JPS60109850A - 熱インジクジエツト・プリントヘツド - Google Patents
熱インジクジエツト・プリントヘツドInfo
- Publication number
- JPS60109850A JPS60109850A JP59228822A JP22882284A JPS60109850A JP S60109850 A JPS60109850 A JP S60109850A JP 59228822 A JP59228822 A JP 59228822A JP 22882284 A JP22882284 A JP 22882284A JP S60109850 A JPS60109850 A JP S60109850A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- resistor
- layer
- conductor
- orifice
- 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
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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
- B41J2/14—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
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は抵抗体上に不活性化層を有する熱インクジェッ
ト・プリントヘッドの構造に関する。
ト・プリントヘッドの構造に関する。
急速なデータ処理技術の進歩により高速度で記録媒体上
にプリントできることが要求されてきている。成型され
た活字な物理的に記録媒体に接触させるプリント・シス
テムは、動作速度が遅く、かつ榴々の分野に応用するに
は太きすぎる。従って、記録媒体上に所望の文字を形成
するための種種の技術を用いる非衝撃屋プリント・シス
テムを含む他の方法が研究されている。これらの内に＆
λ固体（すなわちドライ・パウダー）又は液体（すなわ
ちインク）である可視文字形成物質を静電又は電磯界を
用いて制御し、記録媒体に付着させるものが含まれる。
にプリントできることが要求されてきている。成型され
た活字な物理的に記録媒体に接触させるプリント・シス
テムは、動作速度が遅く、かつ榴々の分野に応用するに
は太きすぎる。従って、記録媒体上に所望の文字を形成
するための種種の技術を用いる非衝撃屋プリント・シス
テムを含む他の方法が研究されている。これらの内に＆
λ固体（すなわちドライ・パウダー）又は液体（すなわ
ちインク）である可視文字形成物質を静電又は電磯界を
用いて制御し、記録媒体に付着させるものが含まれる。
他のシステムとして、電子又はイオン・ビームを記録媒
体に衝突させ、衝突点の色合いを変化させる、電子写真
又はイオン拳システムがある。更に他のシステムとして
、熱像な用いて所望の形状の色合い変化を起こさせるシ
ステムがある。ごく最近重要視されているものにインク
ジェット・プリンティングと呼ばれるプリント技術があ
り、これはインクの小滴を記録媒体上に電気的に、任意
の位置に、高速度で衝突させ、選択された文字をプリン
トするものである。インクジェット・プリンティングは
特別に処理された記録媒体を必要としない非接触７ステ
ムであり、ある実施例に於ては通常の用紙が使用でき、
真空装置や大きな機械的機構を必要としない。本発明は
この種のプリント技術・システムに関する。
体に衝突させ、衝突点の色合いを変化させる、電子写真
又はイオン拳システムがある。更に他のシステムとして
、熱像な用いて所望の形状の色合い変化を起こさせるシ
ステムがある。ごく最近重要視されているものにインク
ジェット・プリンティングと呼ばれるプリント技術があ
り、これはインクの小滴を記録媒体上に電気的に、任意
の位置に、高速度で衝突させ、選択された文字をプリン
トするものである。インクジェット・プリンティングは
特別に処理された記録媒体を必要としない非接触７ステ
