JPH0970973A - 液体噴射記録ヘッド、その製造方法および液体噴射記録ヘッドに用いる基体の製造方法 - Google Patents

液体噴射記録ヘッド、その製造方法および液体噴射記録ヘッドに用いる基体の製造方法

Info

Publication number
JPH0970973A
JPH0970973A JP8167657A JP16765796A JPH0970973A JP H0970973 A JPH0970973 A JP H0970973A JP 8167657 A JP8167657 A JP 8167657A JP 16765796 A JP16765796 A JP 16765796A JP H0970973 A JPH0970973 A JP H0970973A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
recording head
substrate
jet recording
liquid jet
protective film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8167657A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiko Tonogaki
雅彦 殿垣
Shigeyuki Matsumoto
繁幸 松本
Hiroshi Sugitani
博志 杉谷
Masami Ikeda
雅実 池田
Norifumi Makino
憲史 牧野
Yasuhiro Naruse
泰弘 成瀬
Seiichi Tamura
清一 田村
Masaaki Izumida
昌明 泉田
Teruo Ozaki
照夫 尾崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to US08/671,368 priority Critical patent/US20020063753A1/en
Priority to JP8167657A priority patent/JPH0970973A/ja
Priority to EP96110391A priority patent/EP0750990A3/en
Priority to US08/671,368 priority patent/US6382775B1/en
Priority to SG1996010178A priority patent/SG60008A1/en
Publication of JPH0970973A publication Critical patent/JPH0970973A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/164—Manufacturing processes thin film formation
    • B41J2/1642—Manufacturing processes thin film formation thin film formation by CVD [chemical vapor deposition]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14088—Structure of heating means
    • B41J2/14112—Resistive element
    • B41J2/14129—Layer structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1601—Production of bubble jet print heads
    • B41J2/1604—Production of bubble jet print heads of the edge shooter type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1631—Manufacturing processes photolithography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/164—Manufacturing processes thin film formation
    • B41J2/1646—Manufacturing processes thin film formation thin film formation by sputtering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/13—Heads having an integrated circuit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信頼性の高い記録ヘッド用基体および記録ヘ
ッドの製造方法を低価格で歩留り良く提供することを目
的とする。 【構成】 液体噴射記録ヘッドは、フォトリソグラフィ
と成膜により、電気熱変換素子と該電気熱変換素子を駆
動する駆動用機能素子と、該駆動用機能素子と電気熱変
換素子とを接続する配線電極と、該配線電極上に設けら
れる保護膜と、を基板に形成した記録ヘッド用基体を用
いている。電気熱変換素子は、ＴａＮ，ＨｆＢ2 ，Ｐｏ
ｌｙ−Ｓｉ，Ｔａ−Ａｌ，Ｔａ−Ｉｒ，Ａｕ，Ａｇから
なる群から選択された材料からなる発熱抵抗体であり、
該発熱抵抗体上の保護膜は、低密度から順次高密度とな
るように堆積された絶縁化合物からなるものである。保
護膜は、前記基体の温度を低温から高温に上げながら、
絶縁材料を前記電気熱変換素子または配線電極上に堆積
することにより形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気熱変換素子と
記録用機能素子を基板上に形成した液体噴射記録ヘッド
（以下単に「記録ヘッド」という）用基体の製造方法、
およびこの記録ヘッド用基体を採用した記録ヘッドの製
造方法に関し、特に、複写機、ファクシミリ、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
オ出力プリンタ等に用いられるインクジェット記録装置
に採用される記録ヘッド用基体を用いた記録ヘッドの製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、記録ヘッドの構成は電気熱変換素
子アレイを単結晶シリコン基板上に形成し、この電気熱
変換素子の駆動回路としてシリコン基板外部にトランジ
スタアレイ等の電気熱変換素子駆動用機能素子を配置
し、電気熱変換素子とトランジスタアレイ間の接続をフ
レキシブルケーブルやワイヤードボンディング等によっ
て行う構成としていた。
【０００３】上述したヘッド構成に対して考慮される構
造の簡易化、あるいは製造工程で生ずる不良の低減化、
さらには各素子の特性の均一化および再現性の向上を目
的として、特開昭５７−７２８６７号公報において提案
されているような電気熱変換素子と機能素子を同一基板
上に設けた記録ヘッドを有するインクジェット記録装置
が知られている。
【０００４】図１は上述した構成による記録ヘッド用基
体の一部分を示す断面図である。図中符号１８０１は単
結晶シリコンからなる半導体基板である。１８０４はＮ
型半導体のエピタキシャル領域、１８１１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、１８０５
はＰ型半導体ベース領域、１８１０は高不純物濃度Ｎ型
半導体のエミッタ領域であり、これらでバイポーラトラ
ンジスタを形成している。１８１６は蓄熱層および層間
絶縁層としての酸化シリコン層、１８１７は発熱抵抗
層、１８１８はアルミ（Ａｌ）の配線電極、１８１９は
保護層としての酸化シリコン層、１８１２はＡｌのコレ
クタ・ベース共通電極、１８２０は保護膜としてのＴａ
層であり、以上で記録ヘッド用の基体を形成している。
ここでは１８２２が発熱部となる。この基体上に天板、
液路が形成されて記録ヘッドを構成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した様
な構造が優れているとはいえ、近年記録装置に対して強
く要求される高速駆動化、省エネルギー化、高集積化、
低コスト化、高信頼性を満足するためには未だ改善の余
地がある。
【０００６】まず第１に、高信頼性を有する記録ヘッド
を低価格で提供しなければならない。そのためには、記
録ヘッドを歩留り良く製造する必要があった。
【０００７】即ち、従来層間膜１８１６、保護膜１８１
９等は、常圧ＣＶＤ、ＰＥ−ＣＶＤ等で３００〜４５０
℃でＰＳＧ，ＢＰＳＧ，ＳｉＯ，ＳｉＯ2 ，ＳｉＯＮ，
ＳｉＮ等で形成していた。この温度では、Ａｌ等の配線
や電極等は、例えば、図２に示す如く、プラズマＣＶＤ
法およびスパッタ法による膜堆積（成長）時にヒロック
と呼ばれるＡｌ等の丘状の隆起（高さ、直径とも２μｍ
程度のものが多い）が生じ、成長し、このヒロック１１
０１，１１０２の凹凸により例えば配線電極１０５間や
これらの配線とＴａの保護膜（例えば図１に示す保護膜
１８２０参照）が短絡し、動作不良が起こり歩留りが低
下することがある。
【０００８】そこで、本発明者は、プラズマＣＶＤ法お
よびスパッタ法による膜堆積時におけるヒロックの成長
を抑制することで基体の歩留りが向上すると確信した。
【０００９】本発明の目的は上述した技術的課題を解決
し、信頼性の高い記録ヘッド用基体および記録ヘッドの
製造方法を低価格で歩留り良く提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の記録ヘッド用基
体の製造方法は、フォトリソグラフィにより、電気熱変
換素子と、該電気熱変換素子を駆動する駆動用機能素子
と、該駆動用機能素子と前記電気熱変換素子とを接続す
る配線電極と、該配線電極上に設けられる保護膜と、を
基板に形成する記録ヘッド用基体の製造方法において、
基体温度を低温から高温に段階的にあるいは連続的に変
えて前記配線電極上に前記絶縁材料を堆積することによ
り前記保護膜を形成することを特徴とするものである。
【００１１】この際、前記工程の低温での基体温度は、
２００℃〜３００℃の範囲とし、高温での基体温度は、
３５０℃〜４００℃の範囲とする。さらに、より好まし
くは、低温での基体温度が、３００℃であり、高温での
基体温度が、３５０℃である。
【００１２】また、前記保護膜は、ＳｉＮ，ＳｉＯ，Ｓ
ｉＯ2 ，ＳｉＯＮ，ＰＳＧ，ＢＳＧ，ＺｒＯ2 ，Ａｌ2
Ｏ3 ，ＳｉＣ，Ｓｉ，Ｔａ2 Ｏ5 から適宜選択される。
但し、低温で形成される保護膜と高温で形成される保護
膜とは、必ずしも同じ材料でなくてもよく、低温形成保
護膜と高温形成保護膜とは、基体温度を切り換えること
によって二層の保護膜として形成することができる。こ
れら二層の保護膜は、前記該材料の全ての組み合わせが
可能である。また、低温形成保護膜と高温形成保護膜と
は、基体温度を徐々に上げることによって両保護膜を連
続的に形成することができる。
【００１３】また、本発明の記録ヘッド用基体の製造方
法は、電気熱変換素子と、該電気熱変換素子を駆動する
為の駆動用機能素子とを有する記録ヘッド用基体の製造
方法において、Ｐ型半導体基板上にエピタキシャル成長
によりＰ型半導体層を形成し、該Ｐ型半導体を利用して
前記駆動用機能素子を形成することを特徴とするもので
ある。
【００１４】さらに、本発明の記録ヘッドの製造方法
は、電気熱変換素子と、該電気熱変換素子を駆動する駆
動用機能素子と、該駆動用機能素子と前記電気熱変換素
子とを接続する配線電極と、該配線電極上に設けられる
保護膜と、を基板に形成して記録ヘッド用基体を作成す
る基体作成工程と、インクを吐出する吐出口を有する吐
出部を前記記録ヘッド用基体上に作成するインク吐出部
作成工程と、を含む記録ヘッドの製造方法において、前
記記録ヘッド用基体の製造工程が、基体温度を低温から
高温に段階的にあるいは連続的に変えて前記配線電極上
