JPH068441A

JPH068441A - 記録ヘッド用基体、インクジェット記録ヘッド用基体、インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録装置およびインクジェット記録ヘッド用基体の製造方法

Info

Publication number: JPH068441A
Application number: JP16946592A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Izumida; 昌明泉田; Shigeyuki Matsumoto; 繁幸松本; Masami Ikeda; 雅実池田; Hiroshi Sugitani; 博志杉谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1994-01-18
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: JP3192757B2

Abstract

(57)【要約】【目的】例えばインクジェット記録ヘッドに適用される
記録ヘッド用基体であって、ヒータとなる発熱層の酸化
や不純物の混入が防げ、電気熱変換素子の特性の劣化が
生じないものを提供する。【構成】発熱層１５の層間膜１４側界面における−ＯＨ
基の密度と−Ｈ基の密度をともに３.０×１０¹⁴個／ｃ
ｍ²以下にする。あるいは、発熱層１５と保護膜１７と
の界面における−ＯＨ基の密度と−Ｈ基の密度をともに
３.０×１０¹⁴個／ｃｍ²以下にする。このような記録ヘ
ッド用基体は、層間膜１４の成膜後発熱層１５を堆積す
る前に、あるいは放熱層１５の成膜後保護膜１７を堆積
する前に、真空加熱を実施することで得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気熱変換素子と記録
用機能素子とを基板上に一体的に形成した記録ヘッド用
基体と、この記録ヘッド用基体を採用したインクジェッ
ト記録ヘッドとに関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、ファクシミリ装置、ワードプロ
セッサ、ホストコンピュータの出力用プリンタ、ビデオ
出力用プリンタなどの記録装置では、熱を利用して紙な
どの記録媒体に記録が行なわれる。例えば、インクジェ
ット記録方式の記録装置であれば、記録信号に応じて熱
によってインクを発泡させ、この発泡のエネルギーによ
ってインクを吐出口から吐出・飛翔させることにより記
録が行なわれる。また、感熱紙に対する記録や熱転写方
式による記録でも熱が使用される。これら熱を利用した
記録の場合、記録密度を大きくするためには熱源の大き
さを小さくする必要があり、フォトリソグラフィ技術を
利用してシリコンなどの基板の上に熱源である電気熱変
換素子を集積したものが使用される。このとき、電気熱
変換素子の駆動などに用いられる記録用機能素子を基板
上に一体的に設けることも行なわれる。ここでは、基板
に少なくとも電気熱変換素子を一体的に形成したものを
記録ヘッド用基体ということにする。

【０００３】このような記録ヘッド用基体は、シリコン
などの基板の上に、電気絶縁性の層間膜と電気抵抗性の
発熱層と電気絶縁性の保護膜とをこの順に成膜した構造
である。層間膜と保護膜にはＳｉＯ₂やＳｉＯ,ＳｉＮな
どが使用され、発熱層にはＨｆＢ₂などが使用されてい
る。また発熱層の所定の部分に通電して発熱させるため
に、アルミニウムなどからなる配線層が設けられてい
る。そして発熱層の発熱部分（ヒータ部分）の長寿命
化、特性の安定化を目的として、層間膜を堆積したのち
発熱層を堆積する前に層間膜の表面を高周波エッチング
（逆スパッタ）で削って清浄面を露出させ、また、発熱
層を堆積したのち保護膜を堆積する前に発熱層の表面を
高周波エッチングで削って清浄面を露出させることが行
なわれている。図５は、記録ヘッド用基体の従来の製造
方法の一例を示す流れ図である。

