JPH03256747A - インクジェットヘッド及びインクジェット装置 - 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Ｊ 本発明は、耐キャビテーションエロージヨン性、化学的
安定性、電気化学的安定性、耐熱性。

耐熱衝撃性等に優れた電気熱変換体を具備するインクジ
ェットヘッド及びインクジェット装置に関する。このイ
ンクジェットヘッド及びインクジェット装置としては、
熱作用面上のインクに直接熱エネルギーを与えてインク
を吐出するために利用される熱エネルギーを通電によっ
て発生する発熱抵抗体を有する電気熱変換体を具備する
ものを代表的な例として挙げることができる。そして、
この電気熱変換体は、消費電力が少なく、入力信号に対
する応答性に優れたたものである。

［従来の技術］ 米国特許筒４．７２３．１２９号明細書や米国特許筒４
、７４０．７９６号明細書等に記載されているインクジ
ェット方式（即ち、バブルジェット方式）は、高速高密
度で高精細高画質の記録が可能で、且つカラー化、コン
パクト化に適しており、近年とみに注目を集めている。

この方式を用いる装置の代表例においては、インク（記
録用液体等）を熱エネルギーを利用して吐出させるため
、インクに熱を作用させる熱作用部が存在する。即ち、
インク路に対応して熱作用部を有する発熱抵抗体を設け
、この発熱抵抗体から発生した熱エネルギーを利用して
インクを急激に加熱して発泡させ、この発泡によってイ
ンクを吐出するちのである。

この熱作用部は、対象物に熱を作用させるという観点か
らすると、従来のいわゆるサーマルへ・ソドの構成と一
見類似している部分もあるが、熱作用部がインクに直接
接する点や、熱作用部がインクの発泡と消泡との繰り返
しによる機械的衝撃（キャビテーションエロージョン）
にさらされるという点、また熱作用部がｌＯ−〜１０マ
イクロ秒というオーダーの極めて短い時間に１０００℃
近い温度の上昇及び下降にさらされるといった点などで
、サーマルヘッドとはその根本技術が大きく異なる。従
って、サーマルヘッド技術をバブルジェット技術にその
まま適用することができないことは言うまでもない。即
ち、サーマルヘッド技術とバブルジェット技術とを同列
に論じることはできない。

ところで、インクジェットヘッドの熱作用部については
、それが前述したような厳しい環境にさらされるため、
発熱抵抗体上に保護膜として例えばＳｉＯ□、ＳｉＣ，
５ｉＪ４等からなる電気的絶縁性層と、更にその上にＴ
ａ等からなる耐キヤビテーシヨンエロージヨン層とを設
ける構造とし、使用環境から熱作用部を保護するのが一
般的である。このようなインクジェットヘッドに用いら
れる保護膜の構成材料としては、例えば米国特許筒４．
３３５，３８９号明細書に記載されているキャビテーシ
ョンエロージョンに対して強い材料を挙げることができ
る。

尚、サーマルヘッドに一般的に用いられるＴａ２０５等
からなる耐摩耗層が、耐キャビテーションエロージヨン
性に優れているとは必ずしも限らなしＸ、。

これとは別に、バブルジェットヘッドの熱作用部に対し
ては、消費電力を低くし、入力信号に対する応答性を高
めるために、発熱抵抗体で発生する熱ができるだけ効率
良く且つ速やかにインクに作用することが望まれる。そ
のため、前述した保護膜が設けられた形態とは別に、発
熱抵抗体が直にインクに接する形態も、特開昭５５−１
２６４６２号により提案されている。

この形態のヘッドは、熱効率の点では保護膜が設けられ
た形態に勝っているものの、発熱抵抗体がキャビテーシ
ョンエロージョンや温度の上昇及び下降にさらされるだ
けでなく、発熱抵抗体に接する記録角液体が導電性を有
するために記録用液体中に電流が流れ、その結果生じる
電気化学反応にも発熱抵抗体がさらされることになる。

このため、従来発熱抵抗体の材料として知られているＴ
ａＪ、　ＲｕＯ□を始めとする様々な金属、合金、金属
化合物、あるいはサーメットも、この形態のヘッドの発
熱抵抗体に用いるには耐久性、安定性において必ずしも
充分でない。

［発明が解決しようとする課題］ 前述のような保護膜が設けられた形態のバブルジェット
ヘッドでは、耐久性や抵抗変化の点で実用上採用できる
ものが提案されでいるが、いずれの場合にあっても保護
膜の形成時に生ずる欠陥の発生を完全に防止することは
非常に難しく、この点が量産時に歩留まりを下げる大き
な要因となる。そして、記録の高速化、高密度化が一層
求められ、それに対応してヘッドの吐出口の数が増加す
る傾向にあることがら、このことは大きな問題となって
きている。

また、上述の保護膜は発熱抵抗体から記録用液体への熱
伝達効率を下げるが、この熱伝達効率が悪いと、必要と
なる全体の消費電力が増し、駆動時におけるヘッドの温
度変化が大きくなってしまう。この温度変化は吐出口か
ら吐出される滴の体積置化につながり、画像での濃度変
化の原因となる。また、記録の高速化に対応するために
、時間当たりの吐出回数を増やすと、それに応じてヘッ
ドでの消費電力が上昇するところ、温度変化は大きくな
り、この温度変化が得られる画像にそれに応じた濃度変
化をもたらすところとなる。また、電気熱変換体の高密
度化を伴う吐出口のマルチ化を行った場でもヘッドでの
消費電力は上昇し、それによる温度変化はやはり得られ
る画像を該温度変化に応じた濃度変化を有するものにし
てしまう。こうした得られる画像を濃度変化のあるもの
にしてしまう問題は、記録画像の高画質化に対する要求
に反するものであり、早期解決を要する問題である。

このような問題を解決するため１発熱抵抗体とインクが
直に接する、熱効率のよいインクジェットヘッドの提供
が切望されている。

しかしながら、既に述べたように、インクが直に発熱抵
抗体に接する従来の形態においては、発熱抵抗体がキャ
ビテーションエロージョンや温度の上昇及び下降にさら
されるだけでなく、電気化学反応にもさらされるので、
従来のＴａｚＮ、ＲｕＯ□。

ＨｆＢ２等の発熱抵抗体の材料では１機械的に破壊され
たり、腐食、溶解されてしまう等、耐久性に問題がある
。

米国特許第４．３３５．３８９号明細書等に記載されて
いるキャビテーションエロージョンに対して強い材料は
、前述したような保護膜（耐キヤビテーシヨンエロージ
ヨン層）として用いられる場合に初めてその効果が発揮
されるものである。ところが、この材料をインクに直に
接する発熱抵抗体として用いる場合には、電気化学反応
によって溶解あるいは腐食されてしまいやすく、充分な
耐久性を得ることはできない。

また、高精細、高画質の記録にとって、吐出の安定性は
不可欠であり、そのためには、発熱抵抗体の抵抗変化が
小さいことが必要であり、実用的には５％以下であるこ
とが望ましい。特開昭５９−９６９７１号公報に記載の
あるＴａやＴａ−Ａｌ合金は、インクジェットヘッドの
インクに直に接する発熱抵抗体として用いる場合に、抵
抗体が破断しないという点での耐久性、即ち耐キャビテ
ーションエロージヨン性においては比較的優れている。