に前記絶縁材料をプラズマＣＶＤ法あるいはスパッタに
より堆積することにより前記保護膜を形成する堆積工程
とを含むことを特徴とするものである。
【００１５】ここで、前記電気熱変換素子はＴａＮから
なる発熱抵抗体を有するものであり、ＴａＮの組成は、
モル重量比でＮを基準としてＴａが１．９〜１．０であ
り、あるいは、ＴａＮに代えてＨｆＢ2 ，Ｐｏｌｙ−Ｓ
ｉ，Ｔａ−Ａｌ，Ｔａ−Ｉｒ，ＡｕまたはＡｇを用いて
もよい。
【００１６】本発明の基体の製造方法によれば、耐久性
に優れ、繰り返し加えられる熱衝撃に強く、インクの侵
食やキャビテーションにも強く、高品位の記録画像を長
期にわたって確保できるインクジェット記録ヘッド用の
基体を効率的に得ることができる。
【００１７】また、本発明の記録ヘッドの製造方法によ
れば、低温での保護膜が一層入るために、高温でのＣＶ
Ｄ法による膜堆積（成長）時にヒロックと呼ばれるＡｌ
等の丘状の隆起が生じ、成長するのを防ぐことができ
る。故に、図２に示されるようにヒロック１１０１，１
１０２の凹凸により例えば配線電極１０５間やこれらの
配線とＴａの保護膜が短絡し、動作不良が起こり歩留り
が低下することを防ぐ。その結果、記録ヘッドを歩留り
良く製造することができ、高信頼性を有する記録ヘッド
を低価格で提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明者らが行った実験を
示す。
【００１９】〔実験Ａ〕図３に示される発熱抵抗体の設
けられている発熱抵抗体上方、および少なくとも記録ヘ
ッド内のインクが流れるもしくは滞留する領域下に設け
られた電極上には、通常、保護層が設けられている。こ
の保護層は、これ等電極および熱作用部を形成している
発熱抵抗体をそれ等の上部にあるインクから化学的、物
理的に保護すると共に、そのインクを通じて起こる前記
電極間の短絡および同種電極、殊に選択電極間のリーク
を防止し、さらにインクと電極とが接触し、これに通電
することによって起こる電極の接触を防止するために設
けられる。
【００２０】前記保護層は、設けられる場所によって要
求される特性が各々異なり、例えば熱作用部上において
は、（Ｉ）耐熱性、（II）耐インク性、（III)インク浸
透防止性、（IV）熱伝導性、（Ｖ）酸化防止性、（VI）
絶縁性および（VII)耐破傷性に優れていることが要求さ
れ、熱作用部以外の領域においては熱的条件では緩和さ
れるが、インク浸透防止性、耐インク性、絶縁性および
耐破傷性には充分優れていることが要求される。
【００２１】しかしながら、前記の（Ｉ）乃至（VII)の
特性の総てを所望通りに満足して、保護層を一層のみ
で、しかも熱作用部上および電極上のすべてを覆うこと
のできる保護層用材料は未だ見出されていない。こうし
たことから、実際の記録ヘッドにおいては、その設けら
れる場所によって要求される特性を互いに補い合う種々
の材料を選択し、それ等の材料からなる複数の層で保護
層を形成している。このような多層構成の保護層につい
ては、該保護層についてはもとより、それに隣接する層
との間の接着力が十分に強く、記録ヘッドの製造過程お
よび実際の使用期間にわたって、層間での剥離や浮き上
がりなどの接着力の低下による故障が生じないことが要
求される。
【００２２】他方、これ等とは別に、マルチオリフィス
化タイプのインクジェット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、
製造過程において、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、保護層が形成され
る段階では、保護層の形成されるその裏面はスラップウ
ェッジ部（段差部）のある微細な凹凸状となっているの
で、この段差部における保護層の被覆性（ｓｔｅｐ ｃ
ｏｖｅｒａｇｅ性）が重要である。つまり、この段差部
の被覆性が悪いと、その部分でのインクの浸透が起こ
り、電蝕或は電気的絶縁破壊を起こす原因となる。ま
た、形成される保護層がその製造法により欠陥部の生ず
る確率が比較的多い場合には、その欠陥部を通じて、イ
ンクの浸透が起こり、電気熱変換体の寿命を著しく低下
させる場合が多々ある。
【００２３】これらの理由から、保護層については、段
差部にお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はそれ以上に少ないことがさら
に要求される。
【００２４】特に熱作用面においては、一秒間に数千回
の高温と低温の間の激しい温度変化のサイクルが繰り返
される過酷な条件下にあると共に、熱作用面上のインク
は、高温時には気化しインク中に気泡を生じさせインク
流路内の圧力を高め、また温度の低下に伴って気化した
インクが凝縮して気泡が消滅するに従ってインク流路内
の圧力が低下するという圧力変化が繰り返され、これ等
によって生じる機械的ストレスが常に加わる。このた
め、少なくとも熱作用部上面を覆う様に設けられる保護
層には、特に機械的ストレスに対する耐衝撃性と保護層
を構成する複数の層間の接着性に優れていることが要求
される。
【００２５】そこで、プラズマＣＶＤ法によるＳｉＮ保
護膜の成膜温度を成膜途中で変えて成膜を行った際の発
熱抵抗体の耐断線特性について実験を行った。
【００２６】発熱抵抗体は、上述した本発明による反応
性スパッタリング法でＴａＮ0.8 hex を成膜して作成し
た。成膜条件は、窒素ガス分圧比が２４％、アルゴンガ
スおよび窒素ガスの混合ガスの全圧が７．５ｍＴｏｒ
ｒ、スパッタリングＤＣパワーが２ｋＷ、および基板温
度が２００℃である。図４にその概略図を示した成膜装
置を使用した。
【００２７】図４において３０１はタンタルターゲット
である。このターゲット３０１は平板マグネット３０２
上に設けられ、ターゲット３０１との対向位置には基板
３０４を保持する基板ホルダ３０３が配設されている。
基板３０４は基板ホルダ３０３に取り付けられたヒータ
３０５により基板ホルダ３０３を介して所定温度に加熱
されるように構成されている。基板３０４側とターゲッ
ト３０１側とはＤＣ電源３０６により接続されており、
この電源３０６の通電により基板３０４側とターゲット
３０１側との間に所定の電位差を形成できるように構成
されている。これらターゲット３０１と基板３０４と電
源４０６とはチャンバ３０９内に収容され、配置されて
おり、このチャンバ３０９内はポンプ３０７により真空
状態とされ、取り入れ口３１０からチャンバ３０９内に
所定の混合ガスが送り込まれる。この混合ガスとして
は、例えばアルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ2 ）の混合ガス
を挙げることができる。チャンバ３０９には、その内部
温度を所定温度に制御するためのヒータ３０８が設けら
れている。また、チャンバ３０９の内部には、ターゲッ
ト３０１の前方を開閉するシャッタ３１１が設けられて
いる。このシャッタ３１１は基板３０４上の成膜の膜厚
制御に有効に利用できるものである。
【００２８】下層の蓄熱層１０２，１０３は、それぞれ
熱酸化によるＳｉＯ2 膜、また上層のＳｉＮ保護層１０
６の上部に耐キャビテーション層のＴａ膜１０７を形成
したものである。保護膜の形成には、図５にその概略図
を示したプラズマＣＶＤ装置を使用した。
【００２９】図５においてウエハ９０１は、カーボンで
構成された電極９０２に取り付けられ、電極全体は石英
管９０３中に配置した。そして、ヒータ９０４は石英管
全体を加熱するように構成され、石英管中のウエハおよ
び電極は所定の温度に加熱された。石英管内部は、ポン
プにより排気され、原料ガスが導入されて対向したカー
ボン電極管に４１０ｋＨｚのＲＦ電圧が印加されてウエ
ハ間にプラズマを発生し、０．６μｍ以上１．０μｍ以
下の膜厚の保護層をウエハ９０１上に堆積した。
【００３０】本実験では、成膜温度に応じて他の成膜条
件を次のように設定した。３００℃未満の成膜温度では
ＳｉＨ4 ガスを８００ＳＣＣＭ、ＮＨ3 ガスを７２００
ＳＣＣＭ、圧力を１．５Ｔｏｒｒ、また、３００℃以上
の成膜温度ではＳｉＨ4 ガスを６００ＳＣＣＭ、ＮＨ3
ガスを４８００ＳＣＣＭ、圧力を２．０Ｔｏｒｒとし
た。
【００３１】図６に本実験の結果である保護層ＳｉＮの
成膜温度に対する発熱抵抗体の破断電圧比Ｋb （Ｋb ＝
Ｖb ／Ｖth）を示す。
【００３２】記録ヘッドの実駆動電圧は、１．２Ｖ
th（発泡する閾電圧Ｖthの１．２倍相当の電圧）であ
り、個々のばらつきを考慮しても、Ｋb は１．３以上あ
れば問題はなく、１５０℃以上の成膜温度で得られた膜
は、記録ヘッドとして用いることができる。また、より
信頼性を高めるためには、成膜温度は２００℃以上が望
ましいことが判った。また、成膜温度が３００℃以上で
は、Ｋb 値が約１．８以上であるという、高信頼性の発
熱抵抗体を得ることができた。
【００３３】これらの成膜温度依存性は、特に低温度領
域においては原料ガスの反応が不充分で、未反応のＳｉ
−Ｈ、Ｎ−Ｈ等が膜中に多量に残存し、膜の密度が疎で
あり、膜構成分子の結合力が不十分なためと思われる。
【００３４】成膜温度が３５０℃以上では、緻密で堅固
なＳｉＮ膜によりＴａＮ0.8 hex 層が覆われ、ＴａＮ
0.8 hex 層の変質を抑制し、信頼性の高いインクジェッ
ト記録ヘッドが得られた。
【００３５】〔実験Ｂ〕次に、図３を示す層構成におけ
る保護層１０６の成膜時における下地の配線部への影響
について、検討した。
【００３６】図３に示す従来の層構成においては、Ａｌ
またはＡｌ合金による配線１０５の形成後に、０．６μ
ｍ以上１．０μｍ以下の膜厚の保護膜１０６を形成す
る。保護膜および層間膜として、常圧ＣＶＤ、プラズマ
ＣＶＤ等により、３００℃以上４５０℃以下で、ＰＳ
Ｇ，ＢＰＳＧ，ＳｉＯ，ＳｉＯ2 ，ＳｉＯＮ、およびＳ
ｉＮが形成される。
【００３７】ところがこの従来技術においては、図２に
示すように、保護膜成膜時の加熱により、良く知られて
いるようにヒロック１１０１と呼ばれる高さ１μｍ以上
２μｍ以下程の隆起を生ずる。また、ウィスカー１１０
２と呼ばれるヒゲ状で高さが数μｍ以上にも達する突起
を生ずることもある。
【００３８】これらが生じると保護膜の被覆性が不良と
なり、さらに上方に形成される耐キャビテーション層の
ＴａとＡｌ配線とが電気的に短絡して動作不良が生じる
ため、ヒロック１１０１、あるいはウィスカー１１０２
の大きさや発生密度は、インクジェット記録装置の信頼
性や製造歩留りへの影響が極めて著しい。
【００３９】本実験においては、前記実験ＣにおけるＳ
ｉＮ保護層について、その成膜温度とＡｌヒロック、Ａ
ｌウィスカー、および保護膜の膜質について検討を行っ
た。その結果を表１に示す。
【００４０】表１において、成膜温度の項の１００℃な
いし４５０℃の各数値は、それぞれの数値の一定温度で
一定時間膜堆積をしたことを示す。ヒロック又はウィス
カー抑制の項目では、ヒロック又はウィスカーの成長が
かなり観測されたものは×、若干観測されたものは△、
ほとんど観測されなかったものは○とした。また、膜質
の項目では、特に疎であるものは×、やや疎であるもの
は△、密なものは○とした。
【００４１】
【表１】
【００４２】表１より、１００℃以上３００℃以下で膜
堆積を行うとヒロック又はウィスカーはあまり成長しな
かったことが判る。すなわち、数、大きさ（存在する密
度および高さ）とも小さく、成長が抑制されている。し
かし、低温で堆積、形成された膜は、膜質が比較的
「疎」であり、この膜を有する基体および記録ヘッドの
上述Ｋb 値の低下等の信頼性低下を招くことがある。ま
た、１５０℃以下の温度では、ＣＶＤ装置の構成上、温
度制御が困難となる。従って、Ａｌ配線のヒロックおよ
びウィスカーの成長を抑えつつ、しかも膜質が比較的密
であるＳｉＮ保護層を得るのに好適な成膜温度は、２０
０℃以上３００℃以下であることが判った。
【００４３】〔実験Ｃ〕次に膜堆積を２段階に分けて、
それぞれの膜堆積の成膜温度を変えて保護膜形成を行っ
た。第１段階目の成膜は、表１の結果からヒロック又は
