JP2000006414A - Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus using the head - Google Patents

Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus using the head

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JP2000006414A
JP2000006414A JP17881898A JP17881898A JP2000006414A JP 2000006414 A JP2000006414 A JP 2000006414A JP 17881898 A JP17881898 A JP 17881898A JP 17881898 A JP17881898 A JP 17881898A JP 2000006414 A JP2000006414 A JP 2000006414A
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oxide film
recording head
heating resistor
ink
jet recording
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Japanese (ja)
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Ikutomo Watabe
育朋 渡部
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Canon Inc
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance a reliability on durability, etc., and a recording performance by setting an organic insulating layer at a part under an ink passage on an oxide coat except at a part which becomes an opening part of a heat-generating resistance body to the ink passage and making a part of the oxide coat at the opening part thicker than the coat under the organic insulating layer. SOLUTION: This ink-jet recording head features a thickness difference between oxide coats 4a and 4b and also a constitution in which the thick oxide coat 4b is not in touch with an organic insulating layer 5. In the presence of the thickness difference between the oxide coats, when electricity is supplied to a heat-generating resistance body 2a, a resistance at a part of the thick oxide coat becomes larger than at a part of the thin oxide coat and therefore, the heat-generating resistance body 2a generates heat primarily under the thick oxide coat part 4b, with restricting accumulation of heat under the organic insulating layer 5 and preventing generation of a break or the like defect in the vicinity of an end part of the organic insulating layer 5 on the heat-generating resistance body 2a. The thickness difference of oxide coats is preferably not smaller than 1 μm, and more preferably not smaller than 3 μm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録方式(液体噴射記録方式ともいう)に用いる記録用の
液体(インク)の液滴を発生させるためのインクジェッ
ト記録ヘッド及び該インクジェット記録ヘッドを用いた
インクジェット記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head for generating droplets of a recording liquid (ink) used in an ink jet recording system (also referred to as a liquid jet recording system), and uses the ink jet recording head. The present invention relates to an inkjet recording apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェット記録方式は、記録の高速
高密度化が可能で、かつ、画像のカラー化、装置の小型
化に適しており、近年とみに注目を集めている。
2. Description of the Related Art The ink jet recording system is capable of high-speed and high-density recording, and is suitable for color images and miniaturization of apparatuses.

【0003】この記録方式は、記録用の液体(以下、イ
ンクという)の液滴を発生させて紙等の記録媒体に付着
させて記録を行うものであり、液滴の発生方式としても
種々の方式が採用されている。
In this recording method, recording is performed by generating droplets of a recording liquid (hereinafter referred to as ink) and attaching the droplets to a recording medium such as paper. The method is adopted.

【0004】熱エネルギーをインクに作用させて発泡を
生じさせて液滴を発生させる方式による記録ヘッドに
は、インクに熱を作用させる熱作用部が存在する。この
熱作用部はインクに直接接触する部分を有する上に、イ
ンクの発泡、消泡の繰返しによる機械的衝撃(キャビテ
ーションエロージョン)や、数マイクロ秒という短い時
間に1000℃近い温度の上昇、下降に曝される部分で
あるために、十分な耐久性を有することが要求される。
すなわち、この熱作用部の耐久性は、記録ヘッドの信頼
性に大きく影響する特性の一つとなっている。
[0004] A recording head of a system in which thermal energy is applied to ink to generate bubbles by generating foams has a heat acting portion for applying heat to the ink. The heat acting portion has a portion directly in contact with the ink, and also has a mechanical impact (cavitation erosion) due to repeated foaming and defoaming of the ink, and a rise and fall of a temperature close to 1000 ° C. in a short time of several microseconds. The exposed part is required to have sufficient durability.
That is, the durability of the heat acting portion is one of the characteristics that greatly affects the reliability of the recording head.

【0005】そのため、従来のインクジェット記録ヘッ
ド(例えば図9)においては、発熱抵抗体2aや電極3
上に、例えば、SiO2、SiC、Si34等からなる
酸化及び電食防止のための電気絶縁層5、10や、Ta
等の耐キャビテーションエローション層11を設けるこ
とで、熱作用部及びその近傍を保護しているのが一般的
である。
Therefore, in the conventional ink jet recording head (for example, FIG. 9), the heating resistor 2a and the electrode 3
For example, electric insulating layers 5 and 10 made of SiO 2 , SiC, Si 3 N 4 and the like for preventing oxidation and electrolytic corrosion, and Ta,
It is general that the heat acting portion and its vicinity are protected by providing a cavitation-resistant erosion layer 11 such as described above.

【0006】このような構成のインクジェット記録ヘッ
ドは耐久性等の点で実用上満足できるものであったが、
記録ヘッドの耐久性を更に向上させようとする場合、生
産コストや記録性能との総合的な観点においては限界が
あった。
Although the ink jet recording head having such a structure is practically satisfactory in terms of durability and the like,
In order to further improve the durability of the recording head, there is a limit in terms of overall production cost and recording performance.

【0007】例えば、SiO2等からなる無機絶縁性保
護層5、10は、発熱抵抗体及び電極の両方をインクに
よる電食等から保護するために設けられるものであり、
その膜厚を十分に厚くすればその保護特性は大幅に向上
する。しかしながら、保護層10の層厚を大きくし過ぎ
ると発熱抵抗体からインクへの熱伝達効率が大幅に低下
し、消費電力が増大し、記録装置としての性能に問題を
生じたり、保護層製造時に成膜時間が増加した製造コス
トを上昇させるという問題を生じる。これとは逆に、保
護層を薄くした場合、インクへの熱伝達性や保護層製造
時における層形成時間に係る問題は解決されるものの、
発熱抵抗体上の保護層にピンホールを生じたり、電極の
断面の被覆性に問題を生じて信頼性の点において重大な
欠点を生じる可能性が増大する。そして、耐キャビテー
ションエロージョン層11についても同様の問題があ
る。
For example, the inorganic insulating protective layers 5 and 10 made of SiO 2 or the like are provided to protect both the heating resistor and the electrode from electrolytic corrosion by ink and the like.
If its thickness is made sufficiently thick, its protection characteristics will be greatly improved. However, if the thickness of the protective layer 10 is too large, the efficiency of heat transfer from the heating resistor to the ink is significantly reduced, the power consumption is increased, causing a problem in the performance as a recording device, and There is a problem that the manufacturing cost is increased due to an increase in the film formation time. Conversely, if the protective layer is made thinner, the problem relating to heat transfer to the ink and the layer formation time during the production of the protective layer is solved,
The possibility that a pinhole is formed in the protective layer on the heating resistor or a problem occurs in the coverage of the cross section of the electrode to cause a serious defect in reliability is increased. The cavitation-resistant erosion layer 11 has the same problem.

【0008】更に、記録の高速化のためにマルチノズル
化を行う場合、発熱抵抗体や電極の配置密度は更に上昇
し、上述した問題の発生がより顕著になる。
Further, when multi-nozzles are used to increase the recording speed, the arrangement density of the heating resistors and electrodes is further increased, and the above-mentioned problem is more remarkably generated.

【0009】このような問題を解決することを目的とし
て、特開昭63−191646号公報では、図10に示
すように、電極3及び発熱抵抗体2aの一部を感光性ポ
リイミド等の有機絶縁層5で被覆し、この有機絶縁層が
被覆されていない開口部にある発熱抵抗体2aの表面を
陽極酸化することにより開口部に露出する部分に陽極酸
化被膜4を設けることによって発熱抵抗体の保護を行っ
ている。
For the purpose of solving such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-191646 discloses a method in which an electrode 3 and a part of a heating resistor 2a are made of an organic insulating material such as photosensitive polyimide as shown in FIG. The surface of the heating resistor 2a in the opening which is not covered with the organic insulating layer is covered with the layer 5 and the anodic oxide coating 4 is provided on the portion exposed to the opening by anodic oxidation. Protection.