【０００４】図５を用いて従来の製造方法をさらに詳し
く説明する。シリコンなどの基板上に記録用機能素子を
形成した後、層間膜となるＳｉＯ₂層をスパッタリング
で成膜する（ステップ１３１）。記録用機能素子と電気
熱変換素子とを電気的に接続する配線がこの層間膜を貫
通できるように、層間膜にスルーホールを開孔する（ス
テップ１３２）。そして、高周波エッチング（逆スパッ
タ）により、層間膜の表面を少し削って清浄面を露出さ
せる（ステップ１３３）。次に、発熱層となるＨｆＢ₂
層と配線用のアルミニウム層とを順次成膜し、配線形成
のためにアルミニウム層をパターニングし、ヒータ部分
形成のためにＨｆＢ₂層をパターニングする（ステップ
１３４）。この状態でＨｆＢ₂層のうち発熱部分となる
ところは露出し、その他の部分は配線（アルミニウム
層）の下側にあるか除去されている。続いて高周波エッ
チングによってＨｆＢ₂層の露出部分の表面を少し削っ
て清浄面を露出させ（ステップ１３５）、保護膜となる
ＳｉＯ₂層をスパッタリングで成膜する（ステップ１３
６）。最後に、最上部の保護層となるタンタル層を成膜
し（ステップ１３７）、タンタル層と保護膜を所与の形
状にパターニングして、記録ヘッド用基体が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】発熱層は一般に金属の
ホウ化物や窒化物であり、層間膜や保護膜には金属酸化
物やＳｉＯ₂やＳｉＯが使用される。このため、発熱層
が酸素濃度の高い層にはさまれることになり、発熱層を
構成する材料の酸化や発熱層への不純物の混入・拡散が
生じ、電気熱変換素子としての特性の劣化がもたらされ
ていた。

【０００６】本発明の目的は、ヒータとなる発熱層の酸
化や不純物の混入が防げ、電気熱変換素子の特性の劣化
が生じない記録ヘッド用基体と、この記録ヘッド用基体
を使用したインクジェット記録ヘッド、インクジェット
記録装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の記録ヘッ
ド用基体は、熱エネルギーを発生するための電気熱変換
素子群を有し、前記電気熱変換素子が電気絶縁性の層間
膜と電気抵抗性の発熱層と電気絶縁性の保護膜とを積層
した構造である記録ヘッド用基体において、前記発熱層
の前記層間膜側界面における−ＯＨ基の密度と−Ｈ基の
密度が、ともに３.０×１０¹⁴個／ｃｍ²以下である。

【０００８】本発明の第２の記録ヘッド用基体は、熱エ
ネルギーを発生するための電気熱変換素子群を有し、前
記電気熱変換素子が電気絶縁性の層間膜と電気抵抗性の
発熱層と電気絶縁性の保護膜とを積層した構造である記
録ヘッド用基体において、前記発熱層と前記保護膜との
界面における−ＯＨ基の密度と−Ｈ基の密度が、ともに
３.０×１０¹⁴個／ｃｍ²以下である。

【０００９】本発明の第１のインクジェット記録ヘッド
用基体は、熱エネルギーを発生するための電気熱変換素
子群を有し、前記電気熱変換素子が電気絶縁性の層間膜
と電気抵抗性の発熱層と電気絶縁性の保護膜とを積層し
た構造であるインクジェット記録ヘッド用基体におい
て、前記発熱層の前記層間膜側界面における−ＯＨ基の
密度と−Ｈ基の密度が、ともに３.０×１０¹⁴個／ｃｍ²
以下である。

【００１０】本発明の第２のインクジェット記録ヘッド
用基体は、熱エネルギーを発生するための電気熱変換素
子群を有し、前記電気熱変換素子が電気絶縁性の層間膜
と電気抵抗性の発熱層と電気絶縁性の保護膜とを積層し
た構造であるインクジェット記録ヘッド用基体におい
て、前記発熱層と前記保護膜との界面における−ＯＨ基
の密度と−Ｈ基の密度が、ともに３.０×１０¹⁴個／ｃ
ｍ²以下である。