ウィスカー抑制の効果が認められた成膜温度である２０
０℃、２５０℃および３００℃で行った。成膜装置およ
び成膜温度以外の成膜条件は実験Ｃと同様である。評価
を上記と同様にして行なった。結果を表２に示す。
【００４４】表２において、成膜温度２００〜３５０と
あるのは、２００℃で約１５００Åの膜厚の膜堆積を行
った後、３５０℃で４５００Å以上８５００Å以下の膜
厚の膜堆積を行ったことを示す。
【００４５】なお、図７は２段階成膜における膜堆積開
始からの時間と膜厚および炉内温度との関係を示すグラ
フである。図７の例では、膜の堆積開始、成長初期の温
度を２００℃とし、堆積温度を徐々に上げ、膜の堆積の
成長後期の温度を３５０℃としたところで、堆積温度を
一定に保持しつつ、そのまま堆積は継続している。この
ときの膜厚は堆積開始からほぼ一定して増加している
が、成長初期の保護膜は、相対的に堆積温度が高い成長
後期の保護膜と比べて密度が低く、その密度は堆積温度
の上昇に伴って高くなっている。
【００４６】
【表２】
【００４７】この２段階成膜によれば、第１段階目の成
膜温度２００℃以上３００℃以下、第２段階目の成膜温
度が３５０℃以上４００℃以下の時にヒロック又はウィ
スカーの成長が著しく抑制され、膜質も密で堅固な膜で
覆われ、信頼性の高い保護膜が形成できた。
【００４８】これは、第２段階目の高い成膜温度で密な
膜を成膜する際に、第２段階目の成膜温度より低い温度
で成膜した第１段階目の膜が、Ａｌ配線に発生する局部
的な応力を上から押えることによって、Ａｌのヒロック
又はウィスカーの成長を抑制することによる。
【００４９】本実験では図５に示した多数枚バッチ方式
で量産性に優れ、反応室全体が加熱される、いわゆるホ
ットウォールタイプのプラズマＣＶＤ装置を使用した
が、電極が平行平板型のバッチ処理式のもの、あるいは
基板の置かれる基板支持体（サセプター）が加熱される
コールドウォールタイプの枚葉処理式のものでもよい。
【００５０】保護膜は、ＳｉＮ膜に限らずＳｉＯ2 膜、
ＳｉＯＮ膜、ＳｉＯ，ＳｉＣ，Ｓｉ，ＰＳＧ，ＢＳＧ，
ＢＰＳＧ，ＺｒＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｔａ2 Ｏ5 膜あるい
は常圧ＣＶＤ法およびスパッタ法による膜であってもよ
い。また、これらの組み合わせの２段階成膜でもよい。
【００５１】本実施態様例のインクジェット記録ヘッド
用基体は、抵抗層の上にプラズマＣＶＤ法により保護層
を形成する際に、比較的低い基板温度で成膜する工程と
比較的高い基板温度で成膜する工程を連続して行うこと
により形成することは好ましいものである。
【００５２】この際、前段の工程の基板温度は２００℃
乃至３００℃の範囲とし、後段の工程の基板温度は３５
０℃乃至４００℃の範囲とすることが好ましい。このよ
うにして得られたインクジェット記録ヘッド用基体は、
上述した電極層に生じるヒロック現象を抑制することが
できるものであり、当該基体を使用したインクジェット
記録ヘッドは極めて優れたインクジェット記録ヘッド特
性を発揮するものである。
【００５３】以下に、本発明のインクジェット記録ヘッ
ド用基体の態様を述べる。
【００５４】図３は、本発明にかかる発熱抵抗体が好適
に用いられるインクジェット記録ヘッド用基体の一例と
しての模式的断面図である。
【００５５】インクジェット記録ヘッド用基体１００
は、基板１０１上に、一般に蓄熱層１０２，１０３が設
けられている。この蓄熱層１０２，１０３は、発熱抵抗
体に電圧印加されたエネルギーをインクに効率良く伝え
るようにするために設けられ、該蓄熱層は、熱伝導度の
悪い材料で構成される。前記蓄熱層１０３は絶縁層を兼
ねている。
【００５６】前記蓄熱層１０３の上に発熱抵抗体を形成
する抵抗層１０４を設け、この抵抗層１０４の上に、良
好な電気伝導性を有する材料で構成される配線層１０５
が積層されている。そして、該配線層１０５が配されて
いない部分が発熱抵抗体となる構成のものである。
【００５７】この構成においては、配線１０５を介して
発熱抵抗体に電気信号が印加されると、該発熱抵抗体は
発熱するところとなる。さらに、インクジェット記録ヘ
ッド用基体１００において、配線１０５や発熱抵抗体を
被覆する目的で、保護層１０６を設けることができる。
この保護層１０６は、インクとの接触や、インクの浸透
による発熱抵抗体あるいは配線１０５の電蝕や電気的絶
縁破壊を防止することに寄与する。保護層１０６上には
一般に、耐キャビテーション層１０７が設けられる。該
耐キャビテーション層は、保護層１０６と発熱抵抗体
を、インクの吐出の際に該発熱抵抗体が発熱してインク
の吐出がなされ、その際の気泡の消泡により発生するキ
ャビテーションから保護する目的で設けられる。
【００５８】本発明で述べられる発熱抵抗体および層構
成を有するインクジェット記録ヘッド用基体について、
該基体中に駆動用機能素子であるバイポーラ型のＮＰＮ
トランジスタ１８２１をＰ型シリコン基板１８０１上に
形成したものについて説明する。
【００５９】以下、図面を参照しながら本発明について
詳細に説明するが、本発明は以下の態様に限定されるこ
とはなく、本発明の目的が達成され得るものであればよ
い。
【００６０】図１は、本発明により製造される記録ヘッ
ド用基体の一例の模式的断面図である。
【００６１】記録ヘッド用基体としての基体１８００
は、電気熱変換素子である熱作用部１８１０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１８２
１とをＰ型シリコン基板１８０１上に形成したものであ
る。
【００６２】図１において、１８０１はＰ型シリコン基
板、１８０２は機能素子を構成するためのＮ型コレクタ
埋込領域、１８０３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、１８０４はＮ型エピタキシャル領
域、１８０５は機能素子を構成するためのＰ型ベース領
域、１８０６は素子分離のためのＰ型アイソレーション
埋込領域、１８０７は機能素子を構成するためのＮ型コ
レクタ埋込領域、１８０８は素子を構成するための高濃
度Ｐ型ベース領域、１８０９は素子分離のための高濃度
Ｐ型アイソレーション領域、１８１０は素子を構成する
ためのＮ型エミッタ領域、１８１１は素子を構成するた
めの高濃度Ｎ型コレクタ領域、１８１２はコレクタ・ベ
ース共通電極、１８１３はエミッタ電極、１８１４はア
イソレーション電極である。ここに、ＮＰＮトランジス
タ１８２１が形成されており、１８０２，１８０４，１
８０７，１８１１のコレクタ領域がエミッタ領域１８１
０とベース領域１８０５，１８０８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、Ｐ型アイソレーション領
域１８０７、高濃度Ｐ型アイソレーション領域により各
セルが包囲され電気的に分離されている。
【００６３】ここで、ＮＰＮトランジスタ１８２１は、
Ｎ型コレクタ埋込領域１８０２およびＮ型コレクタ埋込
領域１８０２を介してＰ型シリコン基板１８０１上に形
成された２つの高濃度Ｎ型コレクタ領域１８１１と、Ｎ
型コレクタ埋込領域１８０２およびＰ型ベース領域１８
０５を介して高濃度Ｎ型コレクタ領域１８１１の内側に
形成された２つの高濃度Ｐ型ベース領域１８０８と、Ｎ
型コレクタ埋込領域１８０２およびＰ型ベース領域１８
０５を介して高濃度Ｐ型ベース領域１８０８に挟まれて
形成された高濃度Ｎ型エミッタ領域１８１０とによりＮ
ＰＮ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１８１１と高濃度Ｐ型ベース領域１８０８とがコ
レクタ・ベース共通電極１８１２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１８２１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１８０３、Ｐ型アイソレーシ
ョン領域１８０６および高濃度Ｐ型アイソレーション領
域１８０９が順次形成されている。また、抵抗層１８１
７が、Ｎ型エピタキシャル領域１８０４、蓄熱層１８１
５および該蓄熱層１８１５と一体的に設けられた蓄熱層
を兼ねる層間膜１８１６を介してＰ型シリコン基板１８
０１上に形成されており、抵抗層１８１７上に形成され
た配線電極１８１８が切断されて接続端面である２個の
エッジ部１８１８′をそれぞれ形成することにより、熱
作用部１８２２が構成されている。
【００６４】前記記録ヘッド用の基体１８００は全面が
熱酸化膜等で形成される蓄熱層１８１５で覆われてお
り、機能素子から各電極１８１２，１８１３，１８１４
がＡｌ等で形成されている。なお、各電極１８１２，１
８１３，１８１４は、図８および図９に拡大（電極１８
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（３０度以上７５度以下）
の傾いた側面（端部）を有している。
【００６５】前記基体１８００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１８
０１上に、コレクタ・ベース共通電極１８１２、エミッ
タ電極１８１３およびアイソレーション電極１８１４が
形成された蓄熱層１８１５で覆ったもので、その上層に
は常圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法
等によるシリコン化合物のＳｉＯ，ＳｉＯ2 ，ＳｉＮ，
ＳｉＯＮ等からなる層間膜１８１６が形成されている。
各電極１８１２，１８１３，１８１４を形成するための
Ａｌ等は傾いた側面を有するため、層間膜１８１６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１
８１６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１８１６を部分的に開孔
して、コレクタ・ベース共通電極１８１２、エミッタ電
極１８１３およびアイソレーション電極１８１４と電気
的に接続し、かつ層間膜１８１６上で電気的な配線を形
成するためのＡｌ等の配線電極１８１８が設置される。
即ち、層間膜１８１６を部分的に開孔した後に、反応性
スパッタリング法によるＴａＮ0.8 hex の微細な多結晶
により構成される抵抗層１８１７と、蒸着法あるいはス
パッタリング法によるＡｌ等の配線電極１８１８で構成
された電気熱変換素子が設けられている。
【００６６】図１０は電気熱変換素子の拡大された断面
図であり、図１１は電気熱変換素子の拡大された平面図
である。
【００６７】Ａｌ等の配線電極１８１８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（および
側面部）１８１８′を有している。さらに、図１に示す
電気熱変換素子の熱作用部１８２２上には、スパッタリ
ング法またはＣＶＤ法によってＳｉＯ，ＳｉＯ2 ，Ｓｉ
Ｎ，ＳｉＯＮ，ＳｉＣ，Ｓｉ，ＰＳＧ，ＢＳＧ，ＢＰＳ
Ｇ，ＺｒＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｔａ2 Ｏ5 の保護膜１８２
０およびＴａ等の保護膜１８１６が層間膜１８１９と一
体的に設けられている。
【００６８】さらに、この基体１８００は、配線電極１
８１８のエッジ部（または側面部）１８１８′（図１１
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１８１２、エミッタ電極１８
１３およびアイソレーション電極１８１４のエッジ部、
両側面の形状も、図８，図１２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。
【００６９】また、第１の保護膜１８１９におけるステ
ップカバレージ性も極めて良好にすることができるた
め、第１の保護膜１８１９の厚さをエッジ部１８１８′
の形状がほぼ垂直なときよりも薄く（例えば、０．６μ
ｍ以上１．０μｍ以下）することができた。その結果、