【0010】また、特開昭63−191647号公報で
は、図11に示すように、陽極酸化部と有機絶縁層とで
パターン構成を変えた構成が提案されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-191647 proposes a configuration in which the pattern configuration is changed between an anodized portion and an organic insulating layer as shown in FIG.

【0011】一方、特開昭63−191648号公報で
は、発熱抵抗体と電極の表面をほぼ全面に渡って陽極酸
化し、さらに有機絶縁層を設けた構成も提案されてい
る。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-191648 proposes a configuration in which the surfaces of the heat generating resistor and the electrode are anodized almost over the entire surface and an organic insulating layer is further provided.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところが、無機絶縁層
の代りに、陽極酸化層と有機絶縁層を用いる構成では、
構成の簡略化、熱効率の向上などにおいて満足できるも
のであるが、より高度な信頼性、例えばより長期にわた
る耐久性を得るには、以下のような改善すべき問題をな
お個別に有するものであった。
However, in the structure using an anodic oxide layer and an organic insulating layer instead of the inorganic insulating layer,
Although satisfactory in terms of simplification of the configuration and improvement of the thermal efficiency, etc., in order to obtain higher reliability, for example, durability over a long period of time, it still has individual problems to be improved as follows. Was.

【0013】特開昭63−191646号公報及び特開
昭63−191647号公報で開示されている構成で
は、発熱抵抗体の表面の一部のみが陽極酸化されてお
り、それ以外の電極及び発熱抵抗体の部分の保護は有機
絶縁層のみによって行われるが、有機絶縁層のみではこ
れらの電気絶縁性をより高度に確保することが困難であ
り、耐久性をさらに向上させるには限界があった。
In the structures disclosed in JP-A-63-191646 and JP-A-63-191647, only a part of the surface of the heat generating resistor is anodized, and the other electrodes and the heat generating member are heated. Although the protection of the resistor portion is performed only by the organic insulating layer, it is difficult to secure these electrical insulating properties with the organic insulating layer alone, and there is a limit in further improving the durability. .

【0014】また、特開昭63−191646号公報、
特開昭63−191647号公報及び特開昭63−19
1648に開示されている構成は、いずれも発熱抵抗体
が、有機絶縁層端部を境界として、有機絶縁層に被覆さ
れた部分と被覆されない部分とに分割されているが、よ
り長期の使用において、この有機絶縁層端部による境界
付近での破断等の欠陥が生じる場合があった。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-191646,
JP-A-63-191647 and JP-A-63-19
In any of the configurations disclosed in US Patent No. 1648, the heating resistor is divided into a portion covered with the organic insulating layer and a portion not covered with the organic insulating layer at the end of the organic insulating layer. In some cases, defects such as breakage near the boundary due to the edge of the organic insulating layer may occur.

【0015】その原因としては、特開昭63−1916
47号公報及び特開昭63−191648に開示の構成
では、発熱抵抗体の抵抗分布がほぼ均一であり、その単
位面積あたりの発熱量が同一であることから、発熱抵抗
体の有機絶縁層に被覆されている部分の蓄熱が、被覆さ
れていない部分に比較して大きくなって高温になり、有
機絶縁層の端部の境界部分における温度差が原因となっ
て破断が生じるものと考えられる。
The cause is described in JP-A-63-1916.
In the configuration disclosed in Japanese Patent Publication No. 47 and JP-A-63-191648, the resistance distribution of the heating resistor is substantially uniform, and the heat generation per unit area is the same. It is considered that the heat storage of the coated portion is higher than that of the uncoated portion and becomes higher in temperature, and a break occurs due to a temperature difference at the boundary between the ends of the organic insulating layer.

【0016】一方、特開昭63−191646号公報に
開示の構成では、有機絶縁層下の発熱抵抗体には陽極酸
化されていない部分があり、その部分の抵抗は低く、従
って発熱量も小さいが、陽極酸化された部分が有機絶縁
層の端部まで形成されているため、この有機絶縁層端部
の境界部で蓄熱が生じて高温となり、やはり温度差が生
じて破断等の欠陥が起きるものと考えられる。
On the other hand, in the structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-191646, the heat generating resistor under the organic insulating layer has a portion that is not anodized, and the resistance of the portion is low, and the heat generation amount is also small. However, since the anodized portion is formed up to the edge of the organic insulating layer, heat is generated at the boundary portion of the edge of the organic insulating layer and the temperature becomes high, so that a temperature difference also occurs and defects such as breakage occur. It is considered something.

【0017】本発明の目的は、耐久性等の信頼性、生産
コスト及び記録性能を総合的に満足し得る構成のインク
ジェット記録ヘッド及びそれを用いたインクジェット記
録装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an ink jet recording head having a configuration capable of comprehensively satisfying reliability such as durability, production cost, and recording performance, and an ink jet recording apparatus using the same.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録ヘッドは、基体と、基体上に設けられた蓄熱層と、
該蓄熱層上に設けられた発熱抵抗体と、該発熱抵抗体に
所定間隔を置いて電気的に接続された一対の電極とを有
する発熱素子基板と、前記発熱抵抗体に対応して該発熱
素子基板上に設けられたインク流路と、該インク流路に
連通するインク吐出口とを有し、少なくとも前記発熱抵
抗体及び電極の表面の前記インク流路下に相当する部分
が酸化被膜で被覆され、かつ、少なくとも前記酸化被膜
上の前記インク流路下に位置する部分で、前記発熱抵抗
体の前記インク流路への開口部となる部分以外に有機絶
縁層を設けたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記
開口部にある酸化被膜の少なくとも一部の膜厚を、前記
有機絶縁層下よりも厚くしたことを特徴とする。
An ink jet recording head according to the present invention comprises a base, a heat storage layer provided on the base,
A heating element substrate having a heating resistor provided on the heat storage layer, and a pair of electrodes electrically connected to the heating resistor at predetermined intervals; and a heating element corresponding to the heating resistor. It has an ink flow path provided on the element substrate, and an ink discharge port communicating with the ink flow path, and at least a portion of the surface of the heating resistor and the electrode corresponding to the area under the ink flow path is an oxide film. In an ink jet recording head which is provided with an organic insulating layer at least in a portion located below the ink flow path on the oxide film, and other than a part serving as an opening to the ink flow path of the heating resistor. The thickness of at least a part of the oxide film in the opening is thicker than that under the organic insulating layer.

【0019】本発明のインクジェット記録ヘッドにおい
ては、前記発熱抵抗体上の酸化被膜の厚い部分が、前記
開口部における前記有機絶縁層と前記発熱抵抗体とが重
なり合った端部を除く全面に設けられているのが好まし
い。
In the ink jet recording head according to the present invention, the thick portion of the oxide film on the heating resistor is provided on the entire surface of the opening except the end where the organic insulating layer and the heating resistor overlap. Is preferred.

【0020】更に、本発明のインクジェット記録ヘッド
においては、前記発熱抵抗体が前記開口部内にエッジ部
を有し、少なくとも該エッジ部の該開口部内及び前記有
機絶縁層の該開口部を形成する端部下に位置する部分に
も前記酸化被膜の厚い部分が設けられていることが好ま
しい。
Further, in the ink jet recording head according to the present invention, the heating resistor has an edge portion in the opening, and at least an edge forming the opening in the opening of the edge portion and the organic insulating layer. It is preferable that a thick portion of the oxide film is provided also in a portion located under the subordinate.

【0021】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
においては、前記発熱抵抗体が、前記有機絶縁層下に位
置するエッジ部を有し、該エッジ部の少なくとも一部に
も前記酸化被膜の厚い部分が設けられているのが好まし
く、更に前記発熱抵抗体のエッジ部の厚い酸化被膜が、
前記開口部幅よりも広い幅にわたって設けられているの
がより好ましい。前記酸化被膜としては、陽極酸化被膜
を用いることができる。
Further, in the ink jet recording head of the present invention, the heating resistor has an edge located below the organic insulating layer, and at least a part of the edge has a thick portion of the oxide film. Preferably, a thick oxide film at the edge of the heating resistor is further provided.
More preferably, it is provided over a width wider than the opening width. An anodic oxide film can be used as the oxide film.