【００１１】本発明の第１のインクジェット記録ヘッド
用基体の製造方法は、層間膜を成膜したのち発熱層の成
膜を行なう前に、真空加熱を行なう。

【００１２】本発明の第２のインクジェット記録ヘッド
用基体の製造方法は、発熱層を形成したのち保護膜の成
膜を行なう前に、真空加熱を行なう。

【００１３】

【作用】本発明は、−ＯＨ基、−Ｏ基、水分、Ｏ₂やＯ
などの物質が発熱層の表面および底面に存在することに
より、電気熱変換素子のヒータ特性に重大な影響が及ぼ
されるという知見に基づいてなされたものである。すな
わち本発明では、ヒータとなる発熱層をはさむ上下の膜
の酸素濃度を低減することにより、特に界面部分での−
ＯＨ基と−Ｏ基の密度をともに３.０×１０¹⁴個／ｃｍ²
以下とすることにより、発熱層の酸化や発熱層への不純
物の拡散・混入が抑止され、記録ヘッド用基体の特性が
向上する。また、真空加熱（真空ベーク）を行なうこと
により、これら−ＯＨ基や−Ｏ基の密度を減少させるこ
とが可能となる。

【００１４】本発明では、発熱層として、電気抵抗性の
ものを特に限定することなく使用することができるが、
耐久性などの点からＴａＮを使用することが好ましい。
層間膜および保護膜には、化学量論的に酸素濃度が低い
ものを用いることが望ましく、層間膜には例えばＳｉＮ
またはＳｉＯＮを好ましく使用することができ、保護膜
には例えばＳｉＮを好ましく使用することができる。

【００１５】

【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。図１は、本発明の一実施例の記録ヘッド用基
体の構成を示す模式断面図である。

【００１６】この記録ヘッド用基体は、シリコン基板１
０の上に、ＳｉＯ₂などからなる絶縁層１２、電気絶縁
性の層間膜１４、窒化タンタル（ＴａＮ）からなる発熱
層１５、アルミニウム配線層１６、電気絶縁性の保護膜
１７、最上部に位置しタンタルからなる保護層１８が順
次積層された構成となっている。アルミニウム配線層１
６は一部が欠落しており、この欠落部分で発熱層１５と
保護膜１７とが界面を形成していてこの部分が発熱部分
２０となる。シリコン基板１０には、公知のシリコン半
導体プロセスによって設けられたｎ型半導体の部分とｐ
型半導体の部分が混在し、ダイオード１１が形成されて
いる。ダイオード１１は、この記録ヘッド用基体におけ
る記録用機能素子である。ダイオード１１のアノード電
極部分とカソード電極部分では、絶縁層１２に貫通孔が
設けられている。絶縁層１２と層間膜１４の界面には、
所定の形状にパターニングされたアルミニウム電極層１
３が設けられている。アルミニウム電極層１３は、絶縁
層１２に設けられた貫通孔の内部にも形成されており、
これによって、シリコン基板１０の所定の部分とアルミ
ニウム電極層１３との電気的な接続が確保されている。

【００１７】層間膜１４には、アルミニウム電極層１３
に対応して貫通孔（スルーホール）が形成されている。
これにより、層間膜１４の上に形成される発熱層１５
は、この貫通孔の部分でアルミニウム電極層１２と接合
していることになる。発熱層１５の上には、発熱層１５
に通電するためのアルミニウム配線層１６が形成されて
いる。これら発熱層１５およびアルミニウム配線層１６
はそれぞれ所定の形状にパターニングされており、発熱
層１５の上面は発熱部分２０以外ではアルミニウム配線
層１６のみと接合している。したがって、発熱部分２０
をはさむ両側のアルミニウム配線層１６に電圧を印加す
れば、発熱部分２０に電流が集中して熱が発生すること
になる。保護膜１７は、アルミニウム配線層１６と外部
との電気的接続が行なわれる部分を除いてこの記録ヘッ
ド用基体の全面（ただし図示上側の面）に設けられ、保
護層１８が保護膜１７の上に形成されている。

