JPH02279345A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、インクジェット記録ヘッドに関し、詳しくは
インクの浸透を防止するために液路に沿って電極上に保
護膜を具えたインクジェット記録ヘッドに関するもので
ある。

〔従来の技術〕

インクジェット記録方式は、記録ヘッドに設けられたオ
リフィスからインク（記録液）を吐出させ、インク滴を
飛翔させて紙等の被記録材に付着させ、記録を行なう記
録方式であり、極めて低騒音で、かつ高速記録が可能で
あり、カラー記録も容易であるなど多くの利点を有して
いる。しかして、このような液体噴射記録を実現するイ
ンクジェット記録ヘッドの一例として特開昭５６−１３
２４７７号に開示されているような構成、即ち、飛翔的
液滴を吐出するために設けられたオリフィスと、オリフ
ィスにインクを供給するための液路と、各液路に対応し
て設けられ、飛翔的液滴を形成するためにインクを発泡
させる熱エネルギー源となる発熱抵抗体と、液路の上流
に設けられた液室を備えたものが知られている。

第３図はこのような従来のインクジェット記録ヘッドの
構成を示す。かかるインクジェット記録ヘッドでは電極
７および８を介して供給された電力が発熱抵抗体９で熱
エネルギーに変換され、その熱が保３１膜ｔｏを介して
インク１１に伝達されることにより、発熱抵抗体９近傍
のインク１１が加熱されて発泡し、そのとき発生する圧
力の作用によりオリフィス１２からインクが吐出されて
インク滴となり飛翔する。なおここで、保護膜１０は発
熱抵抗体９および電極７，８をインク１１から遮断して
、その化学的および物理的変化を防止する目的で設けら
れているものであるが、後述するような理由で発熱部９
への近傍で図中１３で示すように保護膜１０にステップ
と呼ばれるくびれのある段差部分が生じ、このステップ
１３は、図示の部分のみならず更に、電極７および８の
周囲全体におよんで形成される傾向があった。なお本図
において、１４は基板である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述したような従来のインクジェット記
録ヘッドの場合、スパッタ法あるいは真空蒸着法等の物
理的手段、あるいはＣＶＤ法のような化学的手段で形成
された保護膜１０にクラックやピンホール等の欠陥があ
ると、これらの欠陥部を通してインクが浸透し、発熱抵
抗体９および電極７．８が腐食し寿命が著しく低下する
。

特にステップ部１３では電極７や８にステップ〃が形成
されるために、平坦な部分に比べて保護膜ｌＯの緻密性
が低下することやくびれにより応力が不均一になりやす
いこと等により、前記のような欠陥が生じやすい。かか
る原因による寿命低下は問題であり、従来からステップ
部１３においても平坦な部分と同様の保護性能が保護膜
１０に対して望まれていた。

本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑みなされた
もので、全面的に保護性能の優れた保護膜を有するイン
クジェット記録ヘッドを提供することにある。

（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本発明は、インクを吐出
させるためのエネルギー発生手段と、エネルギー発生手
段を駆動するための電極とを液路に有し、エネルギー発
生手段および電極上に液路中のインクから隔絶するため
の保護膜が形成されたインクジェット記録ヘッドにおい
て、電極を複数の導電性薄膜の積層により形成し、電極
の液路の方向および液路とは直角の方向の断面形状を階
段状にしたことを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明によれば、電極を複数の導電性薄膜の積層により
その断面がいずれの方向においても階段状になるように
形成したので、積層された薄膜間の段差が微小なことか
らこの上に被覆される保護膜の粒子間の結合力が段差部
分においても十分な状態に保たれて、くびれを生ずるこ
とがなくなり、従来のような欠陥の発生を抑制すること
ができ、それだけ記録ヘッドの延命をはかることができ
るようになった。

（実施例） 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１図は本発明の実施例における基本的な形態を示す。

ここで、１は基板、２は発熱抵抗体、３．４および５は
積層電極層、６は保護膜、２Ａは発熱部である。次に第
２図により実施例として第１図に示す形態の記録ヘッド
を形成した工程について述べる。

始めに（Ａ）に示すように基板１上に膜厚１０００人の
発熱抵抗体２を形成し、フォトリソ工程によりその線幅
を５０μｍとした。次に真空蒸着法により（Ｂ）に示す
ように八λによって電極の第１層３を膜厚２０００人で
積層し、フォトリソ工程によりバターニングし線幅を４
８μｍとした。さらに八１第１層３をマスクしておいて
Ａ４による電極第２層４を、更にへ１第２層４をマスク
しておいてＡ℃による電極第三層５をそれぞれ膜厚２０
００人ずつで成膜し、フォトリソの順にくり返し、各々
の線幅をそれぞれ４６μｍ、４４μｍとした（第２図（
Ｃ）参照）。続いてスパッタ法により表１の条件で（Ｄ
Ｉ）および（０２）に示すように保護＠６として５ｉｎ
２を膜厚１μｍで積層した。

表１．（スパッタ条件） このように複数の薄膜による金属電極層３゜４および５
を発熱抵抗体２上に段階的に積層したことによフて発熱
部２Ａおよび電極の周囲にステップ部によるくびれが生
じないように耐インク保護膜６を形成することができた
。

