JPH0911468A - 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情報処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インク吐出効率が良好で高速な記録動作を可
能とするインクジェット記録ヘッド用基体、該基体を具
備したインクジェット記録ヘッド、該ヘッドを搭載する
記録装置、さらに該記録装置を出力手段とする情報処理
システムを提供することである。 【構成】 インクジェット記録ヘッド用基体の配線電極
はテーパ状の切欠部を有し、さらに該切欠部に発熱抵抗
層が積層してなる発熱部が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミ
リ、プリンタ、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュ
ータ等の情報処理システムにおいて、文字、画像等の情
報を被記録媒体上に出力するためのインクジェット記録
装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドに用いられ
る基体、該基体を構成要素とするインクジェット記録ヘ
ッド、該記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置
および該装置を出力手段とした情報処理システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、紙、布、プラスチックシート、Ｏ
ＨＰ用シート等の被記録媒体（以下単に記録紙ともい
う）に対して記録を行なう記録装置は、種々の記録方
式、例えばワイヤードット方式、感熱方式、熱転写方
式、インクジェット方式による記録ヘッドを搭載可能な
形態として提案されている。

【０００３】これらの方式のなかで、インクジェット方
式はインクを吐出して記録紙に直接付着させる低騒音な
ノンインパクト方式の一つで、インク滴の形成方法およ
び噴射エネルギの発生方法により、コンティニアス方式
（電荷粒子制御方式およびスプレー方式が含まれる）と
オンデマンド方式（ピエゾ方式、スパーク方式およびバ
ブルジェット方式が含まれる）とに大きく分類される。

【０００４】コンティニアス方式は、インクを連続的に
吐出し、必要な液滴だけ電荷を与える。帯電した液滴が
記録紙に付着し、残りは無駄になる。これに対して、オ
ンデマンド方式は、印字に必要な時だけインクを吐出す
るために、インクの無駄がなく装置内部が汚れない。ま
た、オンデマンド方式はインクの吐出を開始したり停止
したりするため、コンティニアス方式に比べて応答周波
数は低い。このため、ノズル数を増やすことで高速化を
実現している。したがって、現在市販されている記録装
置の多くはオンデマンド方式のものであり、このような
インクジェット方式の記録ヘッドを具備した記録装置
は、高密度かつ高速な記録動作が可能であることから、
情報処理システムの出力手段、例えば複写機、ファクシ
ミリ、電子タイプライタ、ワードプロセッサ、ワークス
テーション等の出力端末としてのプリンタ、あるいはパ
ーソナルコンピュータ、ホストコンピュータ、光ディス
ク装置、ビデオ装置等に具備されるハンディまたはポー
タブルプリンタとして利用され、かつ商品化されてい
る。この場合、インクジェット記録装置は、これら装置
固有の機能、使用形態等に対応した構成をとる。

【０００５】一般にインクジェット記録装置は、記録手
段（記録ヘッド）およびインクタンクと搭載するキャリ
ッジと、記録紙を搬送する搬送手段と、これらを制御す
るための制御手段とを具備する。そして、複数の吐出口
からインク滴を吐出させる記録ヘッドを記録紙の搬送方
向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）にシリ
アルスキャンさせ、一方で非記録時に記録紙を記録幅に
等しい量で間欠搬送するものである。この記録方法は、
記録信号に応じてインクを記録用紙上に吐出させて記録
を行うものであり、ランニングコストが安く、静かな記
録方式として広く用いられている。また、インクを吐出
する多数のノズルが副走査方向に直線上に配置された記
録ヘッドを用いることにより、記録ヘッドが記録用紙上
を一回走査することでノズル数に対応した幅の記録がな
される。そのため、記録動作の高速化を達成することが
可能である。

【０００６】さらに、カラー対応のインクジェット記録
装置の場合、複数色の記録ヘッドにより吐出されるイン
ク液滴の重ね合わせることによりカラー画像を形成す
る。一般に、カラー記録を行う場合、イエロー（Ｙ）、
マゼンタ（Ｍ）およびシアン（Ｃ）の３原色またはこれ
ら３原色にブラック（Ｂ）を含めた４色に対応する４種
類の記録ヘッドおよびインクカートリッジが必要とされ
る。昨今ではこのような３〜４色の記録ヘッドを搭載
し、フルカラーで画像形成が可能な装置が実用化されて
いる。

【０００７】さらにまた、上記インクジェット記録装置
は比較的容易にＡ１等の大判記録が可能な構成を取るこ
ともできる。すなわち、画像を読み取るリーダーを接続
し原稿を複写するＡ１版カラー記録対応の記録装置、例
えばＣＡＤ出力用プリンター等のプロッターも製品化さ
れている。また、一方で多様な使い方が要求されるよう
になり、会議、講義等におけるプレゼンテーション用に
投影可能なＯＨＰフィルムへの記録の需要が高まってい
る。こうした需要に応えるため、インクの吸収特性が異
なる被記録媒体を必要に応じて選択した際に被記録媒体
の種類に係わりなく最良の記録が可能な記録装置の開発
および製品化が行われている。

【０００８】このようにインクジェット記録装置は、優
れた記録手段として幅広い産業分野（例えばアパレル産
業等）で需要が高まっており、またより一層高品位な画
像の提供も求められている。

【０００９】つぎに、インクジェット記録装置に備えら
れるインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドとも
いう）について述べる。

【００１０】上記記録ヘッドにおいてインクを吐出する
ためのエネルギーを発生するエネルギー発生手段として
は、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用いたもの、あ
るいは発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によって液体
を加熱させるものなどがある。

【００１１】その中でも熱エネルギーを利用（膜沸騰現
象を利用）して液体を吐出させる方式（いわゆるバブル
ジェット方式）の記録ヘッドは、上記液体吐出口を高密
度に配列することができるために高解像度の記録をする
ことが可能である。

【００１２】ここで、従来技術および本発明の理解を容
易にするために、従来のインクジェット記録ヘッドの一
例を図２３を参照して説明する。

【００１３】図２３は、インクジェット記録装置に搭載
されるインクジェット記録ヘッドの概略的構成を説明す
るための断面斜視図である。

【００１４】記録ヘッド２３０は、天板２３１と基体２
３２とから構成される。天板２３１は、インクを通すた
めのノズルとなる複数の溝２３３、これらの溝に連通し
た共通液室となる溝２３４、および該共通液室へインク
を供給するための供給口２３５を有する。また、基体２
３２は、各ノズルに対応した電気熱変換素子２３６と各
電気熱変換素子に電力を供給する電極２３７とが成膜技
術により一体的に形成されたものである。このような天
板２３１と基体２３２とが合わさってインクを吐出する
ための複数の吐出口（オリフィス）２３８が形成され
る。