熱作用部１８２２で発生した熱エネルギーを効率的にか
つ高速にインクに伝達することができるとともに、第１
の保護膜１８１９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。
【００７０】さらに、層間膜１８１６、保護膜１８１９
等をプラズマＣＶＤ法およびスパッタ法によりＳｉＯ，
ＳｉＯＮ，ＳｉＮ，ＳｉＯ2 ，ＳｉＣ，Ｓｉ，ＰＳＧ，
ＢＳＧ，ＢＰＳＧ，ＺｒＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｔａ2 Ｏ5
等で形成する際、膜成長初期ににおいて、膜の下層を２
００℃以上３００℃以下の低温で成長させた後、その上
に、さらに３５０℃以上４００℃以下の温度で膜の上層
を成長させる方法を用いた。すなわち、高温で成膜する
際に成長するヒロックまたはウィスカーを、低温で成膜
した膜がその成長を抑制する作用があるため、従来、例
えば２５０℃以上４５０℃以下の温度範囲で成膜中に、
その成膜温度を複数段階に変化させることなく、一定の
温度で一度に膜成長させた場合に較べ、上述したヒロッ
ク又はウィスカーによる配線短絡が低減でき、製品の歩
留りを著しく改善することができた。なお、以下では配
線電極以外の各電極に関しては、エッジ部（接続端面）
についても側面と記す。
【００７１】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。
【００７２】図１３は、図１に示した基体１８００の駆
動方法を説明するための模式図である。
【００７３】ここでは、図１および図１３に示すよう
に、コレクタ・ベース共通電極１８１２がダイオードの
アノード電極に対応し、エミッタ電極１８１３がダイオ
ードのカソード電極に対応している。即ち、コレクタ・
ベース共通電極１８１２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ＮＰ
Ｎ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１８１３
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。
【００７４】ここでは、さらに、アイソレーション電極
１８１４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。
【００７５】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１８０２の濃度を１×１０18ｃｍ-3以上
とすること、Ｐ型ベース領域１８０５の濃度を５×１０
14ｃｍ-3以上５×１０17ｃｍ-3以下とすること、さらに
は、高濃度ベース領域１８０８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１８０１
およびアイソレーション領域を経てグランドに落ちる漏
れ電流の発生を防ぐことができる。
【００７６】前記基体の駆動方法についてさらに詳述す
る。
【００７７】図１３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
な機能素子がたとえば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。
【００７８】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
ギがインクに状態変化を生起させて、気泡を発生させ吐
出口よりインクを吐出させる。
【００７９】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。
【００８０】このとき、Ｐ型シリコン基板１８０１はア
イソレーション領域１８０３，１８０９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１８０３，１８０６，１８０９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。
【００８１】こうして構成された基体１８００は、図１
４，図１５に示したように、複数の吐出口２０７に連通
するインク路２０６を形成するための感光性樹脂などか
らなるインク路壁部材およびインク供給口２１１を有す
る天板２０５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２０８とすることができる。この場
合、インク供給口２１１から供給されるインクが内部の
共通液室２１０へ蓄えられて各インク路２０６へ供給さ
れ、その状態で基体１８００の熱作用部１８２２を駆動
することで、吐出口２０７からインクの吐出がなされ
る。
【００８２】次に、上述したダイオードアレイではな
く、例えば、論理回路等の駆動素子を記録ヘッドと同一
基板上に作成した例を示す。
【００８３】記録装置の高密度化、高画質化および高速
化のために、吐出口の数は増大する。この時の記録ヘッ
ドと記録装置間の結線数の増大や電気エネルギーのロス
をさらに低減し、効率のよい駆動を行うための例を以下
に示す。
【００８４】ここでは、発熱抵抗体の構成される基板と
同一の基板に、ＭＯＳトランジスタで構成される駆動信
号処理のためのシフトレジスタ、および発熱抵抗体を発
熱させるための高耐圧バイポーラトランジスタにより構
成されるパワートランジスタが含まれる。
【００８５】これら駆動素子は、一般的にＢｉ−ＣＭＯ
Ｓ技術と呼ばれる半導体技術によりＳｉ基板に形成さ
れ、このＳｉ基板と同一の基板にさらに熱作用部が形成
される。
【００８６】図１６に、主要素子を縦断するよう切断し
た時の模式的断面図を示す。
【００８７】Ｐ導電体のＳｉ基板２４０１にＡｓ等のド
ーパントをイオンプランテーションおよび拡散の手段に
より導入し、Ｎ型埋込層２４０２を形成し、上層にＮ型
エピタキシャル層２４０３を５μｍ以上１０μｍ以下の
厚さに形成する。
【００８８】また、前記エピタキシャル層２４０３にＢ
等の不純物を導入し、Ｐ型ウエル領域２４０４を形成す
る。その後、フォトリソグラフィと酸化拡散およびイオ
ンプランテーション等の不純物導入を繰り返してＮ型エ
ピタキシャル領域にＰ−ＭＯＳ２４５０、Ｐ型ウエル領
域にＮ−ＭＯＳ２４５１が構成される。Ｐ−ＭＯＳ２４
５０およびＮ−ＭＯＳ２４５１は、それぞれ厚さ数百Å
のゲート絶縁膜２４１５を介して４０００Å以上５００
０Å以下の厚さにＣＶＤ法で堆積したｐｏｌｙ−Ｓｉに
よるゲート配線２４１５およびＮ型あるいはＰ型の不純
物導入をしたソース領域２４０５、ドレイン領域２４０
６等で構成される。
【００８９】また、パワートランジスタとなるＮＰＮ型
トランジスタ２４５３は、やはり不純物導入および拡散
等の工程によりＮ型エピタキシャル層中にコレクタ領域
２４１１、ベース領域２４１２、エミッタ領域２４１３
等で構成される。
【００９０】また、各素子間は、５０００Å以上１００
００Å以下の厚さのフィールド酸化により、酸化膜分離
領域２４５３を形成し、素子分離されている。このフィ
ールド酸化膜は、熱作用部２４５５下においては一層目
の蓄熱層２４１４として作用する。
【００９１】各素子が形成された後、層間絶縁膜２４１
６が約７０００Åの厚さにＣＶＤ法によるＰＳＧ，ＢＰ
ＳＧ等で堆積され、熱処理により平坦化処理等をされて
からコンタクトホールを介し、一層目のＡｌ電極２４１
７により配線が行われている。
【００９２】その後、プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ等
の層間絶縁膜２４１８を１００００Å以上１５０００Å
以下の厚さに堆積し、さらにスルーホールを介して、抵
抗層２４１９を約１０００Åの厚さの本発明にかかるＴ
ａＮ0.8 hex 膜をＤＣスパッタ法により形成した。
【００９３】次に、前述の実験Ｂおよび実験Ｃでも述べ
たように、保護膜２４２１は、プラズマＣＶＤによりＳ
ｉＮ膜が２００℃以上３００℃以下および３５０℃以上
４００℃以下の２段階成膜により、約１００００Åの厚
さに成膜される。
【００９４】最上層には耐キャビテーション膜２４２２
がＴａ等で約２０００Åの厚さに堆積され、パッド部２
４５４を開口して形成する。
【００９５】最後に約４００℃にてＨ2 雰囲気中でアニ
ールが行われ、記録ヘッド基体が完成する。
【００９６】最後のアニール工程により、ＡｌとＳｉ基
板との間のコンタクト性の改善や、種々の熱処理および
プラズマ処理工程等で素子の受けるダメージの回復が図
られている。
【００９７】記録ヘッド基体完成後は、上述した例と同
様にしてインクの吐出のための吐出口等が形成されてイ
ンクジェット記録ヘッドとなる。
【００９８】ここでは、パワートランジスタをバイポー
ラトランジスタにて構成したが、ＭＯＳトランジスタに
より構成してもよい。
【００９９】本発明のインクジェット記録ヘッドに適用
し得る記録用の液体（インク）としては様々なものが使
用可能であるが、一般的には、染料０．５ｗｔ％〜２０
ｗｔ％、（多価）アルコール、ポリアルキレングリコー
ル等の水溶性有機溶剤１０ｗｔ％〜９０ｗｔ％のインク
組成を持つものを好ましく用いることができ、その具体
的なインク組成の一例としては、Ｃ．Ｉフードブラック
２を３ｗｔ％、ジエチレングリコールを２５ｗｔ％、Ｎ
−メチル−２−ピロリドンを２０ｗｔ％、水を５２ｗｔ
％とする構成を挙げることができる。
【０１００】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２
１００の一例を示す概観斜視図である。
【０１０１】記録ヘッド２２００は、駆動モータ２１０
１の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア２１０２，２１
０３を介して回転するリードスクリュー２１０４の螺旋
溝２１２１に対して係合するキャリッジ２１２０上に搭
載されており、前記駆動モータ２１０１の動力によって
キャリッジ２１２０とともにガイド２１１９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２１０６上に搬送される記録用
紙Ｐ用の紙押え板２１０５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２１０６に対して押圧す
る。
【０１０２】２１０７，２１０８はフォトカプラであ
り、キャリッジ２１２０のレバー２１０９のこの域での
存在を確認して駆動モータ２１０１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。２１１０
は上述の記録ヘッド２１１０の全面をキャップするキャ
ップ部材２１１１を支持する支持部材で、２１１２は前
記キャップ部材２１１１内を吸引する吸引手段で、キャ
ップ内開口２１１３を介して記録ヘッド２２００の吸引
回復を行う。２１１４はクリーニングブレードで、２１
１５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２１１６に、これらは支持されて
いる。クリーニングブレード２１１４は、この形態でな
く周知のクリーニングブレードが本実施例に適用できる
ことはいうまでもない。
【０１０３】また、２１１７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２１２０と係合するカ
ム２１１８の移動に伴って移動し、駆動モータ２１０１
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。前記記録ヘッド２２００に設けられた発熱
部２１１０に信号を付与したり、上述した各機構の駆動
制御を司ったりする記録制御部は、記録装置本体側に設
けられている（不図示）。
【０１０４】上述のような構成のインクジェット記録装
置２１００は、前記記録媒体給送装置によってプラテン
２１０６上に搬送される記録用紙Ｐに対し、記録ヘッド
２２００が前記記録用紙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２２００は上
