出させるように
構成された液体吐出ヘッドにおいて、前記保護膜が配向
膜化され、熱伝導率に異方性を有していることを特徴と
する。

【０００７】本発明の液体吐出ヘッドにおいて、前記保
護膜は、熱伝導率の結晶方向依存性をもつ材料である窒
化珪素、酸化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウ
ム、酸化タンタルのうちの少なくとも一つを用いて単層
膜あるいは積層膜として形成されていることが好まし
い。

【０００８】本発明の液体吐出ヘッドにおいて、前記保
護膜は、ＣＶＤ、ＰＶＤあるいはスパッタリング等の乾
式成膜法で成膜する際に電子シャワー法により配向薄膜
化されていることが好ましい。

【０００９】本発明の液体吐出ヘッドにおいて、前記保
護膜として窒化アルミニウムを用い、窒化アルミニウム
をＣＶＤ、ＰＶＤあるいはスパッタリング等の乾式成膜
法で成膜する際に電子シャワー法により配向膜化してａ
軸あるいはｃ軸配向させ、膜厚方向に対して±５°以内
の配向性をもつことが好ましく、また、前記窒化アルミ
ニウムの保護膜は、基板表面の温度を５００℃以上、Ｎ
Ｈ₃ 流量を１．５ｃｍ ³ ／ｍｉｎ以下、雰囲気ＮＨ₃ ガ
ス圧６．０×１０² Ｐａ以下に保ち、電子線を照射する
ことによって、選択気相成長させることができる。

【００１０】本発明の液体吐出ヘッドにおいては、前記
保護膜が配向性に違いのある複数の領域で形成され、そ
の境界が発熱素子の中心を軸とした点対称形状に形成さ
れ、該発熱素子で発生した熱エネルギーが、配向膜化し
た熱伝導率の良い保護膜領域を単純に非晶質に形成され
た保護膜領域に対して優先的に伝わるように構成されて
いることが好ましく、前記点対称形状は格子状、円形、
正方形あるいは星形とすることができる。

【００１１】

【作用】本発明の液体吐出ヘッドによれば、吐出エネル
ギー発生素子としての発熱素子の膜構成において、二層
構造あるいは単層構造の保護膜として用いる電気的絶縁
材料を配向膜化して熱伝導率に異方性をもたせること
で、発熱素子から液体への熱流束ベクトルを増大かつ安
定化させることができ、エネルギー効率を大幅に向上さ
せることができる。

【００１２】また、発熱素子の保護膜として配向膜化し
た窒化アルミニウムを用いることにより、保護膜を単層
構造とすることができ、エネルギー変換効率を大幅に向
上させるとともに製造コストを抑えることもできる。

【００１３】さらに、保護膜を同一レイヤー内で配向性
すなわち熱伝導率に違いのある複数の領域に分割し、保
護膜に熱流束の抜け道（パス）をもたせることによっ
て、エネルギー効率とともに液体発泡安定性を向上させ
ることができる。

【００１４】このように、発熱素子の保護膜を配向膜化
してエネルギー効率を向上させることによって、少ない
エネルギーと短い時間で印字記録や画像を得ることがで
き、さらに、連続液体吐出によるヘッドの過度の温度上
昇を防ぐことができ、印字品位が向上し、印字時間の短
縮を可能にする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１６】図１は、本発明の液体吐出ヘッドの構成を
示す断面図であり、図２は、本発明の液体吐出ヘッドに
おける発熱素子の膜構成を示す模式断面図であり、同図
（ａ）は保護膜を二層構造とする場合の模式断面図、同
図（ｂ）は保護膜を単層構造とする場合の模式断面図で
ある。

【００１７】図１において、液体吐出ヘッド１００は、
複数の発熱素子（電気熱変換素子）１０２、１０２‥‥
が並列して形成された基板１０１と、発熱素子１０２、
１０２‥‥にそれぞれ対応するように液流路１０４、１
０４‥‥および液吐出口（オリフィス）１０５、１０５
‥‥が形成されたノズル部材１０３を備え、液流路１０
４、１０４‥‥にインク等の液体１０６を供給して、記
録情報や画像情報に対応した駆動信号に基づいて発熱素
子１０２、１０２‥‥を駆動することにより、発熱素子
近傍の液体自身を瞬時に沸騰させ、液体の相変化により
生じる急激な気泡１０７の成長によって、各液流路１０
４内の液体１０６を液吐出口１０５から高速で吐出さ
せ、液滴１０８として記録媒体１１０に向かって飛翔さ
せて記録媒体１１０上に印字記録や画像形成を行う。