【００１５】このような構成からなる記録ヘッド２３０
は、該記録ヘッドへ上記供給口からインクを供給するイ
ンクタンクと一体となってインクジェットカートリッジ
を構成する。

【００１６】図２４は、従来の記録ヘッド用基体の概略
的構成を説明するための断面図である。参照符号９０１
は単結晶シリコンからなる半導体基板、９０２はＮ型半
導体のエピタキシャル領域、９０３は高不純物濃度のＮ
型半導体のオーミックコンタクト領域、９０４はＰ型半
導体のベース領域、９０５は高不純物濃度Ｎ型半導体の
エミッタ領域であり、これらによってバイポーラトラン
ジスタ９２０を形成している。参照符号９０６は蓄熱層
および層間絶縁層としての酸化シリコン層、９０７は発
熱抵抗層、９０８はアルミニウム（Ａｌ）の配線電極、
９０９は保護層としての酸化シリコン層、９１１はＡｌ
のコレクタ・ベース共通電極、そして９１２は保護膜と
してのＴａシリコン層である。この従来例では、参照符
号９４０が発熱部となる。

【００１７】上記発熱抵抗層９０７は、外部からの信号
に従ってバイポーラトランジスタ９２０によりスイッチ
ングされた電流により発熱し、発熱部９４０直上に配さ
れるインクを急激に加熱、発泡されることによってイン
ク滴を吐出するものである。

【００１８】ここで、上記構成からなる記録ヘッドで行
われるバブルジェット方式のインク滴形成過程について
簡単に説明する。

【００１９】まず、発熱抵抗層が所定の温度に達すると
発熱面を覆うような膜気泡が生ずる。この気泡の内部圧
力は非常に高く、ノズル内のインクを押し出す。インク
はこの押し出しによる慣性力でノズルの外およびその反
対方向にある共通液室内に向かって移動する。インクの
移動が進むと気泡の内部圧力は負圧になり、また流路抵
抗も加わってノズル内部のインクの速度は遅くなる。ノ
ズル口（オリフィス）から外へ吐出されたインクは、ノ
ズル内部に比べて速いため、慣性力と流路抵抗、気泡の
収縮、インク表面張力のバランスでくびれが生じ、分離
・液滴化する。そして、気泡の収縮と同時に、毛管力に
よりノズル内に共通液室よりインクが供給され次のパル
スを待つ。

【００２０】このように、電気熱変換素子をエネルギー
発生手段として用いた記録ヘッドは、駆動電気パルス信
号により一対一の対応で液路のインク内に気泡を発生さ
せることができ、また即時かつ適切に気泡の成長・収縮
を行わせることができるので、特に応答性のすぐれたイ
ンク滴吐出が達成できる。また、記録ヘッドのコンパク
ト化も容易であり、かつ最近の半導体分野における技術
の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工
技術の長所を十二分に活用でき、高密度実装化が容易
で、製造コストも安価なことから有利である。そして、
近年の情報処理システム、例えば複写機、ファクシミ
リ、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等およ
びその出力端末としてのプリンタの開発および製品化動
向、また消費者のニーズは、高印字品位を求める一方
で、小型化、高速化、省エネルギー化、および低コスト
化を求めている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のインク
ジェット記録ヘッドでは、上記要求、すなわち小型化、
高速化、省エネルギー化、および低コスト化を達成しな
がら、優れた画像品質を提供するのは困難であった。な
ぜなら、上記従来のインクジェット記録ヘッドでは発熱
抵抗層で消費する電力に対してインク吐出効率が悪いと
いう欠点があった。このような欠点は、特にインクジェ
ット記録ヘッドを構成する記録ヘッド用基板の発熱部９
４０に起因する。すなわち、この発熱部９４０は、高熱
層および層間絶縁層としてのＳｉＯ₂ 層９０６上に、Ｈ
ｆＢ₂ 等の発熱抵抗層９０７が約１０００Åの厚さに形
成されており、この上部にＡｌ配線９０８が配線抵抗軽
減のため５０００Åの厚さで形成されている。従ってそ
の上のＳｉＯ₂ の第１の保護層９０９は少なくとも５０
００Å以上の段差を良好に被覆し、信頼性を確保するた
めには５０００Å以上の保護層厚みが必要であった。時
に、低コスト化のためにＡ配線をウェットエッチングに
よりパターン形成する場合には、配線材料としてＰｕｒ
ｅ−Ａｌが使用されるため、Ｐ−ＣＶＤ法による保護層
成膜時の熱工程により、Ａｌのヒロック成長が大きく、
高さ約数１０００Å〜１μｍ以上のヒロックやウィスカ
の成長がある。このため、信頼性を確保するには約１
０，０００Åの保護層が必要とされていた。さらに第１
の保護層９０９の上には、インク気泡消滅時のキャビテ
ーションからの素子保護のためＴａ等の耐キャビテーシ
ョン膜である第２の保護層９１２が１０００〜２０００
Å厚さで形成されている。従って、発熱抵抗層９１０で
発生した熱は、熱伝導性の低い１０，０００Å以上の絶
縁層と数１０００ÅのＴａ膜を介してインクに伝えられ
るため、伝熱効率が悪く、また途中経路での熱拡散によ
り発熱抵抗層への投入電力に比し、インクの吐出効率が
劣るとともに、駆動の高速化や、隣接ノズルへの熱拡散
等微細化にも悪影響を及ぼしていていた。

【００２２】したがって、本発明の目的は上記課題を解
決して、インク吐出効率が良好で高速な記録動作を可能
とするインクジェット記録ヘッド用基体、該基体を具備
したインクジェット記録ヘッド、該ヘッドを搭載する記
録装置、さらに該記録装置を出力手段とする情報処理シ
ステムを提供することである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド用基体
は、発熱抵抗層を有する複数の電気熱変換素子と、各電
気熱変換素子を駆動する複数の駆動用機能素子と、各駆
動用機能素子と各電気熱変換素子とを接続する配線電極
と、上記電気熱変換素子および上記駆動用機能素子と
が、フォトリソグラフィーによって形成されたインクジ
ェット記録ヘッド用基体において、上記配線電極はテー
パ状の切欠部を有し、さらに該切欠部に上記発熱抵抗層
が積層してなる発熱部が設けられたことを特徴とする。