しかしながら、発泡を繰り返す間の抵抗変化という点に
おいては、ＴａやＴａ−Ａｌ合金では７〜１０％程度で
あって満足のゆくものではない。更に、ＴａやＴａ−Ａ
ｌ合金では、抵抗体が破断する印加パルス電圧（Ｖ□０
．）と発泡閾値電圧（Ｖ、、）との比Ｍが１３３〜１．
４と耐熱性がさほど高くなく、駆動電圧（Ｖｏｐ）の僅
かな増加により抵抗体の寿命が大きく低下してしまうこ
とがあるという問題があった。即ち、ＴａやＴａ−Ａｌ
合金は電気化学反応に対する耐性が必ずしも充分ではな
く、そのためにインクジェットヘッドのインクと直に接
する発熱抵抗体の材料として用いた場合には、多数の印
加パルスにより発泡が繰り返されると、発熱抵抗体の電
気抵抗が５％以上、時には１０％以上も変化し、それに
より発泡の状態もまた変化してしまうという問題や、耐
熱性がさほど大゛きくないため、ｙ　ｏｐのわずかな変
化が抵抗体の寿命を大きく左右することがあるといった
問題がある。

このように、従来既知の材料で記録用液体（即ち、イン
ク）に直に接する発熱抵抗体を形成してち、耐キャビテ
ーションエロージヨン性等の機械的耐久性、化学的及び
電気化学的安定性、抵抗安定性、耐熱性、耐酸化性、耐
熱溶解性、更に耐熱衝撃性の全てを満足できるインクジ
ェットヘッド又はインクジェット装置を得ることはなか
なかできない。

特に、発熱抵抗体がインクと直に接するように設けられ
た構造を有し、熱伝導効率が高く、信号応答性に優れ、
且つ充分な耐久性と吐出安定性とを有するインクジェッ
トヘッド及びインクジェット装置を得ることはなかなか
できない。

本発明の主たる目的は、インクが直に発熱抵抗体に接触
する形態の従来のインクジェットヘッドにおける上述の
問題を解決し、改善され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有するインクジェット装置を提
供することにある。

本発明の他の目的は、耐キャビテーションエローション
性等の機械的耐久性、化学的及び電気化学的安定性、抵
抗安定性、耐熱性、耐酸化性、耐μ溶解性及び耐熱衝撃
性のそれぞれについて優れ、且つ優れた熱伝導性を有す
る発熱抵抗体を備えた改善されたインクジェットヘッド
を提供することにある。

本発明の更なる目的は、発熱抵抗体が記録用液体（即ち
、インク）と直に接触するようにした構造を有し、長時
間の繰り返し使用にあっても常時安定してオンデマンド
（ａｎ　ｄｅｍａｎｄ　）での信号に即応答して熱エネ
ルギーを効率よく前記記録用液体に伝達してインク吐出
を行い、優れた記録画像をもたらす改善されたインクジ
ェットヘッドを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、発熱抵抗体が記録用液体と直
に接触するようにした構造を有し、該発熱抵抗体による
消費電力を低く押え、ヘッドの温度変化を極めて小さく
し、長時間の繰り返し使用にあっても常時安定してイン
ク吐出を行い、得られる画像をヘッドの温度変化による
濃度変化のないものにする改善されたインクジェットヘ
ッドを提供することにある。

本発明の別の目的は、上述のインクジェットヘッドを有
するインクジェット装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、インクが直に発熱抵抗体に接触する形態
の従来のインクジェットヘッドにおける上述の問題点を
解決して上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、該イ
ンクジェットヘッドの発熱抵抗体をイリジュウム（Ｉｒ
ｌ及びタンタルｆＴａｌの２元素を特定の組成割合で含
有する非単結晶質物質により構成する場合、上記目的を
達成するインクジェットヘッドが得られる知見を得、該
知見に基づいて本発明を完成するに至った。

前記非単結晶質物質は、イリジュウム（Ｉｒ）とタンタ
ル（Ｔａｌとの２元素をそれぞれ３５乃至７７原子％及
び２３乃至６５原子％の組成割合で含有する非晶質（ア
モルファス）物質、多結晶質（ポリクリスタル）物質又
はアモルファス物質とポリクリスタル物質とが混在した
物質（以下、“非単結晶Ｉｒ−Ｔａ物質”又は“ｒｒ−
Ｔａ合金−という。）である。

本発明者らは、耐熱性及び耐酸化性に冨み且つ化学的に
安定である物質の観点でイリジュウムｆｌｒｌを選択し
１機械的強度を有し、耐溶剤溶解性に冨む酸化物質をも
たらす物質の観点でタンタルｆＴａｌを選択し、これら
の２元素を所定の組成割合で含有する非単結晶質物質サ
ンプルをスパッタリング法により複数個作成した。

それぞれのサンプルは、第４図に示すスパッタリング装
置（商品名ニスバッタリング装置ＣＦＳ８ＥＰ　、株式
会社徳田製作所製）を使用し、単結晶Ｓｉ基板上に成膜
することにより作成した６第４図において２０１は成膜
室を示す。２０２は、成膜室２０１内に設けられた基板
２０３を保持するための基板ホルダーである。基板ホル
ダー２０２には基板２０３を加熱するためのヒーター（
図示せず）が内蔵されている。基板ホルダー２０２は糸
外に設置された駆動モータ（図示せず）から延びる回転
シャフト２１７により支持され、上下移動でき且つ回転
できるように設計されている。成膜室２０１内の基板２
０３に対向する位置には、成膜用ターゲットを保持する
ためのターゲットホルダー２０５が設置されている。２
０６は、ターゲットホルダー２０５の表面に置かれた９
９．９重量％以上の純度のＴａ板からなるＴａターゲッ
トである。２０７，２０８は、Ｔａターゲット上に配置
された９９．９重量％以上の純度のＩｒシートからなる
Ｉｒターゲットである。Ｉｒターゲット２０７，２０８
は、第４図に示すように、それぞれ所定面積の複数個を
Ｔａターゲット２０６の表面に所定の間隔で配置される
。Ｉｒターゲット２０７，２０８の個々の面積及び配置
は、希望するＩｒ及びＴａを所定の組成割合で含有する
膜が三者のターゲットの面積比の関係を如何にしたら得
られるかを予め見極め、検量線を作成し、該検量線に基
づいて行うようにする。

２１８はターゲット２０６，２０７及び２０８が側面か
らプラズマによりスパッタされないようにそれらターゲ
ットの側面を覆う防護壁である。

２０４は、ターゲットホルダー２０５の上部の位置で基
板２０３とターゲット２０６，２０７及び２０８の間の
空間を遮断するように水平に移動するように設けられた
シャッター板である。該シャッター板２０４は、つぎの
ように使用される。即ち、成膜開始前に、ターゲット２
０６゜２０７及び２０８を保持するターゲットホルダー
２０５の上部に移動させ、ガス供給管２１２を介してア
ルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスを成膜室２０１内に
導入し、ＲＦ電源２１５よりＲＦ電力を印加して該ガス
をプラズマ化し、生成したプラズマによりターゲット２
０６，２０７及び２０８をスパッタして該ターゲットの
それぞれの表面の不純物を除去する。その後該シャッタ
ー板２０４は、成膜を害しない位置（図示せず）に移動
させる。

ＲＦ電源２１５は、導線２１６を介して成膜室２０１の
周囲壁に電気的に接続され、また、導線２２７を介して
ターゲットホルダー２０５に電気的に接続されている。

２１４は、マツチングボックスである。

ターゲットホルタ−２０５には、成膜中にターゲット２
０６，２０７及び２０８か所定の温度に保持されるよう
に冷却水を内部循環させる機構（図示せず）が設けられ
ている。成膜室２０１には、該成膜室の内部を排気する
ための排気管２１０が設けられており、該排気管は排気
バルブ２１１を介して真空ポンプ（図示せず）に連通し
ている。２１２は、成膜室２０１内にアルゴンカス（Ａ
ｒガス）、ヘリュウムガス（Ｈｅガス）等のスパッタリ
ング用ガスを導入するためのガス供給管である。２１３
は、ガス供給管に設けられたスパッタリング用ガスの流
量調節バルブである。

