JPH064323B2 - 液体噴射記録ヘツド - Google Patents
液体噴射記録ヘツドInfo
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- JPH064323B2 JPH064323B2 JP59090210A JP9021084A JPH064323B2 JP H064323 B2 JPH064323 B2 JP H064323B2 JP 59090210 A JP59090210 A JP 59090210A JP 9021084 A JP9021084 A JP 9021084A JP H064323 B2 JPH064323 B2 JP H064323B2
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、液体を噴射し、飛翔液滴を形成して記録を行
なう液体噴射記録ヘッドに関し、更に詳しくは上部層を
バイアススパッタリング法により形成する液体噴射装置
ヘッドに関する。
なう液体噴射記録ヘッドに関し、更に詳しくは上部層を
バイアススパッタリング法により形成する液体噴射装置
ヘッドに関する。
液体噴射記録法は記録時における騒音の発生が無視し得
る程度に極めて小さく、いわゆる普通紙に記録の行える
点において最近関心を集めている。その中て例えば特開
昭54-51837号公報に記載されてある液体噴射記録法は熱
エネルギーを液体に作用させて液滴吐出の為の原動力を
得るという点において他の液体噴射記録法とは異なる特
徴を有している。即ち本記録法は熱エネルギーの作用を
受けた液体が状態変化に伴う急峻な体積変化をおこし、
この作用力により記録ヘッド部先端のオリフィスより液
体が吐出されて飛翔液滴が形成され、該液滴が被記録部
材に付着し記録が行われる。
る程度に極めて小さく、いわゆる普通紙に記録の行える
点において最近関心を集めている。その中て例えば特開
昭54-51837号公報に記載されてある液体噴射記録法は熱
エネルギーを液体に作用させて液滴吐出の為の原動力を
得るという点において他の液体噴射記録法とは異なる特
徴を有している。即ち本記録法は熱エネルギーの作用を
受けた液体が状態変化に伴う急峻な体積変化をおこし、
この作用力により記録ヘッド部先端のオリフィスより液
体が吐出されて飛翔液滴が形成され、該液滴が被記録部
材に付着し記録が行われる。
本液体噴射記録ヘッドにおける熱発生要素は発熱抵抗層
と該発熱抵抗層に電気的に接続される少なくとも一対の
対置する電極により構成されており、上記熱発生要素の
少なくとも液体と接触する部分における表面上部にはこ
れら熱発生要素を使用する液体から化学的物理的に保護
すると共に液体を通じて電極間が短絡するのを防止し、
更には電極から液体への通電によって起る電蝕を防止す
る為に単層あるいは複数層よりなる上部層が設けられて
いる。
と該発熱抵抗層に電気的に接続される少なくとも一対の
対置する電極により構成されており、上記熱発生要素の
少なくとも液体と接触する部分における表面上部にはこ
れら熱発生要素を使用する液体から化学的物理的に保護
すると共に液体を通じて電極間が短絡するのを防止し、
更には電極から液体への通電によって起る電蝕を防止す
る為に単層あるいは複数層よりなる上部層が設けられて
いる。
マルチオリフィス化タイプの液体噴射記録ヘッドの場合
には、基板上に多数の微細な電気熱変換体を同時に形成
する為に、製造過程に於いて、基板上では各層の形成
と、形成された層の一部除去の繰返しが行なわれ、上部
層が形成される段階では、上部層の形成されるその表面
はスラップウエッヂ部（段差部）のある微細な凹凸状と
なっているので、この段差部に於ける上部層の被覆性
（Step coverage性）が重要となっている。つまり、こ
の段差部の被覆性が悪いと、その部分での液体の浸透が
起り、電蝕或いは電気的絶縁破壊を起す誘因となる。ま
た、形成される上部層がその製造法上に於いて欠陥部の
生ずる確率が少なくない場合には、その欠陥部を通じ
て、液体の浸透が起り、電気熱変換体の寿命を著しく低
下させる要因となっている。
には、基板上に多数の微細な電気熱変換体を同時に形成
する為に、製造過程に於いて、基板上では各層の形成
と、形成された層の一部除去の繰返しが行なわれ、上部
層が形成される段階では、上部層の形成されるその表面
はスラップウエッヂ部（段差部）のある微細な凹凸状と
なっているので、この段差部に於ける上部層の被覆性
（Step coverage性）が重要となっている。つまり、こ
の段差部の被覆性が悪いと、その部分での液体の浸透が
起り、電蝕或いは電気的絶縁破壊を起す誘因となる。ま
た、形成される上部層がその製造法上に於いて欠陥部の
生ずる確率が少なくない場合には、その欠陥部を通じ
て、液体の浸透が起り、電気熱変換体の寿命を著しく低
下させる要因となっている。
これ等の理由から、上部層は、段差部に於ける被覆性が
良好であること、形成される層にピンホール等の欠陥の
発生する確率が低く、発生しても実用上無視し得る程度
或いはそれ以上に少ないことが要求される。
良好であること、形成される層にピンホール等の欠陥の
