WO1990009888A1 - Tete a jet d'encre dotee d'une resistance thermogene composee d'une substance non monocristalline contenant de l'iridium, du tantale et de l'aluminium, et dispositif a jet d'encre equipe de ladite tete - Google Patents

Description

明 細

I r 及び T a を含有す る非単結晶質物質で構成さ れた発熱抵抗体 を有す る ィ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ド及び該へ ッ ドを具備する ィ ン ク ジ ヱ ッ ト 装置

発明の分野

本発明 は、 キ ヤ ビテ 一 シ ヨ ン の衝撃に対する耐性 （以下、 " 耐キ ャ ビテ ー シ ヨ ン性 " と い う 。 ） 、 キ ヤ ビテ 一 シ ヨ ン に よ る ェ n — ジ ョ ンに対す る耐性 （以下、 " 耐エ ロ ー ジ ョ ン性 " と い う 。 ） 、 化学 的安定性、 電気化学的安定性、 耐酸化性、 耐溶解性、 耐熱性、 耐熱 衝撃性、 機械的厨久性等に優れた電気熱変換体を具備する イ ン ク ジ ヱ ソ ト へ ッ ド及びィ ン ク ジ エ ツ ト 装置に蘭する。 こ の ィ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ド及び ィ ン ク ジ ヱ ッ ト 装置と して は、 熱作用面上の ィ ン ク に 直接熱エ ネ ルギ ーを与えて イ ン ク を吐出す る ため に利用 さ れる熱ェ ネ ルギ —を通電に よ っ て発生す る発熱抵抗体を有する電気熱変換体 を具備す る も のを代表的な例 と して挙げる こ とがで き る。 そ して、 こ の電気熱変換体は、 消費電力が少な く 、 入力信号に対す る応答性 に優れた も の で あ る 。 発明 の背

米国特許第 4 , 723 , 129 号明細書や米国特許第 4 , 740 , 796 号明細書 等に記載さ れて い る イ ン ク ジ ヱ ッ ト 方式 （即 ち、 バブルジ ュ ッ ト 方 式） は、 高速高密度で高精細髙画質の記録が可能で、 且つカ ラ 一化 コ ンパ ク ト 化に適 してお り 、 近年と みに注目を集めて い る。 こ の方 式を用 い る装置の代表例において は、 ィ ン ク （記録用液体等） を熱 エ ネ ルギ ーを利用 して吐出させ る た め、 ィ ン ク に熱を作用 させ る熱 作用部が存在す る。 即 ち、 イ ン ク 路に対応 して熱作用部を有す る発 熱抵抗体を設け、 こ の発熱抵抗体か ら発生 し た熟エ ネ ルギ ーを利用 して ィ ン ク を急激に加熱 し て発泡さ せ、 こ の発泡によ っ て ィ ン ク を 吐出す る も ので あ る 。 こ の熱作用部は、 対象敉に熱を作用 させ る と い う 観点か ら する と . 従来のいわゆ るサ一マ ル へ ッ ドの構成と一見類似 して い る部分も あ るが、 熟作用部がィ ン ク に直接接する点や、 熱作用部がィ ン ク の発 泡 と消泡と の繰 り 返 しによ る キ ヤ ビテー シ ヨ ンがも た らす機械的衝 擊、 場合によ っ て は更にエ ロ 一 ジ ョ ンに さ ら さ れる と い う 点、 ま た 熱作用部が 1 0―¹〜 1 0 マ イ ク ロ移 と い う オーダー の極めて短い時 間に 1 0 0 0 で近い温度の上昇及び下降にさ ら さ れる と い っ た点な どて、 サ一マ ル へ ッ ド と はそ の根本技術が大き く 異な る。 従っ て、 サー マルへ ッ ド技術をバブルジ ヱ ッ ト技術に その ま ま適用する こ と がで き な い こ と は言 う ま で も な い。 即 ち、 サー マルへ ッ ド技術 と ィ ン ク ジ ュ ッ ト 技術 と を同列に論 じる こ と はでき な い。

と こ ろで、 イ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ド の熱作用部について は -. それが 前述 し た よ う な厳 しい:璟境に ざら さ れる ため、 -発熱抵抗体上に保護 膜と して例えば S i 0 ₂ , S i C , S i ₃ N ₄ 等か ら な る電気的絶緣 性層 と、 更に その上に T a 等か ら な る耐キ ヤ ビテー シ ョ ン層 と を設 け る構造 と し、 使用環境か ら 熱作用部を保護す る のが一般的で あ る。 こ のよ う な イ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ド に用 い られる保護膜の構成材 料と して は、 例えば米国特許第 4 , 335 , 389 号明細書に記載さ れてい る 4 ÷ ヒ'テ一ン a ン に よ る衝撃やェ 一ジ ョ ンに対 し て強い材料を 挙げる こ と がで き る。 尚、 サ ー マ ルへ ッ ド に一般的に用 い ら れ る T a _z 0 5 等か ら な る耐摩耗層が、 耐キ ヤ ビテー シ ョ ン性に優れて い る と は必ず し も限 ら な い。

こ れ と は別に、 イ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ド の熟作用部に対 して は、 消 費電力を低 く し、 入力信号に対する応答性を高め るた めに、 発熱抵 抗体で発生す る熱がで き る だ け効率良 く かつ速やかに ィ ン ク に作用 する こ とが望ま れる。 そ のため、 前述 した保護膜が設け られた形態 と は別に、 発熱抵抗体が直に ィ ン ク に接する形態も -. 特蘭昭 5 5 - 1 2 6 4 6 2 号によ り 提案さ れてい る。

こ の形態のへ ッ ド は、 熱効率の点で は保護膜が設け られた形態に 勝っ て い る も のの、 発熱抵抗体がキ ヤ ビテ一 シ ョ ン に よ る衝擊ゃェ π—ジ ョ ン、 更に は温度の上昇及び下降に さ ら さ れる だけでな く 、 発熱抵抗体に接す る記録用液体が導電性を有する ために記録用液体 中に も電流が流れ、 そ の結果生 じ る電気化学反応に も ¾熱抵抗体が さ ら さ れる こ と にな る。 こ のため、 従来発熱抵抗体の材料と して知 られてい る T a ₂ N , R u 0 2 を始め とす る様々 な金属、 合金、 金属 化合物、 あ る い はサーメ ッ ト も、 こ の形態のヘ ッ ドの発熱抵抗体に 用 い る に は耐久性、 安定性において必ず し も充分でない。

前述の よ う な保護膜が設け ら れた形態の ィ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ドで は、 ¾久性ゃ抵抗変化の点で実用上採用で き る も のが提案さ れて い る が、 いずれの場合にあ っ て も保護膜の形成時に生ずる欠陥の発生 を完全に防止する こ と は非常に難 し く、 こ の点が量産時に歩留ま り を下げる大き な要因 と な る。 そ して、 記録の高速化、 高密度化が一 層求め られ、 それに対応 してへ ッ ドの吐出口 の数が増加する傾向に あ る こ とか ら、 こ の こ と は大き な問題と な っ て き て い る。

ま た、 上述の保護膜は発熱抵抗体か ら記録用液体への熱伝達効率 を下げるが、 こ の熱伝達効率が悪い と、 必要 と な る全体の消費電力 が増 し、 駆動時におけ る へ ッ ド の温度変化が大き く な つ て しま う 。 こ の温度変化は吐出口か ら吐出 さ れる滴の体積変化につな力 り 、 画 像での濃度変化の原因 と な る。 ま た、 記録の高速化に対応する ため に、 時間当た り の吐出面数を增やす と それに応 じて へ ッ ドでの消費 電力が上昇する と こ ろ、 温度変化は大き く な り 、 こ の温度変化が得 ら れる画像に それに応 じた濃度変化を も た らす と こ ろ と な る。 ま た 電気熱変換体の高密度化を伴う 吐出口 のマルチ化を行っ た場合で も へ ッ ドでの消費電力 は上昇 し、 それによ る温度変化はやは り 得 られ る画像を該温度変化に応 じた濃度変化を有す る も の に して しま う 。 こ う した得 ら れる画像を濃度変化のあ る も の に して し ま う 問題は、 記録画像の高画賀化に対する要求に反す る も ので あ り 、 早期解決を 要す る問題であ る。 こ のよ う な問題を解決する ため、 発熱抵抗体 と ィ ン ク が直に接す る、 熱効率のよ い ィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ドの提供が切望されて い る。

しか しながら、 既に述べたよ う に、 ィ ン ク が直に発熱抵抗体に接 す る従来の形態に おいて は、 発熱抵抗体がキ ヤ ビ テ 一 シ ョ ン に よ る衝擊ゃエ ロ 一 ジ ョ ン、 更に は温度の上昇及び下降に さ ら さ れ る だ けで な く 、 電気化学反応に も さ ら さ れる ので、 従来の T a ₂ N , R u 0 ₂ , H f B ₂ 等の発熱抵抗体の材料で は、 機械的に破壊さ れ た り 、 腐食、 溶解さ れて しま う 等、 耐久性に問題があ る。

米国特許第 4 , 335 , 389 号明細書等に記載さ れて い る キ ヤ ビテ一 シ ョ ンによ る衝擊ゃエ ロ 一 ジ ョ ンに対 して強い材料は、 前逑 し たよ う な保護膜 （耐キ ヤ ビテ一 シ ヨ ン層） と して用 い る場合に初めてその 効果が発揮さ れる も のであ る。 と こ ろが、 こ の材料を イ ン ク に直に 接する発熱抵抗体と して用 いる場合には、 電気化学反応によ っ て溶 解あ る い は腐食さ れて しま う こ とがあ り 、 充分な耐久性を得る こ と はで き ない。

ま た、 高精細、 高画質の記録に と っ て、 吐出の安定性は不可欠で あ り 、 そ の た め に は、 発熱抵抗体 ©抵抗変化が小 さ い こ と が必要 で あ り 、 実用的に は 5 %以下であ る こ とが望ま しい。 特開昭 5 9 - 9 6 9 7 1 号公報に記載のあ る T a や T a _ A 合金は、 ィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ド の ィ ン ク に直に接す る発熱抵抗体と して用 い る場合に 抵抗体が破断 しない と い う 点での耐久性、 即 ち耐キ ヤ ビテ— シ ョ ン 性において は比較的優れてい る。 しか しなが ら、 発泡を繰 り 返す間 の抵抗変化と い う 点においては、 T a や T a - A J? 合金ではさ ほど 小さ く はな く 溝足のゆ く も のではない。 更に、 T a や T a — A 合 金で は、 抵抗体が破断する印加パルス電圧 （ V _{b r e a K} ) と発泡閻値 電圧 （ V _{t h} ) と の比 Mがさ ほど大き く はな く 、 耐熱性がさ ほど高 く な く 、 駆動電圧 （ V。_P ) の僅かな増加によ り 抵抗体の寿命が大き く 低下 して しま う こ とがあ る と い う 問題があ る。 即 ち、 T a や丁 a — A 合金は電気化学反応に対する耐性が必ず し も充分で はな く 、 そ の た め に ィ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ド の ィ ン ク と直に接する発熟抵抗体の 材料 と し て用 いた場合に は、 多数の印加パルス に よ り 発泡が繰 り 返 さ れる と、 発熱抵抗体の電気抵抗が大き く 変化 し、 それに よ り発泡 の状態 も ま た変化 して しま う と い う 問題や、 耐熱性がさ ほど大き く ないた め、 V _{0 P}のわずかな変化が抵抗体の寿命を大き く 左右す る こ とがあ る と い っ た問題があ る。