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。
【０１０５】また、インクジェット記録装置には、記録
ヘッドに対してインクを吐出させるための電気信号を付
与するための電気信号付与手段を有している。また、イ
ンクジェット記録装置としては、上述のような記録媒体
に記録を行う形態だけではなく、布等に模様を描いて記
録する捺染装置も、その一態様である。この捺染装置に
おいては、長い反物に連続して記録を行うため、記録途
中での断線や抵抗値の変動の大きな変動による記録品位
の低下の生じにくい本発明の発熱抵抗体を備えるインク
ジェット記録ヘッドの適用は特に望ましいものである。
【０１０６】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）の提唱する、熱エネルギーを利用
してインクを吐出す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。
【０１０７】そ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
を用いて行なうものが好ましい。
【０１０８】この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。なお、前記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第４，３１３，１２４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なう
ことができる。
【０１０９】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５９−１２３６７０号公報や熱
エネルギーの圧力波を吸収する開口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
づいた構成としても本発明は有効である。
【０１１０】さらに、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うよう
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よいが、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。
【０１１１】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。
【０１１２】また、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
手段などを付加することは本発明の効果を一層安定化で
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。
【０１１３】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ってで
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。
【０１１４】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あるい
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
ものであればよい。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などのような、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５４−５６
８４７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。
【０１１５】以下、具体的な実施例により本発明をさら
に詳細に説明する。
【０１１６】［実施例１］図３のインクジェット記録ヘ
ッド用の基板において、成膜直前に同一装置内で基板表
面をプラズマクリーニングにより該表面を清浄化した。
蓄熱層１０２は熱酸化法によりＳｉＯ2 を１．２μｍの
厚さに形成させ、さらに層間絶縁を兼ねる蓄熱層１０３
層をプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯＮを１．２μｍの厚
さに堆積させた。
【０１１７】ここで、抵抗層１０４として、Ｘ線回折パ
ターン（II）の微細な多結晶質ＴａＮ0.8 hex 膜を１０
００Åの厚さに反応性スパッタリング法により形成し
た。該ＴａＮ0.8 hex 膜は、本実施例においては、反応
性スパッタリング法により以下の条件にて成膜して抵抗
層１０４とした。即ち、窒素ガス分圧比が２４％、アル
ゴンガスと窒素ガスの混合ガスの全圧が７．５ｍＴｏｒ
ｒ、スパッタリングＤＣパワーが２．０ｋＷ、雰囲気温
度が２００℃、基板温度が２００℃で反応性スパッタリ
ングを行い、その膜のＸ線回折ピークは、ＴａＮ
0.8 hex （１００）面の配向が強いもので、その面間隔
は、ｄ＝２．５５Åであった。また、２Θ＝約３１度に
弱いＴａＮ0.8 hex （００１）の回折ピークが観察され
た。
【０１１８】微細な多結晶質ＴａＮ0.8 hex 膜の上に
は、熱作用部１０８に、インクを吐出させるために発生
する熱エネルギーを供給するための導電体であるＡｌを
５５００Åの厚さにスパッタリング法により堆積させ
た。該Ａｌ層は、発熱抵抗体の堆積後、大気中に取り出
す前に同一装置内で連続的にスパッタリングにより成膜
する。この連続成膜により、抵抗層とＡｌ配線とは、不
純物や水分の侵入が抑制されるとともに、両層の密着性
が良く信頼性の高い記録ヘッド基体の作成が可能であ
る。
【０１１９】その後、前記Ａｌ層とＴａＮ0.8 hex 層と
を所定の形状にパターニングする。熱作用部１０８は、
図３のようにＴａＮ0.8 hex 層上のＡｌ層を取り除いた
領域である。
【０１２０】保護膜１０６としては、プラズマＣＶＤ法
により、第一層の保護膜ＳｉＮを３００℃で、約１５０
０Å堆積させた後、第二層の保護膜ＳｉＯ2 を３５０℃
で約８５００Å、計１μｍ程度堆積させ、その後、ＤＣ
スパッタリング法によりＴａ膜を２０００Åの厚さに堆
積させて、耐キャビテーション層１０７とし、基体を形
成した。
【０１２１】ここで、１０３層と１０６層は同一のプラ
ズマＣＶＤ成膜装置を用い、成膜条件を所定の条件に制
御して形成し、さらに、１０４層と１０７層も同一の反
応性スパッタリング成膜装置で同じＴａターゲットを用
い、成膜条件を所定の条件に制御して２種の膜を形成し
た。これにより用いる成膜装置数が少ないため、装置内
でのコンタミネーションが少なくなり、さらにはバッチ
開放を極力減らすことにより、歩留りと稼働率の高い生
産プロセスが可能となった。
【０１２２】図１８に、ＳＳＴ試験の結果を示した。こ
のＳＳＴ試験は、本実施例１の発熱抵抗体を形成する抵
抗層を備えるインクジェット記録ヘッドを作製して、上
述の破断電圧を測定したのと同様にして、電気熱変換体
に７μｓｅｃの矩形電圧を２ｋＨｚで１×１０5 パルス
を与え、０．０５Ｖth毎に印加電圧を上げながら抵抗値
を測定し、電気熱変換体が断線するに至るまでの抵抗値
の変化を測定したものである。なお、ＳＳＴ試験は、発
熱抵抗体にパルスを印加するだけで、インクの吐出は行
わない。
【０１２３】実施例１の二層保護膜によるＡｌ電極のス
テップカバレージ性は極めて良好で、図１２における微
細な多結晶質ＴａＮ0.8 hex 膜を発熱抵抗体とした場合
の電気熱変換体の抵抗値の変化は極めて小さく、また、
その破断電圧比Ｋb （Ｋb ＝印加電圧／発泡電圧）が、
約１．６Ｖthの値であることが判った。
【０１２４】ＨｆＢ2 が発熱抵抗体としてインクジェッ
ト記録ヘッド用基体に用いられ始めた頃の該発熱抵抗体
への駆動電圧の印加は、インクを吐出するための主パル
スのみのシングルパルス駆動が主流であったが、近年
は、インクの吐出量をコントロールしたり、ヘッドの温
度調節を行うための発熱を目的とする副パルスを印加す
る、いわゆるダブルパルス駆動に変わってきている。
【０１２５】従来、シングルパルスの駆動電圧は、発熱
抵抗体の耐久性を考慮して１．１Ｖth〜１．２Ｖth間に
設定されていた。
【０１２６】一方、ダブルパルス駆動は、主パルスと、
副パルスと、その間の休止時間と、からなり、例えば、
低温度の下で吐出量が減っている時には、画品位の安定
のための吐出量の増加を副パルス幅を長く設定するなど
の調整で行うものである。その結果、印加エネルギーを
シングルパルス時の印加電圧に換算すると、最大１．３
Ｖthの駆動電圧が存在するようになった。つまり、ダブ
ルパルス化により、発熱抵抗体への印加エネルギーが高
くなってきている。
【０１２７】そこで、図１９に、最大駆動電圧である
１．３Ｖthでのヒートパルス耐久試験（ＣＳＴ試験）の
結果を示す。ＣＳＴ試験は、発熱抵抗体にパルスを印加
するだけであり、記録ヘッド内にはインクは入っていな
い。
【０１２８】この実験結果から、本発明による二層の保
護膜を用いた電気熱変換体は、ほぼ０％の抵抗値変化で
あることが判った。
【０１２９】図２０に実施例１の発熱抵抗体を備えるヘ
ッドを作製し、インクジェット記録装置としてＢＪ１０
Ｖ（キヤノン（株）商品名）を実験用に改造した装置に
取り付けて印字耐久試験を行った結果を示す。該試験は
Ａ４の用紙にＢＪ１０Ｖに組み込まれているテスト印字
パターンを印字させて行なった。インクはＢＪ１０Ｖに
用いられるインクカートリッジのインクをそのまま用い
た。この場合の駆動電圧も１．３Ｖthである。
【０１３０】実施例１の二層保護膜を用いたヘッドは、
ＣＳＴ試験と同様に抵抗値の変化もほぼ０％であり、良
好な耐久性を示すことが判った。
【０１３１】［実施例２］インクジェット記録ヘッドの
保護膜１０６として、プラズマＣＶＤ法により、第一層
の保護膜ＳｉＮを３００℃で、約１５００Å堆積させた
後、第二層の保護膜ＳｉＮを３５０℃で約８５００Å、
計１μｍ堆積させて基体を形成し、インクジェット記録
ヘッドを作成した。その他の層構成および成膜方法は、
実施例１と同様である。
【０１３２】図１８に実施例２のインクジェット記録ヘ
ッドを用いて行ったＳＳＴ試験の結果を示す。ＳＳＴ試
験の条件は実施例１の場合と同様であった。
【０１３３】実施例２は、破断電圧比Ｋb が１．８Ｖth
と良好な値を有していることが判った。
【０１３４】図１９にＣＳＴ試験の結果を示す。このＳ
ＳＴ試験の条件も実施例１の場合と同様であった。
【０１３５】実施例２は、実施例１と同様に抵抗値の変
化がほとんどないという良好な結果を得た。
【０１３６】図２０に実施例２のインクジェット記録ヘ
ッドを実施例１と同様のＢＪ１０Ｖ改造機を用いて印字
耐久試験を行なった結果を示す。
【０１３７】実施例２は、実施例１と同様に抵抗層の抵
抗値の変化はほぼ０％であり良好な特性が得られた。
【０１３８】［比較例１］実施例２の保護膜ＳｉＮを、
プラズマＣＶＤ法により、（１）２００℃で約１μｍ堆
積させて基体を形成し、作製したインクジェット記録ヘ
ッドを比較例１−１、また、（２）３５０℃で約１μｍ
堆積させて基体を形成し、作製したインクジェット記録
ヘッドを比較例１−２とする。
【０１３９】図１８に比較例１−１と比較例１−２それ
ぞれの抵抗層を用いた電気変換体を用いて行ったＳＳＴ
試験の結果を示す。該実験は前述の実施例１および２と
同様にして行なった。
【０１４０】比較例１−１は、保護膜ＳｉＮが疎である
ため、ピンホールを介して、アルカリ性インクがＡｌ配
線を腐食し、抵抗値が増加して、破断電圧比Ｋb が１．
３Ｖthと低くなることが判った。
【０１４１】比較例１−２は、高温で保護膜ＳｉＮを成
膜中に、Ａｌ上のヒロックが成長したため、耐キャビテ
ーション膜Ｔａと短絡し、抵抗値が減少して、破断電圧
比Ｋ b が１．３Ｖthと低くなることが判った。
【０１４２】図１９にＣＳＴ試験の結果を示す。該実験
は前述の実施例１，２と同様にして行なった。