２０９は、ターゲットホルダー２０５を成膜室２０１か
ら電気的に絶縁するためにターゲットホルダー２０５と
成膜室２０１の底壁との間に設けられた絶縁碍子である
。

上述の第４図に示した装置を使用した各サンフルの作成
は、その都度、Ｔａターゲット２０６上へのＩｒターゲ
ット２０７．２０８の配置を、得ようとする所定のＩｒ
、　Ｔａ及びＡｌの組成割合の非単結晶質物質（膜）に
ついての予め用意した検量線に基いて行った以外は、下
記の成膜条件で行った。

基板の初期設定温度二５０℃ 排気口側圧力　　　：　２．６　ｘ　ｌ　Ｏ−’Ｐａ以
下高周波（ＲＦ）電カニ　ｌ０ＵＯＷ 成膜時基板温度　　：１５０℃ スパッタリング用ガス及びガス圧 ：アルゴンガス　０．４　Ｐａ 成膜時間　　　　　：１２分 以上のようにして得られた各サンプルについてそれを３
等分し、先ず３等分した１つの試料について株式会社島
津製作所製のＥＰＭ−８１０を使用してエレクトロンプ
ローブマイクロアナリシスを行って組成分析し、ついで
マックサイエンス社製のＸ線回折計（商品名：ＭＸＰ”
）により結晶性を観察した。

ついで、各サンプルについて、残りの２つの部分の１つ
を使用して、電気化学的反応に対する耐性及び機械的衝
撃に対する耐性を観察するための池テストを行い、更に
残る１つの部分を使用して空気中での耐熱性及び耐衝撃
性を観察するためのステップストレステスト（ＳＳＴ）
を行った。前記池テストは、浸漬用液体として、水７０
重量部とジエチレングリコール３０重量部とがらなる溶
液に酢酸ナトリウム０．１５ｗｔ／％を溶解せしめた液
体を使用した以外は後述する「低導電率インク中での発
泡耐久テスト」と同様の手法により行った。

前記ＳＳＴは、後述する「ステップストレステスト」と
同様の手法により行った。前記池テストの結果と前記Ｓ
ＳＴの結果とを総合して検討したところ、つぎの結果が
得られた。即ち、最も好ましいサンプルについては、多
結晶質物質が大部分で、多結晶質物質とアモルファス物
質とが混在する物質とアモルファス物質とが包含される
ことが判明した。ついで、好ましい範囲のサンプルにつ
いてＩｒ及びＴａの組成割合をみたところ、Ｉｒは、３
５乃至７７原子％、　Ｔａは、２３乃至６５原子％であ
ることが判った。同様により好ましい範囲のサンプルに
ついては、Ｉｒは、４２乃至７７原子％、ｒａは、２３
乃至５８原子％であることが判った。更に最も好ましい
範囲のサンプルについては、Ｉｒは、６０乃至７７原子
％、Ｔａは、２３乃至４０原子％であることが判った。

以上の結果から、本発明者らは、下記の組成割合でＩｒ
及びＴａを必須成分として含有する非単結晶Ｉｒ−Ｔａ
物質がインクジェットヘッドの発熱抵抗体への使用適性
を有することを見極めた。

３５原子％≦Ｉｒ≦７７原子％ ２３原子％≦Ｔａ≦６５原子％ 更に本発明者らはこの非単結晶Ｉｒ−Ｔａ物質を用いて
発熱抵抗体を構成し、インクジェットヘッドを作成した
ところ、下達する事実が判明した。

即ち、上記非単結晶Ｉｒ−Ｔａ物質を用いれば、耐キャ
ビテーションエロージヨン性のみならず、電気化学的及
び化学的な安定性や耐熱性においても優れた発熱抵抗体
を有するインクジェットヘッドを得ることができる。特
に、発熱抵抗体の熱発生部がインク路中のインクと直に
接する構成のインクジェットヘッドを得ることもできる
。この構成のヘッドでは、発熱抵抗体の熱発生部から発
生した熱エネルギーをインクに直接作用させることがで
きるのでインクへの熱伝導効率が良い。故に、発熱抵抗
体による消費電力を低く押さえることができ、ヘッドの
昇温（ヘッドの温度変化）を格段に小さくすることがで
きるので、ヘッドの温度変化による画像濃度変化の発生
を避けることができる。また１発熱抵抗体に印加される
吐出信号に対して一層良好な応答性を得ることができる
。

更に、本発明に係る発熱抵抗体では、所望の比抵抗値を
制御性よく一つのヘッドの中での抵抗値のばらつきが極
めて少ないように得ることができる。従って、従来に比
して格段に安定したインク吐出を行うことができ、また
耐久性にも優れたインクジェットヘッドを得ることがで
きる。

以上のような良好な諸特性を有するインクジェットヘッ
ドは、吐出口のマルチ化に伴う記録の高速化や高画質化
に非常に適したものとなる。

よって本発明の１つの態様は、熱作用面上のインクに直
接熱エネルキーを与えてインクを吐出するために利用さ
れる前記熱エネルギーを通電によって発生する発熱抵抗
体を有する電気熱変換体を具備するインクジェットヘッ
ドにおいて、前記発熱抵抗体を、実質的にＩｒ及びＴａ
で構成され、前記Ｉｒ、　Ｔａを下記の組成割合で含有
する非単結晶物質で構成したことを特徴とするインクジ
ェットヘッドを提供する。

３５原子％≦Ｉｒ≦７７原子％ ２３原子％≦Ｔａ≦６５原子％ 本発明の他の態様は、熱作用面上のインクに直接熱エネ
ルギーを与えてインクを吐出するために利用される前記
熱エネルギーを通電によって発生する発熱抵抗体を有す
る電気熱変換体を具備するインクシェツトヘッドにおい
て、前記発熱抵抗体を、実質的にＩｒ及びＴａで構成さ
れ、前記Ｉｒ及びＴａを下記の組成割合で含有する非単
結晶質物で構成したことを特徴とするインクジェットヘ
ッドを提供する。

４２原イ％≦Ｉｒ≦７７原子％ ２３原子％≦’ｒａ≦５８原子％ 本発明の更なる態様は、熱作用面上のインクに直接熱エ
ネルギーを与えてインクを吐出するために利用される前
記熱エネルギーを通電によって発生する発熱抵抗体を有
する電気熱変換体を具備するインクジェットヘッドにお
いて、前記発も抵抗体を、実質的にＩｒ及びＴａで構成
され、前記Ｉｒ及びＴａを下記の組成割合で含有する非
単結晶質物で構成したことを特徴とするインクジェット
ヘッドを提供する。

６０原子％≦Ｉｒ≦７７原子％ ２３原子％≦Ｔａ≦４０原子％ 本発明において、上記の特定の非単結晶Ｉｒ−Ｔａ物質
でインクジェットヘッドの発熱抵抗体を構成する場合上
述した各種の顕著な効果が得られる理由は未だ明らかで
はないが、理由の１つとして、耐熱性、耐酸化性、化学
的安定性に優れるＩｒが反応を防止し、Ｔａが安定な酸
化物を生成して耐溶解性をもたらしていることが想ｆ象
される。