【００２４】好ましくは、上記配線電極の上面に、上記
発熱抵抗層が積層されている。

【００２５】好ましくは、上記切欠部のテーパ面は、法
線に対する所定の傾斜角度、好ましくは３０゜以上７５
゜以下、を有する。

【００２６】好ましくは、上記切欠部と、上記発熱抵抗
層との間に絶縁層が設けられている。

【００２７】好ましくは、上記絶縁層は、上記切欠部と
上記発熱抵抗層とが接触するためのテーパ状開口部を有
し、さらに上記開口部のテーパ面は、法線に対する所定
の傾斜角度、好ましくは３０゜以上７５゜以下、を有す
る。

【００２８】好ましくは、上記発熱抵抗層上に保護層が
積層され、さらに上記保護層の厚さは、好ましくは０．
２〜 ０．７μｍである。

【００２９】好ましくは、上記発熱抵抗層上の保護層の
熱伝導率が室温で２０．５〜３０ｗ／ｍ・ｋである。

【００３０】好ましくは、上記発熱抵抗層上の保護層
は、ＳｉＮからなる。

【００３１】好ましくは、上記発熱抵抗層上の保護層上
に第２の保護層が積層され、さらに該第２の保護層はＴ
ａ膜からなる。

【００３２】好ましくは、上記第２の保護層は、上記発
熱抵抗層上の保護層上の上記発熱部に相当する領域のみ
に積層されている。

【００３３】好ましくは、上記発熱抵抗層は、ＴａＮ，
Ｔａ，ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，Ｔｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｃｒ，Ｔ
ａ−Ａｌ，Ｔａ−Ｓｉ，Ｔａ−Ｍｏ，Ｔａ−Ｗ，Ｔａ−
Ｃｕ，Ｔａ−Ｎｉ，Ｔａ−Ｎｉ−Ａｌ，Ｔａ−Ｍｏ−Ａ
ｌ，Ｔａ−Ｍｏ−Ｎｉ，Ｔａ−Ｗ−Ｎｉ，Ｔａ−Ｓｉ−
Ａｌ，Ｔａ−Ｗ−Ａｌ−ＮｉおよびＴａ−Ｓｉ−Ｏから
なる群から選択される材料から構成される。

【００３４】好ましくは、上記配線電極は、Ｃｕを０．
５重量％以上１０重量％以下の範囲で含有するＡｌ合金
からなる。

【００３５】つぎに、本発明にもとづくインクジェット
記録ヘッドは、上記インクジェット記録ヘッド用基体を
用い、また上記発熱抵抗層を有する電気熱変換素子をイ
ンク吐出のためのエネルギー発生手段としたことを特徴
とする。

【００３６】また、このインクジェット記録ヘッドは、
上記基体と一体となって該ヘッドを構成する天板を有す
る。この天板は、インクを通すためのノズルとなる複数
の溝、これらの溝に連通した共通液室となる溝、および
該共通液室へインクを供給するための供給口を有する。
この天板と基体とが合わさってインクを吐出するための
複数の吐出口（オリフィス）が形成される。

【００３７】さらに、本発明にもとづくインクジェット
記録装置は、上記インクジェット記録ヘッドを搭載する
ための手段を備えたことを特徴とする。

【００３８】好ましくは、さらに被記録媒体を搬送する
搬送手段を具備する。そして、複数の吐出口からインク
滴を吐出させる上記インクジェット記録ヘッドを被記録
媒体の搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査
方向）にシリアルスキャンさせ、一方で非記録時に記録
紙を記録幅に等しい量で間欠搬送する。

【００３９】そして、本発明にもとづく情報処理システ
ムは、上記インクジェット記録装置を出力手段とするも
ので、例えば複写機、ファクシミリ、プリンタ、 ワー
ドプロセッサ、パーソナルコンピュータ等である。

【００４０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００４１】〈実施例１〉図１は、本発明に適用される
記録ヘッド用基体の模式的断面図である。

【００４２】記録ヘッド用基体としての基体１００は、
電気熱変換素子である発熱部１１０と駆動用機能素子で
あるバイポーラ型のＮＰＮトランジスタ１２０とをＰ型
シリコン基板１上に形成したものである。

【００４３】図１において、参照符号１はＰ型シリコン
基板、２は機能素子を構成するためのＮ型コレクタ埋込
領域、３は機能素子分離のためのＰ型アイソレーション
埋込領域、４はＮ型エピタキシャル領域、５は機能素子
を構成するためのＰ型ベース領域、６は素子分離のため
のＰ型アイソレーション埋込領域、７は機能素子を構成
するためのＮ型コレクタ埋込領域、８は素子を構成する
ための高濃度Ｐ型ベース領域、９は素子分離のための高
濃度Ｐ型アイソレーション領域、１０は素子を構成する
ためのＮ型エミッタ領域、１１は素子を構成するための
高濃度Ｎ型コレクタ領域、１２はコレクタ・ベース共通
電極、１３はエミッタ電極、そして１４はアイソレーシ
ョン電極である。ここに、ＮＰＮトランジスタ１２０が
形成されており、２，４，７，１１のコレクタ領域がエ
ミッタ領域１０とベース領域５，８とを完全に包囲する
ように形成されている。また、素子分離領域として、Ｐ
型アイソレーション埋込領域６、Ｐ型アイソレーション
領域９、高濃度Ｐ型アイソレーション領域８により各セ
ルが包囲され電気的に分離されている。

【００４４】ここで、ＮＰＮトランジスタ１２０は、Ｎ
型コレクタ埋込領域２およびＮ型コレクタ埋込領域２を
介してＰ型シリコン基板１上に形成された２つの高濃度
Ｎ型コレクタ領域１１と、Ｎ型コレクタ埋込領域２およ
びＰ型ベース領域５を介して高濃度Ｎ型コレクタ領域１
１の内側に形成された２つの高濃度Ｐ型ベース領域８
と、Ｎ型コレクタ埋込領域２およびＰ型ベース領域５を
介して高濃度Ｐ型ベース領域８に挟まれて形成された高
濃度Ｎ型エミッタ領域１０とによりＮＰＮトランジスタ
の構造を有するが、高濃度Ｎ型コレクタ領域１１と高濃
度Ｐ型ベース領域８とがコレクタ・ベース共通電極１２
により接続されることによりダイオードとして動作す
る。また、ＮＰＮトランジスタ１２０に隣接して、素子
分離領域としてのＰ型アイソレーション埋込領域３，Ｐ
型アイソレーション領域６および高濃度Ｐ型アイソレー
ション領域９が順次形成されている。