ムであり、ある実施例に於ては通常の用紙が使用でき、
真空装置や大きな機械的機構を必要としない。本発明は
この種のプリント技術・システムに関する。
本発明に係るインクジェット・システムはインパルス又
はインク・オン・デマンド・プリンタと呼ばれるものに
関するものであり、それは命令があり次第、熱エネルギ
によりインク滴が噴出される。本発明はインクジェット
・タイプのノズルヘッドに関する。
はインク・オン・デマンド・プリンタと呼ばれるものに
関するものであり、それは命令があり次第、熱エネルギ
によりインク滴が噴出される。本発明はインクジェット
・タイプのノズルヘッドに関する。
特開昭５８−３６４６５号には、インクが噴出されるオ
リスイスを有するインク包含毛細管を用いたインク・オ
ン・デマンド・プリンティング・システムが開示されて
いる。このオリフィスのごく近傍にインク加熱素子が配
設されており、この加熱素子は毛細管内又は近傍に設け
られた抵抗体で構成されている。好適な電流を印加する
ことにより抵抗体は急速に加熱される。オリフィス近傍
のインクの微少部分を気化しながら多量の熱エネルギー
がインクに伝達され、毛細管内にバブルを発生させる。
リスイスを有するインク包含毛細管を用いたインク・オ
ン・デマンド・プリンティング・システムが開示されて
いる。このオリフィスのごく近傍にインク加熱素子が配
設されており、この加熱素子は毛細管内又は近傍に設け
られた抵抗体で構成されている。好適な電流を印加する
ことにより抵抗体は急速に加熱される。オリフィス近傍
のインクの微少部分を気化しながら多量の熱エネルギー
がインクに伝達され、毛細管内にバブルを発生させる。
このバブルは結果的に一滴のインク滴をオリフィスから
隣接する記録媒体の記録表面に噴出する圧力波な発生さ
せる。オリフィスに対するインク加熱素子の位置を好適
に設定し、加熱素子からインクへのエネルギー伝導な注
意深（制御することにより、オリフィスから蒸気が逃げ
る前にバブルがインク加熱素子上又はその近傍で消失す
る。
隣接する記録媒体の記録表面に噴出する圧力波な発生さ
せる。オリフィスに対するインク加熱素子の位置を好適
に設定し、加熱素子からインクへのエネルギー伝導な注
意深（制御することにより、オリフィスから蒸気が逃げ
る前にバブルがインク加熱素子上又はその近傍で消失す
る。
この様なサーマル・インク・ジェット・プリンタの寿命
は、特に、導電体及び抵抗体の寿命に依存することが知
られている。導電体及び抵抗体の顕著な故障は、バブル
の消失によるキャビテーション損隔及びインク自身によ
る化学的攻撃が原因である。従って抵抗体の化学変化に
よる疲労及びキャビチー７ヨン発生にょる損帛を最小限
にすることが望ましい。
は、特に、導電体及び抵抗体の寿命に依存することが知
られている。導電体及び抵抗体の顕著な故障は、バブル
の消失によるキャビテーション損隔及びインク自身によ
る化学的攻撃が原因である。従って抵抗体の化学変化に
よる疲労及びキャビチー７ヨン発生にょる損帛を最小限
にすることが望ましい。
特開昭５９−１０９３７２号には、抵抗体の疲労を減少
させるための解決策が開示されている。抵抗層は、動作
中化学的及び機械的保護を与えるための不活性化層で覆
われている。この出願に開示されている不活性化層は、
炭化シリコン、酸化シリコン又は酸化アルミニウムの薄
い層である。また特開昭５９−９５１５７号には、不活
性又は保護層ヲ、二酸化シリコンの外、シリコン−オキ
シニトライド、酸化アルミニウム、又は二酸化チタニウ
ム等により最初にオリフィス・プレート上に形成するこ
とを示唆している。そして、抵抗体及び導体が不活性層
上ＫｔＥ［される。また特願昭５８−２２１３４１号に
は、二酸化シリコン又は炭化シリコンで作られた同様な
不活性層をすでに形成されている抵抗体（タンタル／ア
ルミニウム合金）および導体（アルミニウム）上に被覆
することが開示されている。また特願昭５９−１０（）
２１４号には、２つの異なる層からなる不活性化構造が
開示されている。インクと接触しており、そこでバブル
が消失する上部ｔ―は炭化シリコンでできている。