【０１４３】比較例１−１は、抵抗値が増加し、比較例
１−２は、抵抗値が減少して、共に１×１０6 パルス程
度で断線している。
【０１４４】図２０に実施例１，２と同様にしてＢＪ１
０Ｖ改造機に本実施例によるインクジェット記録ヘッド
を取り付けた印字耐久試験の結果を示す。その他の条件
も実施例１および２の場合と同様であった。
【０１４５】比較例１−１は、印字耐久試験途中に、イ
ンクの腐食によるＡｌ電極の断線の為、不吐出が発生し
た。
【０１４６】比較例１−２は、印字耐久試験途中に、Ａ
ｌのヒロックとＴａとの短絡による断線の為、不吐出が
発生した。
【０１４７】以上の結果から、実施例１および２のイン
クジェット記録ヘッドは、記録画像品位、耐久性、共に
優れており、長寿命、高画質化に適していることが判っ
た。また、比較例のインクジェット記録ヘッドは、抵抗
値の変化に伴い、記録画像品位が明らかに低下し、ま
た、記録ヘッドとしての耐久性の面においても、実施例
１および２の記録ヘッドが優れていることが判った。
【０１４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は以下のよ
うな効果を奏する。
【０１４９】本発明のインクジェット記録ヘッドは、発
熱抵抗体を、長期の連続使用にあっても抵抗値の変動は
極めて少なく、長寿命で信頼性の高いものとすることが
できる。この発熱抵抗体を有するインクジェット記録ヘ
ッド用基体を備えたインクジェット記録ヘッドは、ヘッ
ドの駆動信号としてインクの吐出のための主パルスの前
に予備パルスを与えて記録を行う記録方式により、長期
の間の繰り返し記録を実行しても安定したインクの吐出
をもたらし、高品質の記録を可能にすることができる効
果がある。
【０１５０】本発明のインクジェット記録ヘッドは、イ
ンクジェット記録ヘッド用基体の積層構造として、層間
の密着性が確保されたものとすることができ、インクジ
ェット記録ヘッドを、繰り返し作用する熱的パルスおよ
びそれによる衝撃力に対して充分に耐久性を有し、長期
繰り返し使用を行っても絶えず所望のインク吐出をもた
らすことができる効果がある。
【０１５１】本発明のインクジェット記録ヘッドにおけ
るインクジェット記録用ヘッド基体は、構成材料の供給
が常時安定して成されるものであり、また、当該発熱抵
抗体の製造において不純物のコンタミネーション等の悪
影響の問題はない。また、当該発熱抵抗体は信頼性が高
く、且つ、今後の主流となる主パルスと副パルスとを含
むダブルパルスによってインク吐出状態をコントロール
する駆動方法においても充分な耐久性を達成することが
できる等の利点を有する。
【０１５２】本発明のインクジェット記録ヘッドにおけ
るインクジェット記録ヘッド用基体の発熱抵抗体は、高
周波で駆動した場合にも、所望の耐久性が維持され、高
品位の記録画像を長期にわたってもたらすことができる
効果がある。
【０１５３】本発明のインクジェット記録ヘッドは、高
速駆動における複数パルスによる吐出状態をコントロー
ルする駆動方法においても、充分な耐久性と高品位の画
像とを確保できる等の利点を有する。また、記録スピー
ドの高速化に対応し、そのマルチノズル化が容易に達成
することができ、常時安定して所望のインク吐出がなさ
れ、高品質の記録画像を常時安定して形成することがで
きる効果がある。
【０１５４】本発明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は、耐久性に優れ、繰り返し加えら
れる熱衝撃に強く、抵抗値の変動が少なく、インクの侵
食やキャビテーションにも強く、高品位の記録画像を長
期にわたって確保できるインクジェット記録ヘッド用の
基体を効率的に得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により製造される記録ヘッド用基体の一
例としての模式的断面図である。
【図２】保護層成膜時の加熱により生じるＡｌ電極のヒ
ロックおよびウィスカーの模式的断面図である。
【図３】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４】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の各
層を成膜する成膜装置を示す模式的断面図である。
【図５】保護膜形成のためのＰＥ−ＣＶＤ装置の概略図
である。
【図６】基板温度と破断電圧比との関係を示すグラフで
ある。
【図７】２段階成膜による膜堆積開始からの時間と膜厚
および炉内温度との関係を示すグラフである。
【図８】配線電極の形状を示す模式的断面図である。
【図９】配線電極の形状を示す模式的正面図である。
【図１０】配線電極と熱作用部との模式的断面図であ
る。
【図１１】配電電極の形状を示す模式的正面図である。
【図１２】インクジェット記録ヘッドの内部の模式的斜
視図である。
【図１３】インクジェット記録ヘッド用基体の駆動方法
を説明する模式図である。
【図１４】インクジェット記録ヘッドの模式的斜視図で
ある。
【図１５】インクジェット記録ヘッドの模式的断面図で
ある。
【図１６】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の
主要素子を縦断する模式的断面図である。
【図１７】本発明の記録ヘッドを用いたインクジェット
記録装置の一例としての模式的斜視図である。
【図１８】ＳＳＴ試験の結果を示すグラフである。
【図１９】ＣＳＴ試験の結果を示すグラフである。
【図２０】印字耐久試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１００ インクジェット記録ヘッド用基体 １０１ シリコン基板 １０２ 熱酸化膜 １０３ 層間膜 １０４ 抵抗層 １０５ Ａｌ合金配線 １０６ 保護膜 １０７ 耐キャビテーション膜 １０８ 熱作用部 ３０１ タンタルターゲット ３０２ 平板マグネット ３０３ 基板ホルダー ３０４ 基板 ３０５ ヒータ ３０６ ＤＣ電源 ３０７ ポンプ ３０８ ヒータ ３０９ チャンバ ３１０ 取り入れ口 ３１１ シャッター ９０１ ウエハ ９０２ 電極 ９０３ 石英管 ９０４ ヒータ １１０１ ヒロック １１０２ ウィスカー １８００ 基体 １８０１ Ｐ型シリコン基板 １８０２ Ｎ型コレクタ埋込領域 １８０３ Ｐ型アイソレーション埋込領域 １８０４ Ｎ型エピタキシャル領域 １８０５ Ｐ型ベース領域 １８０６ Ｐ型アイソレーション埋込領域 １８０７ Ｎ型コレクタ埋込領域 １８０８ 高濃度Ｐ型ベース領域 １８０９ 高濃度Ｐ型アイソレーション領域 １８１０ Ｎ型エミッタ領域 １８１１ 高濃度Ｎ型コレクタ領域 １８１２ コレクタ・ベース共通電極 １８１３ エミッタ電極 １８１４ アイソレーション電極 １８１５ 蓄熱層 １８１６ 層間膜 １８１７ 抵抗層 １８１８ 配線電極 １８１８′ エッジ部 １８１９ 第１の保護膜 １８２１ ＮＰＮトランジスタ １８２２ 熱作用部 ２１００ インクジェット記録装置 ２２００ 記録ヘッド ２１０１ 駆動モータ ２１０１，２１０３ 駆動力伝達ギア ２１０４ リードスクリュー ２１０５ 紙押え板 ２１０６ プラテン ２１０７，２１０８ フォトカプラ ２１０９ レバー ２１１０ 支持部材 ２１１１ キャップ部材 ２１１２ 吸引手段 ２１１３ キャップ内開口 ２１１４ クリーニングブレード ２１１５ 移動部材 ２１１６ 本体支持板 ２１１７ レバー ２１１９ ガイド ２１２０ キャリッジ ２１２１ 螺旋溝 ２２００ 記録ヘッド ２４０１ Ｓｉ基板 ２４０２ Ｎ型埋込層 ２４０３ Ｎ型エピタキシャル層 ２４０４ Ｐ型ウエル領域 ２４０５ ソース領域 ２４０６ ドレイン領域 ２４１１ コレクタ領域 ２４１２ ベース領域 ２４１３ エミッタ領域 ２４１４ 蓄熱層 ２４１６ 層間絶縁層 ２４１７ Ａｌ電極 ２４１９ 抵抗層 ２４２２ 耐キャビテーション膜 ２４５０ Ｐ−ＭＯＳ ２４５１ Ｎ−ＭＯＳ ２４５２ ＮＰＮ型トランジスタ ２４５３ 酸化膜分離領域 ２４５４ パッド部 ２４５５ 熱作用部
───────────────────────────────────────────────────── 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 牧野 憲史 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 成瀬 泰弘 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 田村 清一 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 泉田 昌明 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 尾崎 照夫 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 (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体の噴射に利用される熱エネルギを発
    生する電気熱変換素子と、該電気熱変換素子を駆動する
    駆動用機能素子と、該駆動用機能素子と前記電気熱変換
    素子とを接続する配線電極と、該配線電極上に設けられ
    る保護膜と、を基板に形成した記録ヘッド用基体を用い
    た液体噴射記録ヘッドにおいて、 前記電気熱変換素子または前記配線電極上の保護膜は、
    前記基板に近い側から遠い側に向けて密度が徐々に高く
    なるように堆積された絶縁化合物からなることを特徴と
    する液体噴射記録ヘッド。
  2. 【請求項２】 前記電気熱変換素子は、ＴａＮからなる
    発熱抵抗体を有するものであり、前記ＴａＮの組成は、
    モル重量比でＮを基準としてＴａが１．９〜１．０であ
    ることを特徴とする請求項１記載の液体噴射記録ヘッ
    ド。
  3. 【請求項３】 前記電気熱変換素子は、ＴａＮに代えて
    ＨｆＢ2 ，Ｐｏｌｙ−Ｓｉ，Ｔａ−Ａｌ，Ｔａ−Ｉｒ，
    ＡｕまたはＡｇのいずれかからなる発熱抵抗体を有する
    ものであることを特徴とする請求項１記載の液体噴射記
    録ヘッド。
  4. 【請求項４】 液体の噴射に利用される熱エネルギを発
    生する電気熱変換素子と該電気熱変換素子を駆動する駆
    動用機能素子と、該駆動用機能素子と前記電気熱変換素
    子とを接続する配線電極と、該配線電極上に設けられる
    保護膜と、を基板に形成する液体噴射記録ヘッド用基体
    の製造方法において、 前記基体の温度を上げながら絶縁材料を前記電気熱変換
    素子または前記配線電極上に堆積することで前記保護膜
    を形成することを特徴とする液体噴射記録ヘッド用基体
    の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記保護膜形成工程における基体の温度
    上昇を段階的に行うことを特徴とする請求項４記載の液
    体噴射記録ヘッド用基体の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記保護膜形成工程における基体の温度
    上昇を連続的に行うことを特徴とする請求項４記載の液
    体噴射記録ヘッド用基体の製造方法。
  7. 【請求項７】 ２００℃〜３００℃の基体温度で電気熱
    変換素子又は配線電極上に絶縁材料を堆積して低密度の
    絶縁化合物からなる保護膜を形成した後、その上に３５
    ０℃〜４００℃の基体温度でさらに絶縁材料を堆積して
    前記低密度の絶縁化合物からなる保護膜よりも高密度の
    絶縁化合物からなる保護膜を形成することを特徴とする
    請求項４ないし６のいずれかに記載の液体噴射記録ヘッ
    ド用基体の製造方法。
  8. 【請求項８】 絶縁膜の堆積がプラズマＣＶＤ法または
    スパッタ法によることを特徴とする請求項４ないし７の