【００４５】また、発熱抵抗層１０３が、Ｎ型エピタキ
シャル領域４，蓄熱層１０９，層間膜１０２および配線
電極１０４を介してＰ型シリコン基板１上に形成されて
おり、発熱層１０３直下に形成された配線電極１０４が
切断されて接続端面である１０４−１をそれぞれ形成す
ることにより、発熱部１１０が構成されている。

【００４６】上記記録ヘッド用基体１００は全面が熱酸
化膜等で形成される蓄熱層１０１で覆われており、機能
素子から各電極１２，１３，１４がＡｌ等で形成されて
いる。

【００４７】なお、各電極１２，１３，１４は、図２お
よび図３に拡大（電極１４、エミッタ、コレクタ、ベー
ス等は省略）して示すように、法線に対して角度θ（３
０度以上７５度以下）の傾いた側面（端部）を有してい
る。

【００４８】本実施例の基体１００は、上述した駆動部
（機能素子）を有する記録ヘッド用のＰ型シリコン基板
１上に、コレクタ・ベース共通電極１２、エミッタ電極
１３およびアイソレーション電極１４が形成された蓄熱
層１０１で覆ったもので、その上層にはＰＣＶＤ法やス
パッタリング法による酸化シリコン膜等からなる層間膜
１０２が形成されている。各電極１２，１３，１４を形
成するＡｌ等は傾いた側面を有するため、層間膜１０２
のステップカバレージ性が非常に優れているので、層間
膜１０２を従来に比較して蓄熱効果を失わない範囲で薄
く形成することができる。層間膜１０２を部分的に開孔
して、コレクタ・ベース共通電極１２、エミッタ電極１
３およびアイソレーション電極１４と電気的に接続し、
かつ層間膜１０２上で電気的な配線を形成するためのＡ
１等の配線電極１０４が設置される。すなわち、層間膜
１０２を部分的に開孔した後に、スパッタリング法によ
るＴａＮ等の発熱抵抗層１０３と、蒸着法あるいはスパ
ッタリング法によるＡｌ，Ａｌ−Ｃｕ等の配線電極１０
４で構成された電気熱変換素子が設けられている。ここ
で、発熱抵抗層１０３を構成する材料としては、Ｔａ
Ｎ，Ｔａ，ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，Ｔｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｃ
ｒ，Ｔａ−Ａｌ，Ｔａ−Ｓｉ，Ｔａ−Ｍｏ，Ｔａ−Ｗ，
Ｔａ−Ｃｕ，Ｔａ−Ｎｉ，Ｔａ−Ｎｉ−Ａｌ，Ｔａ−Ｍ
ｏ−Ａｌ，Ｔａ−Ｍｏ−Ｎｉ，Ｔａ−Ｗ−Ｎｉ，Ｔａ−
Ｓｉ−Ａｌ，Ｔａ−Ｗ−Ａｌ−Ｎｉ，Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ等
がある。

【００４９】図４は電気熱変換素子の拡大された断面図
であり、図５は電気熱変換素子の拡大された平面図であ
る。

【００５０】発熱抵抗層１０３は、配線電極１０４の直
上に形成されている。

【００５１】また、Ａｌ等の配線電極１０４は、法線に
対して３０度以上の傾いた接続端面であるエッジ部１０
４ａおよび側面１０４ｂを有している。さらに、図１に
示す電気熱変換素子の発熱部１１０上には、スパッタリ
ング法またはＣＶＤ法によってＳｉＯ₂ ，ＳｉＮ，Ｓｉ
ＯＮ，ＺｒＯ₂ ，Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ等の第１の保護膜
１０５およびＴａ等の第２の保護膜１０６が設けられて
いる。

【００５２】さらに、この基体１００は、配線電極１０
４のエッジ部１０４ａおよび両側面１０４ｂ（図５参
照）の形状が直線状のテーパーとなっていることと、コ
レクタ・ベース共通電極１２，エミッタ電極１３および
アイソレーション電極１４のエッジ部，両側面の形状
も、図２，図３にそれぞれ示すように、直線状のテーパ
ーとなっていることである。

【００５３】したがって、この基体１００では、高融点
材料である発熱抵抗層１０３が、配線電極１０４のヒロ
ック成長（保護膜１０５の形成時に発生，成長する）を
小さく抑えることができる。その結果、配線電極１０４
のヒロックが保護膜１０５を突き抜けないよう、厚めに
形成していた第１の保護膜１０５の厚さを、発熱抵抗層
１０３直上に配線電極１０４を形成していたときよりも
薄くすることができる。

【００５４】また、配線電極１０４のテーパ状切欠部エ
ッジ部１０４ａおよび両側面１０４ｂに直線状のテーパ
ーを持たせることで、配線電極１０４に対する発熱抵抗
層１０３のステップカバレージ性を良好にするととも
に、第１の保護膜１０５のステップカバレージ性も極め
て良好にすることができる。そのために、ここでも、保
護膜１０５の厚さをエッジ部１０４が垂直なときより
も、薄くすることが可能である。

【００５５】これらのことから、保護膜１０５の厚さ
は、１００００Å程度必要としていたものを、５０００
Å程度とすることができた。その結果、発熱部１１０で
発生した熱エネルギーを効率的かつ高速にインクへ伝達
することができるとともに、第１の保護膜１０５を形成
する装置のスループットを約２倍にすることができた。

【００５６】次に、上述した構成による機能素子（駆動
部）の基本動作について説明する。

【００５７】図６は図１に示した基体１００の駆動方法
を説明するための模式図である。

【００５８】本実施例では、図１および図６に示すよう
に、コレクタ・ベース共通電極１２がダイオードのアノ
ード電極に対応し、エミッタ電極１３がダイオードのカ
ソード電極に対応している。すなわち、コレクタ・ベー
ス共通電極１２に正電位のバイアス（ＶＨ₁ ）を印加す
ることにより、セル（ＳＨ₁ ，ＳＨ₂ ）内のＮＰＮトラ
ンジスタがターンオンし、バイアス電流がコレクタ電流
およびベース電流として、エミッタ電極１３より流出す
る。また、ベースとコレクタとを短絡した構成にした結
果、電気熱変換素子（ＲＨ₁ ，ＲＨ₂ ）の熱の立上がり
および立下がり特性が良好となり膜沸騰現象の生起、そ
れに伴う気泡の成長収縮の制御性がよくなり安定したイ
ンクの吐出を行うことができた。これは、熱エネルギー
を利用するインクジェット記録ヘッドではトランジスタ
の特性と膜沸騰の特性との結び付きが深く、トランジス
タにおける少数キャリアの蓄積が少ないためスイッチン
グ特性が速く立上がり特性がよくなることが予想以上に
大きく影響しているものと考えられる。また、比較的寄
生効果が少なく、素子間のバラツキがなく、安定した駆
動電流が得られるものでもある。

