JPH058391A - インクジエツト記録ヘツドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェット記録ヘッドにおいて、インク
吐出時に発生するキャビテーションによる熱エネルギー
発生素子の破壊、すなわち発熱抵抗層２の発熱部２ａの
破壊などを防ぐ耐キャビテーション層４ｂの耐久性を向
上させる。 【構成】 耐キャビテーション層４ｂをタンタルで構成
し、耐キャビテーション層４ｂをバイアススパッタリン
グ法で設けて、耐キャビテーション層４ｂの結晶構造が
基体１の表面に垂直な方向を向いた柱状の結晶構造でな
いようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吐出口よりインク液滴
を吐出させることにより記録を行なうインクジェット記
録ヘッドとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、吐出口からインク液滴を吐
出、飛翔させることによって被記録媒体（多くの場合は
紙）上に記録を行なうインクジェット記録方法が知られ
ている。インクジェット記録方法は、ノンインパクト型
の記録方法であって、騒音が少ないこと、普通紙に直接
記録できること、多色のインクを用いることによりカラ
ー画像記録が容易にできることなどの特長を有し、近年
急速に普及しつつある。中でも、記録信号に応じて熱エ
ネルギーをインクに加えて該インクを発泡させ、このと
きの作用力によってインクを吐出、飛翔させるものは、
記録装置の構造が簡単で高密度マルチノズル化が容易で
あり、高解像度、高速度のものを容易に得ることができ
るという利点を有している。

【０００３】図４(A)は、この熱エネルギーを加えてイ
ンクを吐出する方式のインクジェット記録ヘッドの要部
破断斜視図、図４(B)はこのインクジェット記録ヘッド
の液流路に平行な平面での要部垂直断面図である。この
インクジェット記録ヘッドは図４(A),(B)に示すよう
に、一般に、インクを吐出するための多数の微細な吐出
口７、吐出口７ごとに設けられて吐出口７に連通する液
路６、各液路６にインクを供給するため各液路６に共通
に設けられた液室１０、液室１０にインクを供給するた
め液室１０の天井部分に設けられたインク供給口９、そ
してインクに熱エネルギーを加えるための発熱部２ａを
各液路６に対応して有する基板８とから構成されてい
る。液路６、吐出口７、インク供給口９、液室１０と
は、一体的に天板５に形成されるようになっている。

【０００４】基板８は、図４(B)に示すように、基体１
上に、ある程度の大きさの体積抵抗率を有する材料から
なる発熱抵抗層２をコの字形に設け、発熱抵抗層２の上
に、電気伝導性のよい材料からなる電極層３を積層した
構成である。電極層３は、発熱抵抗層２と同様の形状で
あるが一部分が欠落しており、この欠落した部分におい
て発熱抵抗層２が露出してこの部分が発熱部２ａとなっ
ている。電極層３は、発熱部２ａをはさんで２つの電極
３ａ,３ｂとなり、これら電極３ａ,３ｂ間に電圧を印加
することにより、発熱部２ａに電流が流れて発熱するよ
うになっている。発熱部２ａは、天板５の対応する液路
６のそれぞれ底部に位置するように、基板８上に形成さ
れている。