【００１８】この種の液体吐出ヘッドにおける発熱素子
の膜構成について、図２を用いて説明する。

【００１９】図２の（ａ）において、Ｓｉ基板１上に絶
縁膜および蓄熱層として機能する表面酸化膜（ＳｉＯ
₂ ）２を形成し、その上に発熱素子８を形成するための
ＨｆＢ ₂ 、ＴａＮ、またはＴａＡｌ等からなる発熱抵抗
層３およびＡｌ等からなる配線電極４を積層する。この
とき、配線電極４は、発熱抵抗層３の上に個別電極と共
通電極とを対向配置して発熱素子８を構成し、発熱素子
８はＳｉ基板１上に複数並列して配置され発熱素子アレ
イを形成する。そして、発熱抵抗層３および配線電極４
をインク等の液体から保護するための電気的絶縁材料か
らなる絶縁層５および液体からの衝撃やキャビテーショ
ンから保護するための耐熱衝撃・耐キャビテーション膜
６（以下、単に耐衝撃膜という）を成膜する。ここで、
絶縁層５と耐衝撃膜６が二層構造の保護膜を構成する。

【００２０】本実施例においては、保護膜としての絶縁
層５を、配向膜化して熱伝導率に異方性をもたせること
により、発熱素子で発生した熱エネルギーを効率良く液
体の発泡エネルギーに変換することができるようにする
ものであり、禁制帯幅が大きい電気的絶縁材料であって
熱伝導率（フォノン振動）の結晶方向依存性をもつ材料
である窒化珪素、酸化珪素、窒化アルミニウム、酸化ア
ルミニウム、酸化タンタル等のうちの少なくとも一つを
用いる単層膜あるいは適宜組み合わせて積層膜とする。

【００２１】特に、セラミックスの中で熱伝導率の高い
材料でありかつ線膨張係数がＳｉに比較的近い材料であ
る窒化アルミニウム（ＡｌＮ）（表１参照）を保護膜と
して用いることが望ましく、この窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）を配向膜化して熱伝導率に異方性をもたせること
により、発熱素子から保護膜を通して液体に伝わる熱流
束に異方性をもたせることができ、発熱素子から液体へ
の熱流束ベクトルを増大かつ安定化させ、発熱素子で発
生した熱エネルギーを効率良く液体の発泡エネルギーに
変換することができるようになる。

【００２２】

【表１】

【００２３】前述した発熱素子の膜構成における保護膜
を構成する電気的絶縁材料の配向薄膜化は、以下のよう
に行うことができる。

【００２４】禁制帯幅が大きい電気的絶縁材料であって
熱伝導率の結晶方向依存性を示す材料、例えば、窒化珪
素、酸化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、
酸化タンタル等のうちの少なくとも一つを用い、ＣＶＤ
(Chemical Vapor Deposition) 、ＰＶＤ(Plasma Vapor
Deposition) あるいはスパッタリング(Sputtering)等の
乾式成膜法を用いて成膜する際にバイアス電圧や雰囲気
制御によって、例えば、真空蒸着に電子シャワーを付加
した成膜する方法、すなわち、電子シャワー法（「ＮＥ
ＷＣＥＲＡＭＩＣＳ（１９９６）Ｎｏ．２」／特集・
セラミックスの表面加工方法／湯本久美『電子シャワー
による新しい加工方法』３１ｐ〜参照）によって、配向
薄膜化する。例えば六方晶ウルツ鉱型の結晶構造をした
III −Ｖ族化合物の一つである窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）を用いて、Ｓｉ基板表面の温度を５００℃以上、Ｎ
Ｈ₃ 流量を１．５ｃｍ³ ／ｍｉｎ以下、雰囲気ＮＨ₃ ガ
ス圧６．０×１０² Ｐａ以下に保ち、電子線を照射する
ことによって、選択気相成長させて成膜することによ
り、窒化アルミニウムをａ軸あるいはｃ軸配向させ、膜
厚方向に対して±５°以内の配向性をもたせることがで
きる。