【００１８】ここで発熱層１５と層間膜１４との界面、
発熱層１５と保護膜１６との界面について説明する。こ
の記録ヘッド用基体では、発熱層１５の層間膜１４側界
面における−ＯＨ基の密度と−Ｈ基の密度が、ともに
３.０×１０¹⁴個／ｃｍ²以下となっている。また、発熱
層１５と保護膜１６との界面では、−ＯＨ基の密度と−
Ｈ基の密度が、ともに３.０×１０¹⁴個／ｃｍ²以下とな
っている。このように各界面での−Ｏ基や−ＯＨ基の密
度を規制することにより、発熱層１５の特性の劣化が起
こりにくくなり、耐久性、信頼性が向上した記録ヘッド
用基体が得られるようになる。

【００１９】次に、この記録ヘッド用基体の製造方法を
図２の流れ図を用いて説明する。

【００２０】予めシリコン基板１０にダイオード１１な
どの記録用機能素子を形成し、絶縁層１２およびアルミ
ニウム配線層１３を公知の半導体プロセス、フォトリソ
グラフィプロセスで形成しておくものとする。まず、Ｓ
ｉＯＮやＳｉＮなどからなる層間膜１４をＣＶＤ法によ
って成膜する（ステップ１０１）。そして、層間膜１４
の所定の位置にスルーホールを開孔する（ステップ１０
２）。続いて、高周波エッチング（逆スパッタ）と真空
中での加熱（真空ベーク）を行ない、層間膜１４の清浄
面を露出させ、かつ表面の−Ｏ基,−ＯＨ基および水分
を除去する。次に、発熱層１５となる窒化タンタル膜を
成膜し、アルミニウム配線層１６となるアルミニウム膜
を成膜し、アルミニウム膜をパターニングして所定の配
線パターンのアルミニウム配線層１６とし、窒化タンタ
ル膜を所定の形状にパターニングして発熱層１５を形成
する（ステップ１０４）。

【００２１】次に、発熱層１５の露出面を清浄にする目
的で、テトラフルオロメタン（ＣＦ ₄）を導入して高周
波エッチングを行ない（ステップ１０５）、あるいは真
空中での加熱を行ない（ステップ１０６）、発熱層１５
の表面の−Ｏ基,−ＯＨ基および水分を除去する。その
のち、保護膜１６となるＳｉＮ層をＣＶＤ法で成膜し
（ステップ１０７）、保護層１７となるタンタル層を成
膜し（ステップ１０８）、タンタル層とＳｉＮ層をそれ
ぞれパターニングして（ステップ１０９）、本実施例の
記録ヘッド用基体を完成させる。

【００２２】次に、本実施例の記録用ヘッドの製造工程
について、数値を挙げてさらに詳しく説明する。

【００２３】ステップ１０１における層間膜１４の成膜
は、ＳｉＨ₄＋Ｎ₂ＯあるいはＳｉＨ ₄＋ＮＨ₃を導入する
プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ_xＮ_y（ただし０.９≦
ｘ≦１.８、０.８≦ｙ≦１.２）あるいはＳｉＮ_x（ただ
し１.３≦ｘ≦２.２）を堆積することによって行なわれ
る。そしてステップ１０２において通常のフォトリソグ
ラフィ工程によりスルーホールが層間膜１４に形成され
る。記録ヘッド用基体の従来の製造工程では、スルーホ
ールの開孔後、ウェットステーションでの有機溶剤、純
水での洗浄が行なわれる。本実施例では、この洗浄を行
なったのちに、発熱層１５の堆積前の処理として、ステ
ップ１０３の高周波エッチング（逆スパッタ）および真
空ベーク処理が行なわれる。