【０００５】さらに、基板８には、電極３ａ,３ｂや発
熱部２ａを被覆するようにして、保護層４が設けられて
いる。この保護層４は、インクとの接触やインクの浸透
による発熱部２ａ、電極３ａ,３ｂの電蝕や電気的絶縁
破壊を防止する目的で設けられたものであり、発熱部２
ａと電極３ａ,３ｂの双方を被覆するよう設けられた絶
縁層、発熱部２ａに対応して絶縁層の上に設けられた耐
キャビテーション層、さらに電極３ａ,３ｂに対応して
設けられこの保護層４の最上層である有機保護膜からな
る構成である。このうち絶縁層は、ＳｉＯ₂膜をバイア
ススパッタリング法によって設けたものである。また耐
キャビテーション層は、インクを加熱して発泡させたと
きの消泡時のキャビテーションから、発熱部２ａや前記
絶縁層を保護するためのものであって、通常はタンタル
(Ta)膜を高周波(RF)や直流(DC)スパッタリングによって
設けたものである。この耐キャビテーション層は、その
内部応力を圧縮応力で１×１０⁸〜３×１０¹⁰dyn/cm²の
範囲にすることにより、耐久性が向上することが知られ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来のインクジ
ェット記録ヘッドでは、耐キャビテーション層をタンタ
ルで形成してかつその内部応力を圧縮応力で１×１０⁸
〜３×１０¹⁰dyn/cm²の範囲にしても、その故障の主要
な原因は耐キャビテーション層の破壊であり、耐キャビ
テーション層の耐久性がインクジェット記録ヘッドとし
ての寿命を規定する大きな因子となっている本発明の目
的は、耐キャビテーション層の耐久性、耐キャビテーシ
ョン性を一層向上させてより長寿命となったインクジェ
ット記録ヘッドと、その製造方法とを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録ヘッドは、基体と、インクを吐出する吐出口と、前
記吐出口に連通する液路と、前記液路に対応して前記基
体上に設けられ、熱エネルギーを発生して前記熱エネル
ギーによって前記液路内のインクに気泡を発生させて前
記吐出口からインクを吐出させる熱エネルギー発生素子
と、前記熱エネルギー発生素子の前記液路に対向する面
に設けられ、前記気泡が消泡するときのキャビテーショ
ンによる前記熱エネルギー発生素子の破壊を防ぐ耐キャ
ビテーション層とを有するインクジェット記録ヘッドに
おいて、前記耐キャビテーション層が、前記基体の表面
に垂直な方向の柱状の結晶構造を有しないことを特徴と
する。

【０００８】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
製造方法は、基体と、インクを吐出する吐出口と、前記
吐出口に連通する液路と、前記液路に対応して前記基体
上に設けられ、熱エネルギーを発生して前記熱エネルギ
ーによって前記液路内のインクに気泡を発生させて前記
吐出口からインクを吐出させる熱エネルギー発生素子
と、前記熱エネルギー発生素子の前記液路に対向する面
に設けられ、前記気泡が消泡するときのキャビテーショ
ンによる前記熱エネルギー発生素子の破壊を防ぐ耐キャ
ビテーション層とを有するインクジェット記録ヘッドを
製造する方法であって、前記基体上に前記熱エネルギー
発生素子を形成する工程ののちに、前記熱エネルギー発
生素子を被覆するよう前記耐キャビテーション層を設け
る工程を有するインクジェット記録ヘッド製造方法にお
いて、前記耐キャビテーション層を設ける工程が、バイ
アススパッタリング法による工程であることを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】本発明は、耐キャビテーション層の結晶構造を
基体の表面に垂直な方向の柱状の結晶構造としないこ
と、あるいは耐キャビテーション層をバイアススパッタ
リング法で設けることにより、耐キャビテーション層の
耐久性が向上するという知見に基づいたものである。以
下、本発明の発明者が行なった実験結果を説明すること
により、本発明の作用について説明する。 （実験１）上述のインクジェット記録ヘッドの基板８に
ついて、表１に示す条件に従って、タンタルからなる耐
キャビテーション層を高周波スパッタリング法により形
成した。このとき表１に示されるように、スパッタリン
グ時にバイアス電圧を印加したものと印加しないものと
の両方を作成した。図５(A)は、バイアス電圧を印加し
なかった場合における、耐キャビテーション層を構成す
るタンタル金属の結晶構造を示す走査電子顕微鏡による
図面代用写真である。また、図５(B)は、バイアス電圧
を印加した場合における、耐キャビテーション層を構成
するタンタル金属の結晶構造を示す走査電子顕微鏡によ
る図面代用写真である。また、これら図５(A),(B)に示
された結晶構造を模式的に表したものが図６(A),(B)で
あり、図６(A)はバイアス電圧を印加しなかったとき、
図６(B)はバイアス電圧を印加した場合である。