発生する確率が低く、発生しても実用上無視し得る程度
或いはそれ以上に少ないことが要求される。
従来、上部層は一般に二酸化シリコン(SiO2)、窒化シリ
コン、炭化シリコン等を真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッ
タリング法により形成されていた。しかしながら、これ
らの形成法においては、上記の要求を十分に満たすこと
ができなかった。
コン、炭化シリコン等を真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッ
タリング法により形成されていた。しかしながら、これ
らの形成法においては、上記の要求を十分に満たすこと
ができなかった。
例えば真空蒸着法においては飛翔分子あるいは原子のエ
ネルギーは蒸発時の熱エネルギーだけであるため基板と
の密着性に乏しく、また、蒸発源の面積が小さいため段
差部で影ができやすく被覆性も劣る。さらに数μｍ程度
の厚膜を蒸着する場合、付着速度を一定に制御すること
が困難であり付着速度が変化すると試料の分解の度合い
が変化して膜の組成が不均一になる欠点がある。一方、
ＣＶＤ法は、被覆性は良好であるが、形成された膜は熱
的ストレスに弱く、クラックを生じやすい。このため前
述したようにクラックからの液体の浸透が生じ、電蝕あ
るいは電気的絶縁破壊を起す原因となる。また通常のス
パッタリング法は密着性、耐熱性、被覆性は良好である
が、段差部における膜の緻密性に欠け、使用液体からの
遮蔽性が十分得られないため、長期信頼性に問題が残
る。
ネルギーは蒸発時の熱エネルギーだけであるため基板と
の密着性に乏しく、また、蒸発源の面積が小さいため段
差部で影ができやすく被覆性も劣る。さらに数μｍ程度
の厚膜を蒸着する場合、付着速度を一定に制御すること
が困難であり付着速度が変化すると試料の分解の度合い
が変化して膜の組成が不均一になる欠点がある。一方、
ＣＶＤ法は、被覆性は良好であるが、形成された膜は熱
的ストレスに弱く、クラックを生じやすい。このため前
述したようにクラックからの液体の浸透が生じ、電蝕あ
るいは電気的絶縁破壊を起す原因となる。また通常のス
パッタリング法は密着性、耐熱性、被覆性は良好である
が、段差部における膜の緻密性に欠け、使用液体からの
遮蔽性が十分得られないため、長期信頼性に問題が残
る。
以上のように未だ総合的な使用耐久性に優れた液体噴射
記録ヘッドは提案されてない。
記録ヘッドは提案されてない。
本発明は、上記の諸点に鑑み成されたものであって、頻
繁なる繰返し使用や長時間の連続使用に於いて総合的な
耐久性に優れ、初期の良好な液滴形成特性を長期に亘っ
て安定的に維持し得る液体噴射記録ヘッドを提供するこ
とを主たる目的とする。
繁なる繰返し使用や長時間の連続使用に於いて総合的な
耐久性に優れ、初期の良好な液滴形成特性を長期に亘っ
て安定的に維持し得る液体噴射記録ヘッドを提供するこ
とを主たる目的とする。
すなわち本発明は、特に上部層の段差部に於ける膜質の
劣化を解消し、段差部に於いても緻密な膜を形成するこ
とができ、耐久性に優れた信頼性の高い液体噴射記録ヘ
ッドを提供することを目的とする。
劣化を解消し、段差部に於いても緻密な膜を形成するこ
とができ、耐久性に優れた信頼性の高い液体噴射記録ヘ
ッドを提供することを目的とする。
また、本発明の別の目的は、製造加工上に於ける信頼性
の高い液体噴射記録ヘッドを提供することも本発明の目
的である。
の高い液体噴射記録ヘッドを提供することも本発明の目
的である。
本発明の目的は以下の液体噴射記録ヘッドによって達成
される。
される。
液滴を吐出して飛翔的液滴を形成するためのオリフィス
と、該オリフィスに連通し前記液滴を形成するための熱
エネルギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成
の一部とする液路と、を有する液吐出部と、 発熱抵抗層と、該発熱抵抗層に接続された少なくとも一
対の対置する電極と、を有し、該一対の電極の間に前記
発熱抵抗層からなる前記熱エネルギーを発生するための
熱発生部が形成されている電気熱変換体と、 を具備する液体噴射記録ヘッドにおいて、 前記電気熱変換体上にバイアススパッタ法によって形成
された上部層を有することを特徴とする液体噴射記録ヘ
ッド。
と、該オリフィスに連通し前記液滴を形成するための熱
エネルギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成
の一部とする液路と、を有する液吐出部と、 発熱抵抗層と、該発熱抵抗層に接続された少なくとも一
対の対置する電極と、を有し、該一対の電極の間に前記
発熱抵抗層からなる前記熱エネルギーを発生するための
熱発生部が形成されている電気熱変換体と、 を具備する液体噴射記録ヘッドにおいて、 前記電気熱変換体上にバイアススパッタ法によって形成
された上部層を有することを特徴とする液体噴射記録ヘ
ッド。
以下、図面に従って本発明の液体噴射記録ヘッドを具体
的に説明する。第１図(a)は、従来の液体噴射記録ヘッ
ドの熱発生部近傍の基板平面図であり第１図(b)は一点