こ の よ う に、 従来既知の材料で記録用液体 （即ち、 イ ン ク ） に直 に接す る発熱抵抗体を形成 して も、 耐キ ヤ ビテー シ ヨ ン性、 耐エ ロ ー ジ 3 ン性、 機械的耐久性、 化学的安定性、 電気化学的安定性、 抵 抗安定性、 耐熱性、 耐酸化性、 耐溶解性及び耐熱衝撃性の全てを篛 足で き る ィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ド又 は ィ ン ク ジ ヱ ッ ト 装置を得 る こ と はなかなかで き な い。

特に、 発熱抵抗体がィ ン ク と直に接す る よ う に設け られた構造を 有 し、 熱伝導効率が高 く 、 信号応答性に優れ、 且つ充分な耐久性 と 吐出安定性 とを有す る ィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ド及び ィ ン ク ジ ヱ ッ ト 装 置を得る こ と はなかなかで き な い。 発明 の要約

本発明の主た る 目的は、 ィ ン ク が直に発熱抵抗体に接触す る形態 の従来の ィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ドにお け る上述の問題を解決 し、 改善 さ れた ィ ン ク ジ エ ツ ト へ ツ ド及び該ィ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ドを有す る ィ ン ク ジ ュ ッ ト 装置を提供す る こ と にあ る。

本発明の他の目的は、 耐キ ヤ ビテ 一 シ ョ ン性、 耐エ ロ ー ジ ョ ン性、 械的耐久性、 化学的安定性、 電気化学的安定性、 抵抗安定性、 耐熱 性、 耐酸化性、 耐溶解性及び耐熱衝擊性のそ れぞれにつ い て優れ、 且つ優れた熱伝導性を有す る改善さ れた ィ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ドを提 供す る こ と に あ る 。

本発明の更な る 目的は、 発熱抵抗体が記録用液体 （即 ち、 ィ ン ク ） と直に接触す る よ う に した構造を有 し、 县時間の繰 り返 し使用 に あ つ て も常時安定してオ ン デマ ン ド （on demand)で の信号に即応答 して熱ヱネ ルギ一を効率よ く 前記記録用液体に伝達してィ ン ク吐出 を行い、 優れた記録画像をもた らす改善された ィ ン ク ジエ ツ ト へ ッ ドを提供する こ と にある。

本発明の更に他の目的は、 発熱抵抗体が記録用液体と直に接触す るよ う に した構造を有し、 該発熱抵抗体によ る消費電力を低 く 押さ え、 ヘッ ドの温度変化を極めて小さ く し、 县時間の繰り返し使用に あって も常時安定してィ ン ク吐出を行い、 得られる画像をへ ッ ドの 温度変化による濃度変化のないも の に す る改善されたイ ン ク ジ ェ ト ヘ ッ ドを提供する こ と にある。

本発明の別の目的は、 上述のィ ン ク ジヱ ッ ト へ ッ ドを有する ィ ン ク ジ ュ ッ ト装置を提供する こ とにある。

本発明者らは、 イ ン ク が直に発熱抵抗体に接触する形態の従来の イ ンク ジ ： ッ ト へ ッ ドにおける上述の問題点を解決して上記目的を 達成すべ く 銳意研究した結果、 該ィ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ド の発熱抵抗 体をイ リ ジ ユ ウ ム （ I r ) 及びタ ン タ ル （ T a ) の 2 元素を特定の 組成割合で舍有する非単結晶質物質によ り構成する場合、 上記目的 を達成するィ ン ク ジエ ツ ト へ ッ ドが得られる知見を得、 該知見に基 づいて本発明を完成するに至っ た。

前記非単結晶質物質は、 イ リ ジ ユ ウ ム （ I r ) と タ ン タ ル （ T a ) との 2 元素をそれぞれ 3 5 乃至 7 7 原子％及び 2 3 乃至 6 5 原子％ の組成割合で舍有する非晶質 （ア モルフ ァ ス） 物質、 多結晶贅 （ポ リ ク リ ス タ ル） 物質又はア モルフ ァ ス物質とポ リ ク リ ス タ ル物質と が混在した物 K (以下、 ¹¹非単結晶 I r - T a物質 " 又は " I r 一 T a 合金 " とい う。 ） である。

本発明者ら は、 耐熱性及び耐酸化性に富み且つ化学的に安定であ る物質の観点でイ リ ジユ ウ ム （ I r ) を選択し、 機械的強度を有 し、 耐溶剤溶解性に富む酸化物ももた らす物質の観点でタ ンタ ル（ T a ) を選択し、 これらの 2元素を所定の組成割合で舍有する非単結晶 K 物質サ ン プルをスパ ッ タ リ ン グ法に よ り 複数個作製 した。

それぞれのサ ン プルは、 第 4 図に示すスパ ッ タ リ ン グ装置 （商品 名 ： スパ ッ タ リ ング装置 C F S — 8 E P , 株式会社徳田製作所製） を使用 し、 単結晶 S i 基板及び表面に 2. 5 の熱酸化 S i 0 z 膜 を形成 した S i 単結晶基板上に成膜す る こ と によ り 作製 した。 第 4 図において 2 0 1 は成膜室を示す。 1 0 2 は、 成膜室 2 0 1 内に設 け られた基板 2 0 3 を保持する ため の基板ホルダーで あ る。 基扳ホ ルダー 2 0 2 に は基板 2 0 3 を加熱する ための ヒ ー タ ー （図示せず） が内蔵さ れて い る。 基板ホ ルダ一 2 0 2 は系外に設置さ れた駆動モ ー タ （図示せず）か ら延び る面転 シ ャ フ ト 2 1 7 に よ り 支持さ れ、 上 下移動で き 、 且つ面転で き る よ う に設計さ れて い る。 成膜室 2 0 1 内の基板 2 0 3 に対向す る位置に は、 成膜用 タ ーゲ ッ ト を保持す る ため の タ ーゲ ッ ト ホ ルダ一 2 0 5 が設置さ れて い る。 2 0 6 は、 タ ーゲ ッ ト ホ ルダ一 2 0 5 の表面に置かれた 9 9. 9 重量％以上の純度 の T a 板か ら な る T a タ ーゲ ッ ト で あ る。 2 0 7 は、 T a タ 一ゲッ ト 上に配置さ れた 9 9. 9 重量％以上の純度の I rシ一 ト か ら な る I r タ ーゲ ッ ト で あ る。 I rタ ーゲ ッ ト は.、 第 4 図に 2 0 7 : 2 0 8 と し て示すよ う に、 それぞれ所定面積の複数個が T a タ 一ゲ ソ ト 2 0 6 の表面に所定の間隔で配置さ れる I r タ 一ゲ ッ ト 2 0 7 , 2 0 8 の個々 の面積及び配置は、 希望す る I r 及び T a を所定の組成割合 で舍有す る膜が二者の タ ーゲ ッ ト の面積比の関係を如何に した ら得 られるかを予め見極め、 検量線を作製 し、 該検量線に基づいて行う よ う にす る。

2 1 8 は、 T a タ ーゲ ッ ト と I r タ ーゲ ッ ト が側面か ら プラ ズマ によ り スパ ッ タ さ れな い よ う に それ ら タ 一ゲ ッ 卜 の側面を覆 う 防護 壁で あ る。 2 0 4 は、 タ 一ゲ ッ ト ホ ルダー 2 0 5 の上部の位置で基 板 2 0 3 と の間の空閭を遮断す る よ う に水平に移動す る よ う に設け られた シ ャ ッ タ ー板であ る。 該 シ ャ ッ タ ー扳 2 0 4 は、 つぎのよ う に使用 さ れる。 即 ち、 成膜開始前に、 T a タ ーゲ ッ 卜 と I r タ 一ゲ ッ ト を保持する タ 一ゲ ッ ト ホルダ一 2 0 5 の上部に移動させ、 ガス 供袷管 2 1 2 を介 してアルゴ ン （ A r ) ガス等の不活性ガスを成膜 室 2 0 1 內に導入 し、 R F電源 2 1 5 よ り R F電力を印加 して該ガ スをプラ ズマ化 し、 生成 したプラ ズマ によ り T a タ ーゲ ッ 卜 と I r タ ーゲ ッ ト をスパ ッ タ して該タ 一ゲ ッ ト のそれぞれの表面の不純物 を除去する。 そ の後該シ ャ ッ タ ー板 2 0 4 は、 成膜を害 しない位置 (図示せず） に移動させ る。

R F電源 2 1 5 は、 導線 2 1 6 を介 して成膜室 2 0 1 の周囲壁に 電気的に接続さ れ、 ま た、 導線 2 1 7 を介 してタ 一ゲ ッ ト ホ ルダ一 2 0 5 に電気的に接続さ れてい る。 2 1 4 は、 マ ッ チ ングボ ッ ク ス であ る。

タ 一ゲ ッ ト ホルダー 2 0 5 に は、 成膜中に T a タ ーゲ ッ ト と I r タ ーゲ ッ ト が所定の温度に保持さ れる よ う に冷却水を内部循環させ る機構 （図示せず） が設け られてい る。 成膜室 2 0 1 には、 該成膜 室の内部を排気する た め の排気管 2 1 0 が設け られてお り 、 該排気 管は排気バルブ 2 1 1 を介 して真空ポ ンプ （図示せず〉 に連通 して い る。 2 0 2 は、 成膜室 2 0 1 內に ァ ルゴ ン ガ ス （ A r ガ ス ） 、 へ リ ュ ウ ム ガ ス （ H e ガス〉 等の ス ノ、 ' ッ タ リ ング用 ガス を導入す る た め のガス供袷管であ る。 2 1 3 は、 ガス供,袷管に設け られたスパ ッ タ リ ング用ガス の流量調節バルブであ る。 2 0 9 は、 タ ーゲ ッ ト ホ ルダー 2 0 5 を成膜室 2 0 1 か ら電気的に絶緣する ためにタ ーゲ ッ ト ホルダー 2 0 5 と成膜室 2 0 1 の底壁と の間に設け られた絶緣碍 子であ る。 2 1 9 は成膜室 2 0 1 に設け られた真空計であ る。 該真 空計によ り 、 成膜室 2 0 1 の內圧が自動的に検知さ れる。