【００１０】

【表１】 図５(A),(B)、図６(A),(B)から明らかなように、バイ
アス電圧を印加しなかった場合には、結晶構造が基体の
表面に垂直な方向の柱状のものとなり、かつ柱状構造の
先端部が先細り、ボイドの発生も観察される。この場
合、柱状の結晶粒の先端が細くなって表面に現れるの
で、表面は粗くなっている。放電時のガス圧力を低くす
ることにより、このような柱状の先細りの構造となるこ
とを抑制することができるが、そのかわり耐キャビテー
ション層内部の応力の増大を招いて剥がれやすくなり、
耐キャビテーション層の耐久性が低下する。これに対し
てバイアス電圧を印加した場合には、耐キャビテーショ
ン層の結晶構造は、粒状の多結晶構造となり、表面は平
滑となった。 （実験２）上述の実験１でバイアス電圧を印加しなかっ
た場合のものについて、インクジェット記録ヘッドとし
て組み立て、インクを実際に吐出させて吐出試験を行な
い、この吐出試験のあとの耐キャビテーション層の結晶
構造を観察した。図７は、このときの、耐キャビテーシ
ョン層を構成するタンタル金属の結晶構造を示す走査電
子顕微鏡による図面代用写真である。図７から、柱状の
結晶構造の粒界部分から耐キャビテーション層が侵食さ
れていくことがわかった。

【００１１】以上の各実験結果から、耐キャビテーショ
ン層の耐久性が劣るのは、耐キャビテーション層の結晶
構造が基体の表面に垂直な方向の柱状の結晶構造である
ときであって、このような柱状の結晶構造の形成は、ス
パッタリング時にバイアス電圧を印加することによって
抑止できることがわかった。すなわち、耐キャビテーシ
ョン層の結晶構造を基体の表面に垂直な方向の柱状の結
晶構造としないこと、あるいは耐キャビテーション層を
バイアススパッタリング法で設けることにより、耐キャ
ビテーション層の耐久性が向上することがわかった。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１３】まず、本発明のインクジェット記録ヘッド
について説明する。図１(A)は、本発明の一実施例のイ
ンクジェット記録ヘッドにおける基板８の要部概略平面
図、図１(B)は図１(A)のＸ−Ｘ’線における要部断面図
である。

【００１４】このインクジェット記録ヘッドは、図４を
用いて上述したインクジェット記録ヘッドと同様のもの
であり、その基板８の構成が図１(A),(B)に示されてい
る。基板８を構成する基体１としては、ガラス、セラミ
ックス、表面に熱酸化処理を施したシリコン基板などを
使用することができる。基板８は、この基体１上に、あ
る程度の大きさの体積抵抗率を有する材料からなる発熱
抵抗層２をコの字形に設け、この発熱抵抗層２の上に、
電気伝導性のよい材料からなる電極層３を積層した構成
であり、この発熱抵抗層２と電極層３とによって熱エネ
ルギー発生素子（ヒーター）を構成している。発熱抵抗
層２は、例えばホウ化ハフニウム(HfB₂)の薄膜からな
り、電極層３を構成する材料としては、金属、例えばア
ルミニウムを使用することができる。電極層３は、発熱
抵抗層２と同様の形状であるが一部分が欠落しており、
この欠落した部分において発熱抵抗層２が露出してこの
部分が発熱部２ａとなっている。その結果、電極層３は
発熱部２ａをはさんで２つの電極３ａ,３ｂとなり、こ
れら電極３ａ,３ｂ間に電圧を印加することにより、発
熱部２ａに電流が流れて発熱するようになっている。基
体１の上にスパッタリングによって、発熱抵抗層２を構
成する材料からなる膜と電極層３を構成する材料からな
る膜とを設けたのち、フォトリソグラフィ工程によっ
て、発熱部２ａと各電極３ａ,３ｂが形成されるように
すればよい。発熱部２ａは、対応する液路６のそれぞれ
底部に位置するように、基板８上に形成されている。