本発明者らは、上述した特定の非単結晶Ｉｒ−Ｔａ物質
（即ち、非晶質（アモルファス）　Ｉｒ−Ｔａ合金、多
結晶Ｉｒ−Ｔａ合金又は両者の混合物）以外の非単結晶
Ｉｒ−Ｔａ物質を使用してインクジェットヘッドの発熱
抵抗体を構成する場合、下達するような問題があること
を実験を介して確認した。即ち、耐キャビテーションエ
ロージヨン性、電気化学的及び化学的な安定性、耐熱性
、密着性、内部応力等か適正でなくなり、インクジェッ
トヘッドの発熱抵抗体、特にインクが直に接するタイプ
の発熱抵抗体として用いた場合に充分な耐久性が得られ
ない。例えば、Ｉｒが多過ぎるときには膜の剥離が発生
することがあり、反対にＴａが多過ぎるときには抵抗変
化が激しくなることがある。

本発明に係る発熱抵抗体は、非晶質合金、多結晶合金、
及びそれらの混合物を含む非単結晶合金からなる。それ
らの中でも、特に多結晶合金からなるものは、その状態
安定性や小抵抗変化性などから極めて良好な総合特性を
有する。特に、多結晶であるものを急激な温度変化及び
圧力変化を伴うバブルジェットヘッドのインクに直接後
する発熱抵抗体の材料として用いる場合には、それらの
効果が際立つものである。

本発明における発熱抵抗体の層の厚さは、適切な熱エネ
ルギーが効果的に発生されるよう適宜法められるが、耐
久性や生産特性等の点から、好ましくは３００Ａ〜１ｌ
ｔｔｎ、より好ましくは１０００　Ａ　〜５０００＾で
ある。

また、本発明に係る発熱抵抗体は、その表層部分、特に
はインクに接する表層部分が前述した組成になっていれ
ばよく、必ずしも発熱抵抗体の全体にわたって組成が一
様である必要はない。例えば、発熱抵抗体が複数の層か
らなっていても、また組成に深さ方向の分布があっても
、前述した条件が満たされている限り、本発明の効果を
得ることができる上、特に支持体との密着性において一
層優れたものを得ることができる。

更に、−射的に層の表面や内部は、大気に触れたりして
或いは作製の工程の中で酸化されることがあるが、本発
明に係る材料においては、このような表面や内部のわず
かな酸化によってその効果が低下するものではない。こ
のような不純物としては、例えば前述した酸化にょる０
を始めとしてＣ，Ｎ、　Ｓｉ、　　Ｂ、　Ｎａ、　Ｃｌ
及びＦｅがら選択される少なくとも一つの元素を挙げる
ことができ、これらの少なくとも一つを含有させること
により、本発明に係る発熱抵抗体の主に比抵抗を向上さ
せる方向に一層制御しゃすくすることができる。

加えて、本発明に係る発熱抵抗体は１例えば夫々の材料
を同時または交互に堆積するＤＣスパッタ法、ＲＦスパ
ッタ法、イオンビームスパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ
法、或いは有機金属を含むペーストの塗布、焼成を行う
厚膜法等によって形成することができる。

次に、前述した組成を有する合金材料を発熱抵抗体とし
て用いた、熱効率、信号応答性等に優れた本発明に係る
インクジェットヘッドについて図面を用いて説明する。

第１図ｆａ）は本発明のインクジェットヘッドの一例の
主要部を吐出口側から見た模式的正面図、第１図ｆｂ）
は第１図１ａ）に−点鎖線ＸＹで示す部分での模式的断
面図である。

この例のインクジェットヘッドは、基板ｌの表面上に下
部層２を設けてなる支持体上に、所定の形状を有する発
熱抵抗体の層３と電極４．５とを有する電気熱変換体を
形成し、更に該電気熱変換体の少なくとも電極４．５を
覆う保護層６を積層し、更にその土に吐出口８に連通す
る液路１１を設けるための凹部が形成された溝付板７を
接合した基本的構成を有する。

この例における電気熱変換体は１発熱抵抗体３と該発熱
抵抗体３に接続された電極４．５と必要に応じて設けら
れる保護層６とを有するものである。また、インクジェ
ットヘッド用基体は、基板１と下部層２とを有する支持
体と電気熱変換体と保護層６とを有するものである。こ
の例のヘッドの場合、インクに直接熱を伝える熱作用面
９は、発熱抵抗体３の、電極４．５にはさまれた部分（
熱発生部）がインクと接する面とほぼ同等であり、前記
熱発生部の保護膜６で被われていない部分に相当する。

下部層２は、必要に応じて設けられ、基板１側へ逃げる
熱の量を調節し、熱発生部で発生する熱を効率よくイン
クへ伝える機能を有する。

電極４．５は熱発生部から発生させるために、発熱抵抗
体の層３に通電するための電極であり、この例では電極
４が各熱発生部に対する裏通電極、電極５は各熱発生部
に個別に通電するための選択電極である。

保護層６は、電極４．５がインクに接して化学的に侵さ
れたり、電極間がインクを通して短絡することを防止す
るために必要に応じて設けられるものである。

尚、第１図（ｃ）は、発熱抵抗体の層３及び電極４．５
が設けられた段階でのインクジェットヘッド用基体の模
式的平面図である。また、第１図＋ｄ）は、それらの層
の上に保護層６が設けられた段階のインクジェットヘッ
ド用基体の模式的平面図である。

このインクジェットヘッドにおいては、発熱抵抗体の層
３に前記組成の合金材料が用いられているので、インク
と熱作用面９とが直接接触する構成を有しているにもか
かわらず、良好な耐久性を有する。このように、熱エネ
ルギー源である発熱抵抗体の熱発生部がインクと直に接
する構成とすれば、熱発生部で発生した熱を直接インク
に伝えることができ、保護層等を介して熱をインクに伝
える構成のものに較べて、極めて効率良い熱伝達を行う
ことができる。

その結果、発熱抵抗体での消費電力を低く抑えることが
でき、ヘッドの昇温の程度も小さくすることができる。

また、電気熱変換体への入力信号（吐出指令信号）に対
しての応答性が向上し、吐出に必要な発泡状態を安定し
て得ることができる。

本発明に係る合金材料を用いて形成される発熱抵抗体を
有する電気熱変換体の構成としては、第１図の例に限定
されず、例えば第２図のような構成とするなど、種々の
態様を採り得る。

第２図の構成を有するインクジェットヘッド用基体では
、電極４．５が、前記組成の合金材料の発熱抵抗体の層
３によって覆われているので、電極の保護層を設けなく
てもよい。

また、インクジェットヘッドの吐出口及び液路の構成も
、第１図（ａ）及び（ｂｌに示したように、熱作用面９
上へインクが供給される方向と、熱発生部から発生した
熱エネルギーを利用して吐出口８からインクが吐出する
方向とがほぼ同一なものに限定されず、これらの方向が
異なるものであってもよい。例えば第３図（ａｌ及び（
ｂｌに示すように、それら二つの方向がほぼ直角を形成
する構成等も可能である。第３図における符号ＩＯは吐
出口が設けられた適当な厚さの板（吐出ロブレート）で
あり、符号１２はこの吐出ロブレートを支持する支持壁
部材である。

本発明のインクジェットヘッドは、吐出口、液路及び熱
発生部を有するインク吐出構造単位が第１図、第３図に
示されるように複数配置されていてよいものであるが、
特に前述した理由から、このインク吐出単位を例えば８
本／Ｉｍ１以上、更には１２本／ｌｌｌ１以上といった
ように高密度に配置する場合に、本発明は特に有効であ
る。このインク吐出構造単位を複数有するものの一例と
して、例えば被記録部材の印字領域の全幅にわたってイ
ンク吐出構造単位が配列されている構成を有するいわゆ
るフルラインタイプのインクジェットヘッドを挙げるこ
とができる。

