(57)【要約】【課題】インクジェットプリントヘッドの性能を向上させる発熱構造体とその製造方法及びそれを備えたインクジェットプリントヘッドを提供する。【解決手段】基板１１０と、基板上に形成された、発熱体を含むヒーター層１１４と、ヒーター層の上面の両端に形成された電極１１６と、ヒーター層及び電極を覆って形成された保護層１１８と、保護層の内部に形成された炭素ナノチューブ１１７と、を備える。【選択図】図２
2008168631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された、発熱体を含むヒーター層と、
前記ヒーター層の上面の両端に形成された電極と、
前記ヒーター層及び電極を覆って形成された保護層と、
前記保護層の内部に形成された炭素ナノチューブと、
を備えることを特徴とするインクジェットプリントヘッド用発熱構造体。
【請求項２】
前記炭素ナノチューブは、前記ヒーター層の発熱する部分の上部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体。
【請求項３】
前記炭素ナノチューブは、前記ヒーター層の表面に対して垂直に整列していることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体。
【請求項４】
前記炭素ナノチューブは、前記ヒーター層と接触していないことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体。
【請求項５】
前記炭素ナノチューブは、０．０５μｍ〜１μｍの高さに形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体。
【請求項６】
前記保護層は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム窒化物またはアルミニウム酸化物からなることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体。
【請求項７】
前記ヒーター層の発熱する部分の上部に位置する前記保護層の上面にはキャビテーション防止層がさらに形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体。
【請求項８】
前記キャビテーション防止層は、タンタル（Ｔａ）からなることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体。
【請求項９】
前記ヒーター層は、タンタル−アルミニウム合金、タンタル窒化物、チタン窒化物、タンタルシリコン窒化物及びタングステンシリサイドからなる群から選択された一の物質からなることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体。
【請求項１０】
前記電極は、アルミニウム、アルミニウム合金、金または銀からなることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体。
【請求項１１】
基板上に発熱体を含むヒーター層を形成する工程と、
前記ヒーター層の上面の両端に電極を形成する工程と、
前記ヒーター層及び電極を覆って第１保護層を形成する工程と、
前記第１保護層上に炭素ナノチューブを形成する工程と、
前記第１保護層上に前記炭素ナノチューブを覆って第２保護層を形成する工程と、
を含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記ヒーター層は、タンタル−アルミニウム合金、タンタル窒化物、チタン窒化物、タンタルシリコン窒化物及びタングステンシリサイドからなる群から選択された一の物質からなることを特徴とする請求項１１に記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記電極は、アルミニウム、アルミニウム合金、金または銀からなることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２保護層は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム窒化物またはアルミニウム酸化物からなることを特徴とする請求項１１〜請求項１３のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法。
【請求項１５】
前記炭素ナノチューブを形成する工程は、
前記第１保護層上に触媒金属のパターンを形成する工程と、
前記触媒金属のパターンから炭素ナノチューブを成長させる工程と、
を含むことを特徴とする請求項１１〜請求項１４のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法。
【請求項１６】
前記触媒金属のパターンは、ニッケル（Ｎｉ）からなることを特徴とする請求項１５に記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法。
