JPH11170531A

JPH11170531A - 液体吐出ヘッド及びヘッド用基板

Info

Publication number: JPH11170531A
Application number: JP33606097A
Authority: JP
Inventors: Teruo Ozaki; 照夫尾崎; Tomoyuki Hiroki; 知之廣木; Ichiro Saito; 一郎斉藤; Yoshiyuki Imanaka; 良行今仲; Masahiko Kubota; 雅彦久保田; Hiroyuki Ishinaga; 博之石永; Masahiko Ogawa; 正彦小川; Masami Ikeda; 雅実池田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 1999-06-29
Anticipated expiration: 2017-12-05
Also published as: JP3639707B2

Abstract

(57)【要約】【課題】機械的および化学的な耐久性に優れ、かつ、
製造コストの小さい液体吐出ヘッド用基板を提供するこ
と。【解決手段】液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連
通し、該吐出口に液体を供給する液流路と、液体に気泡
を発生させるための発熱体を具備する基板と、前記発熱
体に面するように前記吐出口側を自由端として前記液流
路内に設けられ、且つ該自由端が前記発熱体の面積中心
より下流に位置した可動部材とを備えた液体吐出ヘッド
において、前記可動部材は窒化硅素、ダイアモンド、水
素化アモルファスカーボン、炭化硅素のいずれかで形成
されており、前記基板上に作り込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギーを液
体に作用させることで起こる気泡の発生によって所望の
液体を吐出する液体吐出ヘッド及びヘッド用基板に関
し、特に、気泡の発生を利用して変位する可動部材を有
する液体吐出ヘッド及びヘッド用基板に関する。

【０００２】なお、本発明における、「記録」とは、文
字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与
することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像
を付与することをも意味するものである。

【０００３】

【従来の技術】熱等のエネルギーをインクに与えること
で、インクに急峻な体積変化（気泡の発生）を伴う状態
変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって
吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着
させて画像形成を行なうインクジェット記録方法、いわ
ゆるバブルジェット記録方法が従来から知られている。

【０００４】このバブルジェット記録方法を用いる記録
装置には、特公昭６１−５９９１１号公報や特公昭６１
−５９９１４号公報に開示されているように、インクを
吐出するための吐出口と、この吐出口に連通するインク
流路と、インク流路内に配されたインクを吐出するため
のエネルギー発生手段としての発熱体（電気熱変換体）
とが一般的に設けられている。

【０００５】上記のような記録方法によれば、品位の高
い画像を高速、低騒音で記録することができるととも
に、この記録方法を行うヘッドではインクを吐出するた
めの吐出口を高密度に配置することができるため、小型
の装置で高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容
易に得ることができる等の多くの優れた点を有してい
る。このため、このバブルジェット記録方法は近年、プ
リンター、複写機、ファクシミリ等の多くのオフィス機
器に利用されており、さらに、捺染装置等の産業用シス
テムにまで利用されるようになってきている。

【０００６】そこで、本発明者達のうちの一部は、液体
吐出の原理に立ち返り、従来では得られなかった気泡を
利用した新規な液体吐出方法及びそれに用いられるヘッ
ド等を提供すべく鋭意研究を行い、特開平９−２０１９
６６号公報等を出願している。特開平９−２０１９６６
号公報に開示された発明は、液路中の可動部材の支点と
自由端との位置関係を、吐出口側つまり下流側に自由端
が位置する関係にすること、また可動部材を発熱体もし
くは、気泡発生領域に面して配置することで積極的に気
泡を制御する技術である。

【０００７】上述したような、極めて新規な吐出原理に
基づく液体吐出ヘッド等によると、発生する気泡とこれ
によって変位する可動部材との相乗効果を得ることがで
き、吐出口近傍の液体を効率良く吐出できるため、従来
のバブルジェット方式の吐出方法、ヘッド等に比べて、
吐出効率を向上させることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上述した液体
吐出ヘッドに用いられる可動部材の材料としては、様々
な物が考えられるが、気泡の発生による圧力を液体の吐
出に効率的に利用するために、弾性に優れたニッケルが
一般的に使われている。