【0022】本発明のインクジェット記録装置は、上記
のインクジェット記録ヘッドと、該記録ヘッドを載置す
るための部材と、該インクジェット記録ヘッドの吐出口
を記録媒体の記録面に対向させて、該吐出口からインク
を記録信号に応じて吐出させるための手段とを、有する
ことを特徴とする。
An ink jet recording apparatus according to the present invention comprises the above ink jet recording head, a member for mounting the recording head, and a discharge port of the ink jet recording head which faces a recording surface of a recording medium. Means for discharging ink from an outlet in accordance with a recording signal.

【0023】本発明によれば、電極及び発熱抵抗体にお
ける電気絶縁性に優れ、なおかつ、耐キャビテーション
エロージョン性に優れたインクジェット記録ヘッドを得
ることができる。しかも、これらの優れた特性を、図9
の従来例で示したような無機絶縁層や耐キャビテーショ
ンエロージョン層を設けることなくより簡易な構成で実
現でき、製造コストを抑える可能となる。さらに、熱効
率の点からも優れた記録ヘッドとなり、使用における電
力消費の低減も可能となる。
According to the present invention, it is possible to obtain an ink jet recording head which is excellent in the electrical insulation properties of the electrodes and the heating resistor, and is also excellent in the cavitation erosion resistance. Moreover, these excellent characteristics are shown in FIG.
This can be realized with a simpler configuration without providing an inorganic insulating layer or an anti-cavitation erosion layer as shown in the conventional example, and the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, the recording head is excellent in terms of thermal efficiency, and power consumption during use can be reduced.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、図に従って本発明の代表例
を説明する。図1(a)及び(b)に示すインクジェッ
ト記録ヘッドは、発熱抵抗体に印加された電気エネルギ
ーを効率良く熱エネルギーに変換するための蓄熱層(不
図示)が表面に設けられた絶縁性基体1上に、発熱抵抗
体層2、電極層3、6、酸化被膜4a、4b及び有機絶
縁層5を積層した構成を有する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A typical example of the present invention will be described below with reference to the drawings. The ink jet recording head shown in FIGS. 1A and 1B has an insulating substrate provided with a heat storage layer (not shown) for efficiently converting electric energy applied to a heating resistor into heat energy. 1, a heating resistor layer 2, electrode layers 3 and 6, oxide films 4a and 4b, and an organic insulating layer 5 are laminated.

【0025】電極層は、個別電極3と共通電極6を形成
し、これらの電極層端部が所定の間隔で対向する部分を
発熱抵抗層2の一部を露出させて、発熱抵抗体2aが形
成されている。共通電極6は、個々の発熱抵抗体2aに
接続された部分6bと、これをまとめて配線する部分6
aとを有する。また、各電極には、外部との電気接続を
行うための部分7が設けられており、この部分には酸化
被膜は設けられていない。更に、個別電極3はそれぞれ
独立して、各熱発生部2aでの熱発生を独立して駆動で
きるようになっている。
The electrode layer forms the individual electrode 3 and the common electrode 6, and a portion where the ends of these electrode layers oppose at a predetermined interval exposes a part of the heating resistor layer 2, thereby forming the heating resistor 2a. Is formed. The common electrode 6 includes a portion 6b connected to each heating resistor 2a and a portion 6
a. Each electrode is provided with a portion 7 for making an electrical connection to the outside, and no oxide film is provided on this portion. Further, the individual electrodes 3 can independently drive the heat generation in each heat generating portion 2a.

【0026】酸化被膜4aは、個別電極3、共通電極6
から発熱抵抗体2aの一部に渡って設けられており、そ
の膜厚は、発熱抵抗体2aに設けられた酸化被膜4bよ
りも薄く形成されている。更に、有機絶縁層5は、発熱
抵抗体2aの開口部8となる部分と電極の外部接続部分
7を除く、絶縁の必要な部分全面に被覆されている。
The oxide film 4a is formed on the individual electrode 3, the common electrode 6
The heating resistor 2a is provided over a part of the heating resistor 2a, and has a thickness smaller than that of the oxide film 4b provided on the heating resistor 2a. Further, the organic insulating layer 5 is coated on the entire surface of the portion requiring insulation except for the portion to be the opening 8 of the heating resistor 2a and the external connection portion 7 of the electrode.

【0027】このインクジェット記録ヘッドの主要な特
徴点は、酸化被膜4a及び4bの間で膜厚が異なり、し
かも厚い酸化被膜4bが有機絶縁層5と接触していない
構成にある。このように、これらの酸化被膜に膜厚差を
設けた場合、発熱抵抗体2aに通電した場合、酸化被膜
の厚い部分の抵抗が薄い部分よりも高くなるために、発
熱抵抗体2aでの発熱は主に酸化被膜の厚い部分4b下
で行われることになり、有機絶縁層5下における蓄熱を
抑えて、発熱抵抗体2a上の有機絶縁層5の端部付近で
の破断等の欠陥の発生を防止することが可能となる。
The main feature of this ink jet recording head is that the oxide films 4a and 4b have different thicknesses and the thick oxide film 4b is not in contact with the organic insulating layer 5. As described above, when a difference in film thickness is provided between these oxide films, when the heating resistor 2a is energized, the resistance of the thick portion of the oxide film becomes higher than that of the thin portion. Is mainly performed under the thick portion 4b of the oxide film, the heat storage under the organic insulating layer 5 is suppressed, and defects such as breakage near the end of the organic insulating layer 5 on the heating resistor 2a are generated. Can be prevented.

【0028】膜厚の異なる酸化被膜の膜厚差は、本発明
の目的を達成できる範囲内であれば良いが、好ましくは
1μm以上、より好ましくは3μm以上であることが望
ましい。また、その上限は、10μmであることが望ま
しい。また、酸化被膜の薄い部分から厚い部分への膜厚
の変化は、連続的な変化であっても良いし、1段以上の
段階的な変化であっても良い。
The difference between the thicknesses of the oxide films having different thicknesses may be within the range in which the object of the present invention can be achieved, but is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more. The upper limit is preferably 10 μm. Further, the change in the film thickness from the thin portion to the thick portion of the oxide film may be a continuous change or a step change of one or more steps.

【0029】次に、図1に示したインクジェット記録ヘ
ッドは、例えば以下のような方法によって製造すること
ができる。
Next, the ink jet recording head shown in FIG. 1 can be manufactured by the following method, for example.

【0030】まず、図2の(a−1)及び(a−2)に
示すように、例えば単結晶シリコン、セラミック、ガラ
ス、絶縁性材料を被覆した金属基板等からなる絶縁性の
基体1の表面に発熱抵抗体層2を所定形状パターンで積
層する。なお、基体1の表面には、通常蓄熱層(不図
示)が設けられている。この蓄熱層は、例えばSiO2
等から形成することができる。この蓄熱層の層厚は、通
常用いられている層厚とすることができる。SiO2
の形成は、スパッタ等の真空成膜による方法、各種成膜
法で形成されたSixy、SiC等の層を熱酸化処理す
る方法等によって形成できる。
First, as shown in FIGS. 2 (a-1) and (a-2), an insulating substrate 1 made of, for example, single-crystal silicon, ceramic, glass, a metal substrate coated with an insulating material, or the like is used. The heating resistor layer 2 is laminated on the surface in a predetermined pattern. Note that a heat storage layer (not shown) is usually provided on the surface of the base 1. This heat storage layer is made of, for example, SiO 2
Etc. can be formed. The layer thickness of the heat storage layer can be a commonly used layer thickness. Formation of the SiO 2 layer, the method according to the vacuum deposition such as sputtering, various film forming methods Si x formed by N y, the layer such as SiC can be formed by a method such as thermal oxidation process.