【請求項１７】
前記触媒金属のパターンは、前記第１保護層を覆って触媒金属物質を蒸着した後、これをパターニングすることで形成されることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法。
【請求項１８】
前記炭素ナノチューブは、化学気相蒸着法によって成長形成されることを特徴とする請求項１５〜請求項１７のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法。
【請求項１９】
前記炭素ナノチューブは、前記ヒーター層の発熱する部分の上部に形成されることを特徴とする請求項１１〜請求項１８のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法。
【請求項２０】
前記炭素ナノチューブは、前記ヒーター層の表面に対して垂直に整列して形成されることを特徴とする請求項１１〜請求項１９のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法。
【請求項２１】
前記炭素ナノチューブは、０．０５μｍ〜１μｍの高さに形成されることを特徴とする請求項１１〜請求項２０のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法。
【請求項２２】
前記第２保護層を形成した後、前記ヒーター層の発熱する部分の上部に位置する前記第２保護層の上面にキャビテーション防止層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１〜請求項２１のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法。
【請求項２３】
前記キャビテーション防止層は、タンタルからなることを特徴とする請求項２２に記載のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法。
【請求項２４】
基板と、
前記基板を貫通して形成されたインク供給のためのインクフィードホールと、
前記基板上に形成され、インクを加熱してバブルを発生させる、複数のヒーター層と、
前記ヒーター層上に形成され、前記ヒーターに電流を印加する、複数の電極と、
前記ヒーター層及び電極を覆って形成される保護層と、
前記保護層の内部に形成される炭素ナノチューブと、
前記インクフィードホールから供給されたインクが充填される複数のインクチャンバが形成されてなる、前記保護層上に積層されたチャンバ層と、
インクが吐出される複数のノズルが形成されてなる、前記チャンバ層上に積層されたノズル層と、
を備えることを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
【請求項２５】
前記炭素ナノチューブは、前記ヒーター層の発熱する部分の上部に形成されたことを特徴とする請求項２４に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項２６】
前記炭素ナノチューブは、前記ヒーター層の表面に対して垂直に整列していることを特徴とする請求項２４または請求項２５に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項２７】
前記炭素ナノチューブは、前記ヒーター層と接触していないことを特徴とする請求項２４〜請求項２６のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項２８】
前記炭素ナノチューブは、０．０５μｍ〜１μｍの高さに形成されていることを特徴とする請求項２４〜請求項２７のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項２９】
前記基板の表面には絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項２４〜請求項２８のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３０】
前記絶縁層はシリコン酸化物からなることを特徴とする請求項２９に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３１】
前記ヒーター層は、タンタル−アルミニウム合金、タンタル窒化物、チタン窒化物、タンタルシリコン窒化物及びタングステンシリサイドからなる群から選択された一つの物質からなることを特徴とする請求項２４〜請求項３０のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３２】
前記電極は、アルミニウム、アルミニウム合金、金または銀からなることを特徴とする請求項２４〜請求項３１のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３３】