【００１５】さらに、基板８には、電極３ａ,３ｂや発
熱部２ａを被覆するようにして、保護層４が設けられて
いる。この保護層４は、インクとの接触やインクの浸透
による発熱部２ａ、電極３ａ,３ｂの電蝕や電気的絶縁
破壊を防止する目的で設けられたものであり、絶縁層４
ａ、耐キャビテーション層４ｂ、有機保護膜４ｃの３層
からなっている。絶縁層４ａは、保護層４の最下層とし
て、発熱部２ａと電極３ａ,３ｂの双方さらには基体１
の露出している部分を被覆するよう設けられたものであ
り、例えばＳｉＯ₂膜をバイアススパッタリング法で設
けたものである。耐キャビテーション層４ｂは、インク
を加熱して発泡させたときの消泡時のキャビテーション
から、発熱部２ａや絶縁層４ａを保護するためのもので
あって、発熱部２ａのある部分とその近傍において、絶
縁層４ａの上に設けられている。この耐キャビテーショ
ン層４ｂは、タンタル(Ta)膜からなり、バイアススパッ
タリング法によって設けられている。バイアススパッタ
リング法によって設けられているので、耐キャビテーシ
ョン層４ｂを構成するタンタル金属の結晶構造は、柱状
構造ではなく、粒状の多結晶構造となっている。有機保
護膜４ｃは、保護膜４の最上層となるべきものであっ
て、発熱部２ａ付近を除いたほぼ全面に形成されてい
る。発熱部２付近に有機保護膜４ｃが形成されていない
のは、有機保護膜４ｃの熱伝導率が小さく、発熱部２ａ
で発生した熱を有効にインクに伝えられないからであ
る。

【００１６】次に、このインクジェット記録ヘッドの動
作について説明する。記録用の液体であるインクは、図
示しない液体貯蔵室からインク供給口９を通って液室１
０に供給される。液室１０内に供給されたインクは、毛
管現象により液路６内に供給され、液路６の先端の吐出
口７でメニスカスを形成することにより安定に保持され
る。ここで電極３ａ,３ｂ間に電圧を印加することによ
り、発熱部２ａが通電して発熱し、保護層４の絶縁層４
ａと耐キャビテーション層４ｂとを介してインクが加熱
されて発泡し、その発泡のエネルギーによって吐出口７
からインク液滴が吐出される。また、吐出口７は、１６
個／ｍｍといった高密度で１２８個もしくは２５６個さ
らにはそれ以上の個数形成することができ、さらに被記
録媒体の記録領域の全幅にわたるだけの数を形成してフ
ルラインタイプとすることもできる。

【００１７】このインクジェット記録ヘッドは、耐キャ
ビテーション層４ｂがバイアススパッタリング法によっ
て設けられているので、上述するように耐キャビテーシ
ョン層４ｂを構成するタンタル金属の結晶構造は、柱状
構造ではなく、粒状の多結晶構造となっていて、このた
め、耐キャビテーション層４ｂの耐久性が向上し、イン
クジェット記録ヘッドとしての信頼性が向上している。

【００１８】次に、耐キャビテーション層４ｂの耐久性
について行なった実験結果について、比較例を参照しな
がら説明する。 ［実施例１］熱酸化膜付きのシリコンウェハを基体１と
して使用し、その上に厚さ１０００Åのホウ化ハフニウ
ム(HfB₂)膜、厚さ６０００Åのアルミニウム膜をスパッ
タによって順次成膜し、フォトリソグラフィ工程によっ
て発熱部２ａと各電極３ａ,３ｂを形成した。そのの
ち、保護層４の絶縁層４ａとして厚さ１.９μｍのＳｉ
Ｏ₂膜をバイアススパッタリング法で形成し、さらにタ
ンタル膜をアルゴン中においてガス圧０.８５Ｐａ、投
入電力１.２ｋＷ、バイアス電圧がそれぞれ−２８０Ｖ
と−５００Ｖの直流(DC)バイアススパッタリングによっ
て形成し、その後フォトリソグラフィ工程を行なって耐
キャビテーション層４ｂを形成し、基板（ヒーターボー
ド）８の試料（試料＃１と＃２）を作成した。このとき
の耐キャビテーション層４ｂの応力を測定した。成膜条
件と応力の測定結果を表２に示した。なお、表２中、応
力の欄の（−）は圧縮応力を、（＋）は引っ張り応力を
それぞれ示す。