【0031】発熱抵抗体層2は、その表面の酸化処理に
より保護層としての機能を有する酸化膜層の形成が可能
で耐熱性に優れる抵抗体材料、例えばTa、もしくはT
a及びV、Nb、Zr、Mg、Zn、Ni、Gd、C
o、Alの合金組成物や窒化物などから形成することが
できる。この発熱抵抗体層20の形成には、通常の成膜
方法及びフォトリソグラフィー法によるパターニング法
が利用できる。
The heat-generating resistor layer 2 can be formed with an oxide film layer having a function as a protective layer by oxidizing the surface, and is a resistor material such as Ta or T, which is excellent in heat resistance.
a and V, Nb, Zr, Mg, Zn, Ni, Gd, C
It can be formed from an alloy composition of o, Al, a nitride, or the like. For the formation of the heating resistor layer 20, a normal film forming method and a patterning method by photolithography can be used.

【0032】次に、図2の(b−1)及び(b−2)に
示すように、発熱抵抗体層2上に、電極材料を積層して
所定の形状にパターニングする。電極材料としては、酸
化処理により保護層としての機能を有する酸化被膜をそ
の表面に形成でき、かつ、電気伝導性に優れた材料であ
れば何でもよいが、例えば、Alや、Al合金などを用
いることができる。電極材料層の積層及びパターニング
にも、通常の成膜方法及びフォトリソグラフィー法によ
るパターニング法が利用できる。電極材料層の厚さは、
例えば0.5μm程度とされる。
Next, as shown in FIGS. 2 (b-1) and (b-2), an electrode material is laminated on the heating resistor layer 2 and patterned into a predetermined shape. As the electrode material, any material can be used as long as an oxide film having a function as a protective layer can be formed on the surface by oxidation treatment, and any material having excellent electric conductivity can be used. For example, Al or an Al alloy is used. be able to. An ordinary film forming method and a patterning method by photolithography can be used for lamination and patterning of the electrode material layer. The thickness of the electrode material layer is
For example, it is about 0.5 μm.

【0033】なお、図示した例では、電極3が個別電極
として、電極6a及び6bが共通電極として形成されて
おり、発熱抵抗体層の電極層が設けられていない部分が
発熱抵抗体となる。また、電極の配線パターンは所望と
する設計に応じて変更できる。
In the illustrated example, the electrode 3 is formed as an individual electrode, the electrodes 6a and 6b are formed as common electrodes, and the portion of the heating resistor layer where the electrode layer is not provided becomes the heating resistor. Further, the wiring pattern of the electrode can be changed according to a desired design.

【0034】この状態で、図2の(c−1)及び(c−
2)に示すように、発熱抵抗体層の露出部分と電極層の
所定部分に第1の酸化処理を施して、その表面に酸化被
膜を形成する。図示した例では、電極の接続端子となる
部分を除いて酸化が行われる。この酸化には、酸化部位
以外をレジストでマスクして行う通常の陽極酸化法が利
用できる。陽極酸化の条件は、絶縁性、耐久性等の保護
膜としての十分な特性を有する所定厚の陽極酸化膜が得
られる条件が採用される。酸化被膜の厚さとしては、通
常の保護膜の厚さよりも薄くすることができ、例えば1
μm以下とすることができる。
In this state, (c-1) and (c-
As shown in 2), the exposed portion of the heating resistor layer and a predetermined portion of the electrode layer are subjected to a first oxidation treatment to form an oxide film on the surface. In the illustrated example, oxidation is performed except for a portion that becomes a connection terminal of the electrode. For this oxidation, a normal anodic oxidation method performed by masking a portion other than the oxidation portion with a resist can be used. The conditions of the anodic oxidation are such that an anodic oxide film of a predetermined thickness having sufficient properties as a protective film such as insulation and durability can be obtained. The thickness of the oxide film can be made smaller than the thickness of a normal protective film.
μm or less.

【0035】第1の酸化処理が終了したところで、洗
浄、乾燥等の所定の処理を行った後、図3の(a−1)
及び(a−2)に示すように、第2の酸化処理を発熱抵
抗体の所定部分のみに対して行う。この第2の酸化処理
の条件は、第1の酸化処理で得られた酸化膜よりも厚い
膜が形成されるように設定される。第1の酸化処理と第
2の酸化処理とで得られる膜の膜厚差は、本発明の目的
が達成できるように設定すればよいが、先に述べたとお
り、好ましくは1μm以上、より好ましくは3μm以上
であることが望ましい。この第2の酸化処理にも陽極酸
化が好適に利用し得る。
After completion of the first oxidation treatment, predetermined treatments such as washing and drying are performed, and then, (a-1) of FIG.
And (a-2), the second oxidation treatment is performed only on a predetermined portion of the heating resistor. The conditions of the second oxidation treatment are set so that a film thicker than the oxide film obtained by the first oxidation treatment is formed. The thickness difference between the films obtained by the first oxidation treatment and the second oxidation treatment may be set so as to achieve the object of the present invention, but as described above, preferably 1 μm or more, more preferably Is preferably 3 μm or more. Anodization can also be suitably used for the second oxidation treatment.

【0036】第2の酸化処理が終了した段階で、洗浄、
乾燥等の必要な処理を行った後に、図3の(b−1)及
び(b−2)に示すように所定の位置に有機絶縁層5を
形成する。この有機絶縁層も、通常の材料及び方法によ
り形成することができる。
At the stage where the second oxidation treatment has been completed, cleaning,
After performing necessary processing such as drying, the organic insulating layer 5 is formed at a predetermined position as shown in (b-1) and (b-2) of FIG. This organic insulating layer can also be formed by a usual material and method.

【0037】以上のようにして基体上に発熱抵抗体から
なる発熱素子が配置された発熱抵抗素子基板の上に、更
に、常法により、例えば図7に示す構造のインク液室、
オリフィス(吐出口)等を形成してインクジェット記録
ヘッドとすることができる。
As described above, an ink chamber having a structure as shown in FIG.
An ink jet recording head can be formed by forming an orifice (ejection port) and the like.

【0038】一方、本発明のインクジェット記録ヘッド
の有する発熱抵抗体上の所定部分に設けられる酸化被膜
の形状及び有機絶縁層の被覆領域は、図1に示すものに
限定されず、本発明の目的を達成できる範囲内で適宜変
更することができる。
On the other hand, the shape of the oxide film provided on the predetermined portion of the heating resistor of the ink jet recording head of the present invention and the area covered with the organic insulating layer are not limited to those shown in FIG. Can be appropriately changed within a range in which is achieved.

【0039】例えば、図4に示す例では、開口部内に位
置する発熱抵抗体のエッジ部のほぼ全域にも厚い酸化被
膜を、有機絶縁層5下にまで及ぶように設けた構成が採
用されている。なお、ここでいうエッジ部とは、発熱抵
抗体の層の側方端面と、該側方端面と上面との角部をい
う。なお、必要に応じて下面と側方端面との角部にも厚
い酸化被膜が設けられていても良い。
For example, in the example shown in FIG. 4, a structure is adopted in which a thick oxide film is provided almost all over the edge portion of the heating resistor located in the opening so as to extend below the organic insulating layer 5. I have. Here, the edge portion refers to a side end surface of the layer of the heating resistor and a corner portion between the side end surface and the upper surface. Note that a thick oxide film may also be provided on the corner between the lower surface and the side end surface as needed.