【００２４】この高周波エッチングおよび真空ベーク処
理は、まず、全圧２mTorr、ＤＣパワー４００Ｗの条件
で高周波スパッタにより、層間膜１４を約２０〜８０Å
削り、清浄な表面を露出させる。そののち大気に接触さ
せることなく真空を保ったまま、全圧を５〜１５mTorr
にし、Ａｒ＋Ｎ₂を流して基体温度を２００℃に保ち、
基体を１０〜９０秒放置して真空ベークを行なう。この
とき、Ｎ₂の流量を１３〜２０sccmとし、望ましくは１
６〜１９sccmとし、Ｎ₂のＡｒに対する分圧比は１８〜
２７％とし、望ましくは２２〜２６％とし、さらに望ま
しくは２４％とする。その後、反応性スパッタリング法
により、ＤＣパワー０.５〜２.５ｋＷを印加しながら、
発熱層１５となる窒化タンタル膜を堆積する（ステップ
１０４の一部）。

【００２５】このようにして記録ヘッド用基体を製造す
ることにより、発熱層１５で構成されるヒータの寿命
の影響を与える−Ｏ基,−ＯＨ基および水分などの物質
を除去することができ、これらの物質の再付着を抑えな
がら発熱層１５を堆積でき、アルミニウム電極層１３
と発熱層１５との接触部分の電気抵抗を低下させること
ができる、という効果が得られた。

【００２６】一般に、基体（基板）表面に付着する水分
（Ｈ₂Ｏ分子）は、基体表面に付着しあるいは結合して
いる−ＯＨ基の上に、数十分子層付着しているといわれ
ている。よって、発熱層１５を堆積する前に高周波エッ
チングと真空ベークとを行なった場合の表面の−ＯＨ基
と−Ｏ基の密度を定量し、ヒータ特性との関係を調べ
た。その結果が表１に示されている。なお、真空ベーク
の条件として、Ｎ₂ガスの（Ｎ₂＋Ａｒ）に対する分圧を
２４％とした。また、−ＯＨ基及び−Ｏ基の密度の測定
は、全反射型赤外分光光度測定装置を用いて実行した。
また、ヒータ寿命は、この記録ヘッド用基体を用いてイ
ンクジェット記録ヘッドを構成した場合のヒータ（発熱
部分）が破断するに至るまでの駆動パルス数で表わされ
ている。抵抗変化率は同様にインクジェット記録ヘッド
として１０００枚の記録用紙に印字を行なったのちのヒ
ータの抵抗値を初期状態の抵抗値からの変化量で示した
ものである。抵抗変化量はなるべく±０に近い方が望ま
しいパラメータである。

【００２７】

【表１】この表より、発熱層１５を堆積する前に高周波エッチン
グと真空ベークとを行なうことにより、きわめて良好な
特性の記録ヘッド用基体が得られることがわかる。

【００２８】さらに、発熱層１５、アルミニウム配線層
１６を堆積しパターニングしたのちにも、この発熱層１
５の寿命に影響を与える物質が発熱層１５の上面に付着
している可能性がある。よって本実施例では、保護膜１
７を堆積する前に、プラズマＣＶＤ装置内に放置して
行なわれる真空ベーク、あるいはＣＦ₄を導入して行
なわれる高周波エッチング、のプロセスを採用すること
により、発熱層１５の寿命に影響を与える物質を除去で
きた。

【００２９】真空ベークは、保護膜１７を形成する直前
の記録ヘッド用基体をプラズマＣＶＤ装置内に設置し、
バックグラウンドプレッシャーおよび温度２００℃に達
したのち０〜１２０分にわたって放置することによって
行なわれる。放置時間は望ましくは２〜１０分である。
そののち、プラズマＣＶＤ装置内にＳｉＨ₄＋ＮＨ₃を導
入し、所定の真空度に到達後、プラズマを発生させて保
護膜１７の成膜を行なえばよい。また、ＣＦ₄を用いた
高周波エッチングは、まず、プラズマＣＶＤ装置内に保
護膜を形成する直前の記録ヘッド用基体を設置し、温度
２００℃、投入電力３０Ｗ、ＣＦ₄の流量６００sccmの
条件で、発熱層１５の表面を約５０Å削ることによって
行なわれる。そののち真空ベークの場合と同様にして保
護膜１７を堆積すればよい。