【００２５】また、配向膜化した窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ配向膜）は、優れた靭性と耐熱衝撃特性を有してお
り（「ＮＥＷＣＥＲＡＭＩＣＳ（１９９６）Ｎｏ．
２」／特集・セラミックスの表面加工方法／秋山守人
『窒化アルミニウム薄膜の薄膜化と多機能性』２１ｐ〜
参照）、この配向膜化した窒化アルミニウム（ＡｌＮ配
向膜）の単層で保護膜としての機能は十分果たすことが
できる。すなわち、図２の（ｂ）に示すように、ＡｌＮ
配向膜５を単層構造の保護膜として用いることにより、
これまで二層構造を必要とした保護膜を単層化すること
で、製造コストを抑え、信頼性を高める効果がある。な
お、図２の（ｂ）に示す例では、保護膜を単層構造とす
る構成以外の構成は、前述した図２の（ａ）に示す構成
と同じであり、同一符号を用いて示す。

【００２６】次に、発熱素子の膜構成を表２に示すよう
にそれぞれ設定し、発熱抵抗層３で発生した熱エネルギ
ーが、保護膜（５および６）の熱的性質（熱伝導率、比
熱、比重）を変化させることによって、いかに液体に伝
わるかを熱シュミレーションした結果について説明す
る。なお、表２における膜構成の括弧内の符号は図２の
（ａ）および（ｂ）に示す符号に対応する。

【００２７】

【表２】

【００２８】保護膜層（５または６）と液体の界面が、
液体を急激に沸騰させるのに必要な温度（Ｔ_th）に達す
ると、図１に示すように、気泡の急激な成長により、液
体が液吐出口から液滴として吐出する。そこで、表２に
示す４種類の膜構成について、保護膜層（５または６）
と液体の界面がそれぞれ温度Ｔ_thに達するのに必要なエ
ネルギーをそれぞれ算出し、絶縁層（５）がＳｉＮであ
る場合を基準として、二層構造の保護膜における絶縁層
（５）がそれぞれＡｌＮバルク膜、ＡｌＮ配向膜である
場合、そして、単層構造の絶縁層（５）がＡｌＮ配向膜
である場合におけるそれぞれの省エネルギー効果を表２
の最下欄に示す。

【００２９】すなわち、二層構造の保護膜における絶縁
層としてＡｌＮバルク膜を用いた場合には、ＳｉＮを絶
縁層とする場合に対して、約５％程度の省エネルギー効
果しかないけれども、二層構造の保護膜の絶縁層にＡｌ
Ｎ配向膜を用いることにより、約１０％の省エネルギー
効果があり、さらに、単層構造の保護膜（絶縁層）とし
てＡｌＮ配向膜を用いることにより、１５％以上の省エ
ネルギー効果があることがわかる。

【００３０】このように、発熱素子の膜構成において、
二層構造あるいは単層構造における保護膜に用いる電気
的絶縁材料を配向膜化して熱伝導率に異方性をもたせ、
発熱素子から保護膜を通して液体に伝わる熱流束に異方
性をもたせることにより、発熱素子から液体への熱流束
ベクトルを増大させかつ安定化させることができ、エネ
ルギー効率を大幅に向上させることができる。このエネ
ルギー効率の向上によって、連続液体吐出によるヘッド
の過度の温度上昇を防ぐことができ、印字品位が向上
し、印字時間の短縮を可能にする。

【００３１】次に、本発明の他の実施例について図３お
よび図４を用いて説明する。

【００３２】図３は、本発明の液体吐出ヘッドの他の実
施例における発熱素子の膜構成を示す図であり、同図
（ａ）は発熱素子内の発熱抵抗層と電極配線上に保護膜
を被覆した状態を示す平面図、同図（ｂ）は（ａ）にお
けるＡ−Ａ線に沿った模式断面図、同図（ｃ）は保護膜
を被覆していない状態の発熱抵抗層と電極配線を示す平
面図、同図（ｄ）は発熱抵抗層と電極配線上に被覆する
保護膜のみを示す平面図である。そして、図４の（ａ）
〜（ｃ）は、本発明の他の実施例における発熱素子の膜
構成の変形例を示し、それぞれ、発熱抵抗層と電極配線
上に保護膜を被覆した状態を示す平面図である。

【００３３】本実施例における発熱素子の膜構成は、図
３の（ａ）および（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１１上
に絶縁膜および蓄熱層として機能する表面酸化膜（Ｓｉ
Ｏ₂）１２を形成し、その上に発熱素子１８を構成する
ための発熱抵抗層１３および配線電極１４（同図（ｃ）
参照）を積層し、そして、発熱抵抗層１３および配線電
極１４を液体から保護するために発熱抵抗層１３および
配線電極１４の上に電気的絶縁材料からなる単層構造の
保護膜１５（同図（ｄ）参照）を成膜する。