【0040】このような構成とすることで、発熱抵抗体
のエッジ部における信頼性を更に向上させることができ
る。すなわち、発熱抵抗体を所定の形状にパターニング
する際におけるエッチングにおいて発熱抵抗体層のエッ
ジ部が過剰にエッチングされてエッジ部の形状が不均一
となったり、また発熱抵抗体層下の蓄熱層がエッチング
されて発熱抵抗体層のエッジ部において下面が露出する
場合などは、第1の陽極酸化処理での薄い陽極酸化層で
は十分な保護機能が得られない場合がある。このような
場合には、エッチング精度を上げることで対応が可能で
あるが、図4に示すように発熱抵抗体のエッジ部の少な
くとも有機絶縁層に被覆されない部分については陽極酸
化処理を十分に行って厚い陽極酸化層とすることで、エ
ッチング精度をそれほど高めなくてもエッジ部の信頼性
を十分に確保することができる。しかも、図4に示す例
では、発熱抵抗体のエッジ部以外については、厚い陽極
酸化層の端部と、有機絶縁層の端部の間には所定の間隔
が設けられており、発熱抵抗体に流れる電流の大部分は
この間隔部に位置する薄い陽極酸化層が設けられた部分
に流れるので、図1に示す構成のものと同様に発熱抵抗
体の破断等の欠陥の発生を防止できる。
With this configuration, the reliability at the edge of the heating resistor can be further improved. That is, in etching when patterning the heating resistor into a predetermined shape, the edge portion of the heating resistor layer is excessively etched and the shape of the edge portion becomes non-uniform, or the heat storage layer below the heating resistor layer is formed. When the lower surface is exposed at the edge of the heating resistor layer due to etching, a sufficient protection function may not be obtained with a thin anodic oxide layer in the first anodic oxidation treatment. In such a case, it is possible to cope by increasing the etching accuracy. However, as shown in FIG. 4, at least a portion of the edge portion of the heating resistor that is not covered with the organic insulating layer is sufficiently subjected to anodizing treatment. By using a thick anodic oxide layer, the reliability of the edge portion can be sufficiently ensured without significantly increasing the etching accuracy. Moreover, in the example shown in FIG. 4, except for the edge of the heating resistor, a predetermined interval is provided between the edge of the thick anodic oxide layer and the edge of the organic insulating layer. Most of the current flowing through the space flows through the portion provided with the thin anodic oxide layer located at the space, so that defects such as breakage of the heating resistor can be prevented from occurring as in the configuration shown in FIG.

【0041】一方、図5に示す例では、発熱抵抗体のエ
ッジ部が更に有機絶縁層で被覆されており、エッジ部の
信頼性を更に向上させることができる。
On the other hand, in the example shown in FIG. 5, the edge of the heating resistor is further covered with an organic insulating layer, so that the reliability of the edge can be further improved.

【0042】本発明のインクジェット記録ヘッドの構成
には、図7に示した構成の直線状のインク流路を有する
構成の他に、インク流が直角に曲る部分を有し、インク
が流れる方向に対して垂直な方向にインクが吐出される
構成のもの、更には、例えば米国特許第4558333
号明細書、米国特許第4459600号明細書に開示さ
れているような発熱抵抗体が屈曲する領域に配置されて
いる構成も含まれる。
The structure of the ink jet recording head of the present invention has, in addition to the structure having a linear ink flow path shown in FIG. With a structure in which ink is ejected in a direction perpendicular to the ink jet head, and for example, US Pat. No. 4,558,333
And US Pat. No. 4,459,600 also include a configuration in which a heating resistor is arranged in a bent region.

【0043】加えて、例えば特開昭59−123670
号公報に開示のような複数の発熱抵抗体に対して、共通
するスリットを吐出部(オリフィス)とする構成や、特
開昭59−138461号公報に開示されているような
熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応さ
せる構成も本発明に適用可能である。
In addition, for example, JP-A-59-123670
JP-A-59-138461 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion (orifice) for a plurality of heating resistors as disclosed in JP-A-59-138461. A configuration in which the opening that absorbs the air corresponds to the discharge unit is also applicable to the present invention.

【0044】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体幅(例えば記録紙の最大幅)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、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1個の記録ヘッドとしての構成のいずれ
でもよい。
Further, as a full-line type recording head having a length corresponding to the maximum recording medium width (for example, the maximum width of recording paper) that can be recorded by the recording apparatus, a configuration in which the length is satisfied by a combination of a plurality of recording heads. Alternatively, the recording head may be configured as one integrally formed recording head.

【0045】加えて、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドは、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
自体に一体的にインクタンクが設けられたインクカート
リッジタイプの記録ヘッドとして構成することもでき
る。
In addition, the ink jet recording head according to the present invention is a replaceable chip type recording head which can be electrically connected to the apparatus main body and supplied with ink from the apparatus main body by being mounted on the apparatus main body. Alternatively, the recording head may be configured as an ink cartridge type recording head in which an ink tank is provided integrally with the recording head itself.

【0046】また、本発明の記録ヘッドを装着した記録
装置では、記録ヘ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が好ましい。これらの手段とし
ては、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、発熱抵抗体または
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。
In the recording apparatus equipped with the recording head of the present invention, it is preferable to add recovery means for the recording head, preliminary auxiliary means, and the like. These means include a capping means for the recording head, a cleaning means, a pressure or suction means, a heating resistor or another heating element, or a preheating means using a combination thereof, and a separate recording means. Performing a preliminary ejection mode for performing ejection is also effective for performing stable printing.

【0047】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なく、記録ヘッド
を一体的に構成するか、複数個を組み合わせることで、
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。
Further, the recording mode of the recording apparatus is not limited to the recording mode of only the mainstream color such as black, and the recording head may be formed integrally or by combining a plurality of recording heads.
The present invention is also very effective for an apparatus provided with at least one of multiple colors of different colors or full color by mixing colors.

【0048】本発明の記録ヘッドに用いるインクとして
は、熱エネルギーを利用したインクジェット記録方式に
適用し得るものであれば特に制限されない。また、イン
クは記録への使用時や取扱時において液体のものが使用
されるが、例えば室温またはそれ以下の温度で固化する
ものであっても室温で軟化するもの、もしくは液体であ
るもの、あるいは温度制御によってインクの粘性を安定
吐出範囲に調整する方式では通常30〜70℃にインク
の温度が調整されて記録が行われるので、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。
The ink used in the recording head of the present invention is not particularly limited as long as it can be applied to an ink jet recording system utilizing thermal energy. In addition, the ink is used in the liquid at the time of use for recording or at the time of handling, for example, those that are solidified at room temperature or lower but soften at room temperature, or those that are liquid, or In the method in which the viscosity of the ink is adjusted to a stable ejection range by temperature control, recording is usually performed by adjusting the temperature of the ink to 30 to 70 ° C., so that the ink may be in a liquid state when the use recording signal is applied.

【0049】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状態変化のエネル
ギーとして使用するインク、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等、記録信号等の付与に
応じた熱エネルギーの付与によって液化し、液状として
吐出されるインクや、記録媒体に到達する時点では既に
固化し始めるインク等のような、熱エネルギーによって
初めて液化する性質のインクも適用可能である。このよ
うな場合には、特開昭54−56874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、発熱抵抗体に対して対向するような
形態としてもよい。
In addition, a recording signal such as an ink in which a temperature rise due to thermal energy is positively used as energy for changing the state of the ink from a solid state to a liquid state, an ink which solidifies in a standing state for the purpose of preventing evaporation of the ink, and the like. Ink that liquefies as a result of the application of thermal energy according to the application of ink and that is ejected as a liquid, or ink that begins to solidify by thermal energy, such as ink that begins to solidify when it reaches the recording medium, is also applicable. It is possible. In such a case, as described in JP-A-54-56874 or JP-A-60-71260, in a state of being held as a liquid or solid in a porous sheet recess or through hole, A configuration in which the heating resistor is opposed to the heating resistor may be adopted.

【0050】図8は本発明のインクジェット記録ヘッド
をインクジェットヘッドカートリッジ(IJC)として
装着したインクジェット記録装置(IJRA)の一例を
示す外観斜視図である。図において120はプラテン1
24上に送紙されてきた記録紙(記録媒体)の記録面に
対向してインク吐出を行うインク流路と吐出部(オリフ
ィス)からなるノズル群を具えたインクジェットヘッド
カートリッジ(IJC)である。116はIJC(12
0)を保持するキャリッジ(HC)であり、駆動モータ
117の駆動力を伝達する駆動ベルト118の一部と連
結し、互いに平行に配設された2本のガイドシャフト1
19A及び119Bと摺動可能とすることにより、IJ
C(120)の記録紙の全幅にわたる往復運動が可能と
なる。
FIG. 8 is an external perspective view showing an example of an ink jet recording apparatus (IJRA) in which the ink jet recording head of the present invention is mounted as an ink jet head cartridge (IJC). In the figure, 120 is a platen 1
An ink jet head cartridge (IJC) including a nozzle group including an ink flow path for performing ink discharge and a discharge unit (orifice) facing the recording surface of the recording paper (recording medium) sent on the recording paper 24. 116 is IJC (12
0) is a carriage (HC) holding two guide shafts 1 connected to a part of a drive belt 118 for transmitting the driving force of the drive motor 117 and arranged in parallel with each other.
By making it slidable with 19A and 119B, IJ
A reciprocating motion over the full width of the recording paper of C (120) is enabled.