前記保護層は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム窒化物またはアルミニウム酸化物からなることを特徴とする請求項２４〜請求項３２のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３４】
前記ヒーター層の発熱する部分の上部に位置する前記保護層の上面には、キャビテーション防止層がさらに形成されることを特徴とする請求項２４〜請求項３３のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３５】
前記キャビテーション防止層は、タンタルからなることを特徴とする請求項３４に記載のインクジェットプリントヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリントヘッドに関し、詳細には、インクジェットプリントヘッドの性能を向上させる発熱構造体及びこれを備えた熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、インクジェットプリントヘッドは、インクの微小な液滴を印刷媒体上の所望の位置に吐出させて所定色相の画像を形成する装置である。このようなインクジェットプリントヘッドは、インク液滴の吐出メカニズムによって２つの方式に大別される。その一つは、熱源を利用してインクにバブルを発生させて、そのバブルの膨張力によりインク液滴を吐出させる熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドであり、他の一つは、圧電体を使用してその圧電体の変形によりインクに加えられる圧力によりインク液滴を吐出させる圧電駆動方式のインクジェットプリントヘッドである。
【０００３】
熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドでのインク液滴吐出メカニズムをさらに詳細に説明すれば、次の通りである。抵抗発熱体からなるヒーターにパルス形態の電流を流すと、ヒーターで熱が発生してヒーターに隣接したインクは約３００℃に瞬間加熱される。これにより、インクが沸騰してバブルが生成され、生成されたバブルは膨脹してインクチャンバ内に充填されたインクに圧力を加える。これにより、ノズル付近にあるインクがノズルを通じて液滴の形態でインクチャンバの外へ吐出される。
【０００４】
図１には、従来の熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドの概略的な断面を図示した。図１を参照すれば、従来のインクジェットプリントヘッドは、基板１０と、基板上に形成された複数の物質層、すなわち、チャンバ層２０と、チャンバ層２０上に積層されるノズル層３０とを備える。チャンバ層２０には、吐出するインクが充填される複数のインクチャンバ２２が形成されており、ノズル層３０には、インクの吐出がなされる複数のノズル３２が形成されている。そして、基板１０にはインクチャンバ２２へインクを供給するためのインクフィードホール１１が貫通して形成されている。また、チャンバ層２０には、インクチャンバ２２とインクフィードホール１１とを連結する複数のリストリクター２４が形成されている。
【０００５】
基板１０の上面には、ヒーター層１４と基板１０との絶縁のための絶縁層１２が形成されている。このような絶縁層１２は、シリコン酸化物からなりうる。そして、絶縁層１２の上面には、インクチャンバ２２内のインクを加熱してバブルを発生させるためのヒーター層１４が形成されており、このヒーター層１４上には電極１６が形成されている。このようなヒーター層１４と電極１６との表面には、これらを保護するための保護層１８が形成されている。保護層１８は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム窒化物またはアルミニウム酸化物からなりうる。そして、保護層１８の上面には、バブルの消滅時に発生するキャビテーション圧力からヒーター層１４を保護するためのキャビテーション防止層１９が形成されている。このようなキャビテーション防止層はタンタルからなりうる。
【０００６】
しかし、前記のような構造のインクジェットプリントヘッドでは、ヒーター層１４の上部に形成された保護層１８が非常に低い熱伝導度を有する物質からなっているので、ヒーター層１４から発生した熱のうちの多くがインクチャンバ２２内のインクに伝達されずに保護層１８内に蓄積される。これにより、ヒーター層１４の熱効率が落ち、バブルを発生させるために多くの入力エネルギーが要求される。また、保護層１８内に蓄積された熱は、インクチャンバ２２内にあるインクの温度を上昇させてインクの粘度を変化させ、これにより、インクジェットプリントヘッドの吐出特性が落ちるという問題が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような問題に鑑みてなされたものであり、インクジェットプリントヘッドの性能を向上させうる発熱構造体とその製造方法及びそれを備えたインクジェットプリントヘッドを提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明に係るインクジェットプリントヘッド用発熱構造体は、基板と、基板上に形成された、発熱体を含むヒーター層と、ヒーター層の上面の両端に形成された電極と、前記ヒーター層及び電極を覆って形成された保護層と、前記保護層の内部に形成された炭素ナノチューブ（ＣＮＴ；Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ）と、を備える。