【００５９】本実施例においては、さらに、アイソレー
ション電極１４を接地することにより、隣接する他のセ
ルへの電荷の流入を防ぐことができ、他の素子の誤動作
という問題を防ぐことができる構成となっている。

【００６０】このような半導体装置においては、Ｎ型コ
レクタ埋込領域２の濃度を１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上とする
こと、Ｐ型ベース領域５の濃度を５×１０¹⁴〜５×１０
¹⁷ｃｍ^-3とすること、さらには、高濃度ベース領域８と
電極との接合面の面積をなるべく小さくすることが望ま
しい。このようにすれば、ＮＰＮトランジスタからＰ型
シリコン基板１およびアイソレーション領域を経てグラ
ンドにおちる漏れ電流の発生を防止することができる。

【００６１】上記基体の駆動方法についてさらに詳述す
る。

【００６２】図６には、２つの半導体機能素子（セル）
が示されているだけであるが、実際には、このような機
能素子が例えば１２８個の電気熱変換素子に対応して同
数等間隔に配置され、ブロック駆動が可能なように電気
的にマトリクス接続されている。ここでは、説明の簡単
のため、同一グループに２つのセグメントとしての電気
熱変換素子ＲＨ₁ ，ＲＨ₂ の駆動について説明する。

【００６３】電気熱変換素子ＲＨ₁ を駆動するために
は、まずスイッチング信号Ｇ₁ によりグループの選択が
なされるとともに、スイッチング信号Ｓ１により電気熱
変換素子ＲＨ₁ が選択される。すると、トランジスタ構
成のダイオードセルＳＨ₁ は正バイアスされ電流が供給
されて電気熱変換素子ＲＨ１は発熱する。この熱エネル
ギーが液体に状態変化を生起させて、気泡を発生させ吐
出口より液体を吐出する。

【００６４】同様に、電気熱変換素子ＲＨ₂ を駆動する
場合にも、スイッチング信号Ｇ₁ およびスイッチング信
号Ｓ２により電気熱変換素子ＲＨ₂ を選択して、ダイオ
ードセルＳＨ₂ を駆動し電気熱変換体に電流を供給す
る。

【００６５】このとき、Ｐ型シリコン基板１はアイソレ
ーション領域３，６，９を介して接地されている。この
ように各半導体素子（セル）のアイソレーション領域
３，６，９が設置されることにより各半導体素子間の電
気的な干渉による誤動作を防止している。

【００６６】こうして構成された基体１００は、図７に
示すように、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５
０１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の記録ヘッド５
１０とすることができる。この場合、インク供給口５０
３から注入されるインクが内部の共通液室５０４へ蓄え
られて各液路５０５へ供給され、その状態で基体１００
の発熱部１１０を駆動することで、吐出口５００からイ
ンクの吐出がなされる。

【００６７】次に、本実施例に係る記録ヘッド５１０の
製造工程について説明する。

【００６８】（１）Ｐ型シリコン基板１（不純物濃度１
×１０¹²〜１×１０¹⁶ｃｍ^-3程度）の表面に、８０００
Å程度のシリコン酸化膜を形成した後、各セルのＮ型コ
レクタ埋込領域２を形成する部分のシリコン酸化膜をフ
ォトリソグラフィー工程で除去した。シリコン酸化膜を
形成した後、Ｎ型の不純物（たとえば、Ｐ，Ａｓなど）
をイオン注入し、熱拡散により不純物濃度１×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3以上のＮ型コレクタ埋込領域２を厚さ２０００〜６
０００Åほど形成し、シート抵抗が３０Ω／□以下の低
抵抗となるようにした。続いて、Ｐ型アイソレーション
埋込領域３を形成する領域のシリコン酸化膜を除去し、
１０００Å程度のシリコン酸化膜を形成した後、Ｐ型不
純物（たとえば、Ｂなど）をイオン注入し、熱拡散によ
り不純物濃度１×１０¹⁵〜１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上のＰ型
アイソレーション埋込領域３を形成した（図８参照）。

【００６９】（２）全面のシリコン酸化膜を除去した
後、Ｎ型エピタキシャル領域４（不純物濃度１×１０¹³
〜１×１０¹⁵ｃｍ^-3程度）を厚さ５０００〜２００００
Å程度エピタキシャル成長させた（図９参照）。

【００７０】（３）次に、Ｎ型エピタキシャル領域４の
表面に１０００Å程度のシリコン酸化膜を形成し、レジ
ストを塗布し、パターニングを行い、低濃度Ｐ型ベース
領域５を形成する部分にのみＰ型不純物をイオン注入し
た。レジスト除去後、熱拡散によって低濃度Ｐ型ベース
領域５（不純物濃度１×１０¹⁴〜１×１０¹⁷ｃｍ^-3程
度）を厚さ５０００〜１００００Åほど形成した。その
後、再びシリコン酸化膜を全面除去し、さらに８０００
Å程度のシリコン酸化膜を形成した後、Ｐ型アイソレー
ション領域６を形成すべき領域のシリコン酸化膜を除去
し、ＢＳＧ膜を全面にＣＶＤ法を用いて堆積し、さら
に、熱拡散によって、Ｐ型アイソレーション埋込領域３
に届くように、Ｐ型アイソレーション領域６（不純物濃
度１×１０¹⁸〜１×１０²⁰ｃｍ^-3程度）を厚さ１０００
０ 程度形成した。ここでは、ＢＢｒ₃ を拡散源として
用いてＰ型アイソレーション領域６を形成することも可
能である（図１０参照）。

【００７１】（４）ＢＳＧ膜を除去した後、８０００Å
程度のシリコン酸化膜を形成し、さらに、Ｎ型コレクタ
領域７を形成する部分のみシリコン酸化膜を除去した
後、Ｎ型の固相拡散およびリンイオンを注入あるいは熱
拡散によって、コレクタ埋込領域５に届きかつシート抵
抗が１０Ω／□以下の低抵抗となるようにＮ型コレクタ
領域７（不純物濃度１×１０¹⁸〜１×１０²⁰ｃｍ^-3程
度）を形成した。このとき、Ｎ型コレクタ領域７の厚さ
は約１００００Åとした。続いて、１２５００Å程度の
シリコン酸化膜を形成し、蓄熱層１０１（図１１および
１２参照）を形成した後、セル領域のシリコン酸化膜を
選択的に除去した後、２０００Å程度のシリコン酸化膜
を形成した。

