JP2656648B2

JP2656648B2 - Inkjet head substrate, inkjet head formed using the substrate, and inkjet device having the head

Info

Publication number: JP2656648B2
Application number: JP10251290A
Authority: JP
Inventors: 勲木村; 研二長谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-04-18
Filing date: 1990-04-18
Publication date: 1997-09-24
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JPH0373350A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電気熱変換体が発生する熱エネルギーを利
用してインクを吐出して記録を行うインクジェットヘッ
ド、及び該ヘッドを形成するために用いられる基体、並
びに前記ヘッドを具備するインクジェット装置に関す
る。The present invention relates to an ink jet head that performs recording by discharging ink by using thermal energy generated by an electrothermal transducer, and to form the head. The present invention relates to a substrate to be used and an ink jet device including the head.

[Conventional technology]

米国特許第4,723,129号明細書や米国特許第4,740,796
号明細書等に記載されているインクジェット方式（即
ち、キヤノン株式会社が呼称するところのバブルジェッ
ト方式）は、高速高密度で高精細高画質の記録が可能
で、且つカラー化、コンパクト化に適しており、近年と
みに注目を集めている。この方式を用いる装置の代表例
においては、インク（記録用液体等）を熱エネルギーを
利用して吐出させるため、インクに熱を作用させる熱作
用部が存在する。即ち、インク路に対応して熱作用部を
有する発熱抵抗体を設け、この発熱抵抗体から発生した
熱エネルギーを利用してインクを急激に加熱して発泡さ
せ、この発泡によってインクを吐出するものである。U.S. Pat.No. 4,723,129 and U.S. Pat.
The ink jet system described in the specification (ie, the bubble jet system referred to by Canon Inc.) is capable of high-speed, high-density, high-definition, high-quality recording, and is suitable for colorization and compactness. And has been attracting attention in recent years. In a typical example of an apparatus using this method, a thermal action unit that applies heat to the ink is present in order to eject ink (a recording liquid or the like) using thermal energy. That is, a heating resistor having a heat acting portion is provided corresponding to the ink path, and the ink is rapidly heated and foamed by utilizing thermal energy generated from the heating resistor, and the ink is ejected by the foaming. It is.

この熱作用部は、対象物に熱を作用させるという観点
からすると、従来のいわゆるサーマルヘッドの構成と一
見類似している部分もあるが、熱作用部がインクに直接
接する点や、熱作用部がインクの発泡と消泡との繰り返
しによるキャビテーションがもたらす機械的衝撃、場合
によっては更にエロージョンにさらされるという点、ま
た熱作用部が10^-1〜10マイクロ秒というオーダーの極め
て短い時間に100℃近い温度の上昇及び下降にさらされ
るといった点などで、サーマルヘッドとはその根本技術
が大きく異なる。従って、サーマルヘッド技術をバブル
ジェット技術にそのまま適用することができないことは
言うまでもない。即ち、サーマルヘッド技術とインクジ
ェット技術とを同列に論じることはできない。From the viewpoint of applying heat to the object, the heat-acting portion has a portion that is seemingly similar to the configuration of a conventional so-called thermal head. However, the heat-acting portion directly contacts the ink, Is mechanical shock caused by repeated bubbling and defoaming of ink, and in some cases is further exposed to erosion, and the temperature of the heat acting part is 100 ° C. in a very short time of the order of 10 ⁻¹ to 10 μs. The fundamental technology is greatly different from that of the thermal head in that the thermal head is exposed to near rise and fall in temperature. Therefore, it goes without saying that the thermal head technology cannot be directly applied to the bubble jet technology. That is, the thermal head technology and the ink jet technology cannot be discussed in the same line.

ところで、インクジェット記録ヘッドが有する電気熱
変換体を構成する発熱抵抗体の材料としては、使用時に
非常に高温になるため、高温状態でも安定であり、かつ
耐酸化性に優れる、例えば高融点金属あるいは遷移金属
の、窒化物、炭化物、珪化物、硼化物などが使用されて
いる。By the way, as a material of a heating resistor constituting an electrothermal transducer included in an ink jet recording head, since it becomes extremely high in use, it is stable even at a high temperature, and has excellent oxidation resistance, such as a high melting point metal or Transition metal nitrides, carbides, silicides, borides and the like have been used.

近年、インクジェット記録ヘッドを用いたインクジェ
ット装置における高密度記録および高速記録の要求に対
して、発熱抵抗体に加える電力を増加させる、あるいは
通電のパルス幅を短くするという方法がとられつつあ
る。その場合、発熱抵抗体はさらに高温に加熱されるの
で、より耐熱性のある発熱抵抗体が要求される。In recent years, in response to demands for high-density recording and high-speed recording in an ink jet apparatus using an ink jet recording head, a method of increasing power applied to a heating resistor or shortening a pulse width of energization has been adopted. In this case, since the heating resistor is further heated to a high temperature, a heating resistor having higher heat resistance is required.

また、記録密度を上げるため、発熱抵抗体の大きさを
小さくした場合、発熱抵抗体の面積抵抗はほぼ一定とさ
れるので、複数の発熱抵抗体全体における電気導体とし
ての抵抗値のみが増大するから、複数の発熱抵抗体全体
における電力消費が上昇することになる。Further, when the size of the heating resistor is reduced in order to increase the recording density, the sheet resistance of the heating resistor is substantially constant, so that only the resistance value as an electric conductor in the plurality of heating resistors as a whole increases. As a result, the power consumption of the plurality of heating resistors as a whole increases.

更に、電力増加が生じると駆動用ICの容量を大きくし
なければならなくなり、IC容量の増大はインクジェット
ヘッドの価格の上昇などを招く。Further, when the power increases, the capacity of the driving IC must be increased, and the increase in the IC capacity causes an increase in the price of the ink jet head.

そこで、電力消費を低減しつつ高密度記録、高速記録
への要求に対応するために、例えば発熱抵抗体の比抵抗
を高くする種々の方法が検討されている。Therefore, in order to meet the demand for high-density recording and high-speed recording while reducing power consumption, for example, various methods for increasing the specific resistance of the heating resistor have been studied.

例えば、発熱抵抗体の形状、膜厚を変えずにその比抵
抗を高くする方法として、発熱抵抗体の組成に、所定の
割合で窒素、酸素等を成分として追加し、所望の比抵抗
を得ようとするものがある。For example, as a method of increasing the specific resistance without changing the shape and film thickness of the heating resistor, nitrogen, oxygen, and the like are added as components to the composition of the heating resistor at a predetermined ratio to obtain a desired specific resistance. There is something to try.

一方、発熱抵抗体の材質を変えずにその膜厚を変化さ
せて高抵抗化を計る方法も知られている。On the other hand, there is also known a method of increasing the resistance by changing the thickness of the heating resistor without changing the material.

[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、本発明者らの検討によれば、上述の窒
素、酸素等を追加する方法によって高抵抗化した発熱抵
抗体では、駆動電力の増加に従って、抵抗値の大きな減
少にともなう消費電力の増加が観測された。これは、追
加された成分の多くが、基となる発熱抵抗体形成化合物
と遊離した状態で存在するために生じるためであると考
えられる。However, according to the study of the present inventors, in the heating resistor whose resistance is increased by the above-described method of adding nitrogen, oxygen, etc., the power consumption increases due to a large decrease in the resistance value as the driving power increases. Observed. This is considered to be due to the fact that many of the added components are present in a free state with the base exothermic resistor-forming compound.

一方、発熱抵抗体の膜厚を薄くして比抵抗を上げる場
合には、膜厚の制御を薄い領域で正確に行なう必要があ
るので製造上の安定性に問題がある上に、発熱抵抗体表
面での気体、水分吸着の効果が強く現われて発熱抵抗体
自体の安定性が悪くなるので、上述のような発熱抵抗体
の窒素、酸素等の追加による高抵抗化と比べて利点が一
層少ない。On the other hand, when increasing the specific resistance by reducing the thickness of the heating resistor, it is necessary to accurately control the film thickness in a thin region, so there is a problem in manufacturing stability, and the heating resistor Since the effect of gas and moisture adsorption on the surface appears strongly and the stability of the heating resistor itself deteriorates, the advantages are further reduced as compared with the above-described heating resistor having higher resistance by adding nitrogen, oxygen, etc. .

本発明の目的の一つは、前述した問題点を解消し、比
抵抗値を高く設定でき、駆動電力の増加にともなう抵抗
値変化が少ない安定的な発熱抵抗体を有し、耐久性にお
いても優れた電気熱変換体を備えたインクジェット記録
ヘッド用基体、および該基体をその構成の一部とするイ
ンクジェット記録ヘッド、並びに該ヘッドを具備するイ
ンクジェット装置を提供することにある。One of the objects of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to set a high specific resistance value, to have a stable heating resistor with a small resistance value change with an increase in driving power, and to improve durability. An object of the present invention is to provide a substrate for an ink jet recording head provided with an excellent electrothermal transducer, an ink jet recording head having the substrate as a part of its structure, and an ink jet device provided with the head.

[Means for solving the problem]

本発明のインクジェットヘッド用基体は、インクを吐
出するために利用される熱エネルギーを通電されること
により発生する発熱抵抗体を有する電気熱変換体と、を
具備するインクジェットヘッド用基体において、前記発熱抵抗体が金属元素、Ｂ、Si及びＮを次の組成
割合で含有する複合化合物からなることを特徴とする。The substrate for an ink jet head according to the present invention is a substrate for an ink jet head, comprising: an electrothermal converter having a heat generating resistor generated by energizing thermal energy used for discharging ink. The resistor is made of a composite compound containing a metal element, B, Si and N in the following composition ratio.

８原子％≦金属元素≦31原子％７原子％≦Ｂ≦58原子％５原子％≦Si≦53原子％６原子％≦Ｎ≦45原子％また、本発明のインクジェットヘッドは、インクを吐
出する吐出口と、該吐出口からインクを吐出するために
利用される熱エネルギーを通電されることにより発生す
る発熱抵抗体を有する電気熱変換体と、を具備するイン
クジェットヘッドにおいて、前記発熱抵抗体が金属元素、Ｂ、Si及びＮを上記の組
成割合で含有する複合化合物からなることを特徴とす
る。8 atomic% ≦ metal element ≦ 31 atomic% 7 atomic% ≦ B ≦ 58 atomic% 5 atomic% ≦ Si ≦ 53 atomic% 6 atomic% ≦ N ≦ 45 atomic% The inkjet head of the present invention discharges ink. An ink jet head comprising: a discharge port, and an electrothermal converter having a heating resistor generated by supplying heat energy used for discharging ink from the discharge port, wherein the heating resistor is It is characterized by comprising a composite compound containing a metal element, B, Si and N in the above composition ratio.

更に、本発明のインクジェット装置は、インクを吐出
する吐出口と、該吐出口からインクを吐出するために利
用される熱エネルギーを通電されることにより発生する
発熱抵抗体を有する電気熱変換体と、を具備するインク
ジェットヘッドと、前記発熱抵抗体にインク吐出用信号
を付与するための手段と、を備えたインクジェット装置
において、前記発熱抵抗体が金属元素、Ｂ、Si及びＮを上記の組
成割合で含有する複合化合物からなることを特徴とす
る。Further, the ink jet apparatus of the present invention is provided with an electrothermal converter having a discharge port for discharging ink, and a heating resistor which is generated by energizing thermal energy used for discharging ink from the discharge port. An ink jet apparatus comprising: an inkjet head comprising: a heating element; and means for applying an ink ejection signal to the heating resistor. The heating resistor includes a metal element, B, Si, and N in the above composition ratio. Characterized by comprising a composite compound containing:

この様な本発明によれば、高品位記録、高速度記録及
び低消費電力記録等を、一層確実に実現することができ
る。According to the present invention, high-quality recording, high-speed recording, low-power-consumption recording, and the like can be realized more reliably.

本発明者等は、前述した問題点を解消すべく鋭意研究
した結果、インクジェットヘッドの発熱抵抗体を、金属
元素、硼素（Ｂ）、珪素（Si）及び窒素（Ｎ）の４元素
を特定の組成割合で含有する複合化合物により構成する
場合、前述した目的を達成するインクジェットヘッドを
得られるという知見を得た。本発明に係る発熱抵抗体を
構成する複合化合物に含まれる金属元素は、Ti、Ｖ、C
r、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta及びＷからなる群から選択され
る一つ以上の元素であることが好ましく、中でもHfが最
適であることも分かった。そして、本発明者等は、これ
らの知見に基づいて本発明を完成するに至った。The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, as a heating resistor of an ink jet head, a metal element, four elements of boron (B), silicon (Si) and nitrogen (N) are specified. It has been found that an ink jet head that achieves the above-described object can be obtained when the ink jet head is constituted by a composite compound containing the composition ratio. Metal elements contained in the composite compound constituting the heating resistor according to the present invention are Ti, V, C
Preferably, the element is at least one element selected from the group consisting of r, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta and W, and it has been found that Hf is most suitable. Then, the present inventors have completed the present invention based on these findings.

この様な４元素を特定の組成割合で含有する複合化合
物において、金属元素は主に硼化物を形成しており、Si
は後述する様に、窒化物の状態とSi単体の状態（即ち、
Si−Si結合の状態）との両者を主に含んでおり、これら
のことが結果的に極めて良好な特性をもたらしているも
のと想像される。In a composite compound containing such four elements in a specific composition ratio, the metal element mainly forms boride, and
As described later, the state of the nitride and the state of the simple substance of Si (that is,
Si-Si bond state), which are supposed to result in extremely good properties.

本発明者等は、前述した４元素を所定の組成割合で含
有するサンプルを、スパッタリング法により複数個作成
した。The present inventors have prepared a plurality of samples containing the above-mentioned four elements at a predetermined composition ratio by a sputtering method.

それぞれのサンプルは、第４図に示すスパッタリング
装置（商品名：スパッタリング装置CFS−8EP、株式会社
徳田製作所製）を使用し、表面に5.0μｍの熱酸化SiO₂
膜を形成したSi単結晶基板上に成膜することにより作製
した。第４図において201は成膜室を示す。202は、成膜
室201内に設けられた基板203を保持するための基板ホル
ダーである。基板ホルダー202には基板203を加熱するた
めのヒーター（図示せず）が内蔵されている。基板ホル
ダー202は系外に設置された駆動モータ（図示せず）か
ら延びる回転シャフト217により支持され、上下移動で
き、かつ回転できるように設計されている。成膜室201
内の基板203に対向する位置には、成膜用ターゲットを
保持するためのターゲットホルダー205が設置されてい
る。206は、ターゲットホルダー205の表面に置かれた9
9.8重量％以上の純度の板状の金属硼化物ターゲットで
ある。207は、金属硼化物ターゲット上に配置された99.
9重量％以上の純度のシート状のSiターゲットである。
同様に208は、金属硼化物ターゲット上に配置された99.
9重量％以上の純度のシート状のSi₃N₄ターゲットであ
る。Siターゲット207とSi₃N₄ターゲット208は、第４図
に示すように、それぞれ所定面積の複数個を金属硼化物
ターゲット206の表面に所定の間隔で配置される。Siタ
ーゲット207とSi₃N₄ターゲット208の個々の面積及び配
置は、希望する４元素を所定の組成割合で含有する膜が
三者のターゲットの面積比の関係を如何にしたら得られ
るかを予め見極め、検量線を作製し、該検量線に基づい
て行うようにする。Each sample sputtering apparatus shown in FIG. 4 (trade name: sputtering apparatus CFS-8EP, Ltd. Tokuda Seisakusho) using a thermal oxidation of 5.0μm on the surface SiO ₂
It was fabricated by forming a film on the Si single crystal substrate on which the film was formed. In FIG. 4, reference numeral 201 denotes a film forming chamber. Reference numeral 202 denotes a substrate holder for holding a substrate 203 provided in the film forming chamber 201. The substrate holder 202 has a built-in heater (not shown) for heating the substrate 203. The substrate holder 202 is supported by a rotating shaft 217 extending from a drive motor (not shown) installed outside the system, and is designed to be able to move up and down and rotate. Deposition chamber 201
A target holder 205 for holding a film-forming target is provided at a position facing the substrate 203 in the inside. 206 is placed on the surface of the target holder 205 9
A plate-shaped metal boride target having a purity of 9.8% by weight or more. 207 is located on the metal boride target 99.
It is a sheet-shaped Si target having a purity of 9% by weight or more.
Similarly, 208 is located on a metal boride target.
It is a sheet-shaped Si ₃ N ₄ target having a purity of 9% by weight or more. As shown in FIG. 4, a plurality of Si targets 207 and Si ₃ N ₄ targets 208 each having a predetermined area are arranged on the surface of the metal boride target 206 at predetermined intervals. The individual areas and arrangements of the Si target 207 and the Si ₃ N ₄ target 208 are determined in advance by determining how a film containing the desired four elements at a predetermined composition ratio can be obtained in a relation between the area ratios of the three targets. Then, a calibration curve is prepared, and the calibration is performed based on the calibration curve.

218は、ターゲット206,207及び208が側面からプラズ
マによりスパッタされないようにそれらターゲットの側
面を覆う防護壁である。204は、ターゲットホルダー205
の上部の位置で基板203とターゲット206,207及び208の
間の空間を遮断するように水平に移動するように設けら
れたシャッター板である。該シャッター板204は、つぎ
のように使用される。即ち、成膜開始前に、ターゲット
206,207及び208を保持するターゲットホルダー205の上
部に移動させ、ガス供給管212を介してアルゴン（Ar）
ガス等の不活性ガスを成膜室201内に導入し、RF電源215
よりRF電力を印加して該ガスをプラズマ化し、生成した
プラズマによりターゲット206,207及び208をスパッタし
て該ターゲットのそれぞれの表面の不純物を除去する。
その後該シャッター板204は、成膜を害しない位置（図
示せず）に移動させる。Reference numeral 218 denotes a protective wall that covers the side surfaces of the targets 206, 207, and 208 so that the targets are not sputtered by the plasma from the side surfaces. 204 is the target holder 205
Is a shutter plate provided so as to move horizontally so as to block the space between the substrate 203 and the targets 206, 207 and 208 at the upper position of FIG. The shutter plate 204 is used as follows. That is, before starting film formation, the target
Move to the upper part of the target holder 205 holding 206, 207 and 208, and argon (Ar) through the gas supply pipe 212
An inert gas such as a gas is introduced into the film forming chamber 201, and the RF power supply 215
The gas is turned into plasma by applying more RF power, and the targets 206, 207 and 208 are sputtered by the generated plasma to remove impurities on the respective surfaces of the target.
Thereafter, the shutter plate 204 is moved to a position (not shown) that does not harm the film formation.

RF電源215は、導線216を介して成膜室201の周囲壁に
電気的に接続され、また、導線217を介してターゲット
ホルダー205に電気的に接続されている。214は、マッチ
ングボックスである。The RF power supply 215 is electrically connected to a peripheral wall of the film forming chamber 201 via a conductor 216, and is electrically connected to a target holder 205 via a conductor 217. 214 is a matching box.

ターゲットホルダー205には、成膜中にターゲット20
6,207及び208が所定の温度に保持されるように冷却水を
内部循環させる機構（図示せず）が設けられている。成
膜室201には、該成膜室の内部を排気するための排気管2
10が設けられており、該排気管は排気バルブ211を介し
て真空ポンプ（図示せず）に連通している。202は、成
膜室201内にアルゴンガス（Arガス）、ヘリュウムガス
（Heガス）等のスパッタリング用ガスを導入するための
ガス供給管である。213は、ガス供給管に設けられたス
パッタリング用ガスの流量調節バルブである。209は、
ターゲットホルダー205を成膜室201から電気的に絶縁す
るためにターゲットホルダー205と成膜室201の底壁との
間に設けられた絶縁碍子である。219は、成膜室201に設
けられた真空計である。該真空計により、成膜室201の
内圧が自動的に検知される。The target holder 205 holds the target 20 during film formation.
A mechanism (not shown) for internally circulating cooling water is provided so that 6, 207 and 208 are maintained at a predetermined temperature. The film forming chamber 201 has an exhaust pipe 2 for exhausting the inside of the film forming chamber.
The exhaust pipe is connected to a vacuum pump (not shown) via an exhaust valve 211. Reference numeral 202 denotes a gas supply pipe for introducing a sputtering gas such as an argon gas (Ar gas) or a helium gas (He gas) into the film forming chamber 201. 213 is a flow rate control valve for the sputtering gas provided in the gas supply pipe. 209 is
An insulator provided between the target holder 205 and the bottom wall of the film forming chamber 201 to electrically insulate the target holder 205 from the film forming chamber 201. Reference numeral 219 denotes a vacuum gauge provided in the film forming chamber 201. The internal pressure of the film forming chamber 201 is automatically detected by the vacuum gauge.

第４図に示された装置においては、上述したようにタ
ーゲットホルダーが１つ設けられた形態のものである
が、複数のターゲットホルダーを設けることもできる。
その場合、それらのターゲットホルダーを成膜室201内
の基板203と対向する位置に同心円上に等間隔で配列す
る。そして、それぞれのターゲットホルダーには、個々
の独立したRF電源をマッチングボックスを介して電気的
に接続させる。上述の場合、３種のターゲット、即ち、
金属硼化物ターゲット、Siターゲット及びSi₃N₄ターゲ
ットを使用することから、３個のターゲットホルダーを
上述したように成膜室201内に配列し、それぞれのター
ゲットホルダー上にそれぞれのターゲットを個々に設置
する。この場合、個々のターゲットについて所定のRF電
力を独立に印加できるので、成膜する膜構成元素の組成
割合を変化させて金属、硼素、Si及びＮの元素の１つ又
はそれ以上が膜厚方向に変化した膜を形成することがで
きる。In the apparatus shown in FIG. 4, one target holder is provided as described above, but a plurality of target holders may be provided.
In that case, those target holders are arranged at equal intervals on a concentric circle at a position facing the substrate 203 in the film formation chamber 201. Then, each independent RF power supply is electrically connected to each target holder via a matching box. In the above case, there are three types of targets:
Since a metal boride target, a Si target and a Si ₃ N ₄ target are used, three target holders are arranged in the film forming chamber 201 as described above, and each target is individually placed on each target holder. Install. In this case, since a predetermined RF power can be independently applied to each target, one or more of the elements of metal, boron, Si and N are changed in the film thickness direction by changing the composition ratio of the film constituting elements. Can be formed.

上述の第４図に示した装置を使用した各サンプルの作
製は、その都度金属硼化物ターゲット206上へのSiター
ゲット207及びSi₃N₄ターゲット208の配置を、得ようと
する所定の４元素の組成割合の非単結晶質物質（膜）に
ついての予め用意した検量線に基づいて行った以外は、
下記の成膜条件で行った。Each of the samples using the apparatus shown in FIG. 4 described above is prepared by using the predetermined four elements to obtain the arrangement of the Si target 207 and the Si ₃ N ₄ target 208 on the metal boride target 206 each time. Except that the measurement was performed based on a calibration curve prepared in advance for a non-single crystalline substance (film) having a composition ratio of
The film formation was performed under the following film forming conditions.

基板ホルダー202上に配置した基板:5.0μｍ厚のSiO₂膜
が表面に形成された4inchφサイズのSi単結晶基板（ワ
ッカー社製）（３枚）基板設定温度:50℃ ベースプレッシャー:2.6×10^-4Pa以下高周波（RF）電力:500W スパッタリング用ガス及びガス圧：アルゴンガス、４×
10^-3Torr 成膜時間:30分以上のようにして得られた各サンプルのうちの一部の
試料について株式会社島津製作所製のEPM−810を使用し
てＸ線光電子分光を行って組成分析した。ついで、各サ
ンプルについて他の試料を使用して、膜厚及び比抵抗を
測定し、更に別の試料を使用して耐熱性及び耐衝撃性等
を観察するためのステップストレステスト（SST）を行
った。SSTは、後述するステップストレステストと同様
の手法により行った。これらの結果を総合して検討した
ところ、つぎの結論が得られた。Substrate placed on substrate holder 202: 4inchφ size Si single crystal substrate (made by Wacker) with a 5.0 μm thick SiO ₂ film formed on the surface (3 pieces) Substrate set temperature: 50 ° C. Base pressure: 2.6 × 10 ^-4 Pa or less High frequency (RF) power: 500 W Sputtering gas and gas pressure: argon gas, 4 ×
10 ^-3 Torr Deposition time: 30 minutes Composition analysis of some of the samples obtained as described above by X-ray photoelectron spectroscopy using EPM-810 manufactured by Shimadzu Corporation did. Then, for each sample, use another sample to measure the film thickness and specific resistance, and use another sample to perform a step stress test (SST) to observe heat resistance and impact resistance. Was. The SST was performed by the same method as a step stress test described later. The following conclusions were obtained from a comprehensive examination of these results.

即ち、インクジェットヘッドの発熱抵抗体を構成する
複合化合物が、次の４元素を次の特定の組成割合で含有
する場合に、前述した問題点が飛躍的に解消し、特に高
抵抗で高温安定性に優れ、併せて耐久性も今までのもの
に勝るとも劣らない発熱抵抗体を得ることができる。That is, when the composite compound constituting the heating resistor of the ink jet head contains the following four elements in the following specific composition ratio, the above-mentioned problem is remarkably solved, and particularly, high resistance and high temperature stability are obtained. In addition, it is possible to obtain a heat-generating resistor that is excellent in durability and is not inferior to conventional ones.

８原子％≦金属元素≦31原子％７原子％≦Ｂ≦58原子％５原子％≦Si≦53原子％６原子％≦Ｎ≦45原子％また、４元素の特定の組成割合として好ましくは、次
の通りである。8 atomic% ≦ metal element ≦ 31 atomic% 7 atomic% ≦ B ≦ 58 atomic% 5 atomic% ≦ Si ≦ 53 atomic% 6 atomic% ≦ N ≦ 45 atomic% As a specific composition ratio of the four elements, It is as follows.

15原子％≦金属元素≦24原子％ 18原子％≦Ｂ≦38原子％ 19原子％≦Si≦35原子％ 18原子％≦Ｎ≦38原子％更に、発熱抵抗体を構成する複合化合物中に含まれる
SiとＮとの原子数比が次の範囲であることが、高抵抗で
高温安定性に優れた発熱抵抗体を得る上で好ましい。15 atomic% ≤ metal element ≤ 24 atomic% 18 atomic% ≤ B ≤ 38 atomic% 19 atomic% ≤ Si ≤ 35 atomic% 18 atomic% ≤ N ≤ 38 atomic% Furthermore, it is included in the composite compound constituting the heating resistor. Be
It is preferable that the atomic ratio between Si and N be in the following range in order to obtain a heating resistor having high resistance and excellent high-temperature stability.

0.6＜Si/N≦2.5 加えて、SiとＮとの原子数比は、更に好ましくは次の
通りである。0.6 <Si / N ≦ 2.5 In addition, the atomic ratio between Si and N is more preferably as follows.

0.7＜Si/N≦1.3 本発明に係る発熱抵抗体は、前述した複合化合物の各
構成要素を供給できる原料を用いた、蒸着法、スパッタ
リング法、CVD法等の各種の薄膜形成技術によって、支
持体上に所望の膜厚で形成することができる。0.7 <Si / N ≦ 1.3 The heating resistor according to the present invention is supported by various thin film forming techniques such as a vapor deposition method, a sputtering method, and a CVD method using a raw material capable of supplying each component of the above-described composite compound. It can be formed with a desired film thickness on the body.

以下、本発明を図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第１図は、本発明のインクジェット記録ヘッド用基体
の一例の構造を示す部分断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the structure of an example of a substrate for an ink jet recording head according to the present invention.

この基体は、酸化シリコン、ガラスあるいはセラミッ
クスのような絶縁物、もしくはシリコン単結晶部材の表
面に熱酸化SiO₂層が形成されたものなどを用いて形成さ
れた支持体１上に、発熱抵抗体２及び一対の対向する電
極３、４を有する電気熱変換体と、保護層５とを設けた
構造を有する。This substrate is formed on a support 1 formed by using an insulator such as silicon oxide, glass or ceramic, or a silicon single crystal member having a thermally oxidized SiO ₂ layer formed on its surface. It has a structure in which an electrothermal converter having two and a pair of opposed electrodes 3 and 4 and a protective layer 5 are provided.

発熱抵抗体２は、上記複合化合物の薄膜から形成され
ている。電極３、４に通電することで、発熱抵抗体２
の、これら電極の間の部分が、発熱する熱発生部2aを形
成している。電極3,4は、Al、Au、Cuのような金属によ
って代表される電気良導体で形成される。The heating resistor 2 is formed from a thin film of the composite compound. When the electrodes 3 and 4 are energized, the heating resistor 2
However, a portion between these electrodes forms a heat generating portion 2a that generates heat. The electrodes 3 and 4 are formed of an electric conductor represented by a metal such as Al, Au, and Cu.

保護膜５は、該基体を用いて作成されたインクジェッ
ト記録ヘッドが具備する電気熱変換体の、液路直下に位
置する部分がインクと接触するのを防ぐ機能を有するも
のであり、SiO₂、SiCあるいはSiNなどの絶縁性材料等か
ら形成することができる。Protective film 5 has the function of preventing the electrothermal transducer comprising the ink jet recording head made using a base body, that the portions located immediately under the fluid path in contact with the ink, SiO _2, It can be formed from an insulating material such as SiC or SiN.

なお、保護膜５は、単一材料で構成する必要は必ずし
もなく、前記材料の多層膜構成、あるいは液体（インク
等）と接する最表面にTaなどの耐キャビテーション用金
属薄膜層を設けた構造を有するものでも良い。Note that the protective film 5 does not necessarily need to be formed of a single material, and may have a multilayer film structure of the above material or a structure in which a metal thin film layer for anti-cavitation such as Ta is provided on the outermost surface in contact with a liquid (ink or the like). You may have.

発熱抵抗体２は、上述の複合化合物からなる薄膜を、
フォトリソ工程等の適当なパターニング法によってパタ
ーニングして形成することができる。The heating resistor 2 includes a thin film made of the above-described composite compound,
It can be formed by patterning by an appropriate patterning method such as a photolithography process.

その膜厚及び幅、並びに電極3,4の間隔等は、インク
ジェット記録ヘッドの設計に応じて該薄膜発熱抵抗体の
発熱部に必要な特性が得られるように適宜選択すれば良
い。The film thickness and width, the distance between the electrodes 3 and 4, and the like may be appropriately selected according to the design of the ink jet recording head so as to obtain the characteristics required for the heat generating portion of the thin film heat generating resistor.

該複合化合物からなる薄膜は、膜厚制御の比較的容易
な膜厚（たとえば、500Å〜５μｍ）としても、所望と
する高比抵抗値を高駆動電力下において得ることができ
るという利点を有する。本発明に係る発熱抵抗体の層の
厚さは、好ましくは300Å〜２μｍ、より好ましくは700
Å〜１μｍ、最適には1000Å〜5000Åである。The thin film made of the composite compound has an advantage that a desired high specific resistance value can be obtained under high driving power even if the film thickness is relatively easily controlled (for example, 500 to 5 μm). The thickness of the layer of the heating resistor according to the present invention is preferably from 300 ° to 2 μm, more preferably 700 mm.
Å-1 μm, optimally 1000-5000 °.

第１図に示された構成のインクジェットヘッド用基体
の上に、少なくとも吐出口に連通する液路を形成して、
本発明のインクジェット記録ヘッドを得ることができ
る。Forming a liquid path communicating with at least the discharge port on the inkjet head base having the configuration shown in FIG. 1,
The inkjet recording head of the present invention can be obtained.

第２図および第３図に、本発明にかかるインクジェッ
ト記録ヘッドの一例の要部の基本構造を、夫々模式的斜
視図及び模式的断面図として示す。FIG. 2 and FIG. 3 show a schematic perspective view and a schematic cross-sectional view, respectively, of a basic structure of a main part of an example of an ink jet recording head according to the present invention.

この例では、上述の構成のインクジェットヘッド用基
体の上に、吐出口８に連通する液路９を、電気熱変換体
の熱発生部2aに対応して設けるための隔壁６及び該間隔
を覆う天板７が設けられている。In this example, a liquid passage 9 communicating with the discharge port 8 is provided on the ink jet head base having the above-described configuration so as to correspond to the heat generating portion 2a of the electrothermal transducer, and covers the partition 6 and the gap. A top plate 7 is provided.

隔壁６は、液浸透防止と耐液作用に優れたエポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等の、例えば感光
性を有する有機絶縁物から選択された材料などを用い、
フォトリソ工程を含む方法など公知の方法を用いて形成
することができる。The partition 6 is made of a material selected from, for example, a photosensitive organic insulator such as an epoxy resin, a polyimide resin, and a phenol resin having excellent liquid permeation prevention and liquid resistance.
It can be formed using a known method such as a method including a photolithography step.

第２図では、隔壁６によって、吐出口、液路、電気熱
変換体の熱発生部2aを含むインク吐出のための吐出単位
が区切られ、該吐出単位がマルチ化されている。In FIG. 2, a discharge unit for discharging ink including a discharge port, a liquid path, and a heat generating portion 2a of an electrothermal converter is divided by a partition wall 6, and the discharge unit is multiplexed.

天板７は、各吐出単位における液路の天井に相当する
部分で、ガラス、金属板、セラミック、プラスチックな
どから選ばれた材料から形成することができる。The top plate 7 is a portion corresponding to the ceiling of the liquid path in each discharge unit, and can be formed from a material selected from glass, a metal plate, ceramic, plastic, and the like.

なお、隔壁６と天板７の接合には、エポキシ樹脂ある
いはシアノアクリレート樹脂などの接着剤を用いた接合
等が利用できる。The partition 6 and the top plate 7 can be joined by using an adhesive such as an epoxy resin or a cyanoacrylate resin.

このインクジェット記録ヘッドでは、発熱抵抗体層の
材料として上述の高抵抗で高温安定性に優れる複合化合
物が用いられているので、該記録ヘッドは、高密度記録
および高速記録の要求に対して十分対応できる構成を有
する。In this ink jet recording head, the above-mentioned composite compound having high resistance and excellent high-temperature stability is used as a material of the heating resistor layer, and therefore, the recording head sufficiently satisfies the requirements of high-density recording and high-speed recording. It has a configuration that can.

なお、本発明における発熱抵抗以外の構成は、上記し
た例に限定されず、種々の構成を取り得る。The configuration other than the heating resistor in the present invention is not limited to the above-described example, and may take various configurations.

例えば、図示した記録ヘッドは、熱発生部に液体が供
給される方向と、吐出口から液体が吐出される方向とが
ほぼ同一な構成を有しているが、これらの方向が異な
る、例えばほぼ直角を形成するような構成を有しても良
い。For example, in the illustrated recording head, the direction in which the liquid is supplied to the heat generating section and the direction in which the liquid is discharged from the discharge port are substantially the same, but these directions are different, for example, You may have the structure which forms a right angle.

実施例１ Si単結晶基板表面を熱酸化処理することで、厚さが5.
0μｍのSiO₂層が設けられた支持体を、第４図に示され
た前述のRFスパッタリング装置内の所定位置に置き、更
に５インチ径のHfB₂ターゲット（純度99.8重量％以上）
上にSi₃N₄チップ（純度99.9重量％以上）とSiチップ
（純度99.9重量％以上）をそれぞれ該ターゲットに対し
面積比25％及び10％となるように置き、放電時パワー0.
5kW、放電時Ar圧４×10^-3torrで30分間スパッタリング
して、支持体のSiO₂層上に成膜を行なった。Example 1 The surface of a Si single crystal substrate was thermally oxidized to a thickness of 5.
The support provided with the 0 μm SiO ₂ layer was placed at a predetermined position in the above-described RF sputtering apparatus shown in FIG. 4, and a 5-inch diameter HfB ₂ target (purity: 99.8% by weight or more)
A Si ₃ N ₄ chip (purity of 99.9% by weight or more) and a Si chip (purity of 99.9% by weight or more) are placed on the target at an area ratio of 25% and 10% with respect to the target, respectively.
Sputtering was performed at 5 kW and an Ar pressure of 4 × 10 ⁻³ torr during discharge for 30 minutes to form a film on the SiO ₂ layer of the support.

得られた発熱抵抗体薄膜の組成を、XPS（Ｘ線光電子
分光）により、表面汚染層をAr⁺イオンスパッタリング
にて取り除いた後の状態で分析した。その定量分析値を
第１表に示す。また、この膜組成を原子％（小数点以下
を四捨五入）で表わしたものを第２表に示す。The composition of the obtained heating resistor thin film was analyzed by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) in a state after the surface contamination layer was removed by Ar ⁺ ion sputtering. Table 1 shows the quantitative analysis values. Table 2 shows this film composition expressed in atomic% (rounded off to the nearest decimal place).

さらに同分析装置にて、主要元素の結合状態を判定し
た。 Further, the same analyzer was used to determine the bonding state of the main elements.

その結果、Hfの4f軌道電子ピーク結合エネルギーが1
5.9eVにあることからHfは硼化物を主に形成しており、S
iの2p軌道電子ピークエネルギーが99.0eVにあることか
らSiは窒化物の状態と、Si単体とほぼ同じ状態（すなわ
ちSi−Si結合の状態）とを主に含むと考えられる。Ｂお
よびＮはそれぞれ1s軌道結合エネルギーが187.0eV、39
7.0eVであることから、夫々主に硼化物および窒化物
（つまり化合物）を形成しているものと考えられる。As a result, the 4f orbital electron peak binding energy of Hf is 1
Since it is at 5.9 eV, Hf mainly forms boride, and Sf
Since the 2p orbital electron peak energy of i is 99.0 eV, it is considered that Si mainly includes a nitride state and a state substantially the same as Si alone (that is, a Si-Si bond state). B and N have 1s orbital binding energies of 187.0 eV and 39, respectively.
Since it is 7.0 eV, it is considered that they mainly form borides and nitrides (that is, compounds).

また、得られた発熱抵抗体薄膜の膜厚及び比抵抗を常
法により測定したところ、夫々1420Å、1150Ω・cmであ
った。The thickness and specific resistance of the obtained heating resistor thin film were measured by a conventional method, and were 1420 ° and 1150 Ω · cm, respectively.

次に、支持体上の発熱抵抗体薄膜上に、更に電子ビー
ム蒸着により5000ÅのAl層を積層し、これらをフォトリ
ソ工程により、配線幅30μｍにパターニングし、更に、
電極層の熱発生部2a（30μｍ×150μｍ）に相当する部
分を除去して、電気熱変換体を形成した。Next, on the heating resistor thin film on the support, an aluminum layer of 5000 mm was further laminated by electron beam evaporation, and these were patterned by a photolithography process to a wiring width of 30 μm.
A portion corresponding to the heat generating portion 2a (30 μm × 150 μm) of the electrode layer was removed to form an electrothermal converter.

更に、RFスパッタリングにより電気熱変換体を覆うSi
O₂層（層厚2.0μｍ）を保護層５として形成し、第１図
に示された構成を有するインクジェットヘッド用基体を
得た。なお各電極3,4には、外部からの信号を受ける端
子（不図示）を接続して設けた。In addition, Si covering the electrothermal transducer by RF sputtering
An O ₂ layer (layer thickness: 2.0 μm) was formed as the protective layer 5 to obtain a substrate for an ink jet head having the configuration shown in FIG. Note that terminals (not shown) for receiving external signals were connected to the electrodes 3 and 4, respectively.

次に、各熱発生部に対応する位置に、吐出口８に連通
する液路が位置するように、フォトリソ工程を含む常法
によって感光性ポリイミド樹脂からなる隔壁６（高さ、
50μｍ）を設け、更に該隔壁を覆う1mm厚のガラス板７
をエポキシ樹脂を用いて接合し、第２図及び第３図に示
す構成のインクジェット記録ヘッドを得た。Next, partition walls 6 (height, height, etc.) made of a photosensitive polyimide resin are formed by a conventional method including a photolithography process so that a liquid path communicating with the discharge port 8 is located at a position corresponding to each heat generating portion.
50 μm) and a 1 mm thick glass plate 7 covering the partition walls.
Were bonded using an epoxy resin to obtain an ink jet recording head having the configuration shown in FIGS. 2 and 3.

得られたインクジェット記録ヘッドの熱発生部2aに対
して3kHzで７μｓの矩形波を印加し、記録液体として純
水を用いて、印加電圧を徐々に上げ、発泡が開始される
電圧を求めた。A rectangular wave of 7 μs at 3 kHz was applied to the heat generating portion 2a of the obtained ink jet recording head, and the applied voltage was gradually increased using pure water as a recording liquid to obtain a voltage at which foaming was started.

次に、このヘッドに対して3kHzの矩形波を２分間に1.
0Vずつパルス電圧値が大きくなる様に印加してゆき、発
熱体抵抗値の変化（ΔＲ）を発熱抵抗体が破断するまで
測定した。この試験方法はステップストレステスト（SS
T）と呼ばれ、この試験により、インクジェット記録ヘ
ッドの実駆動状態における耐熱性、耐衝撃性を含む寿命
を評価できる。Next, a 3kHz square wave was applied to this head for 1.
The pulse voltage was applied so as to increase by 0 V, and the change in the resistance of the heating element (ΔR) was measured until the heating element was broken. This test method is a step stress test (SS
This test allows the life of the inkjet recording head including the heat resistance and the impact resistance to be evaluated in the actual driving state.

得られた結果と試験実施前の抵抗値R₀とから抵抗変化
率（ΔR/R₀）を算出した。本実施例に係る発熱抵抗体
は、破断直前の抵抗値変化が＋5.0％と小さく、優れた
特性を示していた。しかも、本実施例に係る発熱抵抗体
では、消費電流が136mAと十分に小さかった。故に、消
費電力が小さくて済むので、小さな容量の駆動用ICで十
分であることがわかった。The resistance change rate (ΔR / R ₀ ) was calculated from the obtained result and the resistance value R ₀ before the test. The heating resistor according to the present example showed a small change in resistance value immediately before breaking of + 5.0%, indicating excellent characteristics. Moreover, the current consumption of the heating resistor according to the present example was 136 mA, which was sufficiently small. Therefore, the power consumption is small, so that a driving IC having a small capacity is sufficient.

また、本実施例のインクジェットヘッドでのマージン
Ｍ（破断直前の印加電圧／発泡開始時の印加電圧）は1.
58であり、十分な耐熱性、耐衝撃性を示した。The margin M (applied voltage immediately before breaking / applied voltage at the start of foaming) of the inkjet head of this embodiment is 1.
58, indicating sufficient heat resistance and impact resistance.

更に、本実施例に係るインクジェットヘッドを用いて
実際に印字を行なったところ、良好な印字品位を得るこ
とができた。Furthermore, when printing was actually performed using the ink jet head according to the present example, good print quality could be obtained.

以上の実施例１の評価結果等について、まとめて第２
表に示した。The evaluation results and the like of Example 1 described above are collectively
It is shown in the table.

実施例２〜12 ターゲットの面積比を種々変化させる以外は、実施例
１と同様の方法により、種々の組成の発熱抵抗体薄膜を
形成を支持体上に行なった後、第２図及び第３図に示さ
れたインクジェットヘッドを実施例１と同様にして作成
した。Examples 2 to 12 Except that the area ratio of the target was variously changed, heat-generating resistor thin films having various compositions were formed on the support in the same manner as in Example 1, and then, FIGS. The ink jet head shown in the figure was produced in the same manner as in Example 1.

各実施例について、実施例１と同様にして種々のデー
タを求め、その結果を第２表に示した。第２表から分か
る様に、いずれの実施例に係るインクジェットヘッド
も、十分に大きい比抵抗値及び十分に小さい抵抗変化
率、十分に小さな消費電流、更に十分な耐熱性、耐衝撃
性を示した。For each example, various data were obtained in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2. As can be seen from Table 2, the ink jet heads according to any of the examples exhibited sufficiently large specific resistance values, sufficiently small resistance change rates, sufficiently small current consumption, and further sufficient heat resistance and impact resistance. .

また、各実施例に係るインクジェットヘッドを用いて
実際に印字を行ったところ、いずれの実施例においても
良好な印字品位を得ることができた。Further, when printing was actually performed using the ink jet head according to each of the examples, good print quality could be obtained in any of the examples.

比較例１〜７ターゲットの面積比を種々変化させる以外は、実施例
１と同様の方法により、種々の組成をもつ発熱抵抗体薄
膜を支持体上に形成した。その後、第２図及び第３図に
示されたインクジェットヘッドを実施例１と同様にして
作成した。Comparative Examples 1 to 7 Heating resistor thin films having various compositions were formed on a support in the same manner as in Example 1 except that the area ratio of the target was variously changed. Thereafter, the ink jet head shown in FIGS. 2 and 3 was produced in the same manner as in Example 1.

各比較例について、実施例１と同様にして種々のデー
タを求め、その結果を第２表に示した。第２表から分か
る様に、これらの比較例に係るインクジェットヘッド
は、比抵抗値、抵抗変化率、消費電流、耐熱性及び耐衝
撃性といった評価のいずれかにおいて、必ずしも十分と
は言えない結果を示した。For each comparative example, various data were obtained in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2. As can be seen from Table 2, the ink jet heads according to these comparative examples did not always show sufficient results in any of the evaluations such as the specific resistance value, the rate of change in resistance, the current consumption, the heat resistance and the impact resistance. Indicated.

実施例13 支持体上への発熱抵抗体薄膜の形成を、発熱抵抗体薄
膜形成用材料としてHfB₂およびSi（HfB₂ターゲットに対
する面積比25％）を用い、スパッタガスAr（ガス圧４×
10^-3Torr）中にN₂ガスを0.5SCCM混合しながら流す以外
は、実施例１と同様の条件のRFマグネトロン同時スパッ
タリングにより行なった。Example 13 A heating resistor thin film was formed on a support by using HfB ₂ and Si (25% area ratio with respect to the HfB ₂ target) as a heating resistor thin film forming material, and using a sputtering gas Ar (gas pressure of 4 ×).
RF magnetron co-sputtering was performed under the same conditions as in Example 1 except that N ₂ gas was flowed into the reactor at 10 ⁻³ Torr while mixing at 0.5 SCCM.

得られた発熱抵抗体薄膜の膜厚は1995Å、比抵抗値は
968μΩ・cmであった。The thickness of the heating resistor thin film obtained was 1995Å, and the specific resistance was
It was 968 μΩ · cm.

得られた支持体上の発熱抵抗体薄膜を用い、実施例１
と同様にして、インクジェット記録ヘッドを形成した。Example 1 using the obtained heating resistor thin film on the support,
In the same manner as in the above, an ink jet recording head was formed.

本実施例について、実施例１と同様にして種々のデー
タを求め、その結果を第３表に示した。第３表から分か
る様に、本実施例に係るインクジェットヘッドも、十分
に大きい比抵抗値及び十分に小さい抵抗変化率、十分に
小さな消費電流、更に十分な耐熱性、耐衝撃性を示し
た。For this example, various data were obtained in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3. As can be seen from Table 3, the ink jet head according to this example also exhibited a sufficiently large specific resistance value, a sufficiently small resistance change rate, a sufficiently small current consumption, and further sufficient heat resistance and impact resistance.

また、本実施例に係るインクジェットヘッドを用いて
実際に印字を行ったところ、良好な印字品位を得ること
ができた。Further, when printing was actually performed using the ink jet head according to the present example, good print quality could be obtained.

実施例14〜16 ターゲットの面積比とN₂の流量とを種々変化させる以
外は、実施例13と同様の方法により、種々の組成をもつ
発熱抵抗体薄膜を支持体上に形成した。その後、第２図
及び第３図に示されたインクジェットヘッドを実施例13
と同様にして作成した。Except that the changed variously a flow of Examples 14-16 area ratio of the target and N _2, in the same manner as in Example 13, to form the heat generating resistor thin films having various compositions on a support. Thereafter, the ink jet head shown in FIGS.
Created in the same way as

各実施例について、実施例13と同様にして種々のデー
タを求め、その結果を第３表に示した。第３表から分か
る様に、いずれの実施例に係るインクジェットヘッド
も、十分に大きい比抵抗値及び十分に小さい抵抗変化
率、十分に小さな消費電流、更に十分な耐熱性、耐衝撃
性を示した。For each example, various data were obtained in the same manner as in Example 13, and the results are shown in Table 3. As can be seen from Table 3, the ink jet heads according to any of the examples exhibited sufficiently large specific resistance, sufficiently small resistance change rate, sufficiently small current consumption, and further sufficient heat resistance and impact resistance. .

比較例8,9 ターゲットの面積比とN₂の流量とを夫々変化させる以
外は、実施例13と同様の方法により、発熱抵抗体薄膜を
支持体上に形成した。その後、第２図及び第３図に示さ
れたインクジェットヘッドを実施例13と同様にして作成
した。Comparative Examples 8 and 9 A heating resistor thin film was formed on a support in the same manner as in Example 13 except that the area ratio of the target and the flow rate of N ₂ were changed respectively. Thereafter, the ink jet head shown in FIGS. 2 and 3 was produced in the same manner as in Example 13.

各比較例について、実施例１と同様にして種々のデー
タを求め、その結果を第３表に示した。第３表から分か
る様に、これらの比較例に係るインクジェットヘッド
は、比抵抗値、抵抗変化率、消費電流、耐熱性及び耐衝
撃性といった評価のいずれかにおいて、必ずしも十分と
は言えない結果を示した。For each comparative example, various data were obtained in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3. As can be seen from Table 3, the ink jet heads according to these comparative examples did not always show satisfactory results in any of the evaluations such as the specific resistance value, the rate of change in resistance, the current consumption, the heat resistance and the impact resistance. Indicated.