【０００９】
ＣＮＴは、ヒーター層の発熱する部分の上部に形成される。そして、ＣＮＴは、ヒーター層の表面に対して垂直に整列している。ＣＮＴは、ヒーター層との絶縁のためにヒーター層と接触させないようにしうる。ここで、ＣＮＴは、０．０５μｍ〜１μｍの高さでありうる。
【００１０】
保護層は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム窒化物またはアルミニウム酸化物からなる。ヒーター層の発熱する部分の上部に位置する保護層の上面にはキャビテーション防止層がさらに形成されうる。キャビテーション防止層は、タンタル（Ｔａ）からなりうる。
【００１１】
ヒーター層は、タンタル−アルミニウム合金、タンタル窒化物、チタン窒化物、タンタルシリコン窒化物及びタングステンシリサイドからなる群から選択された一つの物質からなる。そして、電極は、アルミニウム、アルミニウム合金、金または銀からなる。
【００１２】
また、本発明に係るインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法は、基板上に発熱体を含むヒーター層を形成する工程と、ヒーター層の上面の両端に電極を形成する工程と、ヒーター層及び電極を覆って第１保護層を形成する工程と、第１保護層上に炭素ナノチューブを形成する工程と、第１保護層上に前記炭素ナノチューブを覆って第２保護層を形成する工程と、を含む。
【００１３】
前記ＣＮＴを形成する工程は、第１保護層上に触媒金属のパターンを形成する工程と、触媒金属のパターンからＣＮＴを成長させる工程と、を含む。触媒金属パターンは、ニッケル（Ｎｉ）からなる。かかる触媒金属パターンは、第１保護層を覆って触媒金属物質を蒸着した後、これをパターニングすることで形成される。ＣＮＴは、化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）によって成長形成される。ＣＮＴは、ヒーター層の発熱する部分の上部に形成される。
【００１４】
第２保護層を形成した後、ヒーター層の発熱する部分の上部に位置する第２保護層の上面にキャビテーション防止層を形成する工程をさらに含みうる。
【００１５】
また、本発明に係るインクジェットプリントヘッドは、基板と、基板を貫通して形成されたインク供給のためのインクフィードホールと、基板上に形成され、インクを加熱してバブルを発生させる、複数のヒーター層と、ヒーター層上に形成され、ヒーターに電流を印加する、複数の電極と、ヒーター層及び電極を覆って形成される保護層と、保護層の内部に形成される炭素ナノチューブと、インクフィードホールから供給されたインクが充填される複数のインクチャンバが形成されてなる、保護層上に積層されたチャンバ層と、インクが吐出される複数のノズルが形成されてなる、チャンバ層上に積層されたノズル層と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は次のような効果がある。
【００１７】
第１に、保護層内に大きい熱伝導度を持つＣＮＴを形成することによって、ヒーター層から発生する熱の大部分をＣＮＴを通じてインクに伝達できる。これにより、ヒーター層の熱効率が向上でき、またインク吐出に要求される適正なバブルを発生させるのに必要な入力エネルギーを低減させることができる。そして、短時間内にバブルを発生させることができるので、インクジェットプリントヘッドの性能を向上させることができる。
【００１８】
第２に、従来はヒーター層から発生した熱の大部分が保護層内に蓄積されるという問題があったが、本発明ではヒーター層から発生した熱の大部分がＣＮＴを通じてインクに伝達されるので、保護層内に熱が蓄積されることを防止できる。これにより、インクジェットプリントヘッドの吐出特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付された図面を参照して、本発明による望ましい実施形態を詳細に説明する。図面で同じ参照符号は同じ構成要素を示し、各構成要素の大きさや厚さは説明の明瞭性のために誇張ることもある。以下に説明される実施形態は例示的なものに過ぎず、このような実施形態から多様な変形が可能である。例えば、一の層が基板や他の層上に存在すると説明される時、その層は基板や他の層に直接接して上に存在してもよく、その間に第３の層が存在してもよい。