させるための解決策が開示されている。抵抗層は、動作
中化学的及び機械的保護を与えるための不活性化層で覆
われている。この出願に開示されている不活性化層は、
炭化シリコン、酸化シリコン又は酸化アルミニウムの薄
い層である。また特開昭５９−９５１５７号には、不活
性又は保護層ヲ、二酸化シリコンの外、シリコン−オキ
シニトライド、酸化アルミニウム、又は二酸化チタニウ
ム等により最初にオリフィス・プレート上に形成するこ
とを示唆している。そして、抵抗体及び導体が不活性層
上ＫｔＥ［される。また特願昭５８−２２１３４１号に
は、二酸化シリコン又は炭化シリコンで作られた同様な
不活性層をすでに形成されている抵抗体（タンタル／ア
ルミニウム合金）および導体（アルミニウム）上に被覆
することが開示されている。また特願昭５９−１０（）
２１４号には、２つの異なる層からなる不活性化構造が
開示されている。インクと接触しており、そこでバブル
が消失する上部ｔ―は炭化シリコンでできている。
抵抗構造（リン拡散７リコン）？被覆する下部層は窒化
７リコン又は酸化シリコンでできている。
７リコン又は酸化シリコンでできている。
窒素が用いられる理由は、抵抗体を構成する物質８よび
それに対する導電体との優れた粘着性による。
それに対する導電体との優れた粘着性による。
前述した不活性物質及び技術は疲労特性に関しては十分
満足するものであるが、ピンホール等に対する所望の特
性に対しては満足すべきものではない。更に従来の種々
の構造体および層は、例えばプラズマを用いた化学的真
空蒸着等の分解析出プロセスを用いて形成されるが、こ
れらのプロセスは高価である。層がその下部の抵抗体か
ら伝達される熱を受ける流体インクと接触している場合
は、故障、かつピンホールを生じないようにすることは
非常に難しい。この層の不均一性、例えば部分的割れ目
、凹所、又はピンホールはその下部層の保護を危うくす
ることになり、および／または液体インクに均一に熱か
伝達されないことにより、インクジェット・ヘッドから
均一の速度及び軌道でかつ均一の大きさのバブルを噴出
できなくなってしまう。
満足するものであるが、ピンホール等に対する所望の特
性に対しては満足すべきものではない。更に従来の種々
の構造体および層は、例えばプラズマを用いた化学的真
空蒸着等の分解析出プロセスを用いて形成されるが、こ
れらのプロセスは高価である。層がその下部の抵抗体か
ら伝達される熱を受ける流体インクと接触している場合
は、故障、かつピンホールを生じないようにすることは
非常に難しい。この層の不均一性、例えば部分的割れ目
、凹所、又はピンホールはその下部層の保護を危うくす
ることになり、および／または液体インクに均一に熱か
伝達されないことにより、インクジェット・ヘッドから
均一の速度及び軌道でかつ均一の大きさのバブルを噴出
できなくなってしまう。
本°発明は従来の析出プロセスにより形成されるのでは
なく、”成長”された又は反応により形成された不活性
化層を有するプリントヘッドを提供する。この様な不活
性化層な成長させることにより、抵抗体は平らな、連続
した、かつ欠陥のない表面疲労のないものとなる。この
抵抗体は例えばタンタル又は窒化タンタルから、それに
対する導電体は例えばアルミニウムで作られる。導電体
間の抵抗体を露出させ、プリントヘッド構造体な酸素算
囲気中に置く。このことにより、アルミニウム導体の露
出表面部分は酸化され、陽極処理さ札表面にＡ・１２０
３ の酸化皮膜が形成される、同時に、酸素は露出され
た抵抗体と反応し、五酸イＬタンタｔｖ （’ｒａｇ’
ｓ ）又は酸窒化タンタル（’１’ａ２０ｘＮｌ ）の
平滑な、欠陥のない不活性化１ｄが得られる。これら２
つのタンタル化合物は良好な熱伝導体であり、下部の抵
抗体から液体インクへと熱を十分に伝導する。更に、こ
ｎらの不活性化層の厚みは非常に正確に制御することが
できると共に、ｌ−は化学的攻撃に対する良好な保護特
性を有する。これらの層は、従来の不活性化層と異なり
、非常に薄く形成することができ、しかも殆ど欠陥な有
しな（ゝＯ インクジェット・プリントヘッドが動１作する速度はよ