このような、吐出口が被記録部材の記録領域の幅に対応
して複数設けられた形態のいわゆるフルラインヘッドの
場合、言い換えれば吐出口が１０００以上或いは２００
０以上配設されたヘッドの場合、つのヘッドの中での発
熱部毎の抵抗値のばらつきが、吐出口から吐出される滴
の体積の均一性に影響を及ぼし、それが画像の濃度不均
一の原因となることがある。しかし１本発明に係る発熱
抵抗体では、所望の比抵抗値を制御性よく、一つのヘッ
ドの中での抵抗値のばらつきが極めて少ないように得る
ことができるので、前述した問題を格段に良好な状態を
もって解消することができる。

このように、本発明に係る発熱抵抗体は、記録の高速化
（例えば６０ＣｌＩＩ７ｓｅｃ以上、更には１００ｃｍ
／ｓｅｃ以上の印字速度）、高密度化か一層求められ、
それに対応してヘッドの吐出口の数が増加する傾向の中
、ますます大きな意味をもつものである。

更に、米国特許第４．４２９．３２１号に開示されてい
るような、機能素子がヘッド基体の表面内部に構造的に
設けられている形態のインクジェットヘッドにおいては
、ヘッド全体の電気回路を設計通り正確に形成して、機
能素子の機能が正常な状態に保たれやすくすることが重
要な点の一つであるが、本発明に係る発熱抵抗体はこの
意味でも極めて有効である。なぜならば、前述したよう
に、本発明に係る発熱抵抗体では、所望の比抵抗値を制
御性よく、一つのヘッドの中での抵抗値のばらつきが極
めて少ないように得ることができるので、ヘッド全体の
電気回路を設計通り正確に形成することができるからで
ある。

加えて、熱作用面に供給されるインクを貯留するインク
タンクを一体的に具備するディスポーザブルカートリッ
ジタイプのインクジェットヘッドに対しでも、本発明に
係る発熱抵抗体は極めて有効である。なぜならば、この
形態のインクジェットヘッドには該ヘッドが装着される
インクジェット装置全体のランニングコストが低いこと
が要求されるが、前述したように、本発明に係る発熱抵
抗体は、インクに直接接する構成とすることができるの
で、インクへの熱伝達効率を良好なものとすることがで
き、故に装置全体での消費電力を小さくできて前記の要
求に沿うことが容易にできるからである。

ところで、本発明のインクジェットヘッドは、発熱抵抗
体上に保護層が設けられた形態とすることも可能である
。その場合には、インクへの熱伝導効率は多少犠牲にな
るものの、電気熱変換体の耐久性や電気化学反応による
発熱抵抗体の抵抗変化といった点では一層優れたインク
ジェットヘッドを得ることができる。この様な観点から
、保護層を設ける場合には、その全体の層厚を１０００
Ａ〜５μｍの範囲に収めるのが好ましい。保護層として
具体的には、発熱抵抗体の上に設けられた５ｉｎ２．Ｓ
ｉＮ等からなるＳｊ含有絶縁層と、その層の上に熱作用
面を形成するように設けられたＴａ層とを有するものか
好ましい例として挙げられる。

また、本発明の非単結晶物質はインクを吐出するために
利用される熱エネルギーの発生のためのみに限らず、必
要に応じて設けられるヘッド内の所望の部分の加温用の
ヒーターとして利用してもよく、そのようなヒーターが
インクと直接接する場合に特に好適に用いられる。

以上述べた構成のインクジェットヘッドを装置本体に装
着して装置本体からヘッドに信号を付与することにより
、高速記録、高画質記録を行うことができるインクジェ
ット記録装置を得ることができる。

第５図は本発明が適用されるインクジェット記録装置Ｉ
　ＪＲＡの一例を示す概観斜視図で、駆動モータ５０１
３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５０１１．５０
０９を介して回転するリードスクリュー５００５の螺旋
溝５００４に対して係合するキャリッジＨＣはビン（不
図示）を有し、矢印ａ、ｂ方向に往復移動される。５０
０２は紙押え板であり、キャリッジ移動方向にわたって
紙をプラテンに対して押圧する。５００７．５００８は
フォトカブラでキャリッジのレバー５００６のこの域で
の存在を確認してモータ５０１３の回転方向切換等を行
うためのホームポジション検知手段である。５０１６は
インクタンクが体的に設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドＩＪＣの前面をキャップするキャップ部材５
０２２を支持する部材で、５０Ｉ５はこのキャップ内を
吸弓する吸引手段でキャップ内開口５０２３を介して記
録ヘッドの吸引回復を行う。５０１７はクリーニングブ
レードで、５０１９はこのブレードを前後方向に移動可
能にする部材であり、本体支持板５０１８にこれらは支
持されている。ブレードは、この形態でなく周知のクリ
ーニングブレードが本例に適用できることはいうまでも
ない。又、５０Ｉ２は、吸引回復の吸引を開始するため
のレバーで、キャリッジと係合するカム５０２０の移動
に伴って移動し、駆動モータからの駆動力がクラッチ切
換等の公知の伝達手段で移動制御される。インクジェッ
トヘッドＩＪＣに設けられた電気熱変換体に信号を付与
したり、前述した各機構の駆動制御を司ったりするＣＰ
ＬＩは装置本体側に設けられている（不図示）。

尚、本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット
装置において、前述の発熱抵抗体以外の部分は、公知の
材料及び方法を用いて形成することができる。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実１ｕ艷１ 基板１としてＳｉＯ単結晶板を使用し、該基板の一方の
面に９００℃、水蒸気雰囲気で熱酸化処理を行い、厚さ
２．５μ謬のＳｉＯ□層を下部層２として設け、支持体
を形成した。

次に、このＳｉＯ□層が設けられた支持体を、スパッタ
リングの際のスパッタリング用基板２０３として、第４
図に示した上述の高周波スパッタリング装置の成膜室２
０１内の基板ホルダー２０２上にセットし、　９９．９
重量％以上の高純度な原材料であるＴａターゲット２０
６土に、同程度の純度のＩｒシート２０７．２０８を置
いた複合ターゲットを用いて、以下の条件での共スパッ
タリングを行い約２０００人の厚さの合金層を５ｉＯｚ
層上に形成した。

共スパッタリング条件 ターゲツト面積比　Ａｌ：Ｔａ：ｌｒ＝　７０：１２：
１８タ一ゲツト面積　　５ｉｎｃｈ　（１２７ｍｍｌ　
　φ高周波電力　　　　１０００Ｗ 基板初期設定温度　５０　　℃ 成膜時間　　　　　１２　　分 排゛気口側圧力　　　２．６　ｘｌＯ−’　Ｐａ以下ス
パッタガス圧　　０．４Ｐａ　　（アルゴン）更に、続
けてＡＩだけのターゲットに切り替え、上記合金層の上
に電極４．５となるＡ１層を常法にしたがってスパッタ
リングにより６０００　Ａの層厚に形成し、スパッタリ
ングを終了した。

この後、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジスト
を所定のパターンに２度形成し、１度はＡＩ層のウェッ
トエツチング、２度目は発熱抵抗体層をイオンミリング
にてドライエツチングし、第１図ｆｂ）及びｆｃ）で示
された形状の発熱抵抗体３と電極４，５を形成した。熱
発生部の寸法は３０μＩｌｌ×１７０ＬＬＩＩ、熱発生
部のピッチは１２５μ市、２４個の熱発生部を一列に並
べて形成した。