【００２０】
図２は、本発明の実施形態に係るインクジェットプリントヘッド用発熱構造体を示す断面図である。
【００２１】
図２を参照すれば、基板１１０上にヒーター層１１４及び電極１１６が順次に形成されており、ヒーター層１１４及び電極１１６を覆うように保護層１１８が形成されている。基板１１０としては、例えば、シリコン基板が使われうる。一方、図面には図示されていないが、基板１１０の表面にはヒーター層１１４と基板１１０との絶縁のための絶縁層がさらに形成されることもある。このような絶縁層は、例えば、シリコン酸化物からなりうる。ヒーター層１１４は、インクを加熱してバブルを発生させるためのものであり、基板１１０の上面に所定の形態に形成される。このようなヒーター層１１４は、例えば、タンタル−アルミニウム合金、タンタル窒化物、チタン窒化物、タンタルシリコン窒化物またはタングステンシリサイドのような発熱抵抗体からなりうる。そして、電極１１６は、ヒーター層１１４上の両端に形成される。電極１１６は、ヒーター層１１４に電流を印加するためのものであり、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）のような電気伝導性に優れた金属からなりうる。
【００２２】
保護層１１８は、ヒーター層１１４及び電極１１６を覆うように基板１１０上に所定の厚さに形成される。このような保護層１１８は、ヒーター層１１４及び電極１１６がインクと接触して酸化されるか、腐食されることを防止するためのものである。保護層１１８は、例えば、シリコン窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム窒化物またはアルミニウム酸化物からなりうる。
【００２３】
保護層１１８の内部にはＣＮＴ１１７が形成される。ＣＮＴ１１７は、電極１１６間に露出されたヒーター層１１４、すなわち、ヒーター層１１４の発熱する部分の上部に形成されることが望ましい。ここで、ＣＮＴ１１７は、ヒーター層１１４の表面に対して垂直に整列して形成させうる。また、ＣＮＴ１１７は、ヒーター層１１４との絶縁のためにヒーター層１１４と接触しないように形成される。しかし、ＣＮＴ１１７は、ヒーター層１１４と接触するように形成されてもよい。ＣＮＴ１１７は、例えば、約０．０５μｍ〜１μｍの高さに形成できる。
【００２４】
一方、保護層１１８の上面には、キャビテーション防止層１１９がさらに形成されうる。ここで、キャビテーション防止層１１９は、ヒーター層１１４の発熱部分の上部に形成されることが望ましい。このようなキャビテーション防止層１１９は、バブルの消滅時に発生するキャビテーション圧力からヒーター層１１４を保護するためのものであり、例えば、タンタル（Ｔａ）からなりうる。
【００２５】
前記のような構造のインクジェットプリントヘッド用発熱構造体で、ＣＮＴ１１７は、ヒーター層１１４から発生した熱の大部分をインクチャンバ内に充填されたインクに伝達することによって、ヒーター層１１４の熱効率を向上させる役割を有する。具体的には、ＣＮＴ１１７は、熱伝導度がダイアモンドと類似した約３０００Ｗ／ｍＫ程度で、他の物質に比べて非常に大きい熱伝導度をもつ。そして、保護層１１８をなすシリコン窒化物は、熱伝導度が約１．６７Ｗ／ｍＫ程度で、他の物質に比べて非常に小さい熱伝導度を持ち、キャビテーション防止層１１９をなすタンタル（Ｔａ）は約５７Ｗ／ｍＫ程度の熱伝導度をもつ。
【００２６】
このように、非常に大きい熱伝導度を持つＣＮＴ１１７を熱伝導度の低い保護層１１８の内部に形成すれば、ヒーター層１１４から発生する熱の大部分は、ＣＮＴ１１７を通じてキャビテーション防止層１１９に伝達される。これにより、従来と比較してヒーター層１１４の熱効率を大きく向上でき、またインク吐出に要求される適正なバブルを発生させるのに必要な入力エネルギーを低減させることができる。また、短時間内にバブルを発生させることができるので、インクジェットプリントヘッドの性能を向上させることができる。そして、従来は、ヒーター層（図１の１４）から発生した熱の大部分が保護層（図１の１８）内に蓄積されるという問題があったが、本発明ではヒーター層１１４から発生した熱の大部分がＣＮＴ１１７を通じてインクに伝達されるので、保護層１１８内に熱が蓄積されることを防止でき、その結果、インクジェットプリントヘッドの吐出特性を向上させることができる。
【００２７】
以下では、前述したインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法を説明する。図３〜図８は、本発明の他の実施形態に係るインクジェットプリントヘッド用発熱構造体の製造方法を説明するための図面である。
【００２８】