【００３０】表２は、これら真空ベークや高周波エッチ
ングを行なった場合と行なわなかった場合とにおける、
発熱層上面の−ＯＨ基密度とヒータ特性との関係を示す
ものである。測定は上述の表１の場合と同様にして行な
った。この表より、保護膜１７を堆積する前に、真空ベ
ークあるいは高周波エッチングの少なくともいずれかを
実行することにより、きわめて良好な特性の記録ヘッド
用基体が得られることがわかる。

【００３１】

【表２】次に、本発明の記録ヘッド用基体を使用したインクジェ
ット記録ヘッドの構成について図３を用いて説明する。

【００３２】上述のように構成された記録ヘッド用基体
１００は、複数の吐出口５００に連通する液路５０５を
形成するための感光性樹脂などからなる液路壁部材５０
１と、インク供給口５０３を有する天板５０２とが取り
付けられて、インクジェット記録方式による記録ヘッド
５１０となる。この場合、記録ヘッド用基体１００の電
気熱変換素子の発熱部は、それぞれ液路５０５の底部に
対応して配置されるようになっている。インク供給口５
０３から注入されるインクは、内部の共通液室５０４に
一時的に蓄えられ、各液路５０５に供給される。ここで
液路５０５に対応する電気熱変換素子を駆動すると、こ
の電気熱変換素子の発熱部分が発熱し、その熱によって
インクが発泡する。この発泡のエネルギーにより、対応
する液路５０５内のインクがその液路５０５の先端にあ
たる吐出口５００から吐出し、このことによりインクジ
ェット記録が行なわれることになる。

【００３３】次に、本発明の記録ヘッドを用いたインク
ジェット記録装置について図４を参照して説明する。図
４は本発明が適用されるインクジェット記録装置７００
の一例を示す概観斜視図である。

【００３４】記録ヘッド５１０は、駆動モータ７０１の
正逆回転に連動して駆動力伝達ギア７０２，７０３を介
して回転するリードスクリュー７０４の螺旋溝７２１に
対して係合するキャリッジ７２０上に搭載されており、
前記駆動モータ７０１の動力によってキャリッジ７２０
とともにガイド７１９に沿って矢印ａ，ｂ方向に往復移
動される。記録用紙Ｐは図示しない記録媒体給送装置に
よってプラテン７０６上に搬送されるようになってい
る。プラテン７０６に対向して設けられた紙押え板７０
５は、キャリッジ７２０の移動方向にわたって記録用紙
Ｐをプラテン７０６に対して押圧する。

【００３５】リードスクリュー７０４の一端に近接し
て、フォトカプラ７０７,７０８が設けられている。フ
ォトカプラ７０７,７０８は、キャリッジ７２０に取り
付けられたレバー７０９のこの域での存在を確認して駆
動モータ７０１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。記録を休止しているときに記
録ヘッド５１０の吐出面全面をキャップするキャップ部
材７１１が設けられ、このキャップ部材５１１は支持部
材７１０に支持されている。また、キャップ部材７１１
内を吸引する吸引手段７１２が設けられている。吸引手
段７１２はキャップ内開口７１３を介して記録ヘッド５
１０の吸引回復を行なうためのものである。本体支持板
７１６には、クリーニングブレード７１４とクリーニン
グブレード７１４を前後方向に移動可能にする移動部材
７１５とが支持されている。クリーニングブレード７１
４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。吸引回復の吸引
を開始するためのレバー７１７は、キャリッジ７２０と
係合するカム７１８の移動に伴って移動する。このレバ
ー７１７によって駆動モータ７０１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。記録ヘ
ッド５１０の発熱部１１０（図４）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印字制御
部（不図示）は、装置本体側に設けられている。