【００１９】次に、基板８の試料を実際にインク中に浸
漬し、それぞれのヒータに通電することにより耐久試験
を行った。図２はこの耐久試験の実施方法を示す説明図
である。１個の基板の試料２１に含まれる多数のヒータ
２２について、１個おきに電源２３に並列に接続し、こ
の試料２１をインク２４をいれた容器２５にいれて、各
ヒータ２２の発熱部がインク２４に浸るようにした。電
源２３から、パルス幅７μｓｅｃ、パルスの繰り返し周
波数４.５ｋＨｚのパルスをパルス数の総計が５×１０⁸
になるまで印加した。パルスの電圧は、通常このヒータ
２２に印加される駆動電圧の１．２５倍とした。そし
て、多数個設けられたヒータ２２のうち、当該ヒータ５
２の部分の耐キャビテーション層が破壊されていないヒ
ータ５２の数を求め、残存率を算出した。この結果を図
３の”●”で示す。なお、後述する実施例２〜４で得た
試料＃３〜＃８において、残存率とパルス数との関係
は、ほぼ同じものであったので、これら試料＃１〜＃８
（実施例１〜４）で得た結果をまとめて”●”で示し
た。 ［実施例２］実施例１の試料＃１を作成した条件におい
て、耐キャビテーション層４ｂのスパッタ時のガス圧を
それぞれ０.２Ｐａと０.１Ｐａとした他は同様として、
試料＃３、＃４を作成し、耐キャビテーション層４ｂの
応力と残存率を測定した。その結果をそれぞれ表２と図
３の”●”とで示す。

【００２０】なお、バイアス電圧を−５００Ｖとし、ガ
ス圧をそれぞれ０.２Ｐａ、０.１Ｐａとしても成膜を行
なったが、耐キャビテーション層４ｂ内の圧縮応力が大
きすぎ、成膜直後に膜剥がれを生じた。 ［実施例３］耐キャビテーション層４ｂを構成するタン
タル膜の成膜を、高周波(RF)バイアススパッタリング法
により、ガス圧を０.８５Ｐａ、バイアス電圧をそれぞ
れ−１８０Ｖ、−２８０Ｖとして、試料＃５、＃６を作
成し、実施例１と同様にして、耐キャビテーション層４
ｂのの応力と残存率を測定した。その結果をそれぞれ表
２と図３の”●”とで示す。 ［実施例４］実施例３の試料＃５を作成した条件におい
て、耐キャビテーション層４ｂのスパッタ時のガス圧を
それぞれ０.２Ｐａと０.１Ｐａとした他は同様として、
試料＃７、＃８を作成し、耐キャビテーション層４ｂの
応力と残存率を測定した。その結果をそれぞれ表２と図
３の”●”とで示す。