このように保護膜６に段差部においても平坦な部分と同
様滑らかになりくびれが生じないのは以下の原理による
ものと考えられる。

すなわち、通常保護膜６としてのＳｉＯ□膜はスパッタ
法あるいはＣＶＤ法で形成されるが、基板１に対して成
膜にあずかる粒子は比較的ランダムな入射方向を持って
いて、基板１上の微少な突起に対しては均質に被覆でき
るものである。ところが従来の電極配線のようにその厚
さに起因する段差が０．５μｍ−１，０μｍ程度に高く
なると、段差の側壁部分では特定の入射方向を持つ粒子
のみが膜形成にあずかることになり、その結果、側壁部
分での膜形成粒子相互の結合力や側壁材料との密着力が
低下して、平坦な部分とは異なり、大力が脆弱な粒子結
合による部分を有した膜質となるもので、また、平坦部
が側壁部より膜形成速度が速いために同様の理由でくび
れが生じると考えられる。

そこで本実施例では、上述したように０．５μｍ厚程度
の電極を１層で形成せず、保護膜６が電極形成部のいず
れにおいても平坦な部分と同様の成膜形成が得られる程
度に薄く各電極層３，４．５を形成し、このように電極
を電極材として要求する電気抵抗が得られるまで多層積
層して電極層形成と配線パターニングとを繰返して行な
った。かくしてステップ部分を階段状に形成しておき、
その上に保護膜６を１回の成膜で形成することにより、
ステップ部においても平坦部と同様な膜質を保たせるこ
とができ、かつステップ部にくびれが生じないようにす
ることができた。

なお、ステップ部の膜質が平坦部と同じというのは、ウ
ェットエツチングを行なった場合に、その膜のエツチン
グ速度がステップ部と平坦部とで差がないことを意味す
る。

次に比較例として従来のステップ部保護膜形成法により
第３図に示す形態で基板１４の上に発熱抵抗体９を１０
００人、またｌの電ｉ７および８を６０００人でそれぞ
れ積層し、その上に保護膜ｌＯを表１、の条件で１μｍ
形成した。そして、上述の実施例による保護膜性能を確
認するために、４０％Ｎ１１４Ｆ３：５０％１ｌＦ２の
混合液中でエツチングし、ステップ部と平坦部とのエツ
チング速度比を求めると共に、更に、保護膜欠陥の数を
見るために、バターニング済の試験片を５０℃のへλエ
ツチング液（ｌ（ｓＰＯｄ５＋ｌｌＮ０ｓ５：ＣＨ３Ｃ
ＯＯ１＋２０　）に５分間浸漬してステップ部を含む１
　ｃｍ２当りの欠陥数を数え、それぞれ表２．のＡ欄に
示すような実験結果を得た。また、上述の比較例による
保護膜性能について同一の条件の元で実験し、表２のＢ
欄に示すような結果を得た。

表２．からも明らかなように、本発明の実施例による保
護膜では、ステップ部と平坦部との膜質が均一でくびれ
がなく、欠陥の数も従来例より格段に少なく、大幅な保
護性能の向上が見られることが分る。

なお、以上に述べた実施例では保護膜材料としてＳｉＯ
□を用いたが、ＳｆＯ□に限らずこれ以外にＳｉｎ。

Ｓｉ、Ｎ４あるいはこれらの混合物を用いてもこれらは
電気絶縁性に優れ、化学的にも安定であるため同じ構成
により、ステップ部における段差の影響をなくし、同様
の効果を得ることができる。

また、電極形成方法としては本実施例で述べた方法以外
に、電極をいったん一層で厚く形成しておき、あとで、
薄くする部分をドライまたはウェットエツチングすると
か、リフトオフによる方法を適用することも可能である
。

更にまた、以上に述べた実施例ではインク吐出エネルギ
ー発生手段として発熱抵抗体を用いたが、本発明の適用
はこれに限らず、駆動用Ｔ７Ｌ８ｉ上に保護膜が形成さ
れるものであればインク吐出エネルギー発生手段として
どのような形態のものであってもよいことは勿論である
。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明によれば、電極層の断
面を少なくとも２層以上の薄膜の積層によつ微小な段差
を有する階段状に形成し、その階段状に形成した電極層
の表面に沿って保護膜を形成したのでステップにくびれ
が生じることがなく、インクが浸透するような欠陥を抑
制することができて、信頼性が高く、かつ保護膜の延命
を期待することのでき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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明インクジェット記録ヘッドの基板部分断
面図、 第２図は本発明を形成する工程の説明図、第３図は従来
例のインクジェット記録ヘッドの断面図である。 １・・・基板、 ２・・・発熱抵抗体、 ２＾・・・発熱部、 ３・・・電極第一層、 ４・・・電極第二層、 ５・・・電極第三層、 ６・・・保護膜。 ２Ａ紀外部 本発θ月によろ材名Ｐ妙の断面図 第１図 岑屍Ｉ月１でよる差４及の梨琢過程のき兇Ｕ月目第２図 ９Ａ虻ｒ肇ｐ イブξ」１；イ列の１ヨー口八乏り、？４＋Ｅ斥１１〕
Ｃり第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インクを吐出させるためのエネルギー発生手段と、
   該エネルギー発生手段を駆動するための電極とを液路に
   有し、前記エネルギー発生手段および前記電極上に前記
   液路中のインクから隔絶するための保護膜が形成された
   インクジェット記録ヘッドにおいて、 前記電極を複数の導電性薄膜の積層により形成し、前記
   電極の前記液路の方向および該液路とは直角の方向の断
   面形状を階段状にしたことを特徴とするインクジェット
   記録ヘッド。