り薄いフィルムの方が明らかに速いので、不活性化１−
を非常に薄く形成できることは非常に望ましいことであ
る。例えば、シリコン・カーバイトのような他の不活性
化層を用いた従来のヘッドの動作速度が２ｋＨｚ程度で
あるのに対し、本発明に係る不活性化層を用いたプリン
トヘッドはｌ。
なく、”成長”された又は反応により形成された不活性
化層を有するプリントヘッドを提供する。この様な不活
性化層な成長させることにより、抵抗体は平らな、連続
した、かつ欠陥のない表面疲労のないものとなる。この
抵抗体は例えばタンタル又は窒化タンタルから、それに
対する導電体は例えばアルミニウムで作られる。導電体
間の抵抗体を露出させ、プリントヘッド構造体な酸素算
囲気中に置く。このことにより、アルミニウム導体の露
出表面部分は酸化され、陽極処理さ札表面にＡ・１２０
３ の酸化皮膜が形成される、同時に、酸素は露出され
た抵抗体と反応し、五酸イＬタンタｔｖ （’ｒａｇ’
ｓ ）又は酸窒化タンタル（’１’ａ２０ｘＮｌ ）の
平滑な、欠陥のない不活性化１ｄが得られる。これら２
つのタンタル化合物は良好な熱伝導体であり、下部の抵
抗体から液体インクへと熱を十分に伝導する。更に、こ
ｎらの不活性化層の厚みは非常に正確に制御することが
できると共に、ｌ−は化学的攻撃に対する良好な保護特
性を有する。これらの層は、従来の不活性化層と異なり
、非常に薄く形成することができ、しかも殆ど欠陥な有
しな（ゝＯ インクジェット・プリントヘッドが動１作する速度はよ
り薄いフィルムの方が明らかに速いので、不活性化１−
を非常に薄く形成できることは非常に望ましいことであ
る。例えば、シリコン・カーバイトのような他の不活性
化層を用いた従来のヘッドの動作速度が２ｋＨｚ程度で
あるのに対し、本発明に係る不活性化層を用いたプリン
トヘッドはｌ。
ｋＨｚで動作する。
以下添付図面を用いて本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
添付図面は本発明によるプリントヘッドの断面図で、ｌ
ｌ［ｆｆｌのオリフィス及びそれに関連する構造部分
を示す。基本的な支持体はシリコン基板２であり、その
上に、例えば３．５ミクロンの厚みの酸化シリコンの断
熱層４が形成されている。基板２は単、多結晶又はアモ
ルファス部材である。ここで１断熱」の用語は説明の部
会上用いているものであり、抵抗体が“発熱”している
期間、基板への熱伝導を効采的に阻止又は遅らせると共
に、その熱を隣接するインクに伝達することな保証し、
かつ゛発熱”期間の終端に於て基板への熱が比較的急速
に消失することを意味することとする。二酸化シリコン
層４の上表面には抵抗層６，６′が設けられている。抵
抗層６．６′の形成については後に詳細に説明する。抵
抗層６，６′は好ましくはタンタル又は窒化メンタルの
連続層であるが、導電体８．８′で被慢されていない部
分６′のみがそこを電流が流れた時発熱体として機能す
る。タンタル又は窒化タンタルは抵抗層として非常に好
ましい物質であるが、陽極処理をなし得る他の抵抗物質
な使用することもできる。これらに代用できるものとし
ては、ニオビウム、バナジウム、）九フニウム、チタニ
ウム、ジルコニウム、及びイツトリウムがある。導電体
８，８′は、好ましくはアルミニウムであり、抵抗層６
．６′への接点を作る陽極処理をなし得る他の低抵抗体
を用いることもできる。
ｌ［ｆｆｌのオリフィス及びそれに関連する構造部分
を示す。基本的な支持体はシリコン基板２であり、その
上に、例えば３．５ミクロンの厚みの酸化シリコンの断
熱層４が形成されている。基板２は単、多結晶又はアモ
ルファス部材である。ここで１断熱」の用語は説明の部
会上用いているものであり、抵抗体が“発熱”している
期間、基板への熱伝導を効采的に阻止又は遅らせると共
に、その熱を隣接するインクに伝達することな保証し、
かつ゛発熱”期間の終端に於て基板への熱が比較的急速
に消失することを意味することとする。二酸化シリコン
層４の上表面には抵抗層６，６′が設けられている。抵
抗層６．６′の形成については後に詳細に説明する。抵