【００２１】なお、バイアス電圧を−２８０Ｖとし、ガ
ス圧をそれぞれ０.２Ｐａ、０.１Ｐａとしても成膜を行
なったが、耐キャビテーション層４ｂ内の圧縮応力が大
きすぎ、成膜直後に膜剥がれを生じた。 ［比較例１］耐キャビテーション層４ｂを構成するタン
タル膜の成膜を、直流(DC)バイアススパッタリング法に
より、ガス圧を０.８５Ｐａ、バイアス電圧を０とし
て、試料＃９を作成し、実施例１と同様にして、耐キャ
ビテーション層４ｂの応力と残存率を測定した。その結
果をそれぞれ表２と図３の”×”とで示す。このとき、
表２からも明らかなように、耐キャビテーション層４ｂ
の応力は、引っ張り応力であった。 ［比較例２］表２に示す条件により、いずれもバイアス
電圧を印加しないスパッタリングにより、耐キャビテー
ション層４ｂを構成するタンタル膜の成膜を行なって試
料＃１０〜＃１４を作成した。表２中、電力形式の欄の
ＤＣは直流スパッタリングを、ＲＦは高周波スパッタリ
ングであることを示している。そののち、実施例１と同
様にして耐キャビテーション層４ｂの応力と残存率を測
定した。応力についての結果を表２に、残存率について
の結果を図３の”△”で示す。なお、各試料＃１０〜＃
１４において、残存率とパルス数との関係は、ほぼ同じ
ものであったので、これら試料＃１０〜＃１４で得た結
果をまとめて”△”で示した。

【００２２】

【表２】 以上、各実施例１〜４と比較例１、２の結果を比較する
と、本発明によるバイアススパッタリングによる試料で
は、２×１０⁸パルス後の残存率がいずれも９０％以上
であったのに対し、スパッタリング時にバイアス電圧を
印加しなかったものの残存率は４０％以下である。特
に、内部応力が引っ張り応力である試料＃９（比較例
１）は、他の試料に比べて著しく残存率が不良であっ
た。従来、耐キャビテーション層の耐久性がよいとされ
ていた圧縮応力でその範囲が１×１０⁸〜３×１０¹⁰dyn
/cm²のものであっても、バイアス電圧を印加してスパッ
タしたものとバイアス電圧を印加しないでスパッタした
ものとでは、２×１０⁸パルスといった長期の使用にお
いて、その耐久性に格段の差が生じることがわかった。

【００２３】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でもキヤノン株式会社の提唱する熱エネルギーでイン
クを吐出させる方式のインクジェット記録ヘッド、イン
クジェット記録装置に於いて、優れた効果をもたらすも
のである。

【００２４】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書、同第4740796号明細書
に開示されている基本的な原理を用いて行なうものが好
ましい。この方式は所謂オンデマンド型、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、オンデマ
ンド型の場合には、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ている電気熱変換体に、
記録情報に対応してい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
ヘッドの熱作用面に膜沸騰させて、結果的にこの駆動信
号に一対一対応し液体（インク）内の気泡を形成出来る
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なわれるので、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4463359号明細書、同第4345262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4313124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
なうことができる。

【００２５】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4558333号明細書、米国特許第4459600号明
細書を用いた構成も本発明に有効である。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。

【００２６】更に、インクジェット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。

【００２７】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。

【００２８】又、本発明のインクジェット記録装置の構
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、キャピング手段、
クリーニング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或
はこれとは別の加熱素子或はこれらの組合わせによる予
備加熱手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モード
を行なうことも安定した記録を行なうために有効であ
る。

【００２９】更に、インクジェット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ドだけではな
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。

【００３０】以上説明した本発明実施例においては、イ
ンクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固
化するインクであって、室温で軟化もしくは液体或い
は、上述のインクジェットではインク自体を３０℃以上
７０℃以下の範囲内で温度調整を行なってインクの粘性
を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的
であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなす
ものであれば良い。加えて、積極的に熱エネルギーによ
る昇温をインクの固形状態から液体状態への態変化のエ
ネルギーとして使用せしめることで防止するか又は、イ
ンクの蒸発防止を目的として放置状態で固化するインク
を用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの記録信
号に応じた付与によってインクが液化してインク液状と
して吐出するものや記録媒体に到達する時点ではすでに
固化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初
めて液化する性質のインク使用も本発明には適用可能で
ある。このような場合インクは、特開昭54-56847号公報
あるいは特開昭60-71260号公報に記載されるような、多
孔質シート凹部又は貫通孔に液状又は固形物として保持
された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形
態としても良い。本発明においては、上述した各インク
に対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行
するものである。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、耐キャビ
テーション層の結晶構造を基体の表面に垂直な方向の柱
状の結晶構造としないこと、また耐キャビテーション層
をバイアススパッタリング法で設けることにより、耐キ
ャビテーション層の耐久性が格段に向上し、耐久性に優
れ長期間の使用に耐える信頼性の高いインクジェット記
録ヘッドが得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の一実施例のインクジェット記
録ヘッドの基板の要部概略平面図、（Ｂ）は図１（Ａ）
のＸ−Ｘ’線における要部断面図である。