【０００９】ここで、可動部材の効果を十分に引き出す
ためには、可動部と発熱体との間に１〜２０μｍ程度の
ギャップ（間隔）を設ける必要があり、そのため図１の
ように可動部材の固定部分にギャップと同程度の厚さの
台座を設ける必要がある。しかしながら、この構成で
は、特に発熱抵抗体を高密度に配列するような場合に
は、可動部材を発熱抵抗体に対し所定の位置に位置決す
るように台座部に高精度に固定することは困難である。
よって、発熱抵抗体を高密度に配列するような場合にも
高精度に位置決めできるような構成が求められている。

【００１０】また、上記構成のうち、台座と可動部材と
をニッケル等のメッキ可能な材料でメッキ（電鋳）によ
って形成する場合には半導体技術であるフォトリソグラ
フィ法を用いて高精度に可動部材の発熱抵抗体に対して
の位置決めを行うことができるが、この場合、工程が複
雑であり、また、例えば高アルカリインクを用いるよう
な場合にはメッキ材料のインクに対する耐食性の点で必
ずしも十分でないことがあった。

【００１１】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、機械的および
化学的な耐久性に優れ、かつ、製造コストの小さい液体
吐出ヘッド用基板を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は以下の発明および実施態様を包含する。

【００１３】液体を吐出する吐出口と、該吐出口に
連通し、該吐出口に液体を供給する液流路と、液体に気
泡を発生させるための発熱体を具備する基板と、前記発
熱体に面するように前記吐出口側を自由端として前記液
流路内に設けられ、且つ該自由端が前記発熱体の面積中
心より下流に位置した可動部材とを備えた液体吐出ヘッ
ドにおいて、前記可動部材は窒化硅素、ダイアモンド、
水素化アモルファスカーボン、炭化硅素のいずれかで形
成されており、前記基板上に作り込まれていることを特
徴とする液体吐出ヘッド。

【００１４】該可動部材が不純物を添加した窒化硅
素で形成されていることを特徴とする記載の液体吐出
ヘッド。

【００１５】該可動部材が組成を変化させた、ある
いは不純物を添加した、窒化硅素多層膜で形成されてい
ることを特徴とするの液体吐出ヘッド。

【００１６】液体に気泡を発生させるための発熱体
と、該発熱体に面するように所定の間隔をもって配され
る片持ち梁状の可動部材と、を備えた液体吐出ヘッド用
基板において、前記可動部材は窒化硅素、ダイアモン
ド、水素化アモルファスカーボン、炭化硅素のいずれか
で形成されており、前記基板上に作り込まれていること
を特徴とする液体吐出ヘッド用基板。

【００１７】該可動部材が不純物を添加した窒化硅
素で形成されていることを特徴とする記載の液体吐出
ヘッド用基板。

【００１８】該可動部材が組成を変化させた、ある
いは不純物を添加した、窒化硅素多層膜で形成されてい
ることを特徴とする記載の液体吐出ヘッド用基板。

【００１９】（作用）上記のように構成された本発明に
おいては、簡単に基板上に可動部材を形成することがで
きる。そしてこの構成材料は耐薬品性及び耐インク性が
あり、高信頼性のヘッド並びにそれを備えた基板が製造
できる。

【００２０】なお、本発明の説明で用いる「上流」「下
流」とは、液体の供給源から気泡発生領域（又は可動部
材）を経て、吐出口へ向かう液体の流れ方向に関して、
又はこの構成上の方向に関しての表現として表されてい
る。気泡自体に関する「下流側」とは、主として液滴の
吐出に直接作用するとされる気泡の吐出口側部分を代表
する。より具体的には気泡の中心に対して、上記流れ方
向や上記構成上の方向に関する下流側、又は、発熱体の
面積中心より下流側の領域で発生する気泡を意味する。

【００２１】本発明でいう「分離壁」とは、広義では気
泡発生領域と吐出口に直接連通する領域とを区分するよ
うに介在する壁（可動部材を含んでもよい）を意味し、
狭義では気泡発生領域を含む流路を吐出口に直接連通す
る液流路とを区分し、それぞれの領域にある液体の混合
を防止するものを意味する。

【００２２】さらに、本発明でいう「櫛歯」とは、可動
部材の支点部が共通部材になっており、自由端の前方が
開放されている形状を意味する。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の具体的な実施例を説明す
る前に、まず、本発明における液体を吐出する際に、気
泡に基づく圧力の伝搬方向や気泡の成長方向を制御して
吐出力や吐出効率を向上する最も基本となる構成につい
て説明する。