抗層６，６′は好ましくはタンタル又は窒化メンタルの
連続層であるが、導電体８．８′で被慢されていない部
分６′のみがそこを電流が流れた時発熱体として機能す
る。タンタル又は窒化タンタルは抵抗層として非常に好
ましい物質であるが、陽極処理をなし得る他の抵抗物質
な使用することもできる。これらに代用できるものとし
ては、ニオビウム、バナジウム、）九フニウム、チタニ
ウム、ジルコニウム、及びイツトリウムがある。導電体
８，８′は、好ましくはアルミニウムであり、抵抗層６
．６′への接点を作る陽極処理をなし得る他の低抵抗体
を用いることもできる。
次に抵抗層６．６′及び関連する導電体８．８′上に不
活性化構造体が形成される。この不活性化構造体は、抵
抗体６′と接触した抵抗物質の酸化物または窒素酸化物
の層ｌＯと、導電体８．８′上のアルミニウム酸化物の
層１２．１２’とである。本発明の説明及び特許請求の
範囲に於て用いられる「酸化物」の用語は「ＴａｚＯｓ
Ｊ自体及び窒素酸化物等の酸素を含む化合物を意味する
ものである。
活性化構造体が形成される。この不活性化構造体は、抵
抗体６′と接触した抵抗物質の酸化物または窒素酸化物
の層ｌＯと、導電体８．８′上のアルミニウム酸化物の
層１２．１２’とである。本発明の説明及び特許請求の
範囲に於て用いられる「酸化物」の用語は「ＴａｚＯｓ
Ｊ自体及び窒素酸化物等の酸素を含む化合物を意味する
ものである。
酸化アルミニウム層１２．１２’の上表面には障壁１６
．１６’と下層１ｊ、１２’とを接着する粘着層１４が
設けられている。障壁部材１６ 、 ｔ ６’は［ＲＩ
ｓＴＯＮＪ又はｌ’−ＶＡＣ［−ＬＥＬＪ等として知ら
れる有機プラスティック物質からできており、種々の構
造とすることができる。図示したように、これらの障壁
は抵抗層６′の両端部上に形成されている。障壁る。前
述１．り［ＲＩ Ｓ’ｌ’ＯＮＪ 及Ｕ ｒ ＶＡＣＫ
ＥＬＪバプラウェア州、ウイルミントン所在の イー・
アイ・デーボン社より製造・販売されている有機ポリマ
ーである。これらの物質はオリフィス・ブレー）’１８
をプリントへラド・アッセンブリの上表面に好適に粘着
保持する特性を有する。更にこれら両物質は３００℃程
度の高い温度に耐えることができる。オリフィス・プレ
ート１８はニッケルから構成されている。図示したよう
に、オリフィス２０自体はそれと関連する抵抗素子６′
の直上でかつその線上に設けられている。単一のオリフ
ィスのみしか図示されていないが、完全なプリントヘッ
ド・システムは配列さｎた複数回のオリフイスを有しで
おり、各オリアイスは下部抵抗素子と特定のオリフィス
からインク滴を選択的に噴出するための導体を有する。
．１６’と下層１ｊ、１２’とを接着する粘着層１４が
設けられている。障壁部材１６ 、 ｔ ６’は［ＲＩ
ｓＴＯＮＪ又はｌ’−ＶＡＣ［−ＬＥＬＪ等として知ら
れる有機プラスティック物質からできており、種々の構
造とすることができる。図示したように、これらの障壁
は抵抗層６′の両端部上に形成されている。障壁る。前
述１．り［ＲＩ Ｓ’ｌ’ＯＮＪ 及Ｕ ｒ ＶＡＣＫ
ＥＬＪバプラウェア州、ウイルミントン所在の イー・
アイ・デーボン社より製造・販売されている有機ポリマ
ーである。これらの物質はオリフィス・ブレー）’１８
をプリントへラド・アッセンブリの上表面に好適に粘着
保持する特性を有する。更にこれら両物質は３００℃程
度の高い温度に耐えることができる。オリフィス・プレ
ート１８はニッケルから構成されている。図示したよう
に、オリフィス２０自体はそれと関連する抵抗素子６′
の直上でかつその線上に設けられている。単一のオリフ
ィスのみしか図示されていないが、完全なプリントヘッ
ド・システムは配列さｎた複数回のオリフイスを有しで
おり、各オリアイスは下部抵抗素子と特定のオリフィス
からインク滴を選択的に噴出するための導体を有する。
障壁１６．１６’は不活性化層１２．１２’上のオリフ
ィス・プレー１−１８を予定間隔を置いて配置させ、こ
の障壁間および該空間を通りてインクが流れるようにす
る。
ィス・プレー１−１８を予定間隔を置いて配置させ、こ
の障壁間および該空間を通りてインクが流れるようにす