次に、スパッタリングによりＳｉＯ□膜をこの上に形成
し、その後、このＳｉＯ□膜をフォトリングラフィ技術
とりアクティブイオンエツチングを用いて、熱発生部の
両側１０μｍずつと電極を被うようにパターニングし、
保護層６を作製した。熱作用部９の寸法は３０μｇＸ１
５０ＬＬｌ＋である。

このような状態のデバイスを更に多数作製し、その一部
に後述の評価試験を行った。

また別め一部に、第１図（ａ）及びｆｂ）に示す吐出口
８及び液路１１を形成するため、ガラス製溝付板９を接
合し、インクジェットヘッドを得た。

得られたこれらのインクジェットヘッドを公知の構成の
記録装置に装着して、記録操作を行ったところ、吐出安
定性がよく、信号応答性の良い記録が行え、高品位な画
像を得ることができた。また、この装置における使用耐
久性も良好であった。

（１１膜組成の測定 保護膜の無い熱作用部に、前述した測定装置を用いて以
下の条件でＥＰＭＡ　（エレクトロンプローブマイクロ
アナリシス）を行い、材料の組成を明らかにした。

加速電圧　　　　１５　ｋＶ プローブ径　　　１０μ■ プローブ電流　　１０　ｎＡ ただし、定量分析は原材料としてのターゲット構成主要
元素のみに対して行い、スパッタリングで膜中に一般的
に取りこまれているアルゴンについては行っていない。

また、その他の不純物元素はいずれのサンプルも、定量
分析と定性分析の併用で、分析装置の検出誤差（約０．
２重量％）以下であることを確認した。

（２）膜厚の測定 触針式表面形状測定機（ＴＥＮＣＯＲＩＮＳＴＲＵＭＥ
ＮＴＳ製のａｌ、ｐｈａ−ｓｔｅｐ　２００）による段
差測定によって行った。

（３）結晶性の測定 前述した測定装置を用いてＸ線回折パターンを測定し、
結晶による鋭いピークの現れているものを結晶質（Ｃ）
、鋭いピークが見られずアモルファス状態と思われるも
の（＾）、両方が混在していると思われるもの（Ｍ）の
３種類に分類した。

（４）比抵抗の測定 ４探針抵抗計（有限会社共和理研製のに一７０５ＲＬ）
にて測定したシート抵抗値と膜厚から計算した。

（５）密度の測定 成膜前後の基板の重量変化をＩＮＡＢＡ　５ＥＩＳＡＫ
ＵＳＨＯＬＴＤ、製のウルトラマイクロ天秤にて測定し
、その値と膜の面積、膜厚から計算した。

（６）内部応力の測定 ２枚の細長いガラス基板について、成膜前後に反りを測
定し、その変化量と、カラス基板の長さ、厚さ、ヤング
率、ポアソン比、及び膜厚から計算によって求めた。

（７）低導電率インク中での発泡耐久テスト先に得た吐
出口及び液路を形成していない段階のデバイス（インク
ジェットヘッド用基体）の保護層６を設けた部分を、下
記の低導電率インク（クリアインク）中に浸漬し、外部
電源から電極４．５に幅７μｓｅｃ　、周波数５　ｋＨ
ｚの矩形電圧を徐々に電圧を高めながら印加し、発泡閾
値電圧（ｖｔｈ）を求めた。

インク組成 水　　　　　　　　　　７０重量部 ジエチレングリコール　３０重量部 インク導電率　　　　　２５μＳ／ｃｗ＋次に、このイ
ンク中で、電圧がｖｔｈの１．１倍のパルス電圧を印加
して発泡を繰り返し２４個の熱作用部９の夫々が破断に
至までの印加パルス数を測定し、それらの平均値を算出
した（以下、この様なインク中での発泡耐久テストを、
通称である「池テスト」とも称する）。

なお、上記組成のインクは、導電率が小さいため電気化
学反応の影響が小さく、破断の主要因はキャビテーショ
ンエロージョンや熱衝撃によるものであり、これらに対
する耐久性を知ることができる。また、第１図のように
溝付き板を貼り付けた場合に比ベキャビテーションエロ
ージョンの強度が大きく５本試験は溝付き板を貼り付は
実際にインクを吐出する場合に対しての一種の加速試験
となっている。

（８）高導電率インク中での発泡耐久テスト次に下記の
高導電率インク〔ここでは黒インク）中で（７）　と同
様に発泡耐久テストを行った。

このとき、単に印加パルス数だけでなくパルス信号印加
前後での発熱抵抗体の抵抗値変化も測定した。

インク組成 水　　　　　　　　　　６８重量部 ジエチレングリコール　３０重量部 黒色染料（ｃ、ｒ、フードブラック２）２重量部 ＰＨ調整剤（酢酸ナトリウム） 微量（ＰＨ６〜７に調整） インク導電率　　　　　２．６１１ｓ／　ｃｍこの測定
においては、キャビテーションエロージョンに加えて電
気化学反応が発熱抵抗体に損傷を与える大きな要因とな
る。ここでもまた、実際の吐出形態に対する加速試験に
なっている。

（９）ステップストレステスト（ＳＳＴ）パルス幅、周
波数は＋７１．＋８１　と同様にし、一定ステップ（６
Ｘ１０’パルス、２分間）毎にパルス電圧を高くしてい
くステップストレステストを空気中で行い、破断電圧（
Ｖｂｒ、、）と（７）で求めたＶｔｈとの比（組を求め
、Ｖ　ｂｒｅａｔ＋で熱作用面が達している温度を見積
った。これにより、空気中での耐熱性、耐熱衝撃性を知
ることができる。

（ｌＯ）実際のインクジェットヘッドでの評価（第１表
のＢＪ遺性の欄） プリンター駆動条件例 吐出口　　　　　２４ 駆動周波数　　　２　ｋＨｚ 駆動パルス幅　　１０ｕｓｅｃ 駆動電圧　　　　吐出閾値電圧（Ｖ、わ）の１．２倍。

インク　　　　　池テストに用いた真インクと同じ物。

ｆｉ）印字品位 ヘッドを用いてキャラクタ−などの印字を行い目視にて
判断。インクジェットヘッドを用いて極めて良好な印字
が得られれば○、良好な印字が得られれば△、不吐出や
かすれ等の不具合が生じる場合には×とした。

ｆｉｉ）耐久性 各発熱抵抗体について３つのヘッドを用いて、各々４４
判２０００枚相当の印字を実施した後に、３つのヘッド
とも極めて良好で正常な印字が得られるものは○、３つ
のヘッドとも良好で正常な印字が得られるものは△、３
つのヘッドの発熱抵抗体の内いずれか一つにでも故障な
どの異常が生じるものを×とした。

（１１）総合評価の基準を次に示す。

０：比抵抗≧ｌ　００μΩｃｍ。

低導電率インク中での池テストによる耐久性試験の結果
：≧６ＸＩＯ’ 高導電率インク中での池テストによる耐久性試験の結果
：≧３Ｘ１０’ 抵抗変化：≦５％、ＳＳＴＭ：≧１．７かつ印字品位及
び耐久性の評価結果が共に○である場合。

○：上記０の場合の評価項目のＳＳＴ　　Ｍの値が≧１
．５５である場合。

△：上記Ｏの場合の評価項目のＳＳＴ　　Ｍの値が≧１
．５０である場合。

×：比抵抗、高導電率インク中での池テストの結果、抵
抗変化、ＳＳＴＭのいずれがか総合評価で△より下の評
価であるが、或いは、印字品位、耐久性のうち一方でも
Ｘの場合。