第 4 図に図示の装置において は、 上述 した よ う にタ ーゲッ ト ホ ル グーが 1 つ設け られた形態の も のであ るが、 複数のタ ーゲ ッ ト ホ ル ダーを設け る こ と もで き る。 そ の場合、 それ ら の タ ーゲ ッ ト ホ ルダ 一を成膜室 2 0 1 內の基板 2 0 3 と対向す る位置に同心 R上に等藺 隔で配列する。 そ して、 それぞれの タ 一ゲ ッ ト ホルダ一に は、 個々 の独立 し た R F 電源を マ ッ チ ン グ ボ ッ ク ス を介 し て電気的に接続 させ る。 上述の場合、 2 種の タ ーゲ ッ ト 、 即 ち、 I r タ 一ゲ ッ ト 及 び T a タ 一ゲ ッ ト を使用する こ とか ら、 2 個の タ ーゲ ッ ト ホルダー を上述 したよ う に成膜室 2 0 1 內に配列 し、 それぞれのタ ーゲ ッ ト ホ ルダ一上に それぞれのタ 一ゲ ッ ト を個々 に設置する。 こ の場合、 個々 のタ ーゲ ッ ト について所定の R F電力を独立に印加でき る ので - 成膜す る膜構成元素の組成割合を変化させて I r 及び T a の元素の 1 つ又は両者が膜厚方向に変化 した膜を形成す る こ とがで き る。 上述 の 第 4 図 に 示 し た装置を使用 し た 各 サ ン プル の作製 は 、 そ の都度 T a タ ーゲ ッ ト 2 0 6 表面上への I r タ 一 ゲ ッ ト 2 0 7 , 2 0 8 の配置を、 得よ う と す る所定の I r 及び T a の組成割合の非 単結晶 K物質 （膜） について の予め用意 した検量線に基づいて行つ た以外は、 下記の成膜条件で行 っ た。 ； 基板ホ ルダ一 2 0 2 上に配置 し た基板 ：

4 i nch 0 サ イ ズの S i 単結晶基板（ヮ ッ カ ー社製） ( 1 枚） 及び 2. 5 m厚の S i 0 ₂ 膜を表面に形 成 した 4 i nch 0 サ イ ズの S i 単結晶基板 （ヮ ソ 力 一社製） （ 3 枚）

基板の設定温度 5 0 °c

ベー ス プ レ ツ シ ャ 一 2. 6 X 1 0 ⁴ P a 以下

高周波 （ R F ) 電力 1 0 0 0 W

ス パ ッ タ リ ング用ガス及びガス圧 ： ァ ルゴ ンガス、 0. 4 P a 成膜時間 ： 1 2 分

以上の よ う に して得 られた各サ ン プルの う ち S i 0 ₂ 膜付基板上 に 成膜 し た も の の 1 部 の 試料 に つ い て 株式会 社 島津製作所製 の E P M— 8 1 0 を使用 して エ レ ク ト ロ ン プロ ー ブ マ イ ク 口 ア ナ リ シ ス を行 っ て組成分折 し、 次いで S i 単結晶基板に成膜 し たサ ン プル につ き マ ッ ク サ イ エ ン ス社製 O X線面折計（商品名 ： M X P ³ ) に よ り 結晶性を観察 した。 ついで、 各サ ン プルに つい て S i 0 2 膜 付基板に成膜した別の一部を使用 して、 電気化学的反応に対する耐 性及び機械的衝擊に対する耐性を観察するためのいわゆる池テス ト を行い、 更に S i 0 z 膜付基板に成膜した残り を使用 して空気中で の耐熱性及び耐衝擊性を観察する た めの ス テ ッ プス ト レ ス テ ス ト ( S S T ) を行った。 前記池テス ト は、 浸漬用液体と して、 水 7 0 重量部と ジヱチ レ ンダ リ コ ール 3 0重量部とからなる溶液に酢酸ナ ト リ ゥ ム 0. 1 5 w t / %を溶解せしめた液体を使用した以外は後述 する 「低導電率ィ ン ク 中での発泡耐久テス ト」 と同様の手法によ り 行っ た。 前記 S S T は、 後述する 「ス テ ッ プス ト レス テ ス ト 」 と同 様の手法によ り行った。 前記池テ ス ト の結果と前記 S S Tの結果と を総合して検討したと こ ろ、 つぎの結果が得られた。 即ち、 最も好 ま しいサ ンプルについて は、 多結晶贊物質が大部分で、、 '多結晶踅物 質とァモルフ ァ ス物質とが混在する物黉とァモ ルフ ァ '物質とが包 舍される こ とが判明 した。 ついで、 好ま しい範面のサ ンプルについ て I r 及び T a の組成割合をみた と こ ろ、 I r は 3 5 乃至 7 7 原子 ¾ T a は、 2 3 乃至 6 5 原子％であ る こ と力 判つ た。 同様に よ り 好ま しい範囲のサ ンプルについては、 I r は 4 2 乃至 7 7 原子％、 T a は 2 3 乃至 5 8 原子％であ る こ とが判っ た。 更に最も好ま し ぃ範 Hのサ ンプルについて は、 I r は 6 0 乃至 7 7 原子％、 T a は 2 3 乃至 4 0 原子％であ る こ とが判っ た。

以上の結果から、 本発明者らは、 下記の組成割合で I r及び T a を必須成分と して舍有する非単結晶 I r 一 T a物質がィ ン ク ジ ェ ッ ト へ ッ ドの発熱抵抗体への使用適性を有する こを見極めた。

3 5 原子％≤ I r ≤ 7 7原子％

2 3原子％≤ T a ≤ 6 5原子％

更に、 本癸明者ら は こ の非単結晶 I r 一 T a物質を用いて発熱抵 抗体を構成し、 ィ ン ク ジヱ ッ ト へッ ドを作製した と こ ろ、 下述する 事実が判明 した。

即ち 、 上記非単結晶 I r — T a 物質を用いれば、 耐キ ヤ ビテ一 シ ョ ン性及び耐エ ロ ー ジ ョ ン性のみな らず、 電気化学的及び化学的な 安定性や耐熱性において も優れた発熱抵抗体を有する ィ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ドを得る こ とがで き る。 特に、 発熱抵抗体の熱発生部がィ ン ク 路中の ィ ン ク と直に接す る構成の ィ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ドを得る こ とがで き る。 こ の構成のへ ッ ドで は、 発熱抵抗体の熱発生部か ら発 生 した熱エ ネルギーを イ ン ク に直接作用 させ る こ とがで き る ので ィ ン ク への熱伝導効率が良い。 故に、 発熱抵抗体によ る消突電力を低 く 押さ え る こ とがで き 、 へ ッ ド の昇温 （へ ッ ド の温度変化） を格段 に小さ く する こ と がで き る ので、 へ ッ ド の溘度変化に よ る画像濃度 変化の発生を避け る こ とがで き る。 ま た、 発熱抵抗体に印加さ れる 吐出信号に対 して一層良好な応答性を得る こ とがで き る。

更に、 本発明に係る発熱抵抗体で は、 所望の比抵抗値を制御性よ く 、 一つのへ ッ ドの中で の抵抗値のば らつ き が極めて少ない よ う に 得る こ とがで き る。 従っ て、 従来に比 して格段に安定 した イ ン ク 吐 出を行 う こ とがで き 、 ま た耐久性に も優れた ィ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ド を得る こ とがで き る。

以上のよ う な良好な諸特性を有す る ィ ン ク ジ ヱ ッ 卜 へ ッ ド は、 吐 出口 のマ ルチ化に伴 う 記録の高速化や高画質化に非常に適 した も の と な る。 好ま しい態様の詳細な説明

よ っ て、 本発明の 1 つの態様は、 熱作用面上の イ ン ク に直接熱ェ ネ ルギーを与えて イ ン ク を吐出する ために利用 さ れる前記熱ェ ネ ル ギーを通電に よ っ て発生する発熱抵抗体を有す る電気熱変換体を具 備す る ィ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ドにお いて、 前記発熱抵抗体を、 実質的 に I r 及び T a で構成さ れ、 前記 】 r 及び T a を下記の組成割合で 含有す る非単結晶質物贅で構成 した こ とを特徴 と す る ィ ン ク ジ ェ ッ ト へ ッ ドを提供する。

3 5 原子 I r ≤ 7 7 原子％ 2 3原子％≤ T a ≤ 6 5原子％

本発明の他の態様は、 熱作用面上のィ ンク に直接熱エネルギーを 与えてィ ン ク を吐出するために利用される前記熱エ ネルギーを通電 によ っ て発生する発熱抵抗体を有する電気熱変換体を具備する ィ ン ク ジエ ツ ト へッ ドにおいて、 前記発熱抵抗体を、 実黉的に I r及び T aで構成され、 前記 I r及び T aを下記の組成割合で含有する非 単結晶質物資で構成したこ とを特徵とする ィ ン ク ジ - ッ ト へッ ドを 提供する。

4 2原子％≤ I r ≤ 7 7原子％

2 3原子％≤ T a ≤ 5 8原子％

本発明の更なる態様は、 熱作用面上のィ ンク に直接熱エネルギー を与えてイ ン ク を吐出するために利用される前記熱エ ネルギーを通 電によ っ て発生する発熱抵抗体を有する電気熱変換体を具備する ィ ン ク ジ ッ ト へッ ドにおいて、 前記発熱抵抗体を、 実質的に I r及 び T a で構成され、 前記 I r及び T aを下記の組成割合で含有する 非単結晶質物質で構成したこ とを特徴とする イ ン ク ジュ ッ ト へ ッ ド を提供する。

6 0原子 I r ≤ 7 7原子％

2 3原子％≤丁 3 ≤ 4 0原子％

本発明において、 上記の特定の非単結晶 I r - T a物贅でィ ン ク ジュ ツ ト へ ツ ドの発熱抵抗体を構成する場合、 上述した各種の顕著 な効果が得 られる理由は未だ明 ら かではな いが、 理由の 1 つ と し て、 耐熱性、 耐酸化性、 化学的安定性に優れる I rが反応を防止し T aが機械的強度.を付与する と共に耐溶解性をもた ら し、 前記の二 者の元素がそれぞれ特定の組成割合で共存する こ とが応力を適性に し、 密着性そ して靱性を増大させている もの と考え られる。

本発明者 ら は、 上述した特定の非単結晶 I r - T a物質 （即ち -、 非晶質 （ア モル フ ァ ス ） I r 一 T a合金、 多結晶 I r — T a合金又 は両者の混合物） 以外の非単結晶 I r 一 T a物質を使用 してイ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ド の発熱抵抗体を構成す る場合、 下述する よ う な問題 があ る こ と を実験を介 して確認 した。