鎖線ＸＸ′で示す部分で切断した場合の切断面部分図で
ある。支持体１上に発熱抵抗層２及び電極３，３′を形
成して電気熱変換体４を構成する。そして、この電気熱
変換体４を使用液体から隔絶するため上部層５が形成さ
れている。
的に説明する。第１図(a)は、従来の液体噴射記録ヘッ
ドの熱発生部近傍の基板平面図であり第１図(b)は一点
鎖線ＸＸ′で示す部分で切断した場合の切断面部分図で
ある。支持体１上に発熱抵抗層２及び電極３，３′を形
成して電気熱変換体４を構成する。そして、この電気熱
変換体４を使用液体から隔絶するため上部層５が形成さ
れている。
上部層５を従来のスパッタリング法にて形成した場合の
問題は前述のとおりである。平坦部と段差部における緻
密性をSiO2よりなる上部層について、フッ酸系のエッチ
ング液を用いてエッチング速度を測定することにより調
べたところ、段差部のエッチング速度は平坦部の１３倍
であった。従来のスパッタリング法で形成された上部層
を有する液体噴射記録ヘッドにおいて、長期間の繰り返
し使用した場合、液体の遮幣性が顕著に劣化するのは、
上記のように段差部で膜がポーラスであるためである。
問題は前述のとおりである。平坦部と段差部における緻
密性をSiO2よりなる上部層について、フッ酸系のエッチ
ング液を用いてエッチング速度を測定することにより調
べたところ、段差部のエッチング速度は平坦部の１３倍
であった。従来のスパッタリング法で形成された上部層
を有する液体噴射記録ヘッドにおいて、長期間の繰り返
し使用した場合、液体の遮幣性が顕著に劣化するのは、
上記のように段差部で膜がポーラスであるためである。
本発明者らは、支持体にバイアスを印加しながらスパッ
タリングを行なう、いわゆるバイアススパッタリング法
によれば段差部における膜の緻密化が達成できることを
見い出した。
タリングを行なう、いわゆるバイアススパッタリング法
によれば段差部における膜の緻密化が達成できることを
見い出した。
第２図(a)は従来におけるSiO2層を被覆した電極部分の
断面図であり、第２図(b)はSiO2層を本発明に係るバイ
アススパッタリング法により形成した電極部分の断面を
模式的に示した図である。支持体にバイアスを印加しな
い場合、電極７及び発熱抵抗層６の段差部に積層された
SiO2層８は図中の斜線部Ａにいわゆる「くびれ」を生
じ、この部分が他の部分と比較してポーラスになってい
ることがフッ酸系のエッチング液によるエッチング速度
の測定より明らかになった。
断面図であり、第２図(b)はSiO2層を本発明に係るバイ
アススパッタリング法により形成した電極部分の断面を
模式的に示した図である。支持体にバイアスを印加しな
い場合、電極７及び発熱抵抗層６の段差部に積層された
SiO2層８は図中の斜線部Ａにいわゆる「くびれ」を生
じ、この部分が他の部分と比較してポーラスになってい
ることがフッ酸系のエッチング液によるエッチング速度
の測定より明らかになった。
そこで８インチのSiO2ターゲットに７００ＷのＲＦ電
力を投入し支持体バイアスを０〜３００Ｖまで変化させ
てSiO2層を形成したところ、第２図(b)に示すように、
段差部での傾斜はバイアス電圧が大きくするほどなだら
かになり、前述の同様のエッチング処理の結果全ての部
分でバイアスを印加していない場合の平坦部におけるエ
ッチング速度とほぼ同等の値を示した。支持体へのバイ
アスの印加に伴ない成膜速度は、第３図に示すように減
少するが、第２図で示した段差部の傾斜についてはバイ
アスを増した方がなだらかになる。第３図は、縦軸は成
膜速度、横軸は支持体バイアスを示す。
力を投入し支持体バイアスを０〜３００Ｖまで変化させ
てSiO2層を形成したところ、第２図(b)に示すように、
段差部での傾斜はバイアス電圧が大きくするほどなだら
かになり、前述の同様のエッチング処理の結果全ての部
分でバイアスを印加していない場合の平坦部におけるエ
ッチング速度とほぼ同等の値を示した。支持体へのバイ
アスの印加に伴ない成膜速度は、第３図に示すように減
少するが、第２図で示した段差部の傾斜についてはバイ
アスを増した方がなだらかになる。第３図は、縦軸は成
膜速度、横軸は支持体バイアスを示す。
支持体バイアス印加による効果と成膜速度による成膜工
程の所要時間の関係からバイアスは好ましくは５０〜-3
00Ｖより好ましくは-100Ｖから-250Ｖが適切である。
程の所要時間の関係からバイアスは好ましくは５０〜-3
00Ｖより好ましくは-100Ｖから-250Ｖが適切である。
上記のとおり、バイアススパッタリングにより形成した
上部層は段差部における緻密性にも優れ、支持体に小さ
なゴミ等が付着していても被覆が良好であるため、ピン
ホールとならず、一般に行なわれているメタノール溶液
による銅デュレーション法でのピンホール密度測定にお
いてもピンホール密度の減少が確認された。また、上記
層上にさらに液体の発泡収縮の際発生するキャビテーシ
ョンから前記の上部層を保護する耐キャビテーション作
用を有する膜を積層する場合においても、バイアススパ
ッタング法により形成した上部層は段差部での傾斜がな
だらかなため耐キャビテーション膜のカバリングを向上