叉五Ｎ２二旦 発熱抵抗体の形成時に、スパッタリンゲタゲットにおけ
る各原材料の面積比を第１表のように種々に変更する以
外は実施例１と同様にしてデバイス（インクジェットヘ
ッド用基体）及びインクジェットヘッドを作製した。得
られた各デバイスの、実施例１と同様に行った評価結果
を第１表に示す、また、これらデバイスを用いて作製し
たインクジェットヘッドは、いずれも良好な記録特性及
び耐久性を有していた。

Ｘ紅園上空二土旦 実施例１〜９で夫々作成されたインクジェットヘッド用
基体と同じ様に作成されたインクジェットヘッド用基体
の発熱抵抗体の層の上に、前述した第４図のスパッタリ
ング装置を用いて、　５１０２をスパッタリングするこ
とにより１．０μ謬厚のＳｉＯｘ保護層を設け、更にそ
のＳｉＯ□保護層の上にＴａをスパッタリングすること
により０．５μ■厚のＴａ保護層を設けること以外は、
夫々の実施例と同様にしてインクジェットヘッド用基体
及びインクジェットヘッドを作製した。

得られたインクジェットヘッド用基体及びインクジェッ
トヘッドに対して実施例１と同様に評価試験を行ったと
ころ、保護層を設けない実施例に較べて、インクへの浸
漬テスト（池テスト）による耐久性試験の結果は低導電
率インクの場合、高導電率インクの場合共少しずつ向上
した。また、抵抗変化は保護層を設けない実施例に較べ
て小さくなった。だが、ＳＳＴのＭは、実施例毎に見る
と大きくなったり小さくなったりといった変化が少し見
られたが、全体的には大きな変化が見られなかった。

以上から、保護層を設けることによって、耐久性や主に
電気化学反応による抵抗変化といった点では一層良くな
ったことが分かる。

尚、ＳＳＴのＭに大きな変化が見られなかったのは、保
護層を設けることにより、電気熱変換体の耐久性が上が
ったのでＭの分子となる破断電圧（Ｖ□、□）が大きく
なったものの、インクへの熱伝導効率が下がったのでＭ
の分母となる発泡閾値電圧（Ｖ　ｔｒ＋）が大きくなっ
たためと想像される。

庄（υ４工 発熱抵抗体の形成時に、スパッタリングターゲットとし
てＴａターゲットを用いる以外は、実施例１と同様にし
てデバイス（インクジェットヘッド用基体）及びインク
ジェットヘッドを作製した。

得られた各デバイスの、実施例１と同様に行った評価結
果を第１表に示す。

え紋敷ｌニュ 発熱抵抗体の形成時に、スパッタリングターゲットにお
ける各原材料の面積比を第１表のように変更する以外は
、実施例１と同様にしてデバイス（インクジェットヘッ
ド用基体）及びインクジェットヘッドを作製した。

得られた各デバイスの、実施例１と同様に行った評価結
果を第１表に示す。

匿校艶旦二工１ 発熱抵抗体の形成時に、スパッタリングターゲットとし
てＡＩメタ−ゲット上Ｔａシートを設けたものを用い、
スパッタリングターゲットにおける各原材料の面積比を
第２表のように変更する以外は、実施例１と同様にして
デバイス（インクジェットヘッド用基体）及びインクシ
ェツトヘッドを作製した。

得られた各デバイスの、実施例１と同様に行った評価結
果を第２表に示す。

”　　１３，１４．１５ 発熱抵抗体の形成時に、スパッタリングターゲットとし
てＡ１ターゲット上にＩｒシートを設けたものを用い、
スパッタリングターゲットにおける各原材料の面積比を
第３表のように変更する以外は、実施例１と同様にして
デバイス（インクジェットヘッド用基体）及びインクジ
ェットヘッドを作製した。

得られた各デバイスの、実施例１と同様に行った評価結
果を第３表に示す。

本発明に係るバブルジェット方式の記録ヘッド、記録装
置の代表的な構成や原理については、例えば米国特許第
４，７２３，１２９号明細書、同第４．７４０，７９６
号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うも
のが好ましい。この方式はいわゆるオンデイマント型、
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
にオンデイマント型の場合には、液体（インク）が保持
されているシートや液路に対応して配置された電気熱変
換体に、記録情報に対応して核沸騰を越える急速な温度
上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を印加すること
によって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、
記録ヘッドの熱作用面のインクに膜沸騰を生起させて、
結果的にこの駆動信号に一対一対応して液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長
、収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出
させて、少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号
をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行
われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出
が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号
としては、米国特許第４．４６３．３５９号明細書、同
第４，３４５，２６２号明細書に記載されているような
ものが適している。尚、上記熱作用面の温度上昇率に関
する発明の米国特許第４．３１３ｊ２４号明細書に記載
されている条件を採用すると、更に優れた記録を行うこ
とができる。

記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示され
ているような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わせ
構成（直線状液流路又は直角液流路）の他に熱作用部が
屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許
第４，５５８，３３３号明細書、米国特許第４，４５９
，６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるもの
である。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通す
るスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示す
る特開昭５９年第１２３６７０号公報や熱エネルギーの
圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示
する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた構成
としても本発明は有効である。

更に、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応し
た長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとしては
、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッ
ドの組み合わせによって、その長さを満たす構成や一体
的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成のいずれ
でも良いが、本発明は、上述した効果を一層有効に発揮
することができる。

加えて、装置本体に装着されることで、装置本体との電
気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる
交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘ
ッド自体にインクタンクが一体的に設けられたカートリ
ッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効
である。

又、本発明の記録装置の構成として設けられる、記録ヘ
ッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので好ましいも
のである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対
しての、キャビング手段、クリーニング手段、加圧或い
は吸引手段、電気熱変換体或いはこれとは別の加熱素子
或いはこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録と
は別の吐出を行う予備吐出モードを行うことも安定した
記録を行うために有効である。

更に、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色の
みの記録モートたけではなく、記録ヘッドを一体的に構
成するか複数個の組み合わせによってでもよいが、異な
る色の複色カラー又は、混色によるフルカラーの少なく
とも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。

［発明の効果］ 本発明に係る合金材料を用いれば、耐キャビテーション
エロージヨン性のみならず、電気化学的及び化学的な安
定性や耐熱性においても優れた発熱抵抗体を有する電気
熱変換体を具備するインクジェットヘッド及びインクジ
ェットヘッド装置を得ることができる。特に、発熱抵抗
体の熱発生部かインク路中のインクと直に接する構成の
インクジェットヘッド及びインクジェット装置を得るこ
ともできる。この構成のヘッド及び装置では、発熱抵抗
体の熱発生部から発生した熱エネルギーをインクに直接
作用させることができるのでインクへの熱伝導効率が良
い。故に、発熱抵抗体による消費電力を低く押さえるこ
とができ、ヘッドの昇温くヘッドの温度変化）を格段に
小さくすることができるので、ヘッドの温度変化による
画像濃度変化の発生を避けることができる。また、発熱
抵抗体に印加される吐出信号に対して一層良好な応答性
を得ることができる。

更に、本発明に係る発熱抵抗体では、所望の比抵抗値を
制御性よく、一つのヘッドの中での抵抗値のばらつきが
極めて少ないように得ることができる。従って、本発明
によれば、従来に比して格段に安定したインク吐出を行
うことができ、また耐久性にも優れたインクジェットヘ
ッド及びインクジェット装置を得ることができる。