即 ち、 耐キ ヤ ビテ一 シ ョ ン性、 耐ヱ 口 一 ジ ョ ン性、 電気化学的安 定性、 化学的安定性、 耐熱性、 密着性、 内部応力等が適正でな く な り 、 ィ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ドの発熱抵抗体、 特に ィ ン ク に直に接す る タ ィ プの発熱抵抗体 と して用 い た場合に充分な耐久性が得 られない。 例えば、 I r が多過ぎる と き に は膜の剝離が発生する こ と があ り 、 反対に T a が多過ぎ る と き に は抵抗変化が激 し く な る こ とがあ る _c 本発明において は、 発熱抵抗体を上述 し た特定の非単結晶 I r 一 T a物質で構成するが故に、 保護膜を設け る必要はな く 、 イ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ドをその発熱抵抗体の熱発生部がィ ン ク 路中の ィ ン ク と ： 直に接する形態の も のにす る こ とがで き る。 そ して本発明によ る こ の ィ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ド は、 従来提案さ れて い る ィ ン ク と直に接す る発熱抵抗体を有す る ィ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ド に見 ら れる藺題はな く - つぎの よ う な従来技術か ら 予測 し得な い各種の利点を有する。 即ち - ( i ) 耐キ ヤ ビテ ー シ ヨ ン性、 耐ェ σ—ジ ョ ン性、 機械的耐久性、 化学的安定性、 電気化学的安定性、 抵抗安定性、 》熱性、 耐酸化性. 溶解性及び耐熱衝撃性の それぞれについて優れ 、 かつ優れた熱伝 導性を有す る ： （ H ) 如何な る記録用液体 （即 ち、 イ ン ク ） を使用 して も、 县時間の繰り 返 し使用 に あ っ て常時安定 してオ ン デマ ン ド （o n dema n d )で の信号に即応答 して熱エ ネ ルギ ーを効率よ く 前記 記録用液体に伝達 して ィ ン ク 吐出を行い、 優れた記録画像を も た ら す ： そ して （ iii ) 前記発熱抵抗体に よ る消費電力を低 く 押さ え、 へ ッ ド の温度変化を極めて小さ く し、 县時間の繰 り 返 し使用 にあ っ て も常時安定 して ィ.ン ク 吐出を行い、 得 られる画像をへ ッ ド の温度変 化に よ る濃度変化のない も のにす る。

本発明 に よ る ィ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ド の好ま し い態様において は、 そ の発熱抵抗体を上述 した特定の多結晶 I r - T a 物質で構成 し、 該発熱抵抗体の熱発生部がィ ン ク 路中の ィ ン ク と 直に接する形態の も の にする。 こ の場合、 特に状態安定性と抵抗安定性が際立つ も の にな る。

本発明における発熱抵抗体の層の厚さ は、 適切な熱エネルギーが 効果的に発生さ れる よ う 適宜決め られるが、 耐久性や生産特性等の 点か ら、 好ま し く は 3 0 0 人〜 l ^ m、 よ り 好ま し く は 1 0 0 O A 〜 5 0 0 0 人であ る。

ま た、 本発明において は、 上述 した特定の非単結晶 I r 一 T a 物 質で構成する発熱抵抗体は、 単一層構造の形態にする のが一般的で あ る力 場合に よ り 複数層構造の形態にする こ と もで き る。 ま た、 発熱抵抗体を構成する前記非単結晶 I r 一 T a 物質か ら な る層につ いて は、 該物質を構成する二者の元素、 即 ち I r 及び T a の組成が 前記層の全領域にわた っ て均一であ る必要は必ずし も な.い。 即ち、 I r 及び丁 a のそれぞれの組成割合が上述 した特定の範囲にあ る跟 り において、 こ れ ら の元素の中の 1 つま たはそれ以上が層厚方向に 不均一に分布 して いて も よ い。 例えば、 発熱抵抗体を単一層構造の 形態の も のにす る場合、 該層を構成す る非単結晶 I r 一 T a 物質を 1 つの構成元素がィ ン ク ジエ ツ ト へ ッ ド用基体側の層領域に相対的 に多 く 分布 した も のにす る こ とがで き る。

ま た、 発熱抵抗体を非単結晶 I r 一 T a 物質か らな る層を積層 し て二層構造の も のに し、 ィ ンク ジ ヱ ッ ト へ ッ ド用基体側に位置す る 層を 1 つの構成元素が前記基体側の層領域に相対的に多 く 分布 した も のにする こ とがで き る。

更に、 一般的に層の表面や内部は、 大気に触れた り して或い は作 製の工程の中で酸化さ れる こ とがあ るが、 本発明に係る材料におい て は、 こ のよ う な表面や内部のわずかな酸化によ っ てその効果が低 下する も ので はな い。 こ のよ う な不純物 と して は、 例えば前述 した 酸化に よ る 〇を始め と して C , N , S i , B , N a , C 及び F e か ら選択さ れる少な く と も一つの元素を挙げる こ と がで き る。

加えて、 本発明に係る発熱抵抗体は、 例え ば夫々 の材料を同時ま た は交互に堆積する D C ス パ ッ タ 法、 R F ス パ ッ タ 法、 イ オ ン ビ一 ム スパ ッ タ 法、 真空蒸着法、 C V D法、 或い は有機金属を含むぺ — ス ト の塗布、 焼成を行う 成膜法等によ っ て形成す る こ とがで き る。 次に、 前述 した組成を有す る合金材料を発熱抵抗体 と して用 いた、 熱効率、 信号応答性等に優れた本発明に係る ィ ン ク ジ ェ ッ ト へ ッ ド について図面を用いて説明する。

第 1 (a)図は本発明の ィ ン ク ジエ ツ ト へ ッ ド の一例 の主要部を吐出 口側か ら見た模式的正面図、 第 1 (b)図は第 1 )図に一点鎮線 X Yで 示す部分での模式的断面図であ る。

こ の例の ィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ド は、 基板 1 の表面上に下部層 2 を 設けて な る支持体上に、 所定の形状を有す る発熱抵抗体の層 3 と電 極 4 , 5 とを有する電気熱変換体を形成 し、 更に該電気熱変換体の 少な く と も電極 4 , 5 を覆 う 保護層 6 を積層 し、 更に そ の上に吐出 口 8 に連通す る液路 1 1 を設ける ための凹部が形成さ れた溝付板 7 を接合 した基本的構成を有す る。

こ の例にお け る電気熱変換体は、 発熱抵抗体 3 と該発熱抵抗体 3 に接続さ れた電極 4 , δ と必要に応 じて設け ら れる保護層 6 と を有 す る も ので あ る。 ま た、 ィ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ド用基体は、 基板 1 と 下部層 2 とを有する 支持体 と電気熱変換体 と保護層 6 と を有す る も のであ る。 こ の例の ヘ ッ ド の場合、 イ ン ク に直接熱を伝え る熟作用 面 9 は、 発熱抵抗体 3 の、 電極 4 > 5 に は さ ま れた部分（熱発生部） がィ ン ク と接す る面と ほぼ同等であ り 、 前記熱発生部の保護膜 6 で 被われていな い部分に相当する。

下部層 2 は、 必要に応 じて設け られ、 基板 1 側へ逃げる熱の量を 調節 し、 熱発生部で発生す る熱を効率よ く ィ ン ク へ伝え る機能を有 する。

電極 4 , 5 は熱発生部か ら発熱させ る ために、 発熱抵抗体の層 3 に通電す る ため の電極であ り 、 こ の例で は電極 4 が各熱発生部に対 す る共通電極、 電極 5 は各熱発生部に個別に通電す る ための選択電 極である。

保護雇 6 は、 電極 4 , 5 がイ ンク に接して化学的に侵された り、 電極閭がィ ンク を通して短絡する こ とを防止するために必要に応じ て設け られる ものである。

尚、 第 1 (c)図は、 発熱抵抗体の層 3及び電極 4 , 5 が設けられた 段階でのイ ンク ジヱ ッ ト ヘッ ド用基体の模式的平面図である。 また- 第 1 (d)図は、 それらの層の上に保護層 6 が設け られた段階のィ ン ク ジエ ツ ト へ ッ ド用基体の模式的平面図である。

こ の イ ン ク ジヱ ッ ト へッ ドにおいては、 発熱抵抗体の層 3 に前記 組成の合金材料が用い られているので、 イ ンク と熱作用面 9 とが直 接接触する構成を有しているにもかかわ らず、 良好な耐久性を有す る。 こ の よ う に、 熱エ ネルギー源である発熱抵抗体の熱発生部がィ ン ク と直に接する構成とすれば、 熱発生部で発生した熱を直接ィ ン ク に伝える こ とができ、 保護層等を介して熟をィ ンク に伝える構成 の も の に較べて、 極めて効率良い熱伝達を行う こ とがで き る。

そ の結果、 発熱抵抗体での消費電力を低 く 抑える こ とがで き、 へ ッ ドの昇温の程度も小さ く する こ とができ る。 また、 電気熱変換体 への入力信号 （吐出指令信号） に対しての応答性が向上し、 吐出に 必要な発泡状態を安定して得る こ とができ る。

本発明に係る合金材料を用いて形成される発熱抵抗体を有する電 気熱変換体の構成と しては、 第 1 図の例に限定されず、 例えば第 2 図のよ う な構成とするなど、 種々の態様を採り得る。

第 2 図の構成を有する イ ン ク ジュ ッ ト へ ッ ド用基体では、 電極 4. 5 が、 前記組成の合金材料の発熱抵抗体の層 3 によ っ て覆われてい るので、 電極の保護層を設けな く てもよい。

また、 ィ ン ク ジヱ ッ ト へッ ドの吐出口及び液路の構成も、 第 1 (a) 図及び第 1 (b)図に示 したよ う に、 熱作用面 9上ヘイ ン ク が供給され る方向と、 熱発生部から発生した熱ヱネルギ一を利用 して吐出口 8 から ィ ンクが吐出する方向とがほぼ同一なも のに限定されず、 こ れ ら の方向が異な る も の であ って も よ い。 例えば第 3 ）図及び第 3 (¾) 図に示すよ う に、 それ ら二つの方向がほぼ直角を形成す る構成等も 可能であ る。 第 3 図における符号 1 0 は吐出口が設け ら れた適当な 厚さ の板 （吐出口プ レー ト ） で あ り 、 符号 1 2 は こ の吐出口 プ レ ー ト を支持す る支持壁部材であ る。

本発明の ィ ン ク ジ ^ ッ ト へ ッ ド は、 吐出口、 液路及び熱発生部を 有す る ィ ン ク 吐出構造単位が第 1 図、 第 3 図に示さ れる よ う に複数 配置さ れて いてよ い も ので あ るが、 特に前述 した理由か ら、 こ の ィ ン ク 吐出単位を例え ば 8 本 / »ΪΙ以上、 更に は 1 2 本/ TO以上 と い つ たよ う に高密度に配置す る場合に、 本発明 は特に有効で あ る。 こ の ィ ン ク 吐出構造単位を複数有す る も の の一例 と して 、 例えば被記録 部材の印字領域の全幅にわた っ て イ ン ク 吐出構造単位が配列さ れて い る搆成を有する いわゆ る フ ル:ラ ィ ン タ イ プの ィ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ドを挙げる こ と がで き る。

こ の よ う な、 吐出口が被記録部材の記録領域の幅に対応 して複数 設け られた形態の いわゆ る フ ルラ イ ン へ ッ ド の場合、 言い換えれば 吐出 口が 1 0 0 0 以上或い は 2 0 0 0 以上配設さ れた へ ッ ド の場合 一つの へ ッ ド の中で の発熱部毎の抵抗値のば らつ き が、 吐出口か ら 吐出 さ れる滴の体積の均一性に影響を及ぼ し、 そ れが画像の濃度不 均一の原因 と な る こ と があ る 。 しか し、 本発明に係る発熱抵抗体で は、 所望の比抵抗値を制御性よ く 、 一つのへ ッ ド の中で の抵抗値の ば らつ き が極めて少ない よ う に得る こ とがで き る ので、 前述 した藺 題を格段に良好な状態を も つ て解消す る こ とがで き る。