る。
抵抗素子６′を付勢すると、発生された熱エネルギーが
不活性化層ｌＯを介して伝達され、オリフィス２０中で
かつ抵抗素子６′の直上のインクの一部を加熱し気化す
る。インクの気化によりインク滴が噴出され、隣接する
記録媒体（図示されて（・ない）に衝突する。加熱及び
気化中に発生されたバブルは抵抗素子６′の直上で消失
する。しかし抵抗素子６′は、不活性化層１０によりノ
くプル消失による有害な影響から保護されている。更に
、同様に導電体８，８′も、一体に形成され導体８．８
′を被覆している酸化層１２ 、１２’により、インク
又はバブルと接触しないように保護されている０本発明
に係るプリントヘッド構成の製造に於て、任意の特定の
素子又は層の幾何構造を公知の薄膜形成技術を用いて作
ることができる。こｎらの技術には、構造体や層の所望
の領域を露出するためのフォトレジスト及びエツチング
手法が含まれる。
不活性化層ｌＯを介して伝達され、オリフィス２０中で
かつ抵抗素子６′の直上のインクの一部を加熱し気化す
る。インクの気化によりインク滴が噴出され、隣接する
記録媒体（図示されて（・ない）に衝突する。加熱及び
気化中に発生されたバブルは抵抗素子６′の直上で消失
する。しかし抵抗素子６′は、不活性化層１０によりノ
くプル消失による有害な影響から保護されている。更に
、同様に導電体８，８′も、一体に形成され導体８．８
′を被覆している酸化層１２ 、１２’により、インク
又はバブルと接触しないように保護されている０本発明
に係るプリントヘッド構成の製造に於て、任意の特定の
素子又は層の幾何構造を公知の薄膜形成技術を用いて作
ることができる。こｎらの技術には、構造体や層の所望
の領域を露出するためのフォトレジスト及びエツチング
手法が含まれる。
次にプリントヘッド構造体の種々の層および部分を形成
するためのプロセスが順次述べらｎる。これらの製造プ
ロセスは装置の組立て順序に従っている。
するためのプロセスが順次述べらｎる。これらの製造プ
ロセスは装置の組立て順序に従っている。
二酸化シリコンの断熱層４は２−りの方法のいず７ｔか
を用いて製造すること・ができる。この層４は二酸化シ
リコンの被覆された薄膜又は成長層である。二酸化クリ
コンの成長は、公知の半導体シリコン処理技術に従い、
酸素雰囲気中でシリコン基板自体を加熱することにより
行なわれる。二酸化シリコンの析出は、７ラン、酸素及
びアルゴンの混合気体中で、最低３００℃で所望の厚み
の二酸化シリコンが析出されるまでクリコン基板２を加
熱することにより行なわれる。二酸化／リコン膜は、ま
たその技術の１例としてスパッタリングが知られる「物
理的蒸着法」処理でも析出させることができる。
を用いて製造すること・ができる。この層４は二酸化シ
リコンの被覆された薄膜又は成長層である。二酸化クリ
コンの成長は、公知の半導体シリコン処理技術に従い、
酸素雰囲気中でシリコン基板自体を加熱することにより
行なわれる。二酸化シリコンの析出は、７ラン、酸素及
びアルゴンの混合気体中で、最低３００℃で所望の厚み
の二酸化シリコンが析出されるまでクリコン基板２を加
熱することにより行なわれる。二酸化／リコン膜は、ま
たその技術の１例としてスパッタリングが知られる「物
理的蒸着法」処理でも析出させることができる。
抵抗層６．６′は、例えばタンタル・ターゲットを用い
約２ミリトール（２Ｘ１．３６Ｘ１０ ｇ／７）のアル
ゴン雰囲気中で、ＲＦ又はＤＣダイオード・スパッタリ
ング処理を行なうことにより得られる。この処理により
、ｌｋＷの電力を用い数分（２〜３分）で約２００ＯＡ
の厚さのタンタルを析出することができる。また、抵抗
層６．６′は、アルゴン雰囲気中に窒素を混合すること
により、同じ方法を用いて形成することができる。代表
例としては、雰囲気のアルゴンと窒素との混合比率は体
積比で約１０：ｌである。
約２ミリトール（２Ｘ１．３６Ｘ１０ ｇ／７）のアル
ゴン雰囲気中で、ＲＦ又はＤＣダイオード・スパッタリ
ング処理を行なうことにより得られる。この処理により
、ｌｋＷの電力を用い数分（２〜３分）で約２００ＯＡ
の厚さのタンタルを析出することができる。また、抵抗