以上のような良好な緒特性を有するインクジェットヘッ
ド及びインクジェット装置は、吐出口のマルチ化に伴う
記録の高速化や高画質化に非常に適したものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明のインクジェットヘッドの一例
の主要部を吐出口側から見た模式的正面図である。第１
図（ｂ）は、第１図（ａ）に−点鎖線ＸＹで示す部分で
の模式的断面図である。第１図（Ｃ）は、発熱抵抗体の
層及び電極が設けられた段階でのインクジェットヘッド
用基体の模式的平面図である。第１図（ｄ）は、それら
の層の上に保護層６が設けられた段階のインクジェット
ヘッド用基体の模式的平面図である。 第２図は、本発明に係るインクシェツトヘッドに用いら
れる基体の他の例を示す模式的断面図である。 第３図（ａ）　、　（ｂ）は、夫々本発明に係るインク
シェツトヘッドの他の例を示す模式的上面図及び断面図
である。 第４図は、本発明に係る発熱抵抗体等の膜を作製するた
めに用いられる高周波スパッタリング装置の一例を示す
模式的断面図である。 第５図は、本発明に係るインクジェット装置の一例を示
す外観斜視図である。 １：基板　　　　　　２：下部層 ３：発熱抵抗体　　　４：電極 ５：電極　　　　　　６：保護層 ７：溝付板　　　　　８：吐出口 ９：熱作用面　　　１０：吐出ロブレート１１・液路　
　　　　１２：支持壁部材２０に成膜室　　　２０２：
基板ホルダー２０３：基板　　　　２０４：シャッター
板２０５：ターゲットホルター ２０６：Ｔａのターゲット ２０７：Ｉｒのターゲット ２０８　：　Ｉ　ｒのターゲット ２０９：絶縁碍子　　２１０：排気管 ２１１：排気バルブ　２工２：カス供給管２１３：流量
調節バルブ ２１４ニマツチングボツクス ２１５：ＲＦ電源　　２１６：導線 ２１７：回転シャフト ２１８：防護壁　　　２２７：導線 ５００２：紙押え板　５００３　ニガイドシャフト５０
０４　：螺旋溝 ５００５：リードスクリュー ５００６：キャリッジレバー ５００７：フオトカブラ ５００８　：フオトカプラ ５００９　：ギア　　　５０１１：ギア５０１２ニレバ
ー　　５０１３：モータ５０１５：吸収手段 ５０１６：キャップ部材支持部材 ５０１７ ５０１８ ５０１９ ５０２０ ５０２２ ５０２３ ：クリーニングプレート 二本体支持板 ニブレード移動手段 ：カム ：キャップ部材 ：キャップ内開口 ！ＰＪ２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）熱作用面上のインクに直接熱エネルギーを与えて
   インクを吐出するために利用される前記熱エネルギーを
   通電によって発生する発熱抵抗体を有する電気熱変換体
   を具備するインクジェットヘッドにおいて、 前記発熱抵抗体が、少なくともＩｒ、Ｔａを下記の組成
   割合で含有する材料で構成されていることを特徴とする
   インクジェットヘッド。 ３５原子％≦Ｉｒ≦７７原子％ ２３原子％≦Ｔａ≦６５原子％ （２）前記発熱抵抗体の構成材料に含有される前記Ｉｒ
   及びＴａの組成割合が、下述するとおりである請求項（
   １）に記載のインクジェットヘッド。 ４２原子％≦Ｉｒ≦７７原子％ ２３原子％≦Ｔａ≦５８原子％ （３）前記発熱抵抗体の構成材料に含有される前記Ｉｒ
   及びＴａの組成割合が、下述するとおりである請求項（
   ２）に記載のインクジェットヘッド。 ６０原子％≦Ｉｒ≦７７原子％ ２３原子％≦Ｔａ≦４０原子％ （４）前記発熱抵抗体の構成材料が非単結晶物質である
   請求項（１）に記載のインクジェットヘッド。 （５）前記非単結晶物質が多結晶物質である請求項（４
   ）に記載のインクジェットヘッド。 （６）前記非単結晶物質が非晶質物質である請求項（４
   ）に記載のインクジェットヘッド。 （７）前記非単結晶物質が多結晶物質と非晶質物質とが
   混在したものである請求項（４）に記載のインクジェッ
   トヘッド。 （８）前記発熱抵抗体を構成する材料が、不純物として
   Ｏ、Ｃ、Ｎ、Ｓｉ、Ｂ、Ｎａ、Ｃｌ及びＦｅからなる群
   から選択される少なくとも一種を含有する請求項（１）
   に記載のインクジェットヘッド。 （９）前記発熱抵抗体を構成する材料が、該発熱抵抗体
   の厚み方向に含有する元素の分布状態が変化しているも
   のである請求項（１）に記載のインクジェットヘッド。 （１０）前記発熱抵抗体が、複数の層が積層した構造を
   有するものである請求項（１）に記載のインクジェット
   ヘッド。 （１１）前記電気熱変換体が、前記発熱抵抗体の上に該
   発熱抵抗体と接触して前記通電を行うための一対の電極
   を有する請求項（１）に記載のインクジェットヘッド。 （１２）前記電気熱変換体が、前記発熱抵抗体の下に該
   発熱抵抗体と接触して前記通電を行うための一対の電極
   を有する請求項（１）に記載のインクジェットヘッド。 （１３）前記熱作用面が、前記発熱抵抗体によって形成
   されている請求項（１）に記載のインクジェットヘッド
   。 （１４）前記熱作用面が、前記発熱抵抗体上の保護層に
   よって形成されている請求項（１）に記載のインクジェ
   ットヘッド。 （１５）前記保護層が、前記熱作用面を形成するＴａ層
   と、該Ｔａ層と前記発熱抵抗体との間に介在するＳｉ含
   有絶縁層とを有する請求項（１）に記載のインクジェッ
   トヘッド。（１６）前記発熱抵抗体の層の厚みが３００
   Å〜１μｍである請求項（１）に記載のインクジェット
   ヘッド。 （１７）前記発熱抵抗体の層の厚みが１０００Å〜５０
   ００Åである請求項（１６）に記載のインクジェットヘ
   ッド。 （１８）インクが吐出する方向と前記熱作用面へインク
   が供給される方向とがほぼ同じである請求項（１）に記
   載のインクジェットヘッド。 （１９）インクが吐出する方向と前記熱作用面へインク
   が供給される方向とがほぼ直角を成すようにされている
   請求項（１）に記載のインクジェットヘッド。 （２０）インクを吐出する吐出口が、被記録部材の記録
   領域の幅に対応して複数設けられている請求項（１）に
   記載のインクジェットヘッド。 （２１）前記吐出口が１０００以上設けられている請求
   項（２０）に記載のインクジェットヘッド。 （２２）前記吐出口が２０００以上設けられている請求
   項（２１）に記載のインクジェットヘッド。 （２３）前記インクジェットヘッドが、インクの吐出に
   関わる機能素子がヘッド基体の表面内部に構造的に設け
   られているタイプのヘッドである請求項（１）に記載の
   インクジェットヘッド。 （２４）前記インクジェットヘッドが、前記熱作用面に
   供給されるインクを貯留するインクタンクを一体的に具
   備するディスポーザブルカートリッジタイプのヘッドで
   ある請求項（１）に記載のインクジェットヘッド。 （２５）熱作用面上のインクに直接熱エネルギーを与え
   てインクを吐出するために利用される前記熱エネルギー
   を通電によって発生する発熱抵抗体を有する電気熱変換
   体と、該電気熱変換体に信号を付与する手段と、を具備
   するインクジェット装置において、 前記発熱抵抗体が、少なくともＩｒ及びＴａを下記の組
   成割合で含有する材料で構成されていることを特徴とす
   るインクジェット装置。 ３５原子％≦Ｉｒ≦７７原子％ ２３原子％≦Ｔａ≦６５原子％ （２６）カラー記録を行う請求項（２５）に記載のイン
   クジェット装置。