    いずれかに記載の液体噴射記録ヘッド用基体の製造方
    法。
  9. 【請求項９】 前記保護膜がＳｉＮ，ＳｉＯ，Ｓｉ
    Ｏ2 ，ＳｉＯＮ，ＰＳＧ，ＢＳＧ，ＢＰＳＧ，Ｚｒ
    Ｏ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＣ，ＳｉおよびＴａ2 Ｏ5 から
    なる群から選択された材料からなることを特徴とする請
    求項４ないし８のいずれかに記載の液体噴射記録ヘッド
    用基体の製造方法。
  10. 【請求項１０】 電気熱変換素子と、該電気熱変換素子
    を駆動する為の駆動用機能素子とを有する液体噴射記録
    ヘッド用基体を用いた液体噴射記録ヘッドの製造方法に
    おいて、 Ｐ型半導体基板上にエピタキシャル成長によりＰ型半導
    体層を形成した後、該Ｐ型半導体を利用して前記駆動用
    機能素子を形成することを特徴とする液体噴射記録ヘッ
    ド用基体を有する液体噴射記録ヘッドの製造方法。
  11. 【請求項１１】 電気熱変換素子と、該電気熱変換素子
    を駆動する駆動用機能素子と、該駆動用機能素子と前記
    電気熱変換素子とを接続する配線電極と、該配線電極上
    に設けられる保護膜と、を基板に形成して液体噴射記録
    ヘッド用基体を作成する基体作成工程と、インクを吐出
    する吐出口を有する吐出部を前記液体噴射記録ヘッド用
    基体上に作成するインク吐出部作成工程と、を含む液体
    噴射記録ヘッドの製造方法において、 前記液体噴射記録ヘッド用基体の製造工程が、基体温度
    を上げて前記配線電極上に前記絶縁材料を堆積すること
    により前記保護膜を形成する堆積工程とを含むことを特
    徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。
  12. 【請求項１２】 堆積工程が、基体温度を段階的に上げ
    て配線電極上に絶縁材料を堆積するものであることを特
    徴とする請求項１１記載の液体噴射記録ヘッドの製造方
    法。
  13. 【請求項１３】 堆積工程が、基体温度を連続的に上げ
    て配線電極上に絶縁材料を堆積するものであることを特
    徴とする請求項１１記載の液体噴射記録ヘッドの製造方
    法。
  14. 【請求項１４】 堆積工程が、２００〜３００℃の基体
    温度で配線電極上に絶縁材料を堆積して低密度の絶縁化
    合物からなる保護膜を形成した後、その上に３５０〜４
    ００℃の基体温度でさらに絶縁材料を堆積して前記低密
    度の絶縁化合物からなる保護膜よりも高密度の絶縁化合
    物からなる保護膜を形成するものであることを特徴とす
    る請求項１１ないし１３のいずれかに記載の液体噴射記
    録ヘッドの製造方法。
  15. 【請求項１５】 堆積工程の絶縁膜の堆積がプラズマＣ
    ＶＤ法またはスパッタ法によるものであることを特徴と
    する請求項１１ないし１３のいずれかに記載の液体噴射
    記録ヘッドの製造方法。
  16. 【請求項１６】 堆積工程で堆積される保護膜がＳｉ
    Ｎ，ＳｉＯ，ＳｉＯＮ，ＳｉＯ2 ，ＰＳＧ，ＢＳＧ，Ｂ
    ＰＳＧ，ＺｒＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＣ，Ｓｉ，Ｔａ2
    Ｏ5 からなる群から選択されることを特徴とする請求項
    １１に記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。
JP8167657A 1995-06-28 1996-06-27 液体噴射記録ヘッド、その製造方法および液体噴射記録ヘッドに用いる基体の製造方法 Pending JPH0970973A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/671,368 US20020063753A1 (en) 1995-06-28 1996-06-27 Liquid ejecting printing head, production method thereof and production method for base body employed for liquid ejecting printing head
JP8167657A JPH0970973A (ja) 1995-06-28 1996-06-27 液体噴射記録ヘッド、その製造方法および液体噴射記録ヘッドに用いる基体の製造方法
EP96110391A EP0750990A3 (en) 1995-06-28 1996-06-27 Liquid ejecting printing head, production method thereof and production method for base body employed for liquid ejecting printing head
US08/671,368 US6382775B1 (en) 1995-06-28 1996-06-27 Liquid ejecting printing head, production method thereof and production method for base body employed for liquid ejecting printing head
SG1996010178A SG60008A1 (en) 1995-06-28 1996-06-28 Liquid ejecting printing head production method thereof and production method for base body employed for liquid ejecting printing head

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7-162465 1995-06-28
JP16246595 1995-06-28
JP8167657A JPH0970973A (ja) 1995-06-28 1996-06-27 液体噴射記録ヘッド、その製造方法および液体噴射記録ヘッドに用いる基体の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0970973A true JPH0970973A (ja) 1997-03-18

Family

ID=26488252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8167657A Pending JPH0970973A (ja) 1995-06-28 1996-06-27 液体噴射記録ヘッド、その製造方法および液体噴射記録ヘッドに用いる基体の製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20020063753A1 (ja)
EP (1) EP0750990A3 (ja)
JP (1) JPH0970973A (ja)
SG (1) SG60008A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001058411A (ja) * 1999-06-04 2001-03-06 Canon Inc 液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、ヘッドカートリッジ、前記液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置、記録ヘッド、前記液体吐出ヘッドの駆動方法、および液体吐出ヘッドの製造方法
CN100395109C (zh) * 2002-07-10 2008-06-18 精工爱普生株式会社 液体喷射头的制造方法

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6527813B1 (en) 1996-08-22 2003-03-04 Canon Kabushiki Kaisha Ink jet head substrate, an ink jet head, an ink jet apparatus, and a method for manufacturing an ink jet recording head
EP0930166B1 (en) * 1997-10-21 2005-02-23 Microjet Technology Co., Ltd Manufacturing process and structure of ink jet printhead
US6293654B1 (en) 1998-04-22 2001-09-25 Hewlett-Packard Company Printhead apparatus
US6331049B1 (en) 1999-03-12 2001-12-18 Hewlett-Packard Company Printhead having varied thickness passivation layer and method of making same
US7025894B2 (en) 2001-10-16 2006-04-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid-ejection devices and a deposition method for layers thereof
JP3734246B2 (ja) * 2001-10-30 2006-01-11 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド及び構造体の製造方法、液体吐出ヘッド並びに液体吐出装置
JP2004107181A (ja) * 2002-09-20 2004-04-08 Canon Inc 圧電体素子形成用組成物、圧電体膜の製造方法、圧電体素子及びインクジェット記録ヘッド
KR100631346B1 (ko) * 2002-09-20 2006-10-09 캐논 가부시끼가이샤 압전체막 형성용 조성물, 압전체막의 제조 방법, 압전체소자 및 잉크젯 기록 헤드
JP3971279B2 (ja) * 2002-09-20 2007-09-05 キヤノン株式会社 圧電体素子の製造方法
JP2004107179A (ja) 2002-09-20 2004-04-08 Canon Inc 圧電体前駆体ゾル、圧電体膜の製造方法、圧電体素子およびインクジェット記録ヘッド
US6838351B2 (en) * 2003-03-31 2005-01-04 Canon Kabushiki Kaisha Manufacturing method of circuit board, circuit board, and liquid discharging apparatus
JP4847360B2 (ja) * 2006-02-02 2011-12-28 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド基体、その基体を用いた液体吐出ヘッドおよびそれらの製造方法
KR100850648B1 (ko) 2007-01-03 2008-08-07 한국과학기술원 산화물을 이용한 고효율 열발생 저항기, 액체 분사 헤드 및장치, 및 액체 분사 헤드용 기판
JP5501167B2 (ja) 2010-09-08 2014-05-21 キヤノン株式会社 インクジェットヘッドの製造方法
JP2016198908A (ja) * 2015-04-08 2016-12-01 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド
CN105070751B (zh) * 2015-08-18 2017-11-10 成都海威华芯科技有限公司 GaAs HBT器件