こ の よ う に、 本発明に係る発熱抵抗体は、 記録の高速化 （例え ば 3 0 cm / s e c 以上、 更に は 6 0 cm / s ec 以上の印字速度） 、 高密度 化が一層求め られ、 それに対応 して へ ッ ドの吐出口 の数が增加す る 傾向の中、 ま すま す大き な意味を もつ も ので あ る 。

更に、 米国特許第 4 , 429 , 321 号明細書に開示さ れて い る よ う な、 機能素子がへ ッ ド基体の表面內部に構造的に設け られて い る形態の ィ ン ク ジュ ッ ト へ ッ ドにおいて は、 へ ッ ド全体の電気面路を設計通 り 正確に形成 して、 機能素子の機能が正常な状態に保たれやす く す る こ とが重要な点の一つであ るが、 本発明に係る発熟抵抗体は こ の 昧で も極めて有効であ る。 なぜな ら ば、 前述 したよ う に、 本発明 に係る発熱抵抗体で は、 所望の比抵抗値を制御性よ く 、 一つのへ ッ ド の中での抵抗値のば らつき が極めて少ないよ う に得る こ とがで き る ので、 へ ッ ド全体の電気回路を設計通り 正確に形成する こ とがで き る力、 らであ る

加えて、 熱作用面に供給さ れる ィ ン ク を貯留する ィ ン ク タ ン ク を 一体的に具備するデ イ ス ボーザブル力 一 ト リ ッ ジタ イ プの ィ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ドに対 して も、 本発明に係る発熱抵抗体は極めて有効で あ る。 なぜな ら ば、 こ の形態の イ ン ク ジ ェ ッ ト ヘ ッ ド に は該へ ッ ド が装着さ れる ィ ン ク ジ ヱ ッ ト 装置全体の ラ ン ユ ン グ コ ス ト が低い こ とが要求さ れるが、 前述 したよ う に、 本発明に係る発熱抵抗体は、 イ ン ク に直接接す る構成 とす る こ とがで き る ので、 イ ン ク への熱伝 達効率を良好な も の とす る こ とがで き、 故に装置全体での消費電力 を小さ く で き て前記の要求に沿 う こ と が容易にで き るか らであ る。

と こ ろて、 本発明の ィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ドは、 発熱抵抗体上に保 護層が設け ら れた形態 と する こ と も可能であ る。 その場合に は、 ィ ン ク への熱伝導効率は多少犠牲にな る も の の、 電気熱変換体の耐久 性や電気化学反応によ る穽熱抵抗体の抵抗変化と い っ た点で は一層 優れた ィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ドを得 る こ とができ る。 こ のよ う な観点 か ら 、 保護層を設 け る場合に は、 そ の全体の層厚を 1 0 0 0 人 〜 5 ' mの範囲に収め る のが好ま しい。 保護層 と して具体的に は、 発 熱抵抗体の上に設け られた S i 0 ₂ > S i N等か ら な る S i 含有絶 緣層 と、 その層の上に熱作用面を形成する よ う に設け られた T a 層 と を有する も のが好ま しい例 と して挙げ られる。

ま た、 ィ ン ク を吐出す る ために利用 さ れる熱エ ネ ルギ ー の発生の た めのみに限 らず、 必要に応 じて設け られる へ ッ ド内の所望の部分 の加温用の ヒ ータ — と して利用 して も よ く 、 そ の よ う な ヒ 一 タ ーが ィ ン ク と直接接する場合に特に好適に用 い られる。

以上述べた構成の ィ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ドを装置本体に装着 して装 置本体か ら へ ッ ド 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 ヱ ッ ト 記録装置を得る こ と がで き る。

第 5 図は本発明が適用 さ れる イ ン ク ジ ュ ッ ト 記録装置 I J R A の 一例を示す概観斜視図で、 駆動モー タ 5 0 1 3 の正逆面転に連動 し て駆動力伝達ギア 5 0 1 1 , 5 0 0 9 を介 して回転す る リ ー ドス ク リ ュ ー 5 0 0 5 の螺旋溝 5 0 0 4 に対 し て 係合す る キ ヤ リ ッ ジ H C は ピ ン （不図示） を有 し、 矢印 a , b 方向に往復移動さ れる。 5 0 0 2 は紙押え板で あ り 、 キ ヤ リ ッ ジ移動方向にわた っ て紙をプ ラ テ ン 5 0 0 0 に対 して押圧す る。 5 0 0 7 , 5 0 0 8 は フ ォ ト 力 ブ ラ で キ ヤ リ ッ ジ の レ バー 5 0 0 6 の こ の域で の存在を確認 してモ ータ 5 0 1 3 の面転方向切換等を行 う ためのホ ー ム ポ ジ シ ョ ン検知 手段で あ る。 5 0 1 6 はィ ン ク タ ン ク が一体的に設け られた カ ー ト リ ッ ジ タ イ プの記録へ ッ ド I J C の前面を キ ャ ッ プす る キ ャ ッ プ部 材 5 0 2 2 を支持する部材で、 5 0 1 5 は こ の キ ャ ッ プ内を吸引す る吸引手段で キ ヤ ッ プ内開口 5 0 2 3 を介 して 記録へ ッ ド の吸引 面復を行 う 。 5 0 1 7 は ク リ ー ニ ン グ ブ レ ー ド で 、 5 0 1 9 は こ の ブ レ ー ドを前後方向 に移動可能 に す る部材で あ り 、 本体支持板 5 0 1 8 に こ れ ら は支持さ れてい る。 ブ レー ド は、 こ の形態でな く 周知の ク リ一ユ 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。 又、 5 0 1 2 は、 吸引面復の吸引を開始す る ための レ バーで キ ヤ リ ッ ジ と係合—す る カ ム 5 0 2 0 の移動に伴 っ て移動 し、 駆動モ ー タ か ら の駆動力がク ラ ツ チ切換等の公知の伝達手段で移動制御さ れる 。 ィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ド I J C に設け られた電気熱変換体に信 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 C P U は、 装置本体側に設け られて い る （不図示） 。 尚、 本発明のィ ンク ジヱ ッ ト へッ ド及びィ ンク ジ ッ ト装置にお いて、 前述の発熱抵抗体以外の部分は、 公知の材料及び方法を用い て形成する こ とができ る。

〔実施例〕

以下、 実施例によ り本発明を更に詳細に説明する

実施例 1

一枚の S i 単結晶基板 （ヮ ッ 力 一社製） と 2. 5 m厚の S i 0 ₂ 膜を表面に形成した一枚の S i 単結晶基板 （ ヮ ッ 力 一社製） を、 ス パ ッ タ リ ン グの際のス ノ、。 ッ タ リ ング用基板 2 0 3 と して、 第 4図に 示した上述の高周波ス パ ッ タ リ ング装置の成膜室 2 0 1 內の基板ホ ルダ— 2 0 2 上に セ ッ ト し、 9 9. 9重量％以上の高純度な原材料で あ る T - a タ 一ゲ ッ ト 1 0 6上に、 同程度の純度の I rシ ^"ト 2 0 Ί , 2 0 8 を置いた複合タ 一ゲッ トを用いて、 以下の条件での共スパ ッ タ リ ングを行い約 2 0 0 0 人の厚さ の合金層を形成した。

共スパ ッ タ リ ン グ条件

タ 一ゲッ ト面積比 T a ： I r = 8 4 ： 1 6

タ ー ゲ ッ ト面積 ΰ i n c h (. 1 2 ί mm) Φ

高周波電力 1 0 0 0 W

基板設定温度 5 0 V

成膜時間 1 2分

ベースプ レ ツ シ ャ 一 2. 6 x 1 0— ⁴ P a以下

スノヽ' ッ タガス圧 0. 4 P a (ア ルゴ ン）

更に S i 0 ₂ 膜付基板上に成膜したものについては、 続けて A £ タ ー ゲ ッ ト に切り替え、 上記合金層の上に電極 4 , 5 となる Α 層 を常法に したがってスパ ッ タ リ ングによ り 6 0 0 0 Α の層厚に形成 し、 ス パ ッ タ リ ングを終了 し た。

こ の後、 フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ技術によ り フ ォ ト レ ジ ス トを所定の ノ、。タ ー ン に 2度形成し、 1 度は A 層のゥ ュ ッ ト エ ッ チ ング、 2度 目 は合金層を イ オ ン ミ リ ン グに て ド ラ イ エ ッ チ ン グ し、 第 1 (b)図 及び第 1 (c)図で示さ れた形状の発熱抵抗体 3 と電極 4 , 5 を形成 し た。 熱発生部の寸法は 3 0 μ 1 7 0 μ m . 熱発生部の ピ ッ チ は 1 2 5 <" m、 2 4 個の熱発生部を一列に並べた も のを一群と し、 こ の群を前記 S i 0 z 膜基板上に複数形成 した。

次に、 ス ノ、' ッ タ リ ン グによ り S i 0 ₂ 膜を こ の上に形成 し、 その 後、 こ の S i 0 z 腠を フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ 技術 と リ ア ク テ ィ ブ ィ ォ ンエ ッ チ ン グを用 いて、 熱発生部の両側 1 0 // mずっ と電極を被う よ う にバタ 一 ニ ング し、 保護層 6 を作製 し た。 熱作用部 9 の寸法は S O ^ m X l S O mで あ る。

こ の よ う な状態の作製物について前記の群ご と に切 り 出 し加工を 施 して ィ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ド用基体を多数作製 し、 そ の一部に後述 の評価試験を行っ た。 .