【００７２】レジストパターニングを行い、高濃度ベー
ス領域８および高濃度アイソレーション領域９を形成す
る部分にのみＰ型不純物の注入を行った。レジストを除
去した後、Ｎ型エミッタ領域１０および高濃度Ｎ型コレ
クタ領域１１を形成すべき領域のシリコン酸化膜を除去
し、熱酸化膜を全面に形成し、Ｎ型不純物を注入した
後、熱拡散によってＮ型エミッタ領域１０および高濃度
Ｎ型コレクタ領域１１を同時に形成した。なお、Ｎ型エ
ミッタ領域１０および高濃度Ｎ型コレクタ領域１１の厚
さは、それぞれ１．０μｍ以下、不純物濃度は１×１０
¹⁸〜１×１０²⁰ｃｍ^-3程度とした（図１１参照）。

【００７３】（５）さらに、一部電極の接続箇所のシリ
コン酸化膜を除去した後、Ａｌ等を全面堆積し、一部電
極領域以外のＡｌ等を除去した。ここで、Ａｌの除去
は、従来のウェットエッチングとは異なり、フォトレジ
ストを後退させながらエッチングを行なう方法におい
て、傾いた側面を有する配線形状が得られた。

【００７４】エッチング液としては、従来レジストをパ
ターニングするために用いる現像液つまりＴＭＡＨ（テ
トラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）を含有す
る水溶液を用いて良い結果すなわち配線の側壁が法線に
対して約６０度傾いた形状が安定して得られた（図１２
参照）。

【００７５】（６）そして、スパッタリング法により蓄
熱層としての機能も有する層間膜１０２となるＳｉＯ₂
膜を全面に０．６〜１．０μｍ程度形成した。この層間
膜１０２はＣＶＤ法によるものであってもよい。またＳ
ｉＯ₂ 膜に限らずＳｉＯ膜またはＳｉＮ膜であってもよ
い。

【００７６】次に、電気的接続をとるために、エミッタ
領域およびベース・コレクタ領域の上部にあたる層間膜
１０２の一部をフォトリソグラフィ法で開口し、スルー
ホールＴＨを形成した（図１３参照）。

【００７７】（７）次に、電気熱変換素子の一対の配線
電極１０４，１０４およびダイオードのカソード配線電
極１０４、アノード配線電極１０９としてのＡｌ材料か
らなる層を、層間膜１０２上と、電気的接続をとるため
にエミッタ領域およびベース・コレクタ領域の上部にあ
たる電極１３および電極１２とに、スルーホールＴＨを
通して、約５０００Å堆積させ、続けてパターニングす
ることで、配線を形成する。ここでＡｌパターニングは
上記方法と同様である。

【００７８】（８）次に、発熱抵抗層１０３としてのＴ
ａＮを層間膜１０２と、配線電極１０４の上に約１００
０Å堆積し、続けて配線電極１０４上と発熱部１１０以
外の領域を除去するためのパターニングをした。このと
きのパターニングでは、レジストパターニングの後のＴ
ａＮのエッチングに、Ｃ₁₂，ＢＣ₁₃等のガスを使ったプ
ラズマエッチングを行った（図１４参照）。

【００７９】（９）その後、スパッタリング法またはＣ
ＶＤ法により、電気熱変換素子の保護層としてのＳｉＮ
膜１０５を約５０００Å堆積させた後、耐キャビテーシ
ョンの保護層１０６としてＴａをスパッタ法により、約
１５００Å堆積させた。

【００８０】（１０）次に保護層としてのＴａ膜１０６
を電気熱変換素子上部以外の領域において除去し、更に
続けて、ボンディングパッドに必要な部分において保護
層１０５を除去する。なお、保護膜１０５は、ＳｉＮ以
外にＳｉＯＮ，ＳｉＯ₂ でもよい。また、Ｔａ膜１０６
と保護膜１０５の除去領域は同一でもよい（図１５参
照）。

【００８１】（１１）次に、半導体素子を有する基体
に、インク吐出部５００を形成するための液路壁部材お
よび天板５０２を配設して、それらの内部に液路を形成
した記録ヘッドを製造した（図１６参照）。

【００８２】以上述べた構成の記録ヘッド５１０を記録
装置本体に装着して装置本体から記録ヘッド５１０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。

【００８３】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１７を参照して説明する。
図１７は本発明が適用されるインクジェット記録装置７
００の一例を示す概観斜視図である。

【００８４】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、
上記駆動モータ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。図示しない記録媒体給送装置によってプラテ
ン７０６上に搬送される記録用紙Ｐ用の紙押え板７０５
は、キャリッジ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。

【００８５】７０７，７０８はフォトカプラであり、キ
ャリッジ７２０のレバー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。７１０は前述の記録ヘ
ッド５１０の全面をキャップするキャップ部材７１１を
支持する支持部材で、７１２は上記キャップ部材７１１
内を吸引する吸引手段で、キャップ内開口７１３を介し
て記録ヘッド５１０の吸引回復を行う。７１４はクリー
ニングブレードで、７１５はこのブレードを前後方向に
移動可能にする移動部材であり、本体支持板７１６にこ
れらは支持されている。クリーニングブレード７１４
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。また、７１７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
７２０と係合するカム７１８の移動に伴って移動し、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。上記記録ヘッド５１０に設
けられた発熱部１１０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は、装置本体
側に設けられている（不図示）。

【００８６】上述のような構成のインクジェット記録装
置７００は、上記記録媒体給送装置によってプラテン７
０６上に搬送される記録用紙Ｐに対し、記録ヘッド５１
０が上記記録用紙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。

【００８７】以上の説明においては、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、本発明により基体は、たとえば、サーマルヘッド用
基体にも応用できるものである。