【0051】126はヘッド回復装置であり、IJC
(120)の移動経路の一端、例えばホームポジション
と対向する位置に配設される。伝動機構123を介した
モータ122の駆動力によって、ヘッド回復装置126
を動作させ、IJC(120)のキャッピングを行う。
このヘッド回復装置126のキャップ部126Aによる
IJC(120)へのキャッピングに関連させて、ヘッ
ド回復装置126内に設けた適宜の吸引手段によるイン
ク吸収もしくはIJC(120)へのインク供給経路に
設けた適宜の加圧手段によるインク圧送を行い、インク
を吐出口より強制的に排出させることによりノズル内の
増粘インクを除去する等の吐出回復処理を行う。また、
記録終了時等にキャッピングを施すことによりIJC
(120)が保護される。
Reference numeral 126 denotes a head recovery device, which is an IJC
It is arranged at one end of the movement route of (120), for example, at a position facing the home position. The head recovery device 126 is driven by the driving force of the motor 122 via the transmission mechanism 123.
To perform capping of the IJC (120).
In connection with the capping of the head recovery device 126 to the IJC (120) by the cap portion 126A, the ink is absorbed by an appropriate suction means provided in the head recovery device 126 or provided on the ink supply path to the IJC (120). An ink is fed by an appropriate pressurizing means, and an ejection recovery process such as removing the thickened ink in the nozzle by forcibly discharging the ink from the ejection port is performed. Also,
By performing capping at the end of recording, etc., IJC
(120) is protected.

【0052】130はヘッド回復装置126の側面に配
設され、シリコンゴムで形成されるワイピング部材とし
てのブレードである。ブレード131はブレード保持部
材131Aにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復
装置126と同様、モータ122及び伝動機構123に
よって動作し、IJC(120)の吐出面との係合が可
能となる。これによりIJC(120)の記録動作にお
ける適切なタイミグで、あるいはヘッド回復装置126
を用いた吐出回復処理後に、ブレード131をIJC
(120)の移動経路中に突出させ、IJC(120)
の移動動作に伴ってIJC(120)の吐出面における
結露、濡れあるいは塵埃等をふきとることができる。
Reference numeral 130 denotes a blade disposed on the side surface of the head recovery device 126 and formed of silicon rubber as a wiping member. The blade 131 is held in a cantilever form by a blade holding member 131A, and is operated by a motor 122 and a transmission mechanism 123, like the head recovery device 126, to be able to engage with the ejection surface of the IJC (120). Thereby, at an appropriate timing in the recording operation of the IJC (120) or the head recovery device 126
After the ejection recovery process using the IJC
IJC (120)
As a result, the dew condensation, wetness, dust, and the like on the ejection surface of the IJC (120) can be wiped off.

【0053】[0053]

【実施例】実施例1 図2、3に示した工程を用いてインクジェット記録ヘッ
ド用の発熱素子基板の作製を次のようにして行った。
EXAMPLE 1 A heating element substrate for an ink jet recording head was manufactured as follows using the steps shown in FIGS.

【0054】まず、Siからなる基板の一方の表面にS
iO2により蓄熱層を設けた。次に、この蓄熱層を設け
た面にTaからなる所定のパターンの発熱抵抗層を常法
により設け、さらに、この発熱抵抗層上の所定部分に電
極層を常法により積層して個別電極及び共通電極とする
とともに、これらの電極の端部間に所定の間隔で発熱抵
抗層が露出した発熱抵抗体を形成した。
First, S is applied to one surface of a substrate made of Si.
A heat storage layer was provided by iO 2 . Next, a heating resistive layer of a predetermined pattern made of Ta is provided on the surface on which the heat storage layer is provided by a conventional method, and further, an electrode layer is laminated on a predetermined portion on the heating resistive layer by a conventional method to form individual electrodes and In addition to the common electrodes, a heating resistor having a heating resistor layer exposed at predetermined intervals between the ends of these electrodes was formed.

【0055】この基体表面の陽極酸化すべき部分のみが
露出するように、フォトリソグラフィー法によってレジ
スト層で覆い、このレジスト層をマスクとして、以下の
条件での第1の陽極酸化処理を行った。 第1の陽極酸化処理条件: 対抗電極:Pt 電流電圧条件:最終電圧 100V、電流密度2A/c
2で低電流印加し、低電圧になった後に10分間保持
した。
The surface of the substrate was covered with a resist layer by photolithography so that only the portion to be anodized was exposed, and a first anodic oxidation treatment was performed using the resist layer as a mask under the following conditions. First anodizing condition: Counter electrode: Pt Current voltage condition: Final voltage 100V, current density 2A / c
A low current was applied at m 2 and held for 10 minutes after the voltage became low.

【0056】第1の陽極酸化が終了したところで、所定
の剥離液でレジスト層を剥離し、常法により基体表面を
洗浄後、乾燥させた。
When the first anodic oxidation was completed, the resist layer was peeled off with a predetermined stripping solution, and the substrate surface was washed and dried by a conventional method.

【0057】次に、第1の陽極酸化処理時と同様にし
て、発熱抵抗体の所定部のみが露出するようにレジスト
層を形成し、このレジスト層をマスクとして以下の条件
で第2の陽極酸化処理を行った。 第2の陽極酸化処理条件: 対抗電極:Pt 電流電圧条件:最終電圧 150V、電流密度2A/c
2で低電流印加し、低電圧になった後に10分間保持
した。
Next, in the same manner as in the first anodic oxidation treatment, a resist layer is formed so that only a predetermined portion of the heating resistor is exposed, and the second anode is formed using this resist layer as a mask under the following conditions. An oxidation treatment was performed. Second anodizing condition: Counter electrode: Pt Current voltage condition: Final voltage 150V, current density 2A / c
A low current was applied at m 2 and held for 10 minutes after the voltage became low.

【0058】第2の陽極酸化処理が終了したところで、
第1の陽極酸化処理と同様にしてレジストの剥離と洗浄
を行った。
At the end of the second anodizing treatment,
Stripping and cleaning of the resist were performed in the same manner as in the first anodic oxidation treatment.

【0059】こうして得られた2種の陽極酸化層を有す
る基体にポリエーテルアミド(商品名:HIMAL、日
立化成製)を塗布し、所定のベーク条件(240℃、2
時間)により膜厚2μmの有機絶縁膜を形成した。この
有機絶縁膜上に更に所定の部分を覆うようにレジスト層
をフォトリソグラフィー法によって積層し、これをマス
クとして酸素プラズマを用いたエッチング法によりエッ
チングを行って有機絶縁層のパターニングを行い、図1
に示す構造を有する発熱素子基板を得た。
A polyether amide (trade name: HIMAL, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was applied to the thus obtained substrate having two kinds of anodized layers, and then subjected to predetermined baking conditions (240 ° C., 2 ° C.).
Time) to form an organic insulating film having a thickness of 2 μm. On the organic insulating film, a resist layer is further laminated by photolithography so as to cover a predetermined portion, and using the mask as a mask, etching is performed by an etching method using oxygen plasma to pattern the organic insulating layer.
A heating element substrate having the structure shown in FIG.

【0060】実施例2 発熱抵抗体上の構造を図4に示すようにする以外は、実
施例1と同様にして発熱素子基板を得た。
Example 2 A heating element substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the structure on the heating resistor was changed as shown in FIG.