ま た別の一部に、 第 1 図 ）及び（b)に示す吐岀ロ 8 及び液路 1 1 を 形成す る た め、 ガ ラ ス製溝付板 7 を接合 し、 ィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ソ ド を得た

得 ら れた こ れ ら の -< ン ク ジ ュ ッ ！· へ ッ ドを公知の構成の記録装置 に装着 して、 記録操作を行 っ た と こ ろ、 吐出安定性が,よ 、' -、 信号 ΙΓ. 答性の良い記録が行え、 高品位な画像を得る こ とがで き た。 ま た , こ の装置におけ る使用耐久性 も良好であ っ た。

山 膜組成の分析

保護膜の無い熱作用部に、 前述 し た測定装置を用 いて以下の条 件で E P M A (エ レ ク ト ロ ンプ ロ ー ブマ イ ク ロ ア ナ リ シ ス ） を行 い、 材料の組成分折を行 っ た。

加速電圧 1 5 k V

プ ロ ー ブ径 1 0 〃 m

プロ ー ブ電流 1 0 n A

分折結果を第 1 表に示 し た。

なお、 定量分析は原材料 と して の タ 一ゲ ッ ト 構成主要元素のみ に対して行い、 スパ ッ タ リ ングで膜中に一般的に取り こまれてい るア ルゴ ン については行わなかっ た。 また、 その他の不純物元素 はいずれのサ ン プルも、 定量分析と定性分析の併用で、 分折装置 の検出誤差 （約 0.2重量 以下である こ とを確認した。

(2) 膜厚の測定

触針式表面形状測定機（T E N C O R I N S T R U M E N T S 製の a l ph a - s te p 2 0 0 ) による段差測定によ って膜厚の測定 を行った。

測定結果は第 1 表に示した。

(3) 膜の結晶性の測定

S i 単結晶基板上に成膜したサ ン プルにつ いて前述した測定装 置を用いて X線回折パタ ー ンを測定し、 結晶によ る銳ぃピー ク の 現れてい る も のを結晶質 （ C〉 、 鋭いピーク が見られずァモルフ ァ ス状態と思われる もの （ A ) 、 両方が混在している と思われる もの （ M ) の 3種類に分類した。

結果は第 1 表に示した。

(4J 膜の比抵抗の測定

4探針抵抗計 （有限会社 共和理研製の K - 7 0 5 R L ) に て 測定した シー ト抵抗値と膜厚から比抵抗値を計算した。

結果は第 1 表に示 した。

(5) 膜の密度の測定

成膜前後の基板の重量変化を I N A B A S EI S A K U S H O L T D製のウル ト ラ マ イ ク 口天秤にて測定し、 その値と膜の面積 膜厚から密度を計出 した。

結果は第 1 表に示した。

(6; 膜の内部応力の測定

2枚の細县ぃガ ラ ス基板について、 成膜前後に反り を測定し、 そ の変化量と、 ガ ラ ス基板の县さ、 厚さ、 ヤ ン グ率、 ポ ア ソ ン比 及び膜厚から計算によ って内部応力を求めた。 結果は第 1 表に示 した。

(7) 低導電率イ ン ク 中で の発泡耐久テ ス ト

先に得た吐出口及び液路を形成 して いな い段階のデバイ ス （ィ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ド用基体） の保護雇 6 を設けた部分を、 下記の 低導電率イ ン ク （ク リ ア イ ン ク ） 中に漫潰 し、 外部電源から電極 4 , 5 に幅 T s e c 、 周波数 5 k H z の矩形電圧を徐々 に電圧を 高めなが ら印加 し、 発泡閻値電圧 （ V _{t h}) を求めた。

イ ン ク 組成

水 7 0 重量部

ジヱ チ レ ング リ コ ー ル 3 0 重量部

イ ン ク 導電率 / cm

次に、 こ の ィ ン ク 中で、 電圧が V t hの 1. 1 倍のパルス電圧を印 加 して発泡を繰 り 返 し 2 4 個の熱作用部 9 の夫々 が破断に至ま での印加パルス数を測定 し、 それ ら の平均値を算出 した （以下、 こ の よ う な イ ン ク 中で の発泡耐久テ ス ト を、 通称 「池テ ス ト 」 と い う 。 ） 。 得 ら れた測定結果の上記値は、 後述す る比較例 8 にお いて低導電率ィ ン ク 中で の発泡耐久テ ス ト で の測定結果の平均値 を基準値 と し、 こ れに対す る相対値 と して第 1 表に示 した （第 1 表の 「池テ ス ト 」 の " ク リ ア一 " の項） 。

なお、 上記組成の ィ ン ク は、 導電率が小さ いた め電気化学反応 の影響が小さ く 、 破断の主要因はキ ヤ ビテ一 シ ョ ンによ る エ ロ 一 ジ ョ ンや熱衝擊によ る も のであ る。 本テ ス ト によれば、 こ れ ら に 対する発熱抵抗体の耐久性を知る こ とがで き る。

(8) 高導電率イ ン ク 中での発泡耐久テ ス ト

次に下記の高導電率イ ン ク （ こ こ では黒イ ン ク ） 中で（7) と同様 に発泡耐久テ ス ト を行 っ た。 こ の と き 、 単に印加パルス数だけで な く パルス信号印加前後での発熱抵抗体の抵抗値変化 も測定 し た イ ン ク 組成

水 6 8 重量部 ジエ チ レ ン グ リ コ ール 3 0重量部

黒色染料 （ C . I . フー ドブラ ッ ク 2 ) 2重量部

P H調整剤 （齚酸ナ ト リ ウ ム） 微量 （ P H 6 〜 7 に調整） イ ン ク導電率 2. S m S Zcm

測定結果の値は、 上記 (7)と同様に して平均値と して算出し、 得 られた値を後述する比較例 8 において高導電率ィ ン ク中での発泡 耐久テ ス トで の測定結果の平均値を基準値と し、 こ れに対する相 対値と して第 1 表に示した （第 1 表の 「池テ ス ト 」 の ^κ ブラ ッ ク の項） 。

なお上記組成のィ ン ク は、 ィ ン ク導電率が高 く 、 電圧印加時に はイ ン ク 中に も電流が流れる。 本テ ス ト によれば、 キ ヤ ビテ ー シ ョ ンに よ る衝擊ゃエ ロ ー ジ ョ ン に加えて電気化学反応が発熱抵抗 体に損傷を与えるか否かの'状況を知る こ とができ る。 ς こ でもま た、 実際の吐出形態に対する加速試験にな っている。

(9) ス テ ッ プス ト レ ス テ ス ト （ S S Τ )

パ ル ス幅、 周波数は（?）、 ®と同様に し、 一定ス テ ッ プ （ 6 X 1 0 ⁵ ノヽ。 ル ス 、 2分閭） 毎にパ ルス電圧を高 く してい く ス テ ツ プ ス ト レ ス テ ス トを空気中で行い、 破断電圧 （ V _{b r ea k} ) と（7!で求 めた V _thとの比 （M) を求め、 V _{brea k} で熱作用面が達してい る 温度を見積も った。 結果は第 1 表に示した。 なお、 こ の テ ス ト結 果から、 空気中での発熱抵抗体の耐熱性、 耐熱衝擊性を知る こ と ができ る。

αο) 実際のイ ン ク ジヱ ッ ト へ ッ ドで の評価

(第 1 表の B J適性の攔）

プリ ン タ ー駆動条件例

吐出口数 2 4

駆動周波数 2 k H 2

駆動パ ル ス幅 1 0 <u sec

駆動電圧 吐出闞値電圧 （ V _th) の 1. 2倍 c イ ン ク 池テ ス ト に用 いた黒イ ン ク と同 じ物。

( i ) 印字品位

ヘ ッ ドを用 いてキ ャ ラ ク タ ー な どの印字を行い 目視にて判渐_¾ ィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ドを用 いて極めて良好な印字が得 られれば 〇、 良好な印字が得 られれば厶、 不吐出やかすれ等の不具合が 生 じ る場合に は X と した。 評価結果は第 1 表に示 した。

( ϋ ) 耐久性

各発熱抵抗体につ いて 3 つの へ ッ ドを用 いて、 各々 A 4 判 2 0 0 0 枚相当の印字を実施 した後に、 3 つのへ ッ ド と も極め て良好で正常な印字が得 ら れる も の は〇、 3 つの へ ッ ド と も良 好で正常な印字が得 られる も の は△、 3 つのへ ッ ドの発熱抵抗 体の内いずれか一つにで も故障な どの異常が生 じ る も のを X と し た。 評価結果は第 1 表に示 した。 '

総合評価

下述す る基準で総合評価を行い、 結果を第 1 表に示 した。

比抵抗≥ 1 0 0 Ω cm ,

低導電率ィ ン ク 中で の池テ ス ト によ る耐久性試験の結果の 比率 （相対値） ： ≥ 6

高導電率ィ ン ク 中での池テ ス ト によ る耐久性試験の結果の 比率 （相対値） ： ≥ 3

抵抗変化 ： ≤ 5 % , S S T M ： ≥ 1. 7 , かつ印字品位及 び耐久性の評価結果が共に〇であ る場合。

0 上記 ©の場合の評価項目 の S S T Mの値が≥ 1. 5 5 であ る場合。

Δ 上記◎ ©場合の評価項目 の S S T Mの値が≥ 1. 5 0 であ る場合。

X 比抵抗、 高導電率 イ ン ク 中で の池テ ス ト の 結果、 抵抗変 化、 S S T Mのいずれかが総合評価で Δよ り 下の評価で あ るか、 或い は、 印字品位、 耐久性の う ち一方で も X の場 合 実施例 2〜 9

発熱抵抗体の形成時に、 スパ ッ タ リ ン グタ ーゲ ッ ト におけ る各原 材料の面積比を第 1 表のよ う に種々 に変更す る以外は実施例 1 と同 様に してデバイ ス （イ ン ク ジ ュ ッ ト ヘ ッ ド用基体） 及びイ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ドを作製 した。 得 られた各デバイ ス について、 実施例 1 と 同様に して分折及び評価を行い、 結果を第 1 表に示 した。 ま た、 こ れ らデ ノ イ スを用いて作製 した イ ン ク ジエ ツ ト へ ッ ド は、 いずれも 良好な記録特性及び耐久性を有 して いた。 実施例 1 0

：- 実施例 1 に用 いた スパ タ リ ング装置を改造 し 成膜室内に複数 のタ ーゲ ッ ト ホルダーを有 し、 それぞれのタ ーゲ ッ ト ホルダ一に独 立 し て R F電力を印加す る こ と の で き る成膜装置を作製 し た。 さ ら に こ の装置の 2 つの タ 一ゲ ッ ト ホルダ一 に それぞれ純度が 9 9. 9 w t %以上で あ る T a > I r の タ 一ゲ ッ ト を装着 し、 こ の 2種の金 属を独立かつ同時にス パ ッ タ リ ングで き る よ う に した。 こ の装置に よ り 、 実施例 1 におけ る と同様の基板を用 いて、 下記条件にて多元 同時ス パ ッ タ リ ン グに よ る成膜を行っ た。

ス ノ、。 ッ タ リ ン グ条件

タ ーゲ ッ ト No. 物質 印加電力 （W)

1 T a 1 0 0 0→ 5 0 0

2 I r 5 0 0 - 1 0 0 0 タ一ゲ ッ ト 面積 各 5 inch ( 1 2 7 TO ) φ

基板設定温度 5 0。c

成膜時間 9 分

ベー ス プ レ ツ シ ャ 一 2. 6 x 1 0— ⁴ P a 以下

ス ノ ッ タ ガス圧 0. 4 P a ( A r ) 各々 の タ 一ゲ ッ ト に対する印加電力 は、 成膜時間に対 して一次闋 数的に連続 して変化さ せた。

得 られた膜に対 して実施例 1 におけ る と同様の分析及び評価を行 い、 結果を第 1 表に示 した。 組成に関 して は、 初期印加電力のま ま 一定及び終了時印加電力のま ま一定のそれぞれの条件にて別途成膜 を行い、 実施例 1 における と同様に して E P M Aによ る定量分析を 行っ た と こ ろ、 分折結果は下記の とお り であ っ た。

初期印加電力のま ま一定の場合

T a : I r = 5 8 : 4 2 …（1)