させるなど効果は絶大である。
上部層は段差部における緻密性にも優れ、支持体に小さ
なゴミ等が付着していても被覆が良好であるため、ピン
ホールとならず、一般に行なわれているメタノール溶液
による銅デュレーション法でのピンホール密度測定にお
いてもピンホール密度の減少が確認された。また、上記
層上にさらに液体の発泡収縮の際発生するキャビテーシ
ョンから前記の上部層を保護する耐キャビテーション作
用を有する膜を積層する場合においても、バイアススパ
ッタング法により形成した上部層は段差部での傾斜がな
だらかなため耐キャビテーション膜のカバリングを向上
させるなど効果は絶大である。
上部層を形成する材料は二酸化シリコン(SiO2)に限定さ
れるものではなく、例えば酸化チタン、酸化パナジウ
ム、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化タンタル、酸化
タングステン、酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化ハ
フニウム、酸化ランタン、酸化イツトリウム、酸化マン
ガン等の遷移金属酸化物、更に酸化アルミニウム、酸化
カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、SiO2
以外の酸化シリコン、等の金属酸化物及びそれらの複合
体、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化ボロン、窒
化タンタル等高抵抗窒化物及びこれら酸化物、窒化物の
複合体、更にアモルファスシリコン、アモルファスセレ
ン等の半導体などバルクでは低抵抗であっても製造過程
で高抵抗化し得る薄膜材料を挙げることが出来、その層
厚としては一般に0.1μm〜4μm、好ましくは0.1μm〜3
μmより好ましくは0.2μm〜2μmとされるのが望まし
い。
れるものではなく、例えば酸化チタン、酸化パナジウ
ム、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化タンタル、酸化
タングステン、酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化ハ
フニウム、酸化ランタン、酸化イツトリウム、酸化マン
ガン等の遷移金属酸化物、更に酸化アルミニウム、酸化
カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、SiO2
以外の酸化シリコン、等の金属酸化物及びそれらの複合
体、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化ボロン、窒
化タンタル等高抵抗窒化物及びこれら酸化物、窒化物の
複合体、更にアモルファスシリコン、アモルファスセレ
ン等の半導体などバルクでは低抵抗であっても製造過程
で高抵抗化し得る薄膜材料を挙げることが出来、その層
厚としては一般に0.1μm〜4μm、好ましくは0.1μm〜3
μmより好ましくは0.2μm〜2μmとされるのが望まし
い。
層厚は、飛翔的液滴を形成するために印加する電圧によ
って設計が決定される。例えば、ある程度余裕のある電
圧を印加する場合には３μｍまでの層厚、必要十分な電
圧に制限されるときは２μｍまでの層厚が選ばれる。な
どを用いることができる。
って設計が決定される。例えば、ある程度余裕のある電
圧を印加する場合には３μｍまでの層厚、必要十分な電
圧に制限されるときは２μｍまでの層厚が選ばれる。な
どを用いることができる。
第１図(a)は従来の液体噴射記録ヘッドにおける熱発生
部近傍の基板平面図であり、第１図(b)は第１図(a)にお
ける一点鎖線ＸＸ′による切断面部分図である。 第２図(a)は従来のスパッタリング法による電極と発熱
抵抗層による段差部における上部層の切断面部分図であ
り、第２図(b)は本発明におけるバイアススパッタリン
グ法による電極と発熱抵抗層による段差部における上部
層の切断面部分図の模式図、 第３図は本発明におけるバイアススパッタリングによる
支持体バイアスと成膜速度の関係を示すグラフである。 １…基板 ２…発熱抵抗層 ３，３′…電極 ４…電気熱変換体 ５…上部層 ６…発熱抵抗層 ７…電極 ８，８′…上部層
部近傍の基板平面図であり、第１図(b)は第１図(a)にお
ける一点鎖線ＸＸ′による切断面部分図である。 第２図(a)は従来のスパッタリング法による電極と発熱
抵抗層による段差部における上部層の切断面部分図であ
り、第２図(b)は本発明におけるバイアススパッタリン
グ法による電極と発熱抵抗層による段差部における上部
層の切断面部分図の模式図、 第３図は本発明におけるバイアススパッタリングによる