【００３６】上述のような構成のインクジェット記録装
置７００は、プラテン７０６上に搬送される記録用紙Ｐ
に対し、記録ヘッド５１０が記録用紙Ｐの全幅にわたっ
て往復移動しながら記録を行うものであり、記録ヘッド
５１０は、前述したような方法で製造したものを用いて
いるため、高精度で高速な記録が可能である。

【００３７】以上の説明においては、記録ヘッド用基体
をインクジェット方式の記録ヘッドに採用した例につい
て説明したが、本発明による記録ヘッド用基体は、たと
えば、サーマルヘッド用の基体にも応用できるものであ
る。

【００３８】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記
録を行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装
置において、優れた効果をもたらすものである。

【００３９】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
に開示されており、本発明はこれらの基本的な原理を用
いて行うものが好ましい。この記録方式はいわゆるオン
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。

【００４０】この記録方式を簡単に説明すると、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液体
（インク）に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じるよ
うな急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆
動信号を印加することによって、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を生じさせる。こ
のように液体（インク）から電気熱変換体に付与する駆
動信号に一対一対応した気泡を形成できるため、特にオ
ンデマンド型の記録法には有効である。この気泡の成
長、収縮により吐出孔を介して液体（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。なお、
上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第43
13124号明細書に記載されている条件を採用すると、さ
らに優れた記録を行うことができる。

【００４１】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孔、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路または直角液流
路）の他に、米国特許第4558333号明細書、米国特許第4
459600号明細書に開示されているように、熱作用部が屈
曲する領域に配置された構成を持つものも本発明に含ま
れる。

【００４２】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孔とする構成を開
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においても本
発明は有効である。

【００４３】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅
に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがあ
る。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示さ
れているような記録ヘッドを複数組み合わせることによ
ってフルライン構成にしたものや、一体的に形成された
一個のフルライン記録ヘッドであっても良い。

【００４４】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。

【００４５】また、本発明の記録装置に、記録ヘッドに
対する回復手段や、予備的な補助手段等を付加すること
は、本発明の記録装置を一層安定にすることができるの
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、キャッピング手段、クリーニング
手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこ
れとは別の加熱素子、ある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
ドを行う手段を付加することも安定した記録を行うため
に有効である。

【００４６】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録
ヘッドを一体的に構成したものか、複数個を組み合わせ
て構成したものかのいずれでも良いが、異なる色の複色
カラーまたは、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。

【００４７】以上説明した本発明実施例においては、液
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイ
ンクであっても用いることができる。上述のインクジェ
ット装置ではインク自体を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。

【００４８】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
防止するかまたは、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こともできる。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、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を
持つインクの使用も本発明には適用可能である。

【００４９】このようなインクは、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、
多孔質シートの凹部または貫通孔に液状または固形物と
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。

【００５０】本発明において、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。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の記録ヘッド
用基体は、発熱層の層間膜側界面における−ＯＨ基の密
度と−Ｈ基の密度を規制することにより、あるいは発熱
層と保護膜との界面における−ＯＨ基の密度と−Ｈ基の
密度を規制することにより、発熱層の酸化や不純物の混
入などが防がれ、良好な特性を有するようになるという
効果がある。また本発明のインクジェット記録ヘッド用
基体の製造方法では、発熱層の成膜を行なう前に、ある
いは保護膜の成膜を行なう前に真空加熱処理を施すこと
により、発熱層の表面部分の−ＯＨ基、−Ｈ基や水分な
どが除去され、良好な特性を有するものを製造できるよ
うになるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の記録ヘッド用基体の構成を
示す模式断面図である。

【図２】図１の記録ヘッド用基体の製造方法の一例を示
す流れ図である。

【図３】本発明の一実施例のインクジェット記録ヘッド
の外観を示す模式的斜視図である。

【図４】インクジェット記録装置の一例を示す斜視図で
ある。

【図５】記録ヘッド用基体の従来の製造方法の一例を示
す流れ図である。

【符号の説明】

１０シリコン基板１１ダイオード１２絶縁層１３アルミニウム電極層１４層間膜１５発熱層１６アルミニウム配線層１７保護膜１８保護層２０発熱部分１００記録ヘッド用基体１０１〜１０９，１３１〜１３８ステップ５００吐出口５０１液路壁部材５０２天板５０３インク供給口５０４共通液室５０５液路７００インクジェット記録装置７０１駆動モータ７０４リードスクリュー７０５紙押え板７０６プラテン７２０キャリッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉谷博志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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱エネルギーを発生するための電気熱変
換素子群を有し、前記電気熱変換素子が電気絶縁性の層
間膜と電気抵抗性の発熱層と電気絶縁性の保護膜とを積
層した構造である記録ヘッド用基体において、前記発熱層の前記層間膜側界面における−ＯＨ基の密度
と−Ｈ基の密度が、ともに３.０×１０¹⁴個／ｃｍ²以下
であることを特徴とする記録ヘッド用基体。
【請求項２】熱エネルギーを発生するための電気熱変
換素子群を有し、前記電気熱変換素子が電気絶縁性の層
間膜と電気抵抗性の発熱層と電気絶縁性の保護膜とを積
層した構造である記録ヘッド用基体において、前記発熱層と前記保護膜との界面における−ＯＨ基の密
度と−Ｈ基の密度が、ともに３.０×１０¹⁴個／ｃｍ²以
下であることを特徴する記録ヘッド用基体。
【請求項３】熱エネルギーを発生するための電気熱変
換素子群を有し、前記電気熱変換素子が電気絶縁性の層
間膜と電気抵抗性の発熱層と電気絶縁性の保護膜とを積
層した構造であるインクジェット記録ヘッド用基体にお
いて、前記発熱層の前記層間膜側界面における−ＯＨ基の密度
と−Ｈ基の密度が、ともに３.０×１０¹⁴個／ｃｍ²以下
であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基
体。
【請求項４】熱エネルギーを発生するための電気熱変
換素子群を有し、前記電気熱変換素子が電気絶縁性の層
間膜と電気抵抗性の発熱層と電気絶縁性の保護膜とを積
層した構造であるインクジェット記録ヘッド用基体にお
いて、前記発熱層と前記保護膜との界面における−ＯＨ基の密
度と−Ｈ基の密度が、ともに３.０×１０¹⁴個／ｃｍ²以
下であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用
基体。
【請求項５】発熱層がＴａＮからなる請求項３または
４に記載のインクジェット記録ヘッド用基板。
【請求項６】層間膜がＳｉＮまたはＳｉＯＮからなる
請求項３または４に記載のインクジェット記録ヘッド用
基体。
【請求項７】保護膜がＳｉＮからなる請求項３または
４に記載のインクジェット記録ヘッド用基体。
【請求項８】請求項３または４に記載のインクジェッ
ト記録ヘッド用基体の製造方法において、層間膜を成膜
したのち発熱層の成膜を行なう前に、真空加熱を行なう
ことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方
法。
【請求項９】請求項３または４に記載のインクジェッ
ト記録ヘッド用基体の製造方法において、発熱層を形成
したのち保護膜の成膜を行なう前に、真空加熱を行なう
ことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方
法。
【請求項１０】請求項３または４に記載のインクジェ
ット記録ヘッド用基体を使用し、電気熱変換素子の発熱
部分に対応して設けられる液路と、前記液路に連通し記
録用の液体が吐出される吐出口とを有するインクジェッ
ト記録ヘッド。
【請求項１１】吐出口が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１０記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１２】請求項１０記載のインクジェット記録
ヘッドと前記インクジェット記録ヘッドを載置するため
の手段とを具備することを特徴とするインクジェット記
録装置。