【００８８】なお、本実施例の説明においては、配線電
極としてＡｌを使用したが、Ｃｕを０．５〜１０ｗｔ％
程度含有するＡｌ−Ｃｕ合金又はＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金
を使用しても良い。この場合、後工程の保護膜成膜時に
３００〜４００℃の加熱工程が加えられても不純物とし
てのＣｕによるピンニング効果即ちＡｌ原子の粒界移動
が妨げられることにより、ヒロックやウィスカーの成長
を抑制することができる。従って必ずしも配線電極全面
を発熱抵抗層で覆いヒロックを抑制する手段をとる必要
はない。また本実施例の説明においては、各々１２８個
の電気熱変換素子及び機能素子の例を上げ、記録ヘッド
はキャリッジにのせられ移動しながらインク吐出を行な
っているが、例えば記録ヘッド用基体が長尺Ｓｉを基板
として、さらに多数個の素子を並べることによりヘッド
移動を不要とすることもできる。この場合の長尺Ｓｉは
円柱状の単結晶インゴットを軸方向にスライスすること
により得ることができる。

【００８９】〈実施例２〉実施例１の記録ヘッド用基体
１００において本実施例では、層間膜１０２，配線電極
１０４および発熱層１０３の構成を以下の様に形成す
る。

【００９０】ここで図２０のように配線電極１０４の上
面と層間膜１０２の上面のレベルは同一である。その上
層には、スパッタリング法により形成された発熱層１０
３が形成される。この発熱層１０３が配線電極１０４直
上にあるということで、保護膜１０５成膜時に発生，成
長するＡｌヒロックを抑制することができる。また、配
線電極１０４上面と、層間膜１０２上面が同一であるこ
とで、保護膜１０５成膜時に存在する段差の大きさは、
発熱層１０３の約１０００Å程度であるため、保護膜１
０５のステップカバレージ性は良好である。

【００９１】したがって保護膜１０５の厚さは、ヒロッ
クの低減効果と、良好なステップカバレージ性より、薄
く形成することが可能である。

【００９２】次に本実施例に係る記録ヘッド用基体の製
造工程について説明する。ここで本実施例（１）〜
（６）は実施例１（１）〜（６）と同様である。

【００９３】（７）次に、配線電極１０４を形成する領
域について、層間膜１０２を約５０００Å除去する。更
に、電気熱変換素子の一対の配線電極１０４，１０４お
よびダイオードのカソード配線電極１０４，アノード配
線電極としてのＡｌ材料からなる層を、層間膜１０２上
と、電気的接続をとるためにエミッタ領域およびベース
・コレクタ領域の上部にあたる電極１３および電極１２
とにスルーホールＴＨを通じて約５０００Å堆積させ、
続けてパターニングすることで配線を形成する。ここで
のＡｌパターニングは実施例１のそれと同様である（図
１８参照）。

【００９４】（８）次に全面を平坦化する目的で、高粘
度のＳＯＧ２０１を塗布し、エッチバック法を用い、配
線電極１０２を露出させる（図１９参照）。

【００９５】（９）更に実施例１と同様に、発熱抵抗層
１０３を形成する（図２０参照）。

【００９６】（１０）以下実施例１（９）〜（１１）と
同様の方法を用いて、記録ヘッド基体インクを製造する
ものである。

【００９７】〈実施例３〉実施例１，２の記録ヘッド基
体において、本実施例では層間膜１０２，配線電極１０
４および発熱層１０３の構成を以下の様に形成する。

【００９８】ここで図２２のように、配線電極１０４と
発熱抵抗層１０３の間に、平坦化処理をした絶縁層３０
１を形成し、保護層１０５堆積時の表面の段差を抑える
ことで、保護層のステップカバレージ性を向上できる。

【００９９】したがって保護層１０５の厚さを薄く形成
することが可能である。

【０１００】次に本実施例に係る記録ヘッド用基体の製
造工程について説明する。ここで本実施例（１）〜
（７）は実施例１（１）〜（７）と同様である。

【０１０１】（８）次に表面平坦化のための絶縁層をバ
イアススパッタ，ＳＯＧあるいはエッチバック法または
それらの組合せにより、約５０００〜１００００Å堆積
させる。更に、発熱抵抗層１０３との電気的接続をする
ためのスルーホールＴＨを開口する。このスルーホール
の端部の傾きは、法線に対し、３０°〜７５°の角度を
有する。なおこのＴＨ開口にはレジストパターニング時
のポストベークで２００〜２５０°に昇温させること
で、レジストパターン側面をリフローさせる。このレジ
ストマスクを使ってＯ₂ 流量比の高い（１０〜２０％）
フロン系（ＣＦ₄，ＣＨＦ₃ ）ガスによるプラズマエッ
チングを行うことによって達成できる（以上図２１）。

【０１０２】（９）次に発熱抵抗層１０３としてのＴａ
Ｎを約１０００Å堆積させる。続けてパターニングによ
って、配線電極１０４との電気的接続をするためのスル
ーホールＴＨおよび発熱部１１０以外の領域を除去する
（以上図２２）。

【０１０３】（１０）以下実施例１（９）〜（１１）と
同様の方法を用いて記録ヘッド基体を製造するものであ
る。

【０１０４】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、上記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
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。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が
達成できるからである。

【０１０５】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４７４０
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１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て、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（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１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４３１３１２４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。

【０１０６】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
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）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４４
５９６００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５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
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５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【０１０７】さらに、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を有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【０１０８】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
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
体的にインクタンクが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。

【０１０９】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、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
対してのキャッピング手段、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
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【０１１０】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば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み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モード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。

【０１１１】さらに加えて、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
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を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を用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、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として使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、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、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
また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
よい。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。

【０１１２】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【０１１３】

【発明の効果】以上説明した様に、配線電極レベルより
上層に発熱抵抗層を設け、少なくとも配線電極上面にお
いて発熱抵抗層と配線電極とを接続する様構成し、さら
に配線電極上面を発熱抵抗層で覆い、或いは配線電極を
Ｃｕを含むＡｌ合金にて形成することにより発熱抵抗層
上の保護層厚さを軽減でき、伝熱効率を向上し、隣接す
る電気熱変換素子への熱拡散が抑制され、記録装置の低
消費電力化、高速化、高集積化に効果大なるものであ
る。

【０１１４】また電気熱変換素子を低いパワーで駆動で
きるため、電気熱変換素子の信頼性向上、長寿命化にも
効果がある。

【０１１５】また、保護層成膜のスループットを向上で
き、低コスト化にも効果がある。

【０１１６】さらに他の効果として、配線電極と各種駆
動用機能素子間との接続に発熱抵抗層が介在しないた
め、接続抵抗の低減及び安定化が計られ、高速駆動、高
信頼性実現の効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド用
基体の模式的断面図である。

【図２】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド用
基体の一部分を拡大した模式的断面図である。

【図３】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド用
基体の一部分を拡大した模式的平面図である。

【図４】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド用
基体の電気熱変換素子の模式的断面図である。

【図５】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド用
基体の電気熱変換素子の平面図である。

【図６】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド用
基体の駆動方法を説明するための模式図である。

【図７】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッドの
部分断面斜視図である。

【図８】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッドを
製造するための方法の一工程を説明するための断面図で
ある。

【図９】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッドを
製造するための方法の一工程を説明するための断面図で
ある。

【図１０】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
を製造するための方法の一工程を説明するための断面図
である。

【図１１】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
を製造するための方法の一工程を説明するための断面図
である。

【図１２】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
を製造するための方法の一工程を説明するための断面図
である。

【図１３】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
を製造するための方法の一工程を説明するための断面図
である。

【図１４】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
を製造するための方法の一工程を説明するための断面図
である。

【図１５】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
を製造するための方法の一工程を説明するための断面図
である。

【図１６】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
を製造するための方法の一工程を説明するための断面図
である。

【図１７】本発明にもとづくインクジェット記録装置の
概略的構成を説明するための斜視図である。

【図１８】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
用基体を製造するための方法の一工程を説明するための
断面図である。

【図１９】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
用基体を製造するための方法の一工程を説明するための
断面図である。

【図２０】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
用基体を製造するための方法の一工程を説明するための
断面図である。

【図２１】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
用基体を製造するための方法の一工程を説明するための
断面図である。

【図２２】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
用基体を製造するための方法の一工程を説明するための
断面図である。

【図２３】従来のインクジェット記録ヘッドの概略的構
成を説明するための斜視図である。

【図２４】従来のインクジェット記録ヘッド用基体の模
式的断面図である。

【符号の説明】 １００ 基体 １０３ 発熱抵抗層 １０４ 配線電極 １０５ 保護膜（第１保護膜） １０６ 保護膜（第２保護膜） １１０ 発熱部 ３０１ 絶縁層 ５１０ インクジェット記録ヘッド ７００ インクジェット記録装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅羽 哲朗 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 松本 繁幸 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 (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱抵抗層を有する複数の電気熱変換素
   子と、各電気熱変換素子を駆動する複数の駆動用機能素
   子と、各駆動用機能素子と各電気熱変換素子とを接続す
   る配線電極と、前記電気熱変換素子および前記駆動用機
   能素子とが、フォトリソグラフィーによって形成された
   インクジェット記録ヘッド用基体において、 前記配線電極はテーパ状の切欠部を有し、さらに該切欠
   部に前記発熱抵抗層が積層してなる発熱部が設けられた
   ことを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基体。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインクジェット記録ヘッ
   ド用基体において、 前記配線電極の上面に、前記発熱抵抗層が積層されてい
   ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基体。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のインクジェット
   記録ヘッド用基体において、 前記切欠部のテーパ面は、法線に対する所定の傾斜角
   度、好ましくは３０゜以上７５゜以下、を有することを
   特徴とするインクジェット記録ヘッド用基体。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか一項記載の
   インクジェット記録ヘッド用基体において、 前記切欠部と、前記発熱抵抗層との間に絶縁層が設けら
   れたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基
   体。
5. 【請求項５】 請求項４記載のインクジェット記録ヘッ
   ド用基体において、 前記絶縁層は、前記切欠部と前記発熱抵抗層とが接触す
   るためのテーパ状開口部を有し、さらに前記開口部のテ
   ーパ面は、法線に対する所定の傾斜角度、好ましくは３
   ０゜以上７５゜以下、を有することを特徴とするインク
   ジェット記録ヘッド用基体。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか一項記載の
   インクジェット記録ヘッド用基体において、 前記発熱抵抗層上に保護層が積層され、さらに前記保護
   層の厚さは、好ましくは０．２〜０．７μｍ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。
7. 【請求項７】 請求項６記載のインクジェット記録ヘッ
   ド用基体において、 前記発熱抵抗層上の保護層の熱伝導率が室温で２０．５
   〜３０ｗ／ｍ・ｋ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。
8. 【請求項８】 請求項６または７記載のインクジェット
   記録ヘッド用基体において、 前記発熱抵抗層上の保護層は、ＳｉＮからなることを特
   徴とするインクジェット記録ヘッド用基体。
9. 【請求項９】 請求項６ないし８のいずれか一項記載の
   インクジェット記録ヘッド用基体において、 前記発熱抵抗層上の保護層上に第２の保護層が積層さ
   れ、さらに該第２の保護層はＴａ膜からなることを特徴
   とするインクジェット記録ヘッド用基体。
10. 【請求項１０】 請求項９記載のインクジェット記録ヘ
    ッド用基体において、 前記第２の保護層は、前記発熱抵抗層上の保護層上の前
    記発熱部に相当する領域のみに積層されたことを特徴と
    するインクジェット記録ヘッド用基体。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれか一項記
    載のインクジェット記録ヘッド用基体において、 前記発熱抵抗層は、ＴａＮ，Ｔａ，ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ
    ₂ ，Ｔｉ−Ｗ，Ｎｉ−Ｃｒ，Ｔａ−Ａｌ，Ｔａ−Ｓｉ，
    Ｔａ−Ｍｏ，Ｔａ−Ｗ，Ｔａ−Ｃｕ，Ｔａ−Ｎｉ，Ｔａ
    −Ｎｉ−Ａｌ，Ｔａ−Ｍｏ−Ａｌ，Ｔａ−Ｍｏ−Ｎｉ，
    Ｔａ−Ｗ−Ｎｉ，Ｔａ−Ｓｉ−Ａｌ，Ｔａ−Ｗ−Ａｌ−
    ＮｉおよびＴａ−Ｓｉ−Ｏからなる群から選択される材
    料から構成されることを特徴とするインクジェット記録
    ヘッド用基体。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし１１のいずれか一項記
    載のインクジェット記録ヘッド用基体において、 前記配線電極は、Ｃｕを０．５重量％以上１０重量％以
    下の範囲で含有するＡｌ合金からなることを特徴とする
    インクジェット記録ヘッド用基体。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし１２のいずれか一項記
    載のインクジェット記録ヘッド用基体を用い、また前記
    発熱抵抗層を有する電気熱変換素子をインク吐出のため
    のエネルギー発生手段としたことを特徴とするインクジ
    ェット記録ヘッド。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載のインクジェット記録
    ヘッドを搭載するための手段を備えたことを特徴とする
    インクジェット記録装置。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載のインクジェット記録
    装置を出力手段とすることを特徴とする情報処理システ
    ム。