支持体バイアスと成膜速度の関係を示すグラフである。 １…基板 ２…発熱抵抗層 ３，３′…電極 ４…電気熱変換体 ５…上部層 ６…発熱抵抗層 ７…電極 ８，８′…上部層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 雅実 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 高橋 博人 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 津田 尚徳 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 (56)参考文献 特開 昭56−137648（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−15096（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】液滴を吐出して飛翔的液滴を形成するため
のオリフィスと、該オリフィスに連通し前記液滴を形成
するための熱エネルギーが液体に作用する部分である熱
作用部を構成の一部とする液路と、を有する液吐出部
と、 発熱抵抗層と、該発熱抵抗層に接続された少なくとも一
対の対置する電極と、を有し、該一対の電極の間に前記
発熱抵抗層からなる前記熱エネルギーを発生するための
熱発生部が形成されている電気熱変換体と、 を具備する液体噴射記録ヘッドにおいて、 前記電気熱変換体上にバイアススパッタ法によって形成
された上部層を有することを特徴とする液体噴射記録ヘ
ッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59090210A JPH064323B2 (ja) | 1984-05-08 | 1984-05-08 | 液体噴射記録ヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59090210A JPH064323B2 (ja) | 1984-05-08 | 1984-05-08 | 液体噴射記録ヘツド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60234850A JPS60234850A (ja) | 1985-11-21 |
| JPH064323B2 true JPH064323B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=13992119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59090210A Expired - Lifetime JPH064323B2 (ja) | 1984-05-08 | 1984-05-08 | 液体噴射記録ヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH064323B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0570021B1 (en) * | 1987-12-02 | 1997-03-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet head, substrate therefor, process for preparing thereof and ink jet apparatus having said head |
| JP2959690B2 (ja) * | 1992-06-10 | 1999-10-06 | キヤノン株式会社 | 液体噴射記録ヘッドの製造方法 |
| DE69325977T2 (de) | 1992-12-22 | 2000-04-13 | Canon Kk | Tintenstrahldruckkopf und Herstellungsverfahren und Druckgerät mit Tintenstrahldruckkopf |
| JP3647365B2 (ja) | 1999-08-24 | 2005-05-11 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッド用基板ユニットおよびその製造方法ならびに液体吐出ヘッド，カートリッジおよび画像形成装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56137648A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-27 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Manufacture of semiconductor device |
| JPS58224758A (ja) * | 1982-06-25 | 1983-12-27 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッド |
-
1984
- 1984-05-08 JP JP59090210A patent/JPH064323B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60234850A (ja) | 1985-11-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |