JP2003165223A - Ink jet head - Google Patents

Ink jet head

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Publication number
JP2003165223A
JP2003165223A JP2001364763A JP2001364763A JP2003165223A JP 2003165223 A JP2003165223 A JP 2003165223A JP 2001364763 A JP2001364763 A JP 2001364763A JP 2001364763 A JP2001364763 A JP 2001364763A JP 2003165223 A JP2003165223 A JP 2003165223A
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JP
Japan
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layer
ink
protective layer
heating resistor
head
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001364763A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Michihiro
利昭 道廣
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Publication of JP2003165223A publication Critical patent/JP2003165223A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable ink jet head in which electric resistance of a heating resistor or the like, can be kept almost constant over a long term. <P>SOLUTION: In the ink jet head comprising a head substrate 1 where a plurality of heating resistors 3 composed of a CrSiO based resistive material are fixed onto the upper surface of a base plate 2 while being coated with a protective layer 5, and a top plate 6 arranged to form a specified gap between the head substrate 1 and the top plate 6, and ejecting ink 10 filling the gap between the head substrate 1 and the top plate 8 from an ink ejection hole 9 by generating heat from the heating resistor 3, the protective layer 5 of the head substrate 1 comprises a first layer 6 of an inorganic material containing an oxide and/or nitride of Si and a second layer 7 of sintered perhydropolysilazane formed sequentially. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、記録紙にインク滴
を所定パターンに付着させて画像を記録するインクジェ
ットヘッドに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet head for recording an image by depositing ink droplets on a recording paper in a predetermined pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、記録紙に画像を形成するため
の記録デバイスとしてインクジェットヘッドが用いられ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ink jet head has been used as a recording device for forming an image on recording paper.

【0003】インクジェットヘッドの記録方式には、イ
ンク滴を記録紙に向けて吐出・飛翔させるのに発熱抵抗
体の発する熱エネルギーを利用するものや圧電素子の変
形を利用するもの、更には電磁波の照射に伴って発生す
る熱を利用するもの等があり、これらの中でも発熱抵抗
体の熱エネルギーを利用するサーマルジェットタイプの
ものは、発熱抵抗体のパターニングが容易である上に、
小さな面積の発熱抵抗体であっても比較的大きな熱エネ
ルギーを発生させることができることから、高密度記録
への対応に適したものとして注目されている。
The ink jet head recording method uses a thermal energy generated by a heat generating resistor to eject and fly an ink droplet toward a recording sheet, a method using a deformation of a piezoelectric element, and an electromagnetic wave. There are those that utilize the heat generated by irradiation, and among these, the thermal jet type that utilizes the thermal energy of the heating resistor is easy to pattern the heating resistor,
Since even a heating resistor having a small area can generate a relatively large amount of heat energy, it is attracting attention as being suitable for high density recording.

【0004】かかるサーマルジェットタイプのインクジ
ェットヘッドとしては、例えば図3に示す如く、表面に
熱酸化処理を施した単結晶シリコン製の板体により形成
されたベースプレート12の上面に、複数個の発熱抵抗
体13及び通電用の電極14と、保護層15とを順次形
成してなるヘッド基板11上に、前記発熱抵抗体13と
1対1に対応する複数個のインク吐出孔17を有する天
板16を、間に所定の間隙を形成するようにして配設す
るとともに、前記ヘッド基板11−天板16間の間隙に
インク18を充填した構造のものが知られており、記録
紙を前記天板16の外表面に沿って搬送しながら、ヘッ
ド基板11の発熱抵抗体13を外部からの画像データに
基づいて個々に選択的にジュール発熱させ、発熱抵抗体
13上のインク18中で気泡Aを発生させるとともに、
該発生した気泡Aによる圧力でもって発熱抵抗体13上
のインク18を上方に押し上げ、インク18の一部をイ
ンク吐出孔17より記録紙に向けて吐出させることによ
って記録紙に所定の画像が記録される。
As such a thermal jet type ink jet head, as shown in FIG. 3, for example, a plurality of heating resistors are provided on the upper surface of a base plate 12 formed of a plate body made of single crystal silicon whose surface is subjected to thermal oxidation treatment. A top plate 16 having a plurality of ink ejection holes 17 corresponding to the heating resistors 13 in a one-to-one relationship on a head substrate 11 formed by sequentially forming a body 13, electrodes 14 for energization, and a protective layer 15. Is known so that a predetermined gap is formed therebetween, and the gap between the head substrate 11 and the top plate 16 is filled with the ink 18. While conveying along the outer surface 16 of the heat generating resistor 13, the heat generating resistor 13 of the head substrate 11 is selectively and selectively heated by Joule heat based on the image data from the outside. With to generate a bubble A in the middle,
A predetermined image is recorded on the recording paper by pushing up the ink 18 on the heating resistor 13 by the pressure of the generated bubbles A and ejecting a part of the ink 18 toward the recording paper from the ink ejection hole 17. To be done.

【0005】尚、前記ヘッド基板11の保護層15は、
インク18中に含まれている水分やK+,OH-等のイオ
ンが発熱抵抗体13や電極14等に接触してこれらを腐
食したり、或いは、インク18中に含まれている染料の
固まり等が発熱抵抗体13の表面にこびり付いたりする
のを防止したりするためのものであり、このような保護
層15の材質としては、耐熱性や耐薬品性,封止性,良
熱伝導性,耐キャビテーション性等に優れた窒化珪素や
酸化珪素等の無機質材料が用いられる。
The protective layer 15 of the head substrate 11 is
Moisture and ions such as K + and OH contained in the ink 18 come into contact with the heating resistor 13 and the electrode 14 to corrode them, or the dye contained in the ink 18 is solidified. And the like to prevent the same from sticking to the surface of the heating resistor 13, and the material of the protective layer 15 is heat resistance, chemical resistance, sealing property, good thermal conductivity. An inorganic material such as silicon nitride or silicon oxide having excellent cavitation resistance is used.

【0006】また前記保護層15の形成には、例えば、
従来周知のCVD(Chemical VaporDeposition)法やス
パッタリング法等の薄膜プロセスが採用され、上述の無
機質材料をベースプレート12上に所定厚みに堆積させ
ることによって保護層15を形成していた。
The protective layer 15 is formed, for example, by
Conventionally known thin film processes such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method and a sputtering method are adopted, and the protective layer 15 is formed by depositing the above-mentioned inorganic material on the base plate 12 to a predetermined thickness.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ヘッド基板
11の保護層15をスパッタリング法やCVD法等の薄
膜プロセスにより形成した場合、保護層15中にはピン
ホール等の微細な膜欠陥が数多く形成されることとな
る。
When the protective layer 15 of the head substrate 11 is formed by a thin film process such as a sputtering method or a CVD method, many fine film defects such as pinholes are formed in the protective layer 15. Will be done.

【0008】そのため、インク18中に含まれている水
分やK+,OH-等のイオンが保護層15の膜欠陥を介し
て発熱抵抗体13や電極14に接触することがあり、そ
の場合、発熱抵抗体13等がインク18中に含まれてい
る水分やイオンとの接触により比較的早期に腐食されて
しまい、発熱抵抗体13等の電気抵抗値が当初の値より
変動するという欠点を有していた。
Therefore, water contained in the ink 18 or ions such as K + and OH may come into contact with the heating resistor 13 and the electrode 14 via the film defect of the protective layer 15. In that case, The heating resistor 13 and the like are corroded relatively early by contact with water and ions contained in the ink 18, and the electrical resistance value of the heating resistor 13 and the like fluctuates from the initial value. Was.

【0009】本発明は上述の欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、発熱抵抗体等の電気抵抗値を長期にわ
たって略一定に保つことが可能な高信頼性のインクジェ
ットヘッドを提供することにある。
The present invention has been devised in view of the above-mentioned drawbacks, and an object thereof is to provide a highly reliable ink jet head capable of keeping an electric resistance value of a heating resistor or the like substantially constant for a long period of time. Especially.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、ベースプレートの上面に、CrSiO系抵抗
材料から成る複数個の発熱抵抗体を被着させるとともに
該発熱抵抗体を保護層で被覆してなるヘッド基板と、該
ヘッド基板との間に所定の間隙を形成するようにして配
設される天板とを具備し、前記ヘッド基板−天板間の間
隙に充填されたインクを前記発熱抵抗体の発熱によって
インク吐出孔より吐出させるインクジェットヘッドであ
って、前記ヘッド基板の保護層は、Siの酸化物及び/
又は窒化物を含む無機質材料から成る第一層と、ペルヒ
ドロポリシラザンの焼結体から成る第二層とを順次積層
して形成されていることを特徴とするものである。
In the ink jet head of the present invention, a plurality of heating resistors made of CrSiO-based resistance material are attached to the upper surface of a base plate, and the heating resistors are covered with a protective layer. The heating substrate includes a head substrate and a top plate arranged so as to form a predetermined gap between the head substrate and the head substrate, and the ink filled in the gap between the head substrate and the top plate is used as the heating resistor. An ink jet head which is ejected from an ink ejection hole by heat generation of, wherein the protective layer of the head substrate is made of Si oxide and / or
Alternatively, it is characterized by being formed by sequentially laminating a first layer made of an inorganic material containing a nitride and a second layer made of a sintered body of perhydropolysilazane.

【0011】また本発明のインクジェットヘッドは、前
記保護層の第一層がスパッタリング法またはCVD法に
て成膜された薄膜から成ることを特徴とするものであ
る。
Further, the ink jet head of the present invention is characterized in that the first layer of the protective layer is a thin film formed by a sputtering method or a CVD method.

【0012】更に本発明のインクジェットヘッドは、前
記発熱抵抗体を形成するCrSiO系抵抗材料の組成比
率がCrxSiOy(0.7≦x≦5.1、1.8≦y≦
2.4)であり、且つ前記発熱抵抗体及び前記保護層の
各層に含まれているSiの含有率が10原子%〜44原
子%に設定されていることを特徴とするものである。
Further, in the ink jet head of the present invention, the composition ratio of the CrSiO-based resistance material forming the heating resistor is Cr x SiO y (0.7≤x≤5.1, 1.8≤y≤).
2.4), and the content ratio of Si contained in each of the heating resistor and the protective layer is set to 10 atom% to 44 atom%.

【0013】また更に本発明のインクジェットヘッド
は、前記インクの粘度(25℃)が0.3mPa・s〜
3.0mPa・sに調整されていることを特徴とするも
のである。
Furthermore, in the ink jet head of the present invention, the ink has a viscosity (25 ° C.) of 0.3 mPa · s or more.
It is characterized by being adjusted to 3.0 mPa · s.

【0014】本発明のインクジェットヘッドによれば、
保護層を構成する2つの層のうち、下層となる第一層の
膜欠陥はペルヒドロポリシラザンの焼結体から成る第二
層によって封止されることから、発熱抵抗体等をインク
中に含まれている水分やK+,OH-等の接触による腐食
から良好に保護することができ、発熱抵抗体等を第二層
でインクより確実に遮断し続けることで、発熱抵抗体等
の電気抵抗値を長期にわたり略一定に保つことが可能と
なる。
According to the ink jet head of the present invention,
Since the film defect of the lower first layer of the two layers constituting the protective layer is sealed by the second layer of the sintered body of perhydropolysilazane, the heating resistor is contained in the ink. It is possible to satisfactorily protect against corrosion due to contact with moisture and K + , OH −, etc., and to keep the heat-generating resistor, etc., reliably shut off from the ink by the second layer, so that the electric resistance of the heat-generating resistor, etc. It becomes possible to keep the value substantially constant over a long period of time.

【0015】また本発明のインクジェットヘッドによれ
ば、ヘッド基板の発熱抵抗体を形成するCrSiO系抵
抗材料の組成比率をCrxSiOy(0.7≦x≦5.
1、1.8≦y≦2.4)とし、発熱抵抗体及び前記保
護層の各層に含まれているSiの含有率を10原子%〜
44原子%に設定することにより、発熱抵抗体−保護層
間、及び、保護層の各層間で馴染みを良好として、発熱
抵抗体及び保護層各層の線膨張係数を比較的近い値に調
整することができるため、記録動作に際して発熱抵抗体
の発する熱等によってインクジェットヘッドの温度が上
昇しても、これらの各層間に大きな熱応力が発生するの
を有効に防止することができ、保護層の各層を下地に対
して強固に被着させておくことが可能となる。これによ
り、インクジェットヘッドの信頼性が向上される。
Further, according to the ink jet head of the present invention, the composition ratio of the CrSiO-based resistance material forming the heating resistor of the head substrate is Cr x SiO y (0.7 ≦ x ≦ 5.
1, 1.8 ≦ y ≦ 2.4), and the content ratio of Si contained in each of the heating resistor and the protective layer is 10 atomic% to
By setting it to 44 atomic%, it is possible to adjust the linear expansion coefficients of the heating resistor and the protective layer to relatively close values by making the familiarity good between the heating resistor-protective layer and each layer of the protective layer. Therefore, even if the temperature of the inkjet head rises due to the heat generated by the heating resistor during the recording operation, it is possible to effectively prevent a large thermal stress from being generated between the respective layers, and each layer of the protective layer can be prevented. It becomes possible to firmly adhere to the base. This improves the reliability of the inkjet head.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態に係るイ
ンクジェットヘッドの斜視図、図2は図1のインクジェ
ットヘッドの断面図であり、同図に示すインクジェット
ヘッドは、大略的に、ヘッド基板1と、天板8と、イン
ク10とで構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the inkjet head of FIG. 1. The inkjet head shown in FIG. 1 generally includes a head substrate 1 and a top plate. 8 and ink 10.

【0017】前記ヘッド基板1は、矩形状をなすように
外形加工されたベースプレート2の上面に、その長手方
向にわたって複数個の発熱抵抗体3を被着・配列させる
とともに、該各発熱抵抗体3の両端に通電用の電極4を
接続し、これらを単一の保護層5で共通に被覆した構造
を有している。
The head substrate 1 has a plurality of heat generating resistors 3 attached and arranged on the upper surface of a base plate 2 which has been processed to have a rectangular shape along the longitudinal direction thereof. The electrodes 4 for energization are connected to both ends of each of them, and they are commonly covered with a single protective layer 5.

【0018】前記ベースプレート2は、表面に絶縁化処
理を施した単結晶シリコン等から成り、その上面で複数
個の発熱抵抗体3や通電用の電極4,保護層5等を支持
するための支持母材として機能するものである。
The base plate 2 is made of single crystal silicon or the like whose surface is insulated, and has a support for supporting a plurality of heating resistors 3, electrodes 4 for energization, a protective layer 5, etc. on its upper surface. It functions as a base material.

【0019】尚、前記ベースプレート2は、単結晶シリ
コンから成る場合、従来周知のチョコラルスキー法(引
き上げ法)等によって形成した単結晶シリコンのインゴ
ット(塊)を所定厚みにスライスして矩形状に外形加工
し、得られた板体の表面に、従来周知の熱酸化法を採用
し、酸化膜(酸化珪素)を例えば0.5μm〜7.0μ
mの厚みに形成することにより製作される。
When the base plate 2 is made of single crystal silicon, a single crystal silicon ingot (lump) formed by a conventionally known Czochralski method (pulling method) or the like is sliced into a predetermined thickness to form a rectangular outer shape. A conventionally known thermal oxidation method is applied to the surface of the plate obtained by processing, and an oxide film (silicon oxide) is formed, for example, at 0.5 μm to 7.0 μm.
It is manufactured by forming it to a thickness of m.

【0020】また前記ヘッド基板1の発熱抵抗体3は、
例えば600dpi(dot per inch)の密度でベースプ
レート2の長手方向(主走査方向)に直線状に配列され
ており、その各々がCrSiO系抵抗材料により形成さ
れているため、電極4等を介して電源電力が供給される
とジュール発熱を起こし、インク10中で気泡Aを発生
させるのに必要な所定の温度となる。
The heating resistor 3 of the head substrate 1 is
For example, they are arranged linearly in the longitudinal direction (main scanning direction) of the base plate 2 at a density of 600 dpi (dots per inch), and each of them is formed of a CrSiO-based resistance material, so that power is supplied via the electrodes 4 and the like. When electric power is supplied, Joule heat is generated, and the temperature reaches a predetermined temperature required to generate bubbles A in the ink 10.

【0021】このような発熱抵抗体3を形成するCrS
iO系抵抗材料としては、組成比率がCrxSiO
y(0.7≦x≦5.1、1.8≦y≦2.4)で表さ
れるものが好適に用いられ、発熱抵抗体3中に含まれて
いるSiの含有率は10原子%〜44原子%に設定され
る。
CrS forming such a heating resistor 3
As the io-based resistance material, the composition ratio is Cr x SiO 2.
Those represented by y (0.7 ≦ x ≦ 5.1, 1.8 ≦ y ≦ 2.4) are preferably used, and the content ratio of Si contained in the heating resistor 3 is 10 atoms. % To 44 atomic%.

【0022】かかる組成比率を有したCrSiO系抵抗
材料は、単位時間当たりの発熱量をインク滴iの吐出に
適した大きさに調整することが容易で、しかも耐パルス
性に優れており、特に階調表現が必要な写真印画等の用
途に適した発熱抵抗体3が得られる。
The CrSiO-based resistance material having such a composition ratio is easy to adjust the calorific value per unit time to a size suitable for ejecting the ink droplet i, and is excellent in pulse resistance. It is possible to obtain the heating resistor 3 suitable for applications such as photographic printing that requires gradation expression.

【0023】また前記発熱抵抗体3の両端に接続される
一対の電極4,4は、Al(アルミニウム)等の金属材
料から成り、その一方が発熱抵抗体3の一端側で全ての
発熱抵抗体3に共通接続され、他方が発熱抵抗体3の他
端側で各発熱抵抗体3と個別に接続されている。
The pair of electrodes 4, 4 connected to both ends of the heating resistor 3 are made of a metal material such as Al (aluminum), and one of them is at one end side of the heating resistor 3 for all heating resistors. 3 are commonly connected, and the other end is individually connected to each heating resistor 3 at the other end side of the heating resistor 3.

【0024】前記一対の電極4は、発熱抵抗体3に電源
電力を印加するための給電線として機能するものであ
り、図示しないドライバーICのオン・オフに基づいて
発熱抵抗体3への通電が制御される。
The pair of electrodes 4 function as a power supply line for applying power source power to the heating resistor 3, and the heating resistor 3 is energized by turning on / off a driver IC (not shown). Controlled.

【0025】尚、前記発熱抵抗体3や一対の電極4は、
従来周知の薄膜手法、具体的には、ベースプレート2の
上面全体に、上述したCrSiO系抵抗材料とAl等の
金属材料とをスパッタリング法等によって順次、被着さ
せ、これを従来周知のフォトリソグラフィー及びエッチ
ング技術を採用し、所定パターンに加工することにより
形成される。このようにして得られる発熱抵抗体3の厚
みは例えば0.01μm〜0.2μmに、また電極4の
厚みは例えば0.1μm〜0.7μmに設定される。
The heating resistor 3 and the pair of electrodes 4 are
A conventionally known thin film method, specifically, the above-described CrSiO-based resistance material and a metal material such as Al are sequentially deposited on the entire upper surface of the base plate 2 by a sputtering method or the like, which is then subjected to conventionally known photolithography and It is formed by adopting an etching technique and processing it into a predetermined pattern. The heating resistor 3 thus obtained has a thickness of, for example, 0.01 μm to 0.2 μm, and the electrode 4 has a thickness of, for example, 0.1 μm to 0.7 μm.

【0026】また上述した発熱抵抗体3や一対の電極4
を被覆する保護層5は、インク10中に含まれている水
分やイオン(K+,OH-等)の接触による腐食から発熱
抵抗体3や電極4を保護するためのものであり、発熱抵
抗体3側より、第一層6及び第ニ層7を順次積層した2
層構造を有し、その厚みは保護層全体で例えば0.13
μm〜2.15μmに設定される。
The heating resistor 3 and the pair of electrodes 4 described above are also provided.
The protective layer 5 covering the protective layer 5 is for protecting the heating resistor 3 and the electrode 4 from corrosion due to contact of water and ions (K + , OH −, etc.) contained in the ink 10, and The first layer 6 and the second layer 7 are sequentially laminated from the body 3 side 2
It has a layered structure and the thickness of the entire protective layer is, for example, 0.13.
It is set to μm to 2.15 μm.

【0027】このような保護層5を構成する第一層6及
び第ニ層7は、その双方がSiを含む無機質材料により
形成されており、各層6,7に含まれるSiの含有率
は、先に述べた発熱抵抗体3と同様に、10原子%〜4
4原子%に設定される。
Both the first layer 6 and the second layer 7 constituting the protective layer 5 are made of an inorganic material containing Si, and the Si content in each of the layers 6 and 7 is As with the heating resistor 3 described above, 10 atomic% to 4
It is set to 4 atom%.

【0028】尚、第一層6及び第ニ層7に含まれるSi
の含有率を発熱抵抗体3と同じ10原子%〜44原子%
に設定するのは、発熱抵抗体3−保護層5間、及び、保
護層5の各層間で馴染みを良好になすとともに、これら
の層3,6,7の線膨張係数を比較的近い値に設定する
ためであり、これによって、記録動作に伴う発熱抵抗体
3の発熱等でインクジェットヘッドの温度が上昇して
も、各層間に大きな熱応力が発生するのを有効に防止
し、保護層5の各層を下地に対して強固に被着させてお
くことができる。
The Si contained in the first layer 6 and the second layer 7
The same as that of the heating resistor 3 in the content of 10 at% to 44 at%.
Is set so that the familiarity between the heating resistor 3 and the protective layer 5 and between the layers of the protective layer 5 is good, and the linear expansion coefficients of these layers 3, 6 and 7 are made relatively close to each other. This is for setting, so that even if the temperature of the inkjet head rises due to the heat generation of the heat generating resistor 3 accompanying the recording operation, a large thermal stress is effectively prevented from being generated between the layers, and the protective layer 5 Each layer of can be firmly adhered to the base.

【0029】以下、保護層5を構成する第一層6、並び
に第ニ層7について個別に説明する。前記保護層5を構
成する2つの層のうち、下層となる第一層6は、Siの
酸化物(酸化珪素)及び/又は窒化物(窒化珪素)を含
む無機質材料により、例えば0.1μm〜2.0μmの
厚みに形成され、発熱抵抗体3や電極4と接するように
形成されている。
The first layer 6 and the second layer 7 constituting the protective layer 5 will be individually described below. Of the two layers forming the protective layer 5, the lower first layer 6 is made of an inorganic material containing Si oxide (silicon oxide) and / or nitride (silicon nitride), for example, 0.1 μm to It is formed to have a thickness of 2.0 μm and is in contact with the heating resistor 3 and the electrode 4.

【0030】この第一層6は、その上に配される第二層
7を熱処理のプロセスを経て形成する際に、後述するペ
ルヒドロポリシラザン溶液中の有機溶剤が発熱抵抗体3
や電極4等と接触してこれらを酸化しようとするのを有
効に防止するためのものであり、これによってインクジ
ェットヘッドの製造プロセスにおける発熱抵抗体3の抵
抗値変動が極めて有効に抑えられる。
When the second layer 7 disposed on the first layer 6 is formed through a heat treatment process, the organic solvent in the perhydropolysilazane solution, which will be described later, is changed to the heating resistor 3.
This is to effectively prevent the contact with the electrodes 4 and the like to try to oxidize them, so that the variation of the resistance value of the heating resistor 3 in the manufacturing process of the inkjet head can be suppressed very effectively.

【0031】尚、前記第一層6は、従来周知の薄膜手
法、具体的にはスパッタリング法やCVD法等を採用
し、酸化珪素や窒化珪素、或いは、これらの混合材料
(Si-O-N)を所定厚みに堆積させることによって形
成され、このようにして得られた第一層6にはピンホー
ル等の微細な膜欠陥が数多く形成されることとなる。
The first layer 6 employs a conventionally known thin film method, specifically, a sputtering method, a CVD method, or the like, and is made of silicon oxide, silicon nitride, or a mixed material thereof (Si—O—N). ) Is deposited to a predetermined thickness, and many fine film defects such as pinholes are formed in the first layer 6 thus obtained.

【0032】また一方、前記保護層5の上層となる第二
層7は、酸化珪素、窒化珪素、Si-O-N等の無機質材
料によって0.03μm〜0.15μmの厚みに形成さ
れ、化1に示すペルヒドロポリシラザンを焼結させてな
る焼結体により形成される。
On the other hand, the second layer 7, which is the upper layer of the protective layer 5, is formed of an inorganic material such as silicon oxide, silicon nitride, or Si—O—N to a thickness of 0.03 μm to 0.15 μm. It is formed of a sintered body obtained by sintering the perhydropolysilazane shown in 1.

【0033】[0033]

【化1】 [Chemical 1]

【0034】このペルヒドロポリシラザンは、例えば1
50℃〜220℃の温度で重合を起こすセラミック前駆
体ポリマーであり、ペルヒドロポリシラザンをキシレン
やシクロヘキセン等の有機溶剤に溶かして作製したペル
ヒドロポリシラザン溶液(粘度:0.5cps〜1.0
cps)を従来周知のディッピング法、スピンコート
法、バーコーター法等の厚膜手法によって第一層6の上
面に薄く塗布し、これをまず150℃〜220℃の温度
領域で約1時間、次に400℃〜500℃の温度で約1
時間、熱処理し、ペルヒドロポリシラザンをセラミック
化することにより第二層7が形成される。
This perhydropolysilazane is, for example, 1
A ceramic precursor polymer that polymerizes at a temperature of 50 ° C to 220 ° C, and is a perhydropolysilazane solution (viscosity: 0.5 cps to 1.0 cps) prepared by dissolving perhydropolysilazane in an organic solvent such as xylene or cyclohexene.
cps) is thinly applied to the upper surface of the first layer 6 by a conventionally known thick film method such as a dipping method, a spin coating method, or a bar coater method, and this is first applied in a temperature range of 150 ° C. to 220 ° C. for about 1 hour, then About 1 to 400 ℃ ~ 500 ℃
The second layer 7 is formed by heat-treating for a time and ceramming the perhydropolysilazane.

【0035】このとき、ペルヒドロポリシラザンの熱処
理を窒素雰囲気中で行うと、窒化珪素を主成分とするセ
ラミック焼結体が、また高湿度雰囲気(湿度50%以
上)で行うと、酸化珪素を主成分とするセラミック焼結
体が形成されることとなる。
At this time, if the heat treatment of perhydropolysilazane is carried out in a nitrogen atmosphere, the ceramic sintered body containing silicon nitride as a main component is produced. If it is carried out in a high humidity atmosphere (humidity of 50% or more), silicon oxide is mainly contained. A ceramic sintered body as a component will be formed.

【0036】以上のような厚膜プロセスによって形成さ
れる第二層7には、ピンホール等の膜欠陥が殆ど存在し
ないことから、第一層6の膜欠陥を第二層7で良好に塞
ぐことができる。従って、発熱抵抗体3や電極4を保護
層5で良好に封止し、発熱抵抗体3や電極4をインク1
0中に含まれている水分やイオン等の接触による腐食か
ら良好に保護することが可能となる。
Since the second layer 7 formed by the thick film process as described above has almost no film defects such as pinholes, the film defects of the first layer 6 are well covered by the second layer 7. be able to. Therefore, the heating resistor 3 and the electrode 4 are well sealed with the protective layer 5, and the heating resistor 3 and the electrode 4 are sealed with the ink 1.
It is possible to satisfactorily protect from corrosion due to contact with water, ions, etc., contained in zero.

【0037】そして、上述したヘッド基板1上には、間
に所定の間隙を形成するようにして天板8が配設され
る。
The top plate 8 is arranged on the above-mentioned head substrate 1 so as to form a predetermined gap therebetween.

【0038】前記天板8は、発熱抵抗体3と1対1に対
応する複数個のインク吐出孔9を有しており、これらの
インク吐出孔9が対応する発熱抵抗体3の真上に位置す
るように位置決めされ、その内表面とヘッド基板上面
(保護層5の表面)との間には例えば5μm〜50μm
の間隙が形成される。
The top plate 8 has a plurality of ink ejection holes 9 corresponding to the heating resistors 3 in a one-to-one correspondence, and these ink ejection holes 9 are directly above the corresponding heating resistors 3. It is positioned so that it is positioned between the inner surface thereof and the upper surface of the head substrate (surface of the protective layer 5), for example, 5 μm to 50 μm.
Gaps are formed.

【0039】前記天板8のインク吐出孔9は、インクジ
ェットヘッドの記録動作時、気泡Aの発生に伴いインク
滴iを記録紙に向けて吐出するためのものであり、各々
のインク吐出孔9の直径は例えば10μm〜100μm
の大きさに設定され、発熱抵抗体3と同じ密度で主走査
方向に配列される。
The ink ejection holes 9 of the top plate 8 are for ejecting the ink droplet i toward the recording paper due to the generation of the bubbles A during the recording operation of the ink jet head. Has a diameter of, for example, 10 μm to 100 μm
And are arranged in the main scanning direction at the same density as the heating resistors 3.

【0040】尚、前記天板8の材質としては、モリブデ
ン等の金属材料、アルミナセラミックス等のセラミック
材料、エポキシ樹脂等の合成樹脂材料が用いられ、例え
ば、モリブデンから成る場合、モリブデンのインゴット
(塊)を従来周知の金属加工法により板状に成形すると
ともに該板体の所定箇所に従来周知のエッチング技術等
により孔明けして複数個のインク吐出孔9を穿設するこ
とによって製作され、得られた天板8を図示しないスペ
ーサ等を介してヘッド基板1上に載置させることにより
天板8がヘッド基板1上の所定位置に固定される。
As the material of the top plate 8, a metal material such as molybdenum, a ceramic material such as alumina ceramics, or a synthetic resin material such as epoxy resin is used. For example, in the case of molybdenum, an ingot of molybdenum (lump) is used. ) Is formed into a plate shape by a conventionally known metal working method, and a plurality of ink discharge holes 9 are formed at predetermined positions of the plate body by a conventionally known etching technique or the like. The top plate 8 is fixed to a predetermined position on the head substrate 1 by placing the top plate 8 on the head substrate 1 via a spacer (not shown) or the like.

【0041】また前記ヘッド基板1−天板8間の間隙に
はインク10が充填され、ヘッド基板1−天板8間に所
定のインク流路を形成している。このようなインク10
としては水性染料インク等が好適に使用され、その粘度
は、例えば、0.3mPa・s〜3.0mPa・s(25
℃)に調整される。
Ink 10 is filled in the gap between the head substrate 1 and the top plate 8 to form a predetermined ink flow path between the head substrate 1 and the top plate 8. Such an ink 10
A water-based dye ink or the like is preferably used as the ink having a viscosity of, for example, 0.3 mPa · s to 3.0 mPa · s (25
℃) is adjusted.

【0042】前記インク10は、図示しないインクタン
クからヘッド基板1−天板8間のインク流路に供給され
るようになっており、前述した発熱抵抗体3からの熱エ
ネルギーによってインク10中に気泡Aが発生すると、
気泡Aの発生に伴う圧力によってインク10の一部がイ
ンク吐出孔9側に押し上げられ、インク10の一部がイ
ンク滴iとなってインク吐出孔9より外部に吐出され
る。
The ink 10 is supplied from an ink tank (not shown) to the ink flow path between the head substrate 1 and the top plate 8, and the heat energy from the heating resistor 3 causes the ink 10 to flow into the ink 10. When bubble A is generated,
A part of the ink 10 is pushed up to the ink ejection hole 9 side by the pressure caused by the generation of the bubble A, and a part of the ink 10 is ejected from the ink ejection hole 9 to the outside as an ink droplet i.

【0043】そして、インク吐出孔9より吐出したイン
ク滴iは、天板8の外表面に沿って搬送される記録紙の
表面に付着され、これによって記録紙に所定の画像が形
成されることとなる。
Then, the ink droplet i ejected from the ink ejection hole 9 is attached to the surface of the recording paper conveyed along the outer surface of the top plate 8, whereby a predetermined image is formed on the recording paper. Becomes

【0044】以上のような本実施形態のインクジェット
ヘッドによれば、ヘッド基板1の発熱抵抗体3や電極4
が保護層5でもって良好に封止されているため、発熱抵
抗体3や電極4をインク10中に含まれている水分やK
+,OH-等の接触による腐食から良好に保護することが
でき、発熱抵抗体3や電極4をインク10より確実に遮
断し続けることで、これらの電気抵抗値を長期にわたり
略一定に保つことが可能である。
According to the ink jet head of this embodiment as described above, the heating resistor 3 and the electrode 4 of the head substrate 1 are provided.
Is well sealed by the protective layer 5, so that the heat generating resistor 3 and the electrode 4 contain water and K contained in the ink 10.
+, OH - contact by can be better protected from corrosion, such as, the heat generating resistor 3 and the electrode 4 by continuing to reliably cut off from the ink 10, to maintain these electrical resistance values substantially constant for a long time Is possible.

【0045】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の変更、改良等が可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made without departing from the gist of the present invention.

【0046】例えば上述の実施形態においては、電極4
をAlにより形成するようにしたが、これに代えて、電
極4をAl-Si、Al-Si-Cu等のSiを含む導電
材料により形成するようにしても良く、この場合、電極
4−保護層5間の密着性も向上させることができる利点
がある。
For example, in the above embodiment, the electrode 4
However, instead of this, the electrode 4 may be formed of a conductive material containing Si such as Al—Si and Al—Si—Cu. In this case, the electrode 4 is protected. There is an advantage that the adhesion between the layers 5 can be improved.

【0047】また上述の実施形態において、ヘッド基板
1−天板8間に、隣接する発熱抵抗体を隔てるための隔
壁部材を介在させても良く、その場合、インク10中で
発生する気泡Aからの圧力が主走査方向に分散しようと
するを上記隔壁部材でもって有効に防止することができ
るため、気泡Aの形成に伴い発生する圧力の多くをイン
ク滴iの吐出に寄与せしめ、インク滴を効率良く吐出さ
せることができる利点もある。
In the above-described embodiment, a partition member may be interposed between the head substrate 1 and the top plate 8 to separate the adjacent heating resistors. In that case, from the bubbles A generated in the ink 10. Since it is possible to effectively prevent the pressure of (1) from being dispersed in the main scanning direction by the partition member, most of the pressure generated due to the formation of the bubble A can be contributed to the ejection of the ink droplet i, and the ink droplet can be prevented. There is also an advantage that discharge can be performed efficiently.

【0048】更に上述の実施形態において発熱抵抗体3
の発熱を制御するためのドライバーICをヘッド基板1
上に搭載しても良いことは言うまでもない。
Further, in the above embodiment, the heating resistor 3
Driver board for controlling the heat generation of the head substrate 1
It goes without saying that it may be mounted on top.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドによれ
ば、保護層を構成する2つの層のうち、下層となる第一
層の膜欠陥はペルヒドロポリシラザンの焼結体から成る
第二層によって封止されることから、発熱抵抗体等をイ
ンク中に含まれている水分やK+,OH-等の接触による
腐食から良好に保護することができ、発熱抵抗体等を第
二層でインクより確実に遮断し続けることで、発熱抵抗
体等の電気抵抗値を長期にわたり略一定に保つことが可
能となる。
According to the ink jet head of the present invention, of the two layers constituting the protective layer, the film defect of the first layer which is the lower layer is sealed by the second layer which is the sintered body of perhydropolysilazane. As a result, the heat-generating resistor can be well protected from corrosion due to contact with water contained in the ink, K + , OH −, etc., and the heat-generating resistor can be more reliably formed in the second layer than the ink. By continuing to cut off, it becomes possible to keep the electric resistance value of the heating resistor or the like substantially constant for a long period of time.

【0050】また本発明のインクジェットヘッドによれ
ば、ヘッド基板の発熱抵抗体を形成するCrSiO系抵
抗材料の組成比率をCrxSiOy(0.7≦x≦5.
1、1.8≦y≦2.4)とし、発熱抵抗体及び前記保
護層の各層に含まれるSiの含有率を10原子%〜44
原子%に設定することにより、発熱抵抗体−保護層間、
及び、保護層の各層間で馴染みを良好として、発熱抵抗
体及び保護層各層の線膨張係数を比較的近い値に調整す
ることができるため、記録動作に際して発熱抵抗体の発
する熱等によってインクジェットヘッドの温度が上昇し
ても、これらの各層間に大きな熱応力が発生するのを有
効に防止することができ、保護層の各層を下地に対して
強固に被着させておくことが可能となる。これにより、
インクジェットヘッドの信頼性が向上される。
Further, according to the ink jet head of the present invention, the composition ratio of the CrSiO-based resistance material forming the heating resistor of the head substrate is Cr x SiO y (0.7 ≦ x ≦ 5.
1, 1.8 ≦ y ≦ 2.4), and the content ratio of Si contained in each of the heating resistor and the protective layer is 10 at% to 44 at%.
By setting to atomic%, the heating resistor-protective layer,
Further, since the familiarity between the respective layers of the protective layer can be made good and the linear expansion coefficient of the heating resistor and the respective layers of the protective layer can be adjusted to relatively close values, the inkjet head is generated by the heat generated by the heating resistor during the recording operation. Even if the temperature rises, it is possible to effectively prevent generation of large thermal stress between these layers, and it becomes possible to firmly adhere each layer of the protective layer to the underlayer. . This allows
The reliability of the inkjet head is improved.

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

【図1】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッ
ドの分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のインクジェットヘッドの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the inkjet head of FIG.

【図3】従来のインクジェットヘッドの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・ベースプレート、3・・・発熱抵抗体、4・・
・通電用の電極、5・・・保護層、6・・・第一層、7
・・・第二層、8・・・天板、9・・・インク吐出孔、
10・・・インク
1 ... Base plate, 3 ... Heating resistor, 4 ...
・ Electrodes for energization, 5 ... Protective layer, 6 ... First layer, 7
... second layer, 8 ... top plate, 9 ... ink discharge hole,
10 ... Ink

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ベースプレートの上面に、CrSiO系抵
抗材料から成る複数個の発熱抵抗体を被着させるととも
に該発熱抵抗体を保護層で被覆してなるヘッド基板と、
該ヘッド基板との間に所定の間隙を形成するようにして
配設される天板とを具備し、前記ヘッド基板−天板間の
間隙に充填されたインクを前記発熱抵抗体の発熱によっ
てインク吐出孔より吐出させるインクジェットヘッドで
あって、 前記ヘッド基板の保護層は、Siの酸化物及び/又は窒
化物を含む無機質材料から成る第一層と、ペルヒドロポ
リシラザンの焼結体から成る第二層とを順次積層して形
成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
1. A head substrate comprising a plurality of heating resistors made of a CrSiO-based resistance material deposited on the upper surface of a base plate, and the heating resistors being covered with a protective layer.
A head plate disposed so as to form a predetermined gap between the head substrate and the head substrate, and ink filled in the gap between the head substrate and the top plate is formed by heat generated by the heating resistor. In an inkjet head for discharging from a discharge hole, the protective layer of the head substrate is a second layer made of a first layer made of an inorganic material containing Si oxide and / or a nitride and a sintered body of perhydropolysilazane. An inkjet head, which is formed by sequentially laminating layers.
【請求項2】前記保護層の第一層がスパッタリング法ま
たはCVD法にて成膜された薄膜から成ることを特徴と
する請求項1に記載のインクジェットヘッド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein the first layer of the protective layer is a thin film formed by a sputtering method or a CVD method.
【請求項3】前記発熱抵抗体を形成するCrSiO系抵
抗材料の組成比率がCr xSiOy(0.7≦x≦5.
1、1.8≦y≦2.4)であり、且つ前記発熱抵抗体
及び前記保護層の各層に含まれているSiの含有率が1
0原子%〜44原子%にに設定されていることを特徴と
する請求項1または請求項2に記載のインクジェットヘ
ッド。
3. A CrSiO-based resistor forming the heating resistor.
The composition ratio of the anti-material is Cr xSiOy(0.7 ≦ x ≦ 5.
1, 1.8 ≦ y ≦ 2.4), and the heating resistor
And the content rate of Si contained in each layer of the protective layer is 1
It is characterized by being set to 0 atom% to 44 atom%.
The inkjet printer according to claim 1 or 2,
Dead.
【請求項4】前記インクの粘度(25℃)が0.3mP
a・s〜3.0mPa・sに調整されていることを特徴と
する請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のインクジ
ェットヘッド。
4. The viscosity (25 ° C.) of the ink is 0.3 mP.
The inkjet head according to any one of claims 1 to 3, wherein the inkjet head is adjusted to be from a · s to 3.0 mPa · s.
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