終了時印加電力のま ま 一定の場合

T a ： I r = 2 5 ： 7 5 …（2)

こ の こ とか ら、 先に得 られた膜の基体側領域及び表面側領域はそ れぞれ上記（1)及び（2)の組成にな っ てお り 、 前記基体惻領域か ら前記 表面側領域にかけて組成が（1)か ら（2)へ と連続 して変化 してい る も の と推定さ れた。 こ の よ う に厚さ方向に組成を変化させ る こ と によ り 基体に対す る密着性を更に向上 し、 内部応力が好ま し く 制御さ れる 宾施例 1 1

実施例 1 0 において使用 したの と同 じ装置を用 いて、 印加電力を 下記のよ う に変えた以外は同様条件で成膜を行い、 得 られたデバイ ス及び イ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ドについて実施例 1 におけ る と同様の分 析及び評価を行い、 結果を第 1 表に示 した。

印加電力条件

タ 一ケ ッ ト No. 物質 印加電力 （W )

0〜 4 分 4〜 8 分

1 T a 1 0 0 0 5 0 0 2 I r 5 0 0 1 0 0 0 こ の場合に は上下 2 層か ら な る積層膜が得 ら れ、 上部雇 と下部展 の組成はそれぞれ異な っ てお り 、 こ れによ り 発熱抵抗体の基体に対 する密着性が確保される。 実施例 1 2 2 0

実施例 1 9 で夫々 作製さ れた イ ン ク ジュ ッ ト へ ッ ド用基体と同 じょ う に作製さ れた イ ン ク ジ ッ ト へ ッ ド用基体の発熱抵抗体の層 の上に、 前述 した第 4 図のスパ ッ タ リ ング装置を用 いて、 S i 0 z をスパ ッ タ リ ン グする こ と によ り 1. 0 ■" m厚の S i 0 z 保護層を設 け、 更にその S i 0 z 保護層の上に T a をスパ ッ タ リ ングする こ と によ り 0. 5 // m厚の T a 保護層を設ける こ と以外は、 夫々 の実施例 と同様に して ィ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ド用基体及びィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ドを作製 した。

得 られた ィ ン ク ジ エ ツ. ト へ ッ ド用基体及びィ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ド に対 して実施例 1 と同様に評価試験を行 た と こ ろ、 保護層を設け な い実施例に較べて、 イ ン ク への浸漬テ ス ト （池テ ス ト ） によ る耐 久性試験の結果は低導電率ィ ン ク の場合、 高導電率ィ ン ク の場合共 少 しずつ向上 した。 ま た、 抵抗変化は保護層を設けない実施例に較 ベて小さ く な つ た。 しか し、 S S Tの Mは、 全体 と して小さ く な つ 以上の こ とか ら、 保護層を設ける こ と に よ っ て、 耐久性や主に電 気化学反応によ る抵抗変化と い っ た点で は更に良 く な る こ とが判つ た。

尙、 S S Tの Mが小さ く な つ た の は、 保護層を設ける こ と によ り イ ン ク への熱伝導効率が下がっ たの で M の分母と な る発泡闞値電圧 ( V _{t h} ) が大き く な つ たため と想像さ れる。 比較例 1

発熱抵抗体の形成時に、 ス パ ッ タ リ ン グ タ 一 ゲ ッ ト と して T a 夕 ーゲ ッ ト を用 い る以外は、 実施例 1 と同様に してデバイ ス （ィ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ド用基体） 及びィ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ドを作製 した。 得 られたデバイ ス及びィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ドについて、 実施例 1 におけ る と同様に して分析及び評価を行い、 結果を第 1 表に示 した _t 比較例 2〜 7

発熱抵抗体の形成時に、 スパ ッ タ リ ン グ タ 一ゲ ッ ト における各原 材料の面積比を第 1 表のよ う に変更する以外は、 実施例 1 と同様に し て デバイ ス （イ ン ク ジ ェ ッ ト ヘ ッ ド用基体） 及びイ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ドを作製 した。

得 ら れたデバイ ス及び ィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ド の それぞれに つ いて . 実施例 1 におけ る と同様に して分折及び評価を行い、 結果を第 1 表 に示 し た。 比較例 8

発熱抵抗体の形成時に、 ス パ ッ タ リ ン グタ ーゲ ッ ト と して A タ ーゲ ッ ト 上に T a シ ー ト を設けた も のを用 い、 ス パ ッ タ リ ン グタ一 ゲ ッ ト にお け る原材料の面積比を第 2 表の比較例 8 の項に示 し た よ う に変更 し た以外は、 実施例 1 と同様に してデバイ ス （イ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ド用基体） 及び イ ン ク ジ ヱ ッ ト ヘ ッ ドを作製 した。

得 ら れたデバイ ス及びイ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ド に つ いて 、 実施例 1 と同様に して分析及び評価を行い、 結果を第 2 表に示 し た。

尚、 前述 した よ う に、 本比較例におけ る池テ ス ト の結果は、 他の 例 （実施例及び他の比較例） におけ る池テ ス ト の結果の基準値と し て用 い た。 即 ち、 第 2 表に示すよ う に、 本比較例におけ る沲テ ス ト の結果の値は、 低導電率ィ ン ク 、 高導電率ィ ン ク の双方の場合 と も 1 と し た。 本例において、 低導電率ィ ン ク の池テス ト の結果は、 高 導電率ィ ン ク の池テ ス ト の結果の約 0. 7 倍であ っ た。 比較例 9〜 1 2

発熱抵抗体の形成時に、 スパ ッ タ リ ン グ夕 一ゲ ッ ト と して A タ —ゲ ッ ト 上に T a シー ト を設けた も のを用 い、 ス ノヽ。 ッ タ リ ングタ 一 ゲ ッ ト におけ る各原材料の面積比を第 2 表のよ う に変更する以外は 実施例 1 と同様に してデバイ ス （ィ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ド用基体） 及 び'ィ ン ク ジエ ツ ト へ ッ ドを作製 した。

得 られたデバイ ス及びィ ンク ジ エ ツ ト へ ッ ドのそれぞれについて 実施例 1 にお ける と同様に して分折及び評価を行い、 結果を第 2 表 に示 した。 比較例 1 3 , 1 4 , 1 5

発熱抵抗体の形成時に、 スパ ッ タ リ ングタ ーゲ ッ ト と して A ダ ーゲ ッ ト 上に I r シー ト を設けた も のを用 い、 スノ ッ タ リ ングタ一 ゲ ツ ト におけ る各原材料の面積比を第 3 表のよ う に変更する以外は 実施例 1 と同様に してデバイ ス （ 4 ン ク ジ ュ ッ ト ヘ ッ ド用基体） 及 びイ ン ク ジ ェ ッ ト へ ッ ドを作製した。

得 ら れたデ ノ イ ス及び ィ ン ク ジ エ ツ ト へ ッ ド のそれぞれについて 実施例 1 におけ る と同様に して分析及び評価を行い、 結果を第 3 表 以上説明 した本発明の実施例において は、 液体ィ ン ク を用 いて説 明 して い るが、 本発明において は、 室温で.固体状であ る ィ ン ク であ つ て も、 室温で軟化する ものであれば用 い る こ とがで き る。 上述の ィ ン ク ジ ヱ ッ ト 装置で は、 ィ ン ク 自体を 3 0 °c以上 7 0 で以下の範 囲内で温度調整を行っ て ィ 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 ィ ン ク が液状をなす も のであれば良い。 ま た、 積極的に熱エ ネルギーに よ る昇温を、 ィ ン ク の固形状態か ら液体状態への態変化のエ ネ ルギ 一 と して使用せ しめ る こ とで防止するか又は、 ィ ン ク の蒸発防止を 目的 と して放置状態で固化する ィ 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 つ て ィ ン ク が液化 し て ィ ン ク 液状 と して吐出する も のや記録媒体に到達す る畤点で はす で に固化 し始め る も の等の よ う な、 熟エ ネ ルギ ー に よ っ て初め て 液化す る性質の ィ ン ク 使用 も 本発明 に は適用 可能で あ る。 こ の よ う な場合ィ ン ク は、 特開昭 5 4 — 5 6 8 4 7 号公報、 特開昭 6 0 - 7 1 2 6 0 号公報の よ う な、 多孔踅 シ— ト 凹部又は貫通孔に液伏 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 も良い。 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。

本発明に係る ィ ン ク ジ エ ツ ト 方式の記録へ ッ ド、 記録装置の代表 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 号明細害に開示さ 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 いわゆ る オ ンデ ィ マ ン ド型、 コ ン テ 二 ユ ア ス型の いずれに も適用可能であ るが、 特にォ ンデ ィ 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 じて配置さ れた電気熱変換体に、 記録情報に対応 して核沸騰を越 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 、 電気熱変換体に熱ヱ ネ ルギ ーを発生せ しめ、 記録へ ッ ド の熱作用面の イ ン ク に膜沸騰を生起させて、 結果的に こ の駆動 信号に一対一対応 して液体 （ィ ン ク ） 內の気泡を形成で き る の で有 効で あ る 。 こ の気泡 の成县、 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われ る ので、 特に応答性に優れた液体 （ィ 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号明細害、 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。 尚、 上記熱作用面の温度上昇率に M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、 更に優れた記録を行う こ と がで き る。

記録 へ ッ ド の構成 と し て は、 上述の 各明細書 に関示 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 液流路又は直角液流路） 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。 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 5 9年第 1 2 3 6 7 0号公報や熟 エ ネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応せる構成を開示 する特開昭 5 9年第 1 3 8 4 6 1 号公報に基づいた構成と しても本 発明は有効である。

また、 記録装置が記録でき る最大記録媒体の幅に対応した县さを 有するフ ルラ イ ンタ イ プの記録へッ ドと しては、 上述した明細書に 開示されて い るよ，う な複数記録へッ ドの組み合わせによ っ て、 その 县さを潢たす構成や一体的に形成された一個の記録へッ ドと しての 構成のいずれでも良いが、 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。

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ィ ンク の供給が可能になる交換自在のチ ッ プタ ィ プの記録へッ ド、 あるいは記録へ ッ ド自体にイ ン ク タ ン ク か一体 的に設け られたカ ー ト リ ッ ジタ イ プの記録へ ッ ドを用いた場合にも 本発明は有効である。

更に、 本発明の記録装置の搆成と して設け られる、 記録へ ッ ドに 対 しての回復手段、 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 ヤ ビ ング手段、 ク リ ーニ ング 手段、 加圧或いは吸引手段、 電気熱変換体或いはこれと は別の加熱 素子或いはこ 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 こ と も安定した記録を行う ために 有効である。

更にま た、 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 、 記録へ 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 ー又は、 混 色によ る フ ル力 ラ ーの少な く と も一つを備えた装置に も本究明は極 めて有効であ る。