図３を参照すれば、基板１１０上にヒーター層１１４及び電極１１６を順次に形成する。基板１１０としては、例えば、シリコン基板が使われうる。一方、基板１１０の上面には、絶縁層（図示せず）がさらに形成されることもある。このような絶縁層は、例えば、シリコン酸化物からなりうる。ヒーター層１１４は、例えば、タンタル−アルミニウム合金、タンタル窒化物、チタン窒化物、タンタルシリコン窒化物またはタングステンシリサイドのような発熱抵抗体を蒸着した後、これをパターニングすることで形成される。そして、電極１１６は、ヒーター層１１４上の両端に形成される。このような電極１１６は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）のような電気伝導性に優れた金属を蒸着した後、これをパターニングすることで形成される。
【００２９】
図４を参照すれば、基板１１０上にヒーター層１１４及び電極１１６を覆って第１保護層１１８ａを形成する。ここで、第１保護層１１８ａは例えば、シリコン窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム窒化物またはアルミニウム酸化物によりなされることができる。図５を参照すれば、第１保護層１１８ａの上面にＣＮＴ（図６の１１７）成長のための触媒金属パターン１１７’を形成する。このような触媒金属パターン１１７’は、第１保護層１１８ａの上面にニッケル（Ｎｉ）のような触媒金属物質を蒸着し、これをパターニングすることで形成できる。この時、触媒金属パターン１１７’は、ヒーター層１１４の発熱部分、すなわち、電極１１６の間に露出されたヒーター層１１４の上部に形成される。
【００３０】
図６を参照すれば、触媒金属パターン１１７’からＣＮＴ１１７を成長形成する。ここで、ＣＮＴ１１７は、ヒーター層１１４の発熱部分の上部に形成される。ＣＮＴ１１７は、ＣＶＤによって成長形成される。具体的には、ＣＶＤには、熱ＣＶＤ（ｔｈｅｒｍａｌ  ＣＶＤ）またはプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）がある。このように、ＣＶＤを通じて触媒金属パターン１１７’からＣＮＴ１１７を成長形成させれば、ＣＮＴ１１７は、ヒーター層１１４の表面に対して垂直に整列させることができる。このように形成されたＣＮＴ１１７は約０．０５μｍ〜１μｍの高さをもつことができる。
【００３１】
図７を参照すれば、ＣＮＴ１１７を覆って第１保護層１１８ａ上に第２保護層１１８ｂを形成する。ここで、第２保護層１１８ｂは、第１保護層１１８ａと同じ物質からなる。これにより、ＣＮＴ１１７は、第１保護層１１８ａと第２保護層１１８ｂとで構成される保護層１１８の内部に設けられる。
【００３２】
図８を参照すれば、第２保護層１１８ｂを形成した後、第２保護層１１８ｂの上面にキャビテーション防止層１１９をさらに形成する。ここで、キャビテーション防止層１１９は、ヒーター層１１４の発熱部分の上部に位置する第２保護層１１８ｂの上に形成される。このようなキャビテーション防止層１１９は、例えば、タンタル（Ｔａ）を第２保護層１１８ｂの上面に蒸着した後、これをパターニングすることで形成される。
以下では、前述した発熱構造体を備えるインクジェットプリントヘッドについて説明する。図９は、本発明のさらに他の実施形態によるインクジェットプリントヘッドを概略的に示す部分平面図である。そして、図１０は、図９のＸ−Ｘ’線の断面図である。
【００３３】
図９及び図１０を参照すれば、基板２１０上に複数の物質層、すなわち、チャンバ層２２０とノズル層２３０とが順次に積層されている。ここで、チャンバ層２２０には、複数のインクチャンバ２２２が形成されており、ノズル層２３０には複数のノズル２３２が形成されている。基板２１０としては、一般的にシリコン基板が使われうる。このような基板２１０には、インク供給のためのインクフィードホール２１１が貫通して形成されている。一方、図面では、基板２１０に一つのインクフィードホール２１１が形成された場合が図示されているが、これに限定されず、２つ以上のインクフィードホール２１１が基板２１０に形成されることもある。
【００３４】
基板２１０の上面には絶縁層２１２が形成される。絶縁層２１２は、基板２１０とヒーター層２１４との絶縁のためのものであり、例えば、シリコン酸化物からなりうる。そして、絶縁層２１２の上面には、インクチャンバ２２２内のインクを加熱してバブルを発生させるための複数のヒーター層２１４が形成される。このようなヒーター層２１４は、例えば、タンタル−アルミニウム合金、タンタル窒化物、チタン窒化物、タンタルシリコン窒化物またはタングステンシリサイドのような発熱抵抗体からなりうる。そして、ヒーター層２１４それぞれの上面の両端しには電極２１６が形成されている。電極２１６は、ヒーター層２１４に電流を印加するためのものであり、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）のような電気伝導性に優れた金属からなりうる。ここで、電極２１６の間に露出されたヒーター層２１４、すなわち、ヒーター層２１４の発熱部分の上部にインクチャンバ２２２が位置する。