【００２４】図１は、本発明の液体吐出ヘッドにおける
吐出原理を説明するための図であり、液流路方向の断面
図である。また、図２は、図１に示した液体吐出ヘッド
の部分破断斜視図である。

【００２５】図１に示す例では、液体吐出ヘッドは、液
体を吐出するための吐出エネルギー発生素子として、液
体に熱エネルギーを作用させる発熱体２（本例において
は４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が素子基
板１に設けられており、この素子基板上に発熱体２に対
応して液流路１０が配されている。液流路１０は吐出口
１８に連通していると共に、複数の液流路１０に液体を
供給するための共通液室１３に連通しており、吐出口１
８から吐出された液体に見合う量の液体をこの共通液室
１３から受け取る。

【００２６】この液流路１０の素子基板上には、前述の
発熱体２に対向するように面して、弾性を有する材料で
構成され、平面部を有する板状の可動部材３１が片持梁
状に設けられている。この可動部材の一端は液流路１０
の壁や素子基板１上に固定されている。これによって、
可動部材は保持されると共に支点（支点部分）３３を構
成している。

【００２７】また、可動部材がフォトリソグラフィ法に
よるパターニング法によって精度良く位置が決められる
ので、発熱抵抗体との高精度な位置合わせが可能にな
る。

【００２８】この可動部材３１は、液体の吐出動作によ
って共通液室１３から可動部材３１を経て吐出口１８側
へ流れる大きな流れの上流側に支点（支点部分：固定
端）３３を持ち、この支点３３に対して下流側に自由端
（自由端部分）３２を持つように、発熱体２に面した位
置に発熱体２を覆うような状態で発熱体から１５μｍ程
度の距離を隔てて配されている。この発熱体２と可動部
材３１との間が気泡発生領域１１となる。

【００２９】発熱体２を発熱させることで可動部材３１
と発熱体２との間の気泡発生領域１１の液体に熱を作用
し、液体にＵＳＰ４，７２３，１２９に記載されている
ような膜沸騰現象に基づく気泡を発生させる。気泡の発
生に基づく圧力と気泡は可動部材に優先的に作用し、可
動部材３１は図１（ｂ）、（ｃ）もしくは図２で示され
るように支点３３を中心に吐出口１８側に大きく開くよ
うに変位する。可動部材３１の変位若しくは変位した状
態によって気泡の発生に基づく圧力の伝搬や気泡自身の
成長が吐出口１８側に導かれる。またこのとき、自由端
３２の先端部が幅を有しているため、気泡の発泡パワー
を吐出口１８側へ導きやすくなり、吐出効率や吐出力ま
たは吐出速度等の根本的な向上を図ることができる。

【００３０】図３は、本発明の液体吐出ヘッドの基本的
な構造を説明するための、液流路方向に沿った断面図で
ある。

【００３１】図３に示すように、この液体吐出ヘッド
は、液体に気泡を発生させるための熱エネルギーを与え
る複数個（図４では１つのみ示す）の発熱体２が並列で
設けられた素子基板１と、この素子基板１上に接合され
た天板３と、素子基板１および天板３ａの前端面に接合
されたオリフィスプレート４とを有する。

【００３２】素子基板１は、シリコン等の基板上に絶縁
および畜熱を目的としたシリコン酸化膜または窒化シリ
コン膜を成膜し、その上に、発熱体２を構成する電気抵
抗層および配線をパターニングしたものである。この配
線から電気抵抗層に電圧を印加し、電気抵抗層に電流を
流すことで発熱体２が発熱する。

【００３３】天板３ａは、各発熱体２に対応した複数の
液流路７および各液流路７に液体を供給するための共通
液室８を構成するためのもので、天井部分から各発熱体
２の間に延びる液路側壁９が一体的に設けられている。
天板３はシリコン系の材料で構成され、液流路７および
共通液室９のパターンをエッチングで形成したり、シリ
コン基板上にＣＶＤ等の公知の成膜方法により窒化シリ
コン、酸化シリコンなど、流路側壁となる材料を堆積し
た後、液流路７の部分をエッチングして形成することが
できる。