(以下余白）

第 1 表

Co

2 表 ターゲッ ト 膜 組 成 膜 厚 比難 内部応力 池テスト 化 SST B J適性 総合 比較 Wo. 面 稹 比 縦 結難

Al Ta Al Ta 人 ,αΩαη gf/m² クリア-ブラック % M ®*c 印字 耐久性 讓 ηλ OR Ιίλ) r 丄 ου 一 47 上 丄 上.¹ I UOU 八 q 7 Π Δ £ϋ丄 _ R ϋ丄1 し 1丄,inU U RCo7Un A v V

10 50 50 45 55 2520 A 245 - 21 4 2 9.4 1.40 590 Δ x X

11 40 60 28 72 2220 C 187 -134 5 2 9.3 1.44 620 厶 x X

ς err ι 11

οθ DO ο丄 7 IQD し ー丄 I(J j 丄丄 A v V

3 表

D

タ一ゲッ ト 膜 組 成 膜 厚 比赚 内部応力 池テスト. SST BJ適性 総合

J±¾¾?iJNo. 面 積 比 (原子 結難

A 1 I r A 1 I r A /αΩ,αα kgf/鲴² クァ一ブラック ¾ Μ 渡 *C 印字《 耐久性 瞧 t画 13 84 16 80 20 4120 A 503 - 22 0.0 0.0 X X X

14 72 28 58 42 3580 M 351 - 94 5 0.2 5.1 1.42 600 厶 X X

15 68 32 51 49 3350 C 240 -157 0.0 0.0 X X X

a)o.oは極めて小さな であることを示す。

本発明に係る合金材料を用いれば、 耐キ ヤ ビテー シ ョ ンェ ロ ー ジ ョ ン性、 電気化学的安定性、 化学的安定性、 耐酸化性、 耐溶解性、 耐熱性、 耐熱衝擊性、 機械的耐久性等において も優れた発熱抵抗体 を有する電気熱変換体を具備するイ ン ク ジエ ツ ト へッ ド及びィ ン ク ジ ュ ッ ト へ ッ ド装置を得る こ と がで き る。 特に、 発熱抵抗体の熱発 生部がィ ンク路中のィ ンク と直に接する構成のィ ンク ジュ ッ ト へッ ド及びィ ン ク ジヱ ッ ト装置を得る こ ともでき る。 こ の構成のへ ッ ド 及び装置では、 発熱抵抗体の熱発生部から発生した熱ヱネルギ一を ィ ン ク に直接作用させる こ と がで き る ので ィ ン ク への熱伝導効率が 良い。 故に、 発熱抵抗体による消費電力を低 く押さえる こ と がで き ヘッ ドの昇温 （ヘ ッ ドの温度変化） を格段に小さ く する こ と がで き るので、 へッ ドの温度変化による画像濃度変化の発生を避ける こ と ができ る。 また、 発熱抵抗体に印加される吐出信号に対して一層良 好な応答性を得る こ と がで き る。

更に、 本発明に係る発熱抵抗体では、 所望の比抵抗値を制御性よ く 、 一つのへッ ドの中での抵抗値のばらつきが極めて少ないよ う に 得る こ と がで き る 。

従って、 本発明によれば、 従来に比して格段に安定したィ ンク吐 出を行う こ とができ、 ま た耐久性に も優れたィ ン ク ジエ ツ ト へ ソ ド 及びイ ン ク ジェ ッ ト装置を得る こ と がで き る。

以上のよ う な良好な諸特性を有する ィ ン ク ジエ ツ ト へ ッ ド及びィ ン ク ジュ ッ ト装置は、 吐出口のマルチ化に伴う記録の高速化や高画 質化に非常に適したも の となる。 図面の簡単な説明

第 1 ）図は、 本発明のィ ン ク ジュ ッ ト へッ ドの一例の主要部を吐 出口側から見た模式的正面図である。 第 1 (b)図は、 第 1 (a)図に一点 鎮線 X Yで示す部分での模式的断面図である。 第 1 (c)図は、 発熱抵 抗体の層及び電極が設け られた段階でのィ ン ク ジヱ ッ ト へッ ド用基 体の模式的平面図である。 第 1 (d)図は、 それらの層の上に保護層 6 が設け られた段階のィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ド用基体の模式的平面図で ある。

第 2 図は、 本発明に係る イ ン ク ジュ ッ ト へ ッ ドに用い られる基体 の他の例を示す模式的断面図である。

第 3 ）図及び第 3 (b)図は、 夫々本発明に係る ィ ン ク ジエ ツ ト へッ ドの他の例を示す模式的上面図及び断面図である。

第 4図は、 本発明に係る発熱抵抗体等の膜を作製するために用い られる高周波スパ ッ タ リ ン グ装置の一例を示す模式的断面図である 第 5 図は、 本発明に係る イ ン ク ジ ュ ッ ト装置の一例を示す外観斜 視図である。

Claims

請 求 の 範 面

(1 ) 熱作用面上の イ ンク に直接熱エ ネルギーを与えてイ ン クを吐 出するために利用される前記熱エ ネルギーを通電によ っ て発生 する発熱抵抗体を有する電気熱変換体を具備する ィ ン ク ジ ッ ト へ ッ ドにおいて、

前記発熱抵抗体が、 少な く と も I r , T a を下記の組成割合 で含有する材料で構成されている こ とを特徴とするイ ン ク ジ 'ン 卜 へ ッ e

3 5原子％≤ I r ≤ 7 7 原子％

2 3原子％≤ T a ≤ 6 5原子％

(2) 前記発熱抵抗体の構成材料に舍有される前記 I r及び T a の 組成割合が、 下述する とおり である請求項（1)に記載の ィ ン ク ジ エ ツ Γ へ ，ン ト' 。

4 2原子％≤ I r ≤ 7 7 原子％

2 3 原子％≤ T a ≤ 5 8原子％

(3) 前記発熱抵抗体の搆成材料に含有される前記 I r及び T a の 組成割合が、 下述する とおりである請求項（1)に記载の イ ン ク ジ ェ ，ン 卜 へ ッ 卜- 。

6 0原子％≤ I r ≤ 7 7原子％

2 3原子％≤ T a ≤ 4 0 原子％

(4) 前記発熱抵抗体の構成材料が非単結晶質物質である請求項 (1) に記載のイ ンク ジ ュ ッ ト へ ッ ド。

(5) 前記非単結晶質物質が多結晶物質である請求項 (4)に記載のィ ンク ジ ェ ッ ト へ ッ ド。

(6) 前記非単結晶質物質が非晶質物質である請求項 (4)に記载のィ ンク ジ エ ツ ト へ ッ ド。

(7) 前記非単結晶質物質が多結晶物質と非晶質物質とが混在した も のであ る請求項 (4)に記載のィ ン ク ジエ ツ ト へ ッ ド。

(8) 前記発熱抵抗体を構成する材料が、 不純物と して 0 , C , N , S i , B , N a , C 及び F e からなる群から選択される少な く と も一種を含有する請求項（1)に記載のィ ン ク ジュ ッ ト へ ッ ド。

(9) 前記発熱抵抗体を構成する材料が、 該発熱抵抗体の厚み方 1¾ に含有する元素の分布状態が変化してい る も のである請求項 tt) に記載の イ ン ク ジ ェ ッ ト ヘ ッ ド。

(10) 前記発熱抵抗体が、 複数の層が積層 した構造を有する も ので ある請求項（1)に記載のィ ン ク ジヱ ッ ト へ ッ ド。

(11 ) 前記電気熱変換休が、 前記発熱抵抗体の上に該発熱抵抗展と 接触して前記通電を行う ため の一対の電極を有する請求項（1)に 記载のィ ン ク ジエ ツ ト へッ ド。

(12) 前記電気熱変換体が、 前記発熱抵抗体の下に該発熱抵抗層と 接触して前記通電を行う ため の一対の電極を有する請求項 (1)に 記載のイ ン ク ジェ ッ ト ヘ ッ ド。

(13) 前記熱作用面が、 前記発熱抵抗体によ って形成されている請 求項（1)に記載のイ ン ク ジ ェ ッ ト ヘ ッ ド。

(14) 前記熱作用面が、 前記発熱抵抗体上の保護雇によ っ て形成さ れている請求項（1)に記载のィ ン ク ジヱ ッ ト へッ ド。

(15) 前記保護層が、 前記熱作用面を形成する T a 層と、 該 T a層 と前記発熱抵抗体との間に介在する S i 含有絶緣層とを有する 請求項（1)に記载のィ ンク ジヱ ッ ト へ ッ ド。

(16) 前記発熱抵抗体の層の厚みが 3 0 0 k 〜 1 « ιηである請求項 (1)に記載のィ ン ク ジヱ ッ ト ヘ ッ ド。

(17) 前記発熱抵抗体の層の厚みが 1 0 0 0 人〜 5 0 0 O Aである 請求項 (16)に記載のイ ン ク ジ ヱ ッ ト ヘ ッ ド。

(18) ィ ンク が吐出する方向と前記熱作用面ヘイ ンク が供給される 方向 とがほぼ同じである請求項（1)に記載のイ ン ク ジヱ ッ ト へ フ

(19) ィ ン ク が吐出する方向 と前記熟作用面ヘイ ン ク が供給される 方向とがほぼ直角を成すよ う にされている請求項（1)に記載のィ ン ク ジ ヱ ッ ト へ ッ ド。

(20) ィ ン ク を吐出する吐出口が、 被記録部材の記録領域の幅に対 応して複数設け られてい る請求項（1)に記載のィ ン ク ジ ッ ト へ ッ 卜 c

(21 ) 前記吐出口が 1 0 0 0又はそれ以上設け られてい る請求項 (20) に記載の イ ン ク ジ ェ ッ ト ヘ ッ ド。

(22) 前記吐出口が 2 0 0 0 又はそれ以上設け られて い る請求項 (21 )に記載の イ ンク ジ ェ ッ ト ヘ ッ ド。

(23) 前記ィ ンク ジ ュ ッ ト へッ ドが、 ィ ン ク の吐出に闋わる機能素 子がへッ ド基体の表面内部に構造的に設けられて い るタ ィ プの へ ッ ドである請求項（1)に記載のィ ン ク ジュ ッ ト へッ ド。

(24) 前記ィ ン ク ジュ ッ ト へッ ドが、 前記熱作用面に供給される ィ ン ク を貯留する ィ ン ク タ ンク を一体的に具備するデ イ ス ポーザ ブルカ ー ト リ ッ ジタ イ プのへ ッ ドであ る請求項（1)に記載の イ ン ク ジエ ツ ト へ ッ ド。

(25) 熱作用面上のィ ン ク に直接熱エ ネルギーを与えてィ ン ク を吐 出するために利用される前記熱エ ネルギーを通電によ って発生 する発熱抵抗体を有する電気熱変換体と、 該電気熱変換体に信 号を付与する手段と、 を具備する イ ン ク ジエ ツ ト装置において 前記発熱抵抗体が、 少な く と も I r 及び T a を下記の組成割 合で含有する材料で構成されてい る こ とを特徴とする イ ン ク ジ ュ ッ ト装置。

3 5原子％≤ I r ≤ 7 7原子％

2 3 原子％≤ T a ≤ 6 5原子％

(26)カ ラ 一記録を行う請求項（25)に記載のィ ン ク ジエ ツ ト装置。