【００３４】本実施例における保護膜１５は、前述した
実施例と同様の材料を用いて配向膜化および単層化する
が、図３の（ｄ）に示すように、同一レイヤー内に配向
性すなわち熱伝導率に違いのある複数の領域に分割して
成膜する。すなわち、保護膜１５は、発熱素子１８に対
応する部位において、配向性をもたせた保護膜領域１５
ａを格子状に配置し、発熱素子１８で発生した熱エネル
ギーが単純に非晶質に形成された保護膜の領域に対して
配向膜化した熱伝導率の良い領域１５ａを優先的に伝わ
るように、いわゆる、熱流束の抜け道（パス）をもたせ
るように構成する。そして、配向膜化した保護膜領域１
５ａの形状は、熱エネルギーを効率よく液体に伝播させ
ることができるように、単純に非晶質に形成された保護
膜の領域との境界を発熱素子１８の中心を軸とした点対
称形状とすることが望ましい。

【００３５】配向保護膜領域１５ａを有する保護膜１５
を構成する電気的絶縁材料の成膜は、ＣＶＤ、ＰＶＤあ
るいはスパッタリング等の乾式成膜法を用いて非晶質の
保護膜１５を成膜する際に、電子シャワー法を用いて所
望の領域に電子線を照射することにより選択的に異方性
配向保護膜領域１５ａを形成することができ、通常の非
晶質に形成される保護膜領域と異方性配向保護膜領域１
５ａを同一レイヤー内に成膜することができる。

【００３６】このように、保護膜１５内において、発熱
素子１８に対応する領域に配向膜化した熱伝導率の良い
配向保護膜領域１５ａを形成することにより、保護膜１
５内に熱流束の抜け道（パス）をもたせることができ、
発熱素子で発生した熱エネルギーは熱伝導率の良い配向
保護膜領域１５ａを優先的に伝わり、効率よく液体吐出
エネルギーに変換でき、エネルギー効率を向上させるこ
とができる。

【００３７】また、図３に図示する実施例では、配向膜
化した熱伝導率の良い配向保護膜領域１５ａは、非晶質
の保護膜領域との境界を発熱素子１８の中心を軸とした
点対称形状で格子状に配置しているが、配向保護膜領域
１５ａの配置は、これに限定されるものではなく、非晶
質の保護膜領域との境界を発熱素子１８の中心を軸とし
た点対称形状であれば、同様の作用効果を得ることがで
きるものであり、例えば、図４の（ａ）〜（ｃ）に示す
ような、円形、方形あるいは星形等の形状とすることも
可能である。

【００３８】このように、配向膜化した熱伝導率の良い
配向保護膜領域１５ａの形状を最適化することで、発熱
素子１８で発生した熱エネルギーが、配向膜化した熱伝
導率の良い保護膜領域１５ａを単純に非晶質に形成され
た保護膜１５の領域に対して優先的に伝わることで、効
率よく液体吐出エネルギーに変換でき、さらに、熱伝導
率の良い配向保護膜領域１５ａと液体の界面で、液体自
身を瞬時にして沸騰させ、そのときの液体の相変化によ
り生じる急激な気泡の成長によって、液体が液吐出口か
ら高速で吐出させることができ、液体発泡安定性を向上
させることができる。また、発熱素子１８の形状は、前
述した各実施例において示した方形に限定されるもので
はないが、線対称形状であることが好ましい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
吐出エネルギー発生素子としての発熱素子の膜構成にお
いて、二層構造あるいは単層構造の保護膜として用いる
電気的絶縁材料を配向膜化して熱伝導率に異方性をもた
せることで、発熱素子から液体への熱流束ベクトルを増
大かつ安定化させることができ、エネルギー変換効率を
大幅に向上させることができる。

【００４０】また、発熱素子の保護膜として配向膜化し
た窒化アルミニウムを用いることにより、保護膜を単層
構造とすることができ、エネルギー効率を大幅に向上さ
せることができるとともに製造コストを抑えることもで
きる。

【００４１】さらに、保護膜を同一レイヤー内で配向性
すなわち熱伝導率に違いのある複数の領域に分割し、保
護膜に熱流束の抜け道をもたせることによって、エネル
ギー効率を向上させるとともに液体発泡安定性を向上さ
せることができる。

【００４２】このように、発熱素子の保護膜を配向膜化
してエネルギー効率を向上させることによって、少ない
エネルギーと短い時間で記録画像を得ることができ、さ
らに、連続液体吐出によるヘッドの過度の温度上昇を防
ぐことができ、印字品位が向上し、印字時間の短縮を可
能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体吐出ヘッドの構成を示す断面図で
ある。