【００３４】オリフィスプレート４には、各液流路７に
対応しそれぞれ液流路７を介して共通液室８に連通する
複数の吐出口５が形成されている。オリフィスプレート
４もシリコン系の材料からなるものであり、例えば、吐
出口５を形成したシリコン基板を１０〜１５０μｍ程度
の厚さに削ることにより形成される。なお、オリフィス
プレート４は本発明では必ずしも必要な構成ではなく、
オリフィスプレート４も設ける代わりに、天板３ａに液
流路７を形成する際に天板３ａの先端面にオリフィスプ
レート４の厚さ相当の壁を残し、個の部分に吐出口５を
形成することで、吐出口付きの天板とすることもでき
る。

【００３５】さらに、この液体吐出ヘッドには、液流路
７を吐出口５に連通した第１の液流路７ａと、発熱体２
を有する第２の液流路７ｂとに分けるように、発熱体２
に対面して配置された片持梁状の可動部材６が設けられ
ている。可動部材６は、窒化シリコンや酸化シリコンな
どのシリコン系の材料で形成された薄膜である。

【００３６】この可動部材６は、液体の吐出動作によっ
て共通液室８から可動部材６を経て吐出口５側へ流れる
大きな流れの上流側に支点６ａを持ち、この支点６ａに
対して下流側に自由端６ｂを持つように、発熱体２に面
した位置に発熱体２を覆うような状態で発熱体２から所
定の距離を隔てて配されている。この発熱体２と可動部
材６との間が気泡発生領域１０ａとなる。

【００３７】上記構成に基づき、発熱体２を発熱させる
と、可動部材６と発熱体２との間の気泡発生領域１０ａ
の液体に熱が作用し、これにより発熱体２上に膜沸騰現
象に基づく気泡が発生し、成長する。この気泡の成長に
伴う圧力は可動部材６に優先的に作用し、可動部材６は
図３に破線で示されるように、支点６ａを中心に吐出口
５側に大きく開くように変位する。可動部材６の変位も
しくは変位した状態によって、気泡の発生に基づく圧力
の伝搬や気泡自身の成長が吐出口５側に導かれ、吐出口
５から液体が吐出する。

【００３８】つまり、気泡発生領域１０ａ上に、液流路
７内の液体の流れの上流側（共通液室８側）に支点６ａ
を持ち下流側（吐出口５側）に自由端６ｂを持つ可動部
材６を設けることによって、気泡の圧力伝搬方向が下流
側に導かれ、気泡の圧力が直接的に効率よく吐出に寄与
することになる。そして、気泡の成長方向自体も圧力伝
搬方向と同様に下流方向に導かれ、上流より下流で大き
く成長する。このように、気泡の成長方向自体を可動部
材によって制御し、気泡の伝搬方向を制御することで、
吐出効率や吐出力または吐出速度等の根本的な吐出特性
を向上させるこよができる。

【００３９】一方、気泡が消泡工程に入ると、可動部材
６の弾性力との相乗効果で気泡は急速に消泡し、可動部
材６も最終的には図３に実線で示した初期位置に復帰す
る。このとき、気泡発生領域１０ａでの気泡の収縮体積
を補うため、また、吐出された液体の体積分を補うため
に、上流側すなわち共通液室側から液体が流れ込み、液
流路７への液体の充填（リファル）が行われるが、この
液体のリファイルは、可動部材６の復帰作用に伴って効
率よく合理的かつ安定して行われる。以下に、本発明の
液体吐出ヘッドの特徴である可動部材を構成する材料及
び製造方法について詳しく説明する。

【００４０】実施例１まず基板２０１上にＣＶＤ法によって、温度３５０℃の
条件でＢＰＳＧを形成する（図５（ａ））。このＢＰＳ
Ｇの膜厚は最終的に可動部材の可動部と発熱体とのギャ
ップに相当し、１〜２０μｍの間で流路全体のバランス
上もっとも可動部材の効果が顕著となる値に制御する。
次にＢＰＳＧをパターニングするためのレジスト２０３
をスピンコートなどにより塗布し（図５（ｂ））、露
光、現像する（図５（ｃ））。これにより、可動部材の
固定部に相当する部分のレジストを除去する。

【００４１】これをバッファードフッ酸によるウェット
エッチングによってレジストのない部分のＢＰＳＧを除
去する。次に酸素プラズマによるプラズマアッシング、
あるいはレジスト除去剤に浸して、残ったレジストを除
去する（図５（ｅ））。この上にプラズマＣＶＤ法によ
って、アンモニアとシランガスを原料として温度４００
℃の条件で１〜１０μｍの厚さにＳｉＮ（ＳｉＮ膜の組
成は、Ｓｉ₃ Ｎ₄ が最も良いとされるが、可動部材の効
果としてはＳｉ：１に対しＮが１〜１．５の範囲でも良
い。）膜を形成する。このＳｉＮ膜は半導体プロセスに
一般的に使用され、耐アルカリ性、化学的安定性があ
り、耐インク性もある。