【0061】実施例3 発熱抵抗体上の構造を図5に示すようにする以外は、実
施例1と同様にして発熱素子基板を得た。
Example 3 A heating element substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the structure on the heating resistor was changed as shown in FIG.

【0062】以上の実施例1〜3で得られた発熱素子基
板及び従来例について、ハザード故障率と相対寿命の関
係を求めた結果を図6に示す。
FIG. 6 shows the relationship between the hazard failure rate and the relative life of the heating element substrates obtained in Examples 1 to 3 and the conventional example.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明によれば、耐久性等の信頼性、生
産コスト及び記録性能を総合的に満足し得る構成のイン
クジェット記録ヘッド及びそれを用いたインクジェット
記録装置を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an ink jet recording head having a configuration capable of comprehensively satisfying reliability such as durability, production cost, and recording performance, and an ink jet recording apparatus using the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のインクジェット記録ヘッドの有する発
熱素子基板の要部を模式的に示す図であり、(a)は平
面図、(b)はA−A’線断面図である。
FIGS. 1A and 1B are diagrams schematically showing a main part of a heating element substrate included in an ink jet recording head of the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′.

【図2】本発明のインクジェット記録ヘッドの有する発
熱素子基板の製造方法の一例における主要工程を示す図
であり、(a−1)〜(c−1)は平面図によって、ま
た(a−2)〜(c−2)はA−A’線断面図によって
説明したものである。
FIG. 2 is a diagram illustrating main steps in an example of a method for manufacturing a heating element substrate included in an inkjet recording head according to the present invention, wherein (a-1) to (c-1) are plan views and (a-2). ) To (c-2) are described with reference to cross-sectional views taken along line AA ′.

【図3】本発明のインクジェット記録ヘッドの有する発
熱素子基板の製造方法の一例における主要工程を示す図
であり、(a−1)〜(b−1)は平面図によって、ま
た(a−2)〜(b−2)はA−A’線断面図によって
説明したものである。
FIG. 3 is a diagram showing main steps in an example of a method for manufacturing a heating element substrate included in the ink jet recording head of the present invention, wherein (a-1) to (b-1) are plan views and (a-2). ) To (b-2) are described with reference to cross-sectional views taken along line AA ′.

【図4】本発明のインクジェット記録ヘッドの有する発
熱素子基板の他の例の要部を模式的に示す図であり、
(a)は平面図、(b)はA−A’線断面図、(c)は
B−B’線断面図である。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a main part of another example of the heating element substrate included in the inkjet recording head of the present invention;
(A) is a plan view, (b) is a sectional view taken along line AA ', and (c) is a sectional view taken along line BB'.

【図5】本発明のインクジェット記録ヘッドの有する発
熱素子基板の他の例の要部を模式的に示す図であり、
(a)は平面図、(b)はA−A’線断面図、(c)は
B−B’線断面図である。
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a main part of another example of the heating element substrate included in the inkjet recording head of the invention.
(A) is a plan view, (b) is a sectional view taken along line AA ', and (c) is a sectional view taken along line BB'.

【図6】ハザード故障率と相対寿命の関係を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a hazard failure rate and a relative life.

【図7】インクジェット記録ヘッドの代表的構成を模式
的に示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view schematically showing a typical configuration of an ink jet recording head.

【図8】インクジェット記録装置の代表的構成を模式的
に示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view schematically illustrating a typical configuration of an inkjet recording apparatus.

【図9】従来のインクジェット記録ヘッドの有する発熱
素子基板の要部を模式的に示す図であり、(a)は平面
図、(b)はA−A’線断面図である。
9A and 9B are diagrams schematically illustrating a main part of a heating element substrate included in a conventional inkjet recording head, where FIG. 9A is a plan view and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line AA ′.

【図10】従来のインクジェット記録ヘッドの有する発
熱素子基板の要部を模式的に示す、断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically illustrating a main part of a heating element substrate included in a conventional inkjet recording head.

【図11】従来のインクジェット記録ヘッドの有する発
熱素子基板の要部を模式的に示す、断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating a main part of a heating element substrate included in a conventional inkjet recording head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基体 2 発熱抵抗層 2a 発熱抵抗体 3 電極(個別電極) 4、4a、4b 酸化被膜 5、10 保護層 6、6a、6b 共通電極 7 外部との接続部 8 開口部 9 インク供給口 11 耐キャビテーションエロージョン層 12 吐出口 13 ノズル形成材 14 天板 15 インク液室 16 発熱素子基板 116 キャリッジ(HC) 117 駆動モータ 118 駆動ベルト118 119A、119B ガイドシャフト 120 インクジェットカートリッジ(IJC) 122 モータ 123 伝動機構 124 プラテン 126 ヘッド回復装置 126A キャップ部 130 ブレード 131A ブレード保持部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base 2 Heating resistance layer 2a Heating resistor 3 Electrode (individual electrode) 4, 4a, 4b Oxide film 5, 10 Protective layer 6, 6a, 6b Common electrode 7 External connection part 8 Opening part 9 Ink supply port 11 Resistance Cavitation erosion layer 12 Discharge port 13 Nozzle forming material 14 Top plate 15 Ink liquid chamber 16 Heating element substrate 116 Carriage (HC) 117 Drive motor 118 Drive belt 118 119A, 119B Guide shaft 120 Ink jet cartridge (IJC) 122 Motor 123 Transmission mechanism 124 Platen 126 Head recovery device 126A Cap part 130 Blade 131A Blade holding member