層６．６′は、アルゴン雰囲気中に窒素を混合すること
により、同じ方法を用いて形成することができる。代表
例としては、雰囲気のアルゴンと窒素との混合比率は体
積比で約１０：ｌである。
アルミニウムの導体８．８′は、例えば約２ミリトール
のアルゴン雰囲気中でアルミニウム・ターゲットを用い
て、ｌ（Ｆ又はＤＣダイオード・スパッタリング処理を
行なうことにより形成することができる。約２ｋＷの電
力を用いて数分間（２〜３分）で抵抗層６，６′の全面
に５００ ＯＡの厚さの層を形成することができる。そ
の後、標準的なマスキング及びエツチング手法を用いて
、１つ又はそれ以上の所望の抵抗素子６′を形成する抵
抗層領域からアルミニウム層部分が除去される。例えば
、フォトレジスト・マスクが析出されたアルミニウム層
８．８′上に形成され、続いて抵抗層の領域６の直上の
７オトレジストに開口を設けるために現像される。この
ようにして、アルミニウムが７オトレジストのこの開口
部において露出さｎｌそしてリン、塩酸及び窒化塩の混
合物からなる標準的なアルミニウム食刻剤により選択的
に除去される。
のアルゴン雰囲気中でアルミニウム・ターゲットを用い
て、ｌ（Ｆ又はＤＣダイオード・スパッタリング処理を
行なうことにより形成することができる。約２ｋＷの電
力を用いて数分間（２〜３分）で抵抗層６，６′の全面
に５００ ＯＡの厚さの層を形成することができる。そ
の後、標準的なマスキング及びエツチング手法を用いて
、１つ又はそれ以上の所望の抵抗素子６′を形成する抵
抗層領域からアルミニウム層部分が除去される。例えば
、フォトレジスト・マスクが析出されたアルミニウム層
８．８′上に形成され、続いて抵抗層の領域６の直上の
７オトレジストに開口を設けるために現像される。この
ようにして、アルミニウムが７オトレジストのこの開口
部において露出さｎｌそしてリン、塩酸及び窒化塩の混
合物からなる標準的なアルミニウム食刻剤により選択的
に除去される。
その後、フォトレジストΦマスクは、アルミニウム導体
８．８′および露出さｎた抵抗層６′を残して除去され
る。
８．８′および露出さｎた抵抗層６′を残して除去され
る。
灰に自己不活性化層ｔｏ、１２及び１２’が、電流密度
が４．０１ ” １．０ ｍ ａ ／ａｔの定゛亀流モ
ートヲ用いて、グリコール水溶液（エチレン・グリコー
ル）を基本とした水溶性多塩基酸等の種々の電解質溶液
（クエン酸又は酒石酸）により陽極処理される。
が４．０１ ” １．０ ｍ ａ ／ａｔの定゛亀流モ
ートヲ用いて、グリコール水溶液（エチレン・グリコー
ル）を基本とした水溶性多塩基酸等の種々の電解質溶液
（クエン酸又は酒石酸）により陽極処理される。
陽極処理技術に於て公知のように、使用する電解質溶液
及び電圧により、作成しようとする酸化膜の厚み、熱伝
導率及び腐食特性が変化する。陽極処理技術は公知であ
り、ｄ：Ｌ−ヨークのアカデミツク・プレス社から刊行
されている ウェストウッド・ウォーターハウス及びウ
ィルコックス共著による「タンタル薄膜」と、頂する書
物に詳述されている。その中に書かれているプロセスは
アルミニウムの陽極処理にも同様に使用することができ
る。
及び電圧により、作成しようとする酸化膜の厚み、熱伝
導率及び腐食特性が変化する。陽極処理技術は公知であ
り、ｄ：Ｌ−ヨークのアカデミツク・プレス社から刊行
されている ウェストウッド・ウォーターハウス及びウ
ィルコックス共著による「タンタル薄膜」と、頂する書
物に詳述されている。その中に書かれているプロセスは
アルミニウムの陽極処理にも同様に使用することができ
る。
この陽極処理動作によりアルミニウム導体８゜８′に少
なくとも１００Ａ、好ましくは約２００ＯＡの厚みの酸
化アルミニウムの薄膜１２を形成することができる。同
時に、少なくとも１００Ａ、好ましくは約３００ＯＡの
厚みの酸化または酸窒化タンタルの薄膜１０が形成され
る。こｔらの酸化皮膜は、非常に薄いが、例えば炭化シ
リコン等の他の不活性化膜により得られるものよりも優
れた保護特性と絶縁特性を有する。従来技術による膜は
不活性層として十分機能するためにはかなり厚く（例え