【００４２】すなわち、この膜が最終的に可動部材とな
るため、最適の物性値を得る構造および組成を達成する
製造方法は限定されない。例えばＳｉＮの形成方法は、
先にあげたプラズマＣＶＤ法にかかわらず、常圧ＣＶ
Ｄ、ＬＰ（低圧）ＣＶＤ、バイアスＥＣＲＣＶＤ、マイ
クロ波ＣＶＤ、あるいはスパッタ法、塗布方法でも製造
は可能である。またＳｉＮ膜においてもその応力、剛
性、ヤング率等の物理的特性、耐アルカリ性、耐酸性等
の化学的特性を、その用途に応じて向上させるために、
段階的に組成比を変えて多層膜化する。あるいは段階的
に不純物を添加して多層膜化する。あるいは、単層で不
純物を添加しても良い。次にＳｉＮ膜をパターニングす
るためのレジストをスピンコートなどにより塗布し、パ
ターニングする。そして、ＣＦ₄ ガス等を使用したドラ
イエッチング、あるいはリアクティブイオンエッチング
法等によって可動部材の形状にエッチングを行なう。

【００４３】最後にバッファードフッ酸によるウェット
エッチングを行って可動部の下部に残っているＢＰＳＧ
を全て取り除くと図５（ｈ）に示すように可動部材を形
成することが出来る。また、万一、ＢＰＳＧが可動部下
の最奥部に一部、エッチング残りをおこしたとしても、
ＢＰＳＧはインクのようなアルカリ性のものにエッチン
グされやすく、最終的にインクを供給した時に溶け出す
ために、信頼性上の問題を起こしにくい。またここでは
可動部材のギャップとして、上記のようにＢＰＳＧにこ
だわらず、バッファードフッ酸によるＳｉＮとの選択比
が取れるものであれば良く、ＢＰＳＧ以外には、低温、
例えば４００℃未満で低いものほどエッチングされやす
いＳｉＯ膜でも良く、Ｐのみを添加したＰＳＧでも良
い。また、上記以外でも、工程上の簡便さの観点から、
有機性の材料を使用しても良い。

【００４４】なお、上記において、可動部材の厚さを１
〜１０μｍの範囲で規定したが、例えば公知としてあげ
られている可動部材のＮｉに対し、ＳｉＮはそのヤング
率が約２倍程度高いため、その相対的厚さを１／２とし
ても同等の効果が得られる。

【００４５】なお、上記記述においては可動部材につい
てのみであるが、この可動部材を支持する部分も同時に
作り込むことも可能である。あるいは支持部分だけ密着
性、あるいは製造方法を簡単にするための別材料で形成
しても本件の効果に何ら影響をおよぼすものではない。

【００４６】実施例２可動部材をダイヤモンド膜、あるいは水素化アモルファ
スカーボン膜で形成することも可能である。実施例１に
おいてＳｉＮ膜の代りにメタンガス、窒素、酸素を原料
として、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を使いプラズマ
を励起させ、基板温度４５０℃で成膜させればダイヤモ
ンド膜を形成することが出来る。あるいはダイヤモンド
よりさらに容易に製造可能な水素化アモルファスカーボ
ン膜（ダイヤモンドライクカーボン）は１３．５６ＭＨ
ｚのＲＦバイアスによってプラズマを励起させたプラズ
マＣＶＤ法によって形成することが出来る。

【００４７】このようにして形成したダイヤモンド膜は
きわめて物理的特性（例えばヤング率はＳｉＮの約３倍
であり、相対的に１／３の厚さでも同様の効果が得られ
る。）にすぐれ、化学的安定性が高く、放熱特性もすぐ
れている事から、ＳｉＮ膜より可動部材として適してい
る。また水素化アモルファスカーボン膜はダイヤモンド
膜よりその物理的特性は劣るが、ＳｉＮ膜より勝るの
で、性能と、製造の困難さ、すなわち製造コストのバラ
ンスの観点から、ダイヤモンド膜およびＳｉＮ膜と同様
に、使用することが出来る。