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体と、基体上に設けられた蓄熱層と、
該蓄熱層上に設けられた発熱抵抗体と、該発熱抵抗体に
所定間隔を置いて電気的に接続された一対の電極とを有
する発熱素子基板と、前記発熱抵抗体に対応して該発熱
素子基板上に設けられたインク流路と、該インク流路に
連通するインク吐出口とを有し、 少なくとも前記発熱抵抗体及び電極の表面の前記インク
流路下に相当する部分が酸化被膜で被覆され、かつ、 少なくとも前記酸化被膜上の前記インク流路下に位置す
る部分で、前記発熱抵抗体の前記インク流路への開口部
となる部分以外に有機絶縁層を設けたインクジェット記
録ヘッドにおいて、 前記発熱抵抗体上の酸化被膜の前記有機絶縁層に覆われ
ていない部分の少なくとも一部の膜厚を、前記有機絶縁
層に覆われていない部分よりも厚くしたことを特徴とす
るインクジェット記録ヘッド。
1. A base, a heat storage layer provided on the base,
A heating element substrate having a heating resistor provided on the heat storage layer, and a pair of electrodes electrically connected to the heating resistor at predetermined intervals; and a heating element corresponding to the heating resistor. It has an ink flow path provided on the element substrate, and an ink discharge port communicating with the ink flow path, and at least a portion of the surface of the heat generating resistor and the electrode corresponding to the lower part of the ink flow path is an oxide film. In an ink jet recording head which is provided with an organic insulating layer at least in a portion located under the ink flow path on the oxide film, except for a part which becomes an opening of the heating resistor to the ink flow path. Wherein the thickness of at least a part of the oxide film on the heating resistor that is not covered with the organic insulating layer is made thicker than the part that is not covered with the organic insulating layer. Head.
【請求項2】 前記発熱抵抗体上の酸化被膜の厚い部分
が、前記開口部における前記有機絶縁層と前記発熱抵抗
体とが重なり合った端部を除く全面に設けられている請
求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。
2. The heat-generating resistor according to claim 1, wherein the thick portion of the oxide film on the heat-generating resistor is provided on the entire surface of the opening except the end where the organic insulating layer and the heat-generating resistor overlap. Inkjet recording head.
【請求項3】 前記発熱抵抗体が前記開口部内にエッジ
部を有し、少なくとも該エッジ部の該開口部内及び前記
有機絶縁層の該開口部を形成する端部下に位置する部分
にも前記酸化被膜の厚い部分が設けられた請求項1また
は2に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. The heating resistor has an edge in the opening, and at least a portion of the edge located in the opening and below an end of the organic insulating layer that forms the opening. 3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a thick portion of the coating is provided.
【請求項4】 前記発熱抵抗体が、前記有機絶縁層下に
位置するエッジ部を有し、該エッジ部の少なくとも一部
にも前記酸化被膜の厚い部分が設けられた請求項1また
は2に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. The heating resistor according to claim 1, wherein the heating resistor has an edge located below the organic insulating layer, and at least a part of the edge is provided with a thick portion of the oxide film. The inkjet recording head according to the above.
【請求項5】 前記発熱抵抗体のエッジ部の厚い酸化被
膜が、前記開口部幅よりも広い幅にわたって設けられて
いる請求項4に記載のインクジェット記録ヘッド。
5. The ink jet recording head according to claim 4, wherein the thick oxide film at the edge of the heating resistor is provided over a width wider than the width of the opening.
【請求項6】 前記酸化被膜の薄い膜から厚い膜への膜
厚の変化が、連続的な変化である請求項1〜5のいずれ
かに記載のインクジェット記録ヘッド。
6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the change in film thickness from a thin oxide film to a thick oxide film is a continuous change.
【請求項7】 前記酸化被膜の薄い膜から厚い膜への膜
厚の変化が、段階的な変化である請求項1〜5のいずれ
かに記載のインクジェット記録ヘッド。
7. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the change in the thickness of the oxide film from a thin film to a thick film is a stepwise change.
【請求項8】 前記酸化被膜の膜厚差が、1μm以上で
ある請求項1〜7のいずれかに記載のインクジェット記
録ヘッド。
8. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a difference in thickness of the oxide film is 1 μm or more.
【請求項9】 前記酸化被膜の膜厚差が、3μm以上で
ある請求項9に記載のインクジェット記録ヘッド。
9. The ink jet recording head according to claim 9, wherein the difference in the thickness of the oxide film is 3 μm or more.
【請求項10】 前記酸化被膜が陽極酸化被膜である請
求項1〜9のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッ
ド。
10. The ink jet recording head according to claim 1, wherein said oxide film is an anodic oxide film.
【請求項11】 請求項1〜10のいずれかに記載のイ
ンクジェット記録ヘッドと、該記録ヘッドを載置するた
めの部材と、該インクジェット記録ヘッドの吐出口を記
録媒体の記録面に対向させて、該吐出口からインクを記
録信号に応じて吐出させるための手段とを、有すること
を特徴とする記録装置。
11. An ink jet recording head according to claim 1, a member for mounting said recording head, and a discharge port of said ink jet recording head facing a recording surface of a recording medium. Means for discharging ink from the discharge port in accordance with a recording signal.
【請求項12】 基体と、基体上に設けられた蓄熱層
と、該蓄熱層上に設けられた発熱抵抗体と、該発熱抵抗
体に所定間隔を置いて電気的に接続された一対の電極と
を有する発熱素子基板と、前記発熱抵抗体に対応して該
発熱素子基板上に設けられたインク流路と、該インク流
路に連通するインク吐出口と、を有し、 少なくとも前記発熱抵抗体及び電極の表面の前記インク
流路下に相当する部分が酸化被膜で被覆され、かつ、 少なくとも前記酸化被膜上の前記インク流路下に位置す
る部分で、前記発熱抵抗体の前記インク流路への開口部
となる部分以外に有機絶縁層を設けたインクジェット記
録ヘッドの製造方法において、 前記発熱素子基板の形成が、 前記蓄熱層が設けられた基体上に、前記発熱抵抗体と、
該発熱抵抗体に所定間隔を置いて電気的に接続された一
対の電極とを設ける工程と、 これら電極及び発熱抵抗体の表面の少なくとも前記イン
ク流路下となる部分に、該発熱抵抗体表面上の所定部分
の膜厚が、それ以外の膜厚よりも厚くなるように酸化被
膜を設ける工程と、 前記酸化被膜上で、前記厚い酸化被膜が設けられた部分
を除く部分に有機絶縁層を被覆して前記開口部を形成す
る工程とを有することを特徴とするインクジェット記録
ヘッドの製造方法。
12. A base, a heat storage layer provided on the base, a heating resistor provided on the heat storage layer, and a pair of electrodes electrically connected to the heating resistor at predetermined intervals. A heating element substrate having: a heating element substrate; an ink channel provided on the heating element substrate corresponding to the heating resistor; and an ink discharge port communicating with the ink channel. A portion of the surface of the body and the electrode corresponding to the ink flow path is covered with an oxide film, and at least a portion of the surface of the oxide film located below the ink flow path, the ink flow path of the heating resistor In a method of manufacturing an ink jet recording head provided with an organic insulating layer other than a portion serving as an opening to the substrate, the formation of the heating element substrate is performed on a substrate provided with the heat storage layer, the heating resistor,
Providing a pair of electrodes electrically connected to the heating resistor at a predetermined interval; and forming a surface of the heating resistor on at least a portion of the surface of the electrode and the heating resistor below the ink flow path. A step of providing an oxide film such that the film thickness of the upper predetermined portion is thicker than the other film thickness, and forming an organic insulating layer on a portion of the oxide film other than the portion where the thick oxide film is provided. Forming the opening by coating.
【請求項13】 前記発熱抵抗体上の酸化被膜の厚い部
分を、前記開口部における前記有機絶縁層と前記発熱抵
抗体とが重なり合った端部を除く全面に設ける請求項1
2に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
13. A heating device according to claim 1, wherein the thick portion of the oxide film on the heating resistor is provided on the entire surface of the opening except for the end where the organic insulating layer and the heating resistor overlap.
3. The method for manufacturing an ink jet recording head according to item 2.
【請求項14】 前記発熱抵抗体が前記開口部内にエッ
ジ部を有し、少なくとも該エッジ部の該開口部内及び前
記有機絶縁層の該開口部を形成する端部下に位置する部
分にも前記酸化被膜の厚い部分を設ける請求項12また
は13に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
14. The heat-generating resistor has an edge in the opening, and at least a part of the edge located in the opening and below an end of the organic insulating layer forming the opening is formed. 14. The method according to claim 12, wherein a thick portion of the coating is provided.
【請求項15】 前記発熱抵抗体が、前記有機絶縁層下
に位置するエッジ部を有し、該エッジ部の少なくとも一
部にも前記酸化被膜の厚い部分を設ける請求項12また
は13に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
15. The heat generating resistor according to claim 12, wherein the heat generating resistor has an edge portion located below the organic insulating layer, and at least a part of the edge portion is provided with a thick portion of the oxide film. A method for manufacturing an ink jet recording head.
【請求項16】 前記発熱抵抗体のエッジ部の厚い酸化
被膜が、前記開口部幅よりも広い幅にわたって設けられ
ている請求項15に記載のインクジェット記録ヘッドの
製造方法。
16. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 15, wherein a thick oxide film on an edge portion of the heating resistor is provided over a width wider than the width of the opening.
【請求項17】 前記酸化被膜の薄い膜から厚い膜への
膜厚の変化が、連続的な変化である請求項12〜16の
いずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。
17. The method according to claim 12, wherein the change in the thickness of the oxide film from a thin film to a thick film is a continuous change.
【請求項18】 前記酸化被膜の薄い膜から厚い膜への
膜厚の変化が、段階的な変化である請求項12〜16の
いずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。
18. The method according to claim 12, wherein the change in the thickness of the oxide film from a thin film to a thick film is a stepwise change.
【請求項19】 前記酸化被膜の膜厚差が、1μm以上
である請求項12〜18のいずれかに記載のインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法。
19. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 12, wherein the difference in the thickness of the oxide film is 1 μm or more.
【請求項20】 前記酸化被膜の膜厚差が、3μm以上
である請求項20に記載のインクジェット記録ヘッドの
製造方法。
20. The method according to claim 20, wherein the difference in the thickness of the oxide film is 3 μm or more.
【請求項21】 前記酸化被膜が、陽極酸化により形成
される請求項12〜20のいずれかに記載のインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法。
21. The method according to claim 12, wherein the oxide film is formed by anodic oxidation.
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