ば６０００ Ａ ） Ｌなけ几ばならなかった。
なくとも１００Ａ、好ましくは約２００ＯＡの厚みの酸
化アルミニウムの薄膜１２を形成することができる。同
時に、少なくとも１００Ａ、好ましくは約３００ＯＡの
厚みの酸化または酸窒化タンタルの薄膜１０が形成され
る。こｔらの酸化皮膜は、非常に薄いが、例えば炭化シ
リコン等の他の不活性化膜により得られるものよりも優
れた保護特性と絶縁特性を有する。従来技術による膜は
不活性層として十分機能するためにはかなり厚く（例え
ば６０００ Ａ ） Ｌなけ几ばならなかった。
最後に１本発明の不活性化構造体は導電体の表面を化学
的に酸化物又は酸窒化物に変化させたものであるので、
その構造は平坦であり連続であるので、ピンホール等の
欠陥がない。従って本発明によるプリントヘッドは均一
であり動作上の信頼性があり、製造に於て一貫して再生
産できるものである。
的に酸化物又は酸窒化物に変化させたものであるので、
その構造は平坦であり連続であるので、ピンホール等の
欠陥がない。従って本発明によるプリントヘッドは均一
であり動作上の信頼性があり、製造に於て一貫して再生
産できるものである。
以上説明した改良されたサーマル・インク・ジェット・
プリントヘッドは公知技術による不活性化構造より薄い
不活性化構造ではあるが、化学的攻撃又はバブル消失及
び／又はキャビテーションによる損婦に対して優ｎた耐
久性を示す。そして本発明による不活性化構造は、保護
すべきプリントヘッドの下部素子に対する粘着性に関す
る問題は生°じない。
プリントヘッドは公知技術による不活性化構造より薄い
不活性化構造ではあるが、化学的攻撃又はバブル消失及
び／又はキャビテーションによる損婦に対して優ｎた耐
久性を示す。そして本発明による不活性化構造は、保護
すべきプリントヘッドの下部素子に対する粘着性に関す
る問題は生°じない。
である。
２：シリコン基板、４：断熱層、
６．６’：抵抗層、 ８：導電体、
１０．１２：不活性化層、Ｉ４：粘着層、１６：障壁、
１８ニオリフイスプレート。
１８ニオリフイスプレート。
２０ニオリフイス。
第１頁の続き
０発 明 者 ロバート・アール・ハ
イ
Ｏ発明者 フランク・ウラ
アメリカ合衆国アイダホ州ボイジー フィールドフレス
ト・ドライブ６６５０ アメリカ合衆国カリフォルニア用ウッドサイド スタド
ラー・ドライブ ６５
ト・ドライブ６６５０ アメリカ合衆国カリフォルニア用ウッドサイド スタド
ラー・ドライブ ６５
Claims (1)
- 基板上に設けられた発熱用抵抗体および該抵抗体に接続
された導電体を有する熱インクジェット・プリントヘッ
ドにおいて、前記抵抗体および導電体上に不活性化層な
形成したことを特徴とする熱インクジェット・プリント
ヘッド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family
ID=24185773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
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| US (1) | US4535343A (ja) |
| EP (1) | EP0140611B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60109850A (ja) |
| DE (1) | DE3484785D1 (ja) |
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- 1984-10-08 DE DE8484306869T patent/DE3484785D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1984-10-30 JP JP59228822A patent/JPS60109850A/ja active Pending
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