【００３５】
そして、絶縁層２１２上には、ヒーター層２１４及び電極２１６を覆って保護層２１８が形成される。保護層２１８は、ヒーター層２１４及び電極２１６がインクと接触して酸化または腐食されることを防止するためのものである。このような保護層２１８は、例えば、シリコン窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム窒化物またはアルミニウム酸化物からなりうる。
【００３６】
保護層２１８の内部には、ＣＮＴ２１７が形成される。ＣＮＴ２１７は、電極２１６の間に露出されたヒーター層、すなわち、ヒーター層２１４の発熱部分の上部に形成されることが望ましい。ここで、ＣＮＴ２１７は、ヒーター層２１４の表面に対して垂直に整列して形成される。また、ＣＮＴ２１７は、ヒーター層２１４との絶縁のためにヒーター層２１４と接触しないように形成される。しかし、前記ＣＮＴ２１７は、ヒーター層２１４と接触するように形成されてもよい。ＣＮＴ２１７は、例えば、約０．０５μｍ〜１μｍの高さに形成される。
【００３７】
一方、保護層２１８の上面には、キャビテーション防止層２１９がさらに形成されうる。ここで、キャビテーション防止層２１９は、ヒーター層２１４の発熱部分の上部に形成されることが望ましい。このようなキャビテーション防止層２１９は、バブルの消滅時に発生するキャビテーション圧力からヒーター層２１４を保護するためのものであり、例えば、タンタル（Ｔａ）からなりうる。
【００３８】
前記のように基板２１０上には、チャンバ層２２０が積層される。チャンバ層２２０には、インクフィードホール２１１から供給されたインクが充填される複数のインクチャンバ２２２が形成される。また、チャンバ層２２０には、インクフィードホール２１１とインクチャンバ２２２とを連結する通路の複数のリストリクター２２４がさらに形成されうる。そして、チャンバ層２２０上には、ノズル層２３０が積層されている。ノズル層２３０には、インクチャンバ２２２内のインクが外部に吐出される複数のノズル２３２が形成されている。
【００３９】
前記のような構造のインクジェットプリントヘッドで、保護層２１８の内部に形成されたＣＮＴ２１７は非常に大きい熱伝導度をもつので、ヒーター層２１４から発生する熱の大部分は、ＣＮＴ２１７を通じてインクチャンバ２２２内のインクに伝達されうる。これにより、ヒーター層２１４の熱効率が上昇し、短時間内にバブルを発生させることができるので、インクジェットプリントヘッドの性能が向上する。そして、保護層２１８内に熱が蓄積されることを防止することによって、インクジェットプリントヘッドの吐出特性を向上させることができる。
【００４０】
以上、本発明の望ましい実施形態について説明したが、これらの実施形態は例示的なものに過ぎず、当業者ならばこれらの実施形態の多様な変形及び均等な他の実施形態が本発明に包含されるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって定められなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、インクジェットプリンタに関連する技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来のインクジェットプリントヘッドを概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態によるインクジェットプリントヘッド用発熱構造体を示す断面図である。
【図３】図２に示す発熱構造体の製造方法を説明するための図面である。
【図４】図２に示す発熱構造体の製造方法を説明するための図面である。
【図５】図２に示す発熱構造体の製造方法を説明するための図面である。
【図６】図２に示す発熱構造体の製造方法を説明するための図面である。
【図７】図２に示す発熱構造体の製造方法を説明するための図面である。
【図８】図２に示す発熱構造体の製造方法を説明するための図面である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るインクジェットプリントヘッドを概略的に示す一部平面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ’線の断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１０    基板、
１１４    ヒーター層、
１１６    電極、
１１７    ＣＮＴ、
１１８    保護層、
１１９    キャビテーション防止層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008168631.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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