【図２】耐キャビテーション層の耐久試験の実施方法を
示す説明図である。

【図３】耐キャビテーション層の耐久性を示す特性図で
ある。

【図４】（Ａ）はインクジェット記録ヘッドの構成を示
す要部破断斜視図、（Ｂ）はこのインクジェット記録ヘ
ッドの要部垂直断面図である。

【図５】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ耐キャビテーション
層を構成するタンタル金属の結晶構造を示す走査電子顕
微鏡による図面代用写真である。

【図６】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ耐キャビテーション
層を構成するタンタル金属の結晶構造を示す説明図であ
る。

【図７】吐出試験後の耐キャビテーション層を構成する
タンタル金属の結晶構造を示す走査電子顕微鏡による図
面代用写真である。

【符号の説明】

１ 基体 ２ 発熱抵抗層 ２ａ 発熱部 ３ 電極層 ３ａ，３ｂ 電極 ４ 保護層 ４ａ 絶縁層 ４ｂ 耐キャビテーション層 ４ｃ 有機保護膜 ５ 天板 ６ 液路 ７ 吐出口 ８ 基板 ９ インク供給口 １０ 液室

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体と、インクを吐出する吐出口と、前
   記吐出口に連通する液路と、前記液路に対応して前記基
   体上に設けられ、熱エネルギーを発生して前記熱エネル
   ギーによって前記液路内のインクに気泡を発生させて前
   記吐出口からインクを吐出させる熱エネルギー発生素子
   と、前記熱エネルギー発生素子の前記液路に対向する面
   に設けられ、前記気泡が消泡するときのキャビテーショ
   ンによる前記熱エネルギー発生素子の破壊を防ぐ耐キャ
   ビテーション層とを有するインクジェット記録ヘッドに
   おいて、 前記耐キャビテーション層が、前記基体の表面に垂直な
   方向の柱状の結晶構造を有しないことを特徴とするイン
   クジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 耐キャビテーション層がタンタルからな
   る請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 熱エネルギー発生素子が電気熱変換体で
   ある請求項１または２記載のインクジェット記録ヘッ
   ド。
4. 【請求項４】 吐出口が被記録媒体の記録領域の全幅に
   わたって複数設けられているフルラインタイプである請
   求項１ないし３いずれか１項記載のインクジェット記録
   ヘッド。
5. 【請求項５】 基体と、インクを吐出する吐出口と、前
   記吐出口に連通する液路と、前記液路に対応して前記基
   体上に設けられ、熱エネルギーを発生して前記熱エネル
   ギーによって前記液路内のインクに気泡を発生させて前
   記吐出口からインクを吐出させる熱エネルギー発生素子
   と、前記熱エネルギー発生素子の前記液路に対向する面
   に設けられ、前記気泡が消泡するときのキャビテーショ
   ンによる前記熱エネルギー発生素子の破壊を防ぐ耐キャ
   ビテーション層とを有するインクジェット記録ヘッドを
   製造する方法であって、前記基体上に前記熱エネルギー
   発生素子を形成する工程ののちに、前記熱エネルギー発
   生素子を被覆するよう前記耐キャビテーション層を設け
   る工程を有するインクジェット記録ヘッド製造方法にお
   いて、 前記耐キャビテーション層を設ける工程が、バイアスス
   パッタリング法による工程であることを特徴とするイン
   クジェット記録ヘッド製造方法。