【００４８】実施例３可動部材をさらにＳｉＣにしても同様の効果が得られ
る。ＳｉＣ膜の組成はＳｉ：Ｃ＝１：１が最も良いとさ
れるが、可動部材としてはＳｉ：１に対し、Ｃは０．５
〜１．５の範囲でも同様の効果が得られる。

【００４９】以下に、液体に熱を与えるための発熱体２
が設けられた素子基板１の構成について説明する。

【００５０】図６は、本発明の液体吐出ヘッドが適用さ
れた液体吐出装置の一構成例を示す縦断面図であり、
（ａ）は後述する保護膜がある装置を示す図、（ｂ）は
保護膜がない装置を示す図である。

【００５１】図６においては、図１に示した液流路１０
を第１の液流路１４とし、また、液体供給路１２を第２
の液流路１６としており、各々に供給される液体を同じ
液体としても良いが、異なる液体を使用すれば、第１の
液流路１４に供給される液体つまり吐出液の選択の範囲
を広げることができる。

【００５２】図６に示すように、素子基板１上に、第２
の液流路１６と、分離壁３０と、可動部材３１と、第１
の液流路１４と、第１の液流路１４を構成する溝が設け
られている溝付部材５０とが設けられている。

【００５３】素子基板１には、シリコン等の基体１０７
上に、絶縁および蓄熱を目的としたシリコン酸化膜また
はチッ化シリコン膜１０６が成膜されており、その上に
０．０１〜０．２μｍ厚の発熱体を構成するハフニュウ
ムボライド（ＨｆＢ₂ ）、チッ化タンタル（ＴａＮ）、
タンタルアルミ（ＴａＡｌ）等の電気抵抗層１０５と、
０．２〜１．０μｍ厚のアルミニウム等の配線電極１０
４とがパターニングされている。この２つの配線電極１
０４から電気抵抗層１０５に電圧を印加し、電気抵抗層
１０５に電流を流して発熱させる。配線電極１０４間の
電気抵抗層１０５上には、酸化シリコンやチッ化シリコ
ン等の保護層１０３が０．１〜０．２μｍ厚で形成さ
れ、さらにその上に、０．１〜０．６μｍ厚のタンタル
等の耐キャビテーション層１０２が成膜されており、イ
ンク等各種の液体から電気抵抗層１０５を保護してい
る。

【００５４】特に、気泡の発生、消泡の際に発生する圧
力や衝撃波は非常に強く、堅くてもろい酸化膜の耐久性
を著しく低下させるため、金属材料のタンタル（Ｔａ）
等が耐キャビテーション層１０２として用いられる。

【００５５】また、液体、液流路構成、抵抗材料の組み
合わせにより上述の保護層を必要としない構成でもよ
く、その例を図６（ｂ）に示す。

【００５６】このような保護層を必要としない抵抗層の
材料としては、イリジュウム＝タンタル＝アルミ合金等
が挙げられる。特に、本発明において、発泡のための第
２の液流路の液体を第１の液流路の吐出液と分離して発
泡に適したものにできるため、このように保護層がない
場合に有利である。

【００５７】このように、上述した実施の形態における
発熱体２の構成としては、配線電極１０４間に電気抵抗
層１０５（発熱部）だけででもよく、また電気抵抗層１
０５を保護する保護層を含むものでもよい。

【００５８】本形態においては、発熱体２として、電気
信号に応じて発熱する抵抗層で構成された発熱部を有す
るものを用いたが、本発明は、これに限られることな
く、吐出液を吐出させるのに十分な気泡を第２の液流路
の発泡液に生じさせるものであればよい。例えば、発熱
部としてレーザ等の光を受けるとこで発熱するような光
熱変換体や高周波を受けることで発熱するような発熱部
を有する発熱体でもよい。

【００５９】なお、前述の素子基板１には、発熱部を構
成する電気抵抗層１０５とこの電気抵抗層１０５に電気
信号を供給するための配線電極１０４とで構成される電
気熱変換体の他に、この電気熱変換素子を選択的に駆動
するためのトランジスタ、ダイオード、ラッチ、シフト
レジスタ等の機能素子が一体的に半導体製造工程によっ
て作り込まれていてもよい。

【００６０】また、上述したような素子基板１に設けら
れている電気熱変換体の発熱部を駆動し、液体を吐出す
るためには、電気抵抗層１０５に配線電極１０４を介し
て矩形パルスを印加し、配線電極１０４間の電気抵抗層
１０５を急峻に発熱させればよい。