【図２】本発明の液体吐出ヘッドにおける発熱素子の膜
構成を示す模式断面図であり、同（ａ）は保護膜を二層
構造とする場合の模式断面図、同（ｂ）は保護膜を単層
構造とする場合の模式断面図である。

【図３】本発明の液体吐出ヘッドの他の実施例における
発熱素子の膜構成を示す図であり、同（ａ）は発熱素子
内の発熱抵抗層と電極配線上に保護膜を被覆した状態を
示す平面図、同（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿っ
た模式断面図、同（ｃ）は保護膜を被覆していない状態
の発熱抵抗層と電極配線を示す平面図、同（ｄ）は発熱
抵抗層と電極配線上に被覆する保護膜のみを示す平面図
である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本発明の他の実
施例における発熱素子の膜構成の変形例を示し、発熱抵
抗層と電極配線上に保護膜を被覆した状態を示す平面図
である。

【符号の説明】

１、１１Ｓｉ基板２、１２表面酸化膜３、１３発熱抵抗層４、１４配線電極５絶縁層（保護膜）６耐衝撃膜（保護膜）８、１８発熱素子１５保護膜１５ａ配向保護膜領域１００液体吐出ヘッド１０１素子基板１０２発熱素子１０３ノズル部材１０４液流路１０５液吐出口１０６液体１０７気泡１０８液滴１１０記録媒体

フロントページの続きＦターム(参考） 2C057 AF53 AF99 AG12 AG46 AG61 AP52 AP53 AP54 BA13 4K029 AA06 BA43 BA44 BA46 BA58 BB02 BB07 BC10 CA05 4K030 AA13 BA38 BA40 BA42 BA43 BA44 BB12 CA04 LA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に蓄熱層と抵抗体層とを順次形成
し、該抵抗体層上に個別電極と共通電極とを対向配置し
て発熱素子とするとともに、該発熱素子を複数個配列し
て発熱素子アレイを形成し、該発熱素子アレイ上に少な
くとも電気的絶縁材料からなる保護膜を被着させたヘッ
ド素子基板と、該ヘッド素子基板上に前記発熱素子にそ
れぞれ対応するように形成された液流路および液吐出口
とを具備し、前記発熱素子を駆動することにより該発熱
素子に対応する液流路内の液体を急速加熱して発泡させ
液吐出口から液滴を吐出させるように構成された液体吐
出ヘッドにおいて、前記保護膜が配向膜化され、熱伝導
率に異方性を有していることを特徴とする液体吐出ヘッ
ド。
【請求項２】前記保護膜は、熱伝導率の結晶方向依存
性をもつ材料である窒化珪素、酸化珪素、窒化アルミニ
ウム、酸化アルミニウム、酸化タンタルのうちの少なく
とも一つを用いて単層膜あるいは積層膜として形成され
ていることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッ
ド。
【請求項３】前記保護膜は、ＣＶＤ、ＰＶＤあるいは
スパッタリング等の乾式成膜法で成膜する際に電子シャ
ワー法により配向薄膜化されていることを特徴とする請
求項１または２記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】前記保護膜として窒化アルミニウムを用
い、窒化アルミニウムをＣＶＤ、ＰＶＤあるいはスパッ
タリング等の乾式成膜法で成膜する際に電子シャワー法
により配向膜化してａ軸あるいはｃ軸配向させ、膜厚方
向に対して±５°以内の配向性をもつことを特徴とする
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッ
ド。
【請求項５】前記窒化アルミニウムの保護膜は、基板
表面の温度を５００℃以上、ＮＨ₃ 流量を１．５ｃｍ³
／ｍｉｎ以下、雰囲気ＮＨ₃ ガス圧６．０×１０² Ｐａ
以下に保ち、電子線を照射することによって選択気相成
長させることを特徴とする請求項４記載の液体吐出ヘッ
ド。
【請求項６】前記保護膜が配向性に違いのある複数の
領域で形成され、その境界が発熱素子の中心を軸とした
点対称形状に形成され、該発熱素子で発生した熱エネル
ギーが、配向膜化した熱伝導率の良い保護膜領域を単純
に非晶質に形成された保護膜領域に対して優先的に伝わ
るように構成されていることを特徴とする請求項１ない
し５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】前記点対称形状が、格子状、円形、正方
形あるいは星形であることを特徴とする請求項６記載の
液体吐出ヘッド。