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1127227A (en) 1977-10-03 1982-07-06 Ichiro Endo Liquid jet recording process and apparatus therefor
JPS5936879B2 (ja) 1977-10-14 1984-09-06 キヤノン株式会社 熱転写記録用媒体
US4330787A (en) 1978-10-31 1982-05-18 Canon Kabushiki Kaisha Liquid jet recording device
US4345262A (en) 1979-02-19 1982-08-17 Canon Kabushiki Kaisha Ink jet recording method
US4463359A (en) 1979-04-02 1984-07-31 Canon Kabushiki Kaisha Droplet generating method and apparatus thereof
US4313124A (en) 1979-05-18 1982-01-26 Canon Kabushiki Kaisha Liquid jet recording process and liquid jet recording head
DE3170016D1 (en) * 1980-10-15 1985-05-23 Hitachi Ltd Ink jet printing apparatus
JPS5772867A (en) 1980-10-23 1982-05-07 Canon Inc Liquid injecting recording apparatus
US4558333A (en) 1981-07-09 1985-12-10 Canon Kabushiki Kaisha Liquid jet recording head
JPS59123670A (ja) 1982-12-28 1984-07-17 Canon Inc インクジエツトヘツド
JPS59138461A (ja) 1983-01-28 1984-08-08 Canon Inc 液体噴射記録装置
JPS6071260A (ja) 1983-09-28 1985-04-23 Erumu:Kk 記録装置
US4663640A (en) 1984-07-20 1987-05-05 Canon Kabushiki Kaisha Recording head
JP2871712B2 (ja) * 1988-04-04 1999-03-17 ゼロックス コーポレーション 光支援ｍｏｃｖｄ法
JP2614265B2 (ja) * 1988-04-12 1997-05-28 株式会社リコー 液体噴射記録ヘッド
JP2662446B2 (ja) * 1989-12-11 1997-10-15 キヤノン株式会社 記録ヘッド及び記録ヘッド用素子基板
US5045870A (en) * 1990-04-02 1991-09-03 International Business Machines Corporation Thermal ink drop on demand devices on a single chip with vertical integration of driver device
US5169806A (en) * 1990-09-26 1992-12-08 Xerox Corporation Method of making amorphous deposited polycrystalline silicon thermal ink jet transducers
EP0518467B1 (en) * 1991-04-20 1999-10-27 Canon Kabushiki Kaisha Substrate for recording head, recording head and method for producing same
US5268208A (en) * 1991-07-01 1993-12-07 Ford Motor Company Plasma enhanced chemical vapor deposition of oxide film stack
EP0539804B1 (en) * 1991-10-15 1998-03-04 Canon Kabushiki Kaisha A substrate for a liquid jet recording head, a manufacturing method for such a substrate, a liquid jet recording head, and a liquid jet recording apparatus
JP3402618B2 (ja) * 1991-11-12 2003-05-06 キヤノン株式会社 インクジェット記録ヘッドの製造方法および記録装置
JP3305415B2 (ja) * 1992-06-18 2002-07-22 キヤノン株式会社 半導体装置、インクジェットヘッド、および画像形成装置
JP3423412B2 (ja) 1993-06-23 2003-07-07 キヤノン株式会社 インクジェット記録方法及び記録装置
DE69415408T2 (de) * 1993-06-28 1999-06-10 Canon K.K., Tokio/Tokyo Wärmeerzeugender, TaNO.8 enthaltender Widerstand, Substrat mit diesem wärmeerzeugenden Widerstand für Flüssigkeitsstrahlkopf, Flüssigkeitsstrahlkopf mit diesem Substrat, und Gerät für einen Flüssigkeitsstrahl mit diesem Flüssigkeitsstrahlkopf
JPH0776080A (ja) * 1993-09-08 1995-03-20 Canon Inc 記録ヘッド用基体、記録ヘッド、記録ヘッドカートリッジおよび記録装置と、記録ヘッド用基体の製造方法
DE4445427C2 (de) * 1994-12-20 1997-04-30 Schott Glaswerke Plasma-CVD-Verfahren zur Herstellung einer Gradientenschicht

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001058411A (ja) * 1999-06-04 2001-03-06 Canon Inc 液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、ヘッドカートリッジ、前記液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置、記録ヘッド、前記液体吐出ヘッドの駆動方法、および液体吐出ヘッドの製造方法
JP4587417B2 (ja) * 1999-06-04 2010-11-24 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、及び前記液体吐出ヘッドの駆動方法
CN100395109C (zh) * 2002-07-10 2008-06-18 精工爱普生株式会社 液体喷射头的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0750990A3 (en) 1998-04-01
US6382775B1 (en) 2002-05-07
US20020063753A1 (en) 2002-05-30
SG60008A1 (en) 1999-02-22
EP0750990A2 (en) 1997-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0970973A (ja) 液体噴射記録ヘッド、その製造方法および液体噴射記録ヘッドに用いる基体の製造方法
US5580468A (en) Method of fabricating head for recording apparatus
KR101033721B1 (ko) 액체 토출 헤드 기체, 그 기체를 사용한 액체 토출 헤드 및그 제조 방법
US6375312B1 (en) HEAT GENERATING RESISTOR CONTAINING TaN0.8, SUBSTRATE PROVIDED WITH SAID HEAT GENERATING RESISTOR FOR LIQUID JET HEAD, LIQUID JET HEAD PROVIDED WITH SAID SUBSTRATE, AND LIQUID JET APPARATUS PROVIDED WITH SAID LIQUID JET HEAD
US6149986A (en) Methods for manufacturing a substrate for a liquid jet recording head, liquid jet recording head, and liquid jet recording apparatus
US8141986B2 (en) Heating element
JP5023461B2 (ja) 圧電素子、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、圧電素子の製造方法
US7862156B2 (en) Heating element
JP3937804B2 (ja) 貫通孔を有する構造体の製造方法
EP1180434B1 (en) Printer, printer head, and method for manufacturing printer head
JP3155423B2 (ja) 発熱抵抗体、該発熱抵抗体を備えた液体吐出ヘッド用基体、該基体を備えた液体吐出ヘッド、及び該液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置
JP3554148B2 (ja) 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及びインクジェット記録装置
JP3247426B2 (ja) ヘッドおよびその製造方法
JP3391967B2 (ja) 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及びインクジェット記録装置
JP2003136491A (ja) 貫通孔を有する構造体、その製造方法及び液体吐出ヘッド
JPH09187936A (ja) 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およびインクジェット記録装置
JP2019181723A (ja) 液体吐出ヘッド用基板及びその製造方法、並びに液体吐出ヘッド
JPH07183103A (ja) 発熱抵抗体、インクジェットヘッド用基体、インクジェットヘッド及びその製造方法
KR20060087856A (ko) 잉크젯 프린트 헤드
JP3046641B2 (ja) インクジェット記録ヘッド用基体の製造方法およびインクジェット記録ヘッドの製造方法
JP3173811B2 (ja) インクジェット記録ヘッド用基体およびインクジェット記録ヘッドの製造方法
JP3241060B2 (ja) 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およびインクジェット記録装置
JPH0596731A (ja) 記録ヘツド用基体および記録ヘツドの製造方法
JPH068441A (ja) 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
JP2002307684A (ja) プリンタ、プリンタヘッド及びプリンタヘッドの製造方法