【００６１】図７は、図６に示した電気抵抗層１０５に
印加する電圧波形を示す図である。

【００６２】上述した実施の形態における液体吐出装置
においては、それぞれ電圧２４Ｖ、パルス幅７μｓｅ
ｃ、電流１５０ｍＡ、電気信号を６ｋＨｚで加えること
で発熱体を駆動させ、前述のような動作によって、吐出
口から液体であるインクを吐出させた。しかしながら、
本発明における駆動信号の条件はこれに限られることな
く、発泡液を適正に発泡させることができる駆動信号で
あればよい。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
耐インク性のある材料で形成された可動部材が基板上作
り込まれているために、気泡発生領域に対面し、気泡発
生領域で発生する気泡を誘導して液体の吐出に効率的に
利用可能かつ、簡単に製造が出来信頼性の高い液体吐出
ヘッド及び液体吐出ヘッド用基板を提供することができ
る。すなわち、可動部材の製造コストと信頼性との両立
を実現可能とした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体吐出ヘッドにおける吐出原理を説
明するための図である。

【図２】図１に示した液体吐出ヘッドの部分破断斜視図
である。

【図３】本発明の液体吐出ヘッドの機能を説明するため
の断面図である。

【図４】図４に示した工程によって作製された可動部材
の形状を示す断面図である。

【図５】本発明の液体吐出ヘッドに用いられる可動部材
の製造方法の実施の一形態を示す図である。

【図６】本発明の液体吐出ヘッドが適用された液体吐出
装置の一構成例を示す縦断面図であり、（ａ）は後述す
る保護膜がある装置を示す図、（ｂ）は保護膜がない装
置を示す図である。

【図７】図６に示した電気抵抗層に印加する電圧波形を
示す図である。

【符号の説明】

１素子基板２発熱体３面積中心３ａ天板４オリフィスプレート５吐出口６可動部材６ａ支点６ｂ自由端７液流路７ａ第１の液流路７ｂ第２の液流路８共通液室９液路側壁１０ａ気泡発生領域１０液流路１１気泡発生領域１２液体供給路１３共通液室１４第１の液流路１６第２の液流路１８吐出口２０第１液体供給路２１第２液体供給路３０分離壁３１可動部材３２自由端３３支点３４台座４０気泡４５液滴５０溝付部材７０支持体１０２耐キャビテーション層１０３保護層１０４配線電極１０５抵抗層１０６シリコン層１０７基体２０１基板２０２ＢＰＳＧ２０３レジスト２０４台座２０５可動部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者今仲良行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)発明者久保田雅彦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)発明者石永博之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)発明者小川正彦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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連
通し、該吐出口に液体を供給する液流路と、液体に気泡
を発生させるための発熱体を具備する基板と、前記発熱
体に面するように前記吐出口側を自由端として前記液流
路内に設けられ、且つ該自由端が前記発熱体の面積中心
より下流に位置した可動部材とを備えた液体吐出ヘッド
において、前記可動部材は窒化硅素、ダイアモンド、水素化アモル
ファスカーボン、炭化硅素のいずれかで形成されてお
り、前記基板上に作り込まれていることを特徴とする液
体吐出ヘッド。
【請求項２】該可動部材が不純物を添加した窒化硅素
で形成されていることを特徴とする請求項１記載の液体
吐出ヘッド。
【請求項３】該可動部材が組成を変化させた、あるい
は不純物を添加した、窒化硅素多層膜で形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】液体に気泡を発生させるための発熱体
と、該発熱体に面するように所定の間隔をもって配され
る片持ち梁状の可動部材と、を備えた液体吐出ヘッド用
基板において、前記可動部材は窒化硅素、ダイアモンド、水素化アモル
ファスカーボン、炭化硅素のいずれかで形成されてお
り、前記基板上に作り込まれていることを特徴とする液
体吐出ヘッド用基板。
【請求項５】該可動部材が不純物を添加した窒化硅素
で形成されていることを特徴とする請求項４記載の液体
吐出ヘッド用基板。
【請求項６】該可動部材が組成を変化させた、あるい
は不純物を添加した、窒化硅素多層膜で形成されている
ことを特徴とする請求項４記載の液体吐出ヘッド用基
板。