その他の実施例，比較例（その１）金属硼化物として、HfB₂の代わりにTiB₂を用いる以外
は実施例１〜16及び比較例１〜９と同様にして、本発明
に係る発熱抵抗体を有する第２図及び第３図に示された
インクジェットヘッドを作成した。Other embodiments, as a comparative example (1) a metal boride, but using TiB ₂ in place of HfB ₂ in the same manner as in Example 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 9, the heating resistor according to the present invention The ink jet head shown in FIG. 2 and FIG. 3 was prepared.

いずれの実施例に係るインクジェットヘッドも、十分
に大きい比抵抗値及び十分に小さい抵抗変化率、十分に
小さな消費電流、更に十分な耐熱性、耐衝撃性を示し
た。The ink jet heads according to any of the examples exhibited a sufficiently large specific resistance value, a sufficiently small resistance change rate, a sufficiently small current consumption, and further sufficient heat resistance and impact resistance.

一方、比較例に係るインクジェットヘッドは、比抵抗
値、抵抗変化率、消費電流、耐熱性及び耐衝撃性といっ
た評価のいずれかにおいて、必ずしも十分とは言えない
結果を示した。On the other hand, the inkjet head according to the comparative example showed a result that was not necessarily sufficient in any of the evaluations such as the specific resistance value, the rate of change in resistance, the current consumption, the heat resistance, and the impact resistance.

その他の実施例，比較例（その２）金属硼化物として、HfB₂の代わりにVB₂を用いる以外
は実施例１〜16及び比較例１〜９と同様にして、本発明
に係る発熱抵抗体を有する第２図及び第３図に示された
インクジェットヘッドを作成した。Other embodiments, as a comparative example (2) metal borides, but using VB ₂ in place of HfB ₂ in the same manner as in Example 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 9, the heating resistor according to the present invention The ink jet head shown in FIG. 2 and FIG. 3 was prepared.

その他の実施例，比較例（その３）金属硼化物として、HfB₂の代わりにCrB₂を用いる以外
は実施例１〜16及び比較例１〜９と同様にして、本発明
に係る発熱抵抗体を有する第２図及び第３図に示された
インクジェットヘッドを作成した。Other embodiments, as a comparative example (3) metal boride, but using CrB ₂ in place of HfB ₂ in the same manner as in Example 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 9, the heating resistor according to the present invention The ink jet head shown in FIG. 2 and FIG. 3 was prepared.

その他の実施例，比較例（その４）金属硼化物として、HfB₂の代わりにZrB₂を用いる以外
は実施例１〜16及び比較例１〜９と同様にして、本発明
に係る発熱抵抗体を有する第２図及び第３図に示された
インクジェットヘッドを作成した。Other Examples and Comparative Examples (Part 4) Exothermic resistors according to the present invention in the same manner as in Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 9 except that ZrB ₂ was used instead of HfB ₂ as a metal boride. The ink jet head shown in FIG. 2 and FIG. 3 was prepared.

一方、比較例に係るインクジェットヘッドは、比抵抗
値、抵抗変化率、消費電流、耐熱性及及び耐衝撃性とい
った評価のいずれかにおいて、必ずしも十分とは言えな
い結果を示した。On the other hand, the inkjet head according to the comparative example showed a result that was not necessarily sufficient in any of the evaluations such as the specific resistance value, the rate of change in resistance, the current consumption, the heat resistance, and the impact resistance.

その他の実施例，比較例（その５）金属硼化物として、HfB₂の代わりにNbB₂を用いる以外
は実施例１〜16及び比較例１〜９と同様にして、本発明
に係る発熱抵抗体を有する第２図及び第３図に示された
インクジェットヘッドを作成した。Other embodiments, as a comparative example (5) the metal boride, but using NbB ₂ in place of HfB ₂ in the same manner as in Example 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 9, the heating resistor according to the present invention The ink jet head shown in FIG. 2 and FIG. 3 was prepared.

その他の実施例，比較例（その６）金属硼化物として、HfB₂の代わりにMo₂B₅を用いる以
外は実施例１〜16及び比較例１〜９と同様にして、本発
明に係る発熱抵抗体を有する第２図及び第３図に示され
たインクジェットヘッドを作成した。Other embodiments, as a comparative example (6) metal boride, but using Mo ₂ B ₅ in place of HfB ₂ in the same manner as in Example 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 9, heat generation according to the present invention The ink jet head shown in FIGS. 2 and 3 having a resistor was prepared.

その他の実施例，比較例（その７）金属硼化物として、HfB₂の代わりにTaB₂を用いる以外
は実施例１〜16及び比較例１〜９と同様にして、本発明
に係る発熱抵抗体を有する第２図及び第３図に示された
インクジェットヘッドを作成した。Other Examples and Comparative Examples (Part 7) Exothermic resistors according to the present invention in the same manner as in Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 9 except that TaB ₂ was used instead of HfB ₂ as a metal boride. The ink jet head shown in FIG. 2 and FIG. 3 was prepared.

その他の実施例，比較例（その８）金属硼化物として、HfB₂の代わりにW₂B₅を用いる以外
は実施例１〜16及び比較例１〜９と同様にして、本発明
に係る発熱抵抗体を有する第２図及び第３図に示された
インクジェットヘッドを作成した。Other embodiments, as a comparative example (8) the metal boride, but using W ₂ B ₅ in place of HfB ₂ in the same manner as in Example 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 9, heat generation according to the present invention The ink jet head shown in FIGS. 2 and 3 having a resistor was prepared.

尚、第２表及び第３表に示された総合評価の基準を、
第４表に示した。In addition, the criteria of the comprehensive evaluation shown in Table 2 and Table 3
The results are shown in Table 4.

本発明に係る発熱抵抗体は、前述した様に抵抗値が高
く消費電力が小さいので、米国特許第4,429,321号明細
書に開示されている様な、機能素子がヘッド基体の内部
に構造的に設けられている形態のインクジェットヘッド
に用いられた場合に特に効果的である。Since the heating resistor according to the present invention has a high resistance value and low power consumption as described above, a functional element is structurally provided inside the head base as disclosed in U.S. Patent No. 4,429,321. It is particularly effective when used in an ink jet head of the type described.

以上述べた構成の本発明に係るインクジェットヘッド
を装置本体に装着して装置本体からヘッドに信号を付与
することにより、高速記録、高画質記録を行うことがで
きるインクジェット記録装置を得ることができる。By mounting the inkjet head according to the present invention having the above-described configuration on the apparatus main body and applying a signal to the head from the apparatus main body, an inkjet recording apparatus capable of performing high-speed recording and high-quality recording can be obtained.

第５図は本発明が適用されるインクジェット記録装置
IJRAの一例を示す概観斜視図で、駆動モータ5013の正逆
回転に連動して連動力伝達ギア5011,5009を介して回転
するリードスクリュー5005の螺旋溝5004に対して係合す
るキャリッジHCはピン（不図示）を有し、矢印a,b方向
に往復移動される。5002は紙押え板であり、キャリッジ
移動方向にわたって紙をプラテン5000に対して押圧す
る。5007,5008はフォトカプラでキャリッジのレバー500
6のこの域での存在を確認してモータ5013の回転方向切
換等を行うためのホームポジション検知手段である。50
16はインクタンクが一体的に設けられたカートリッジタ
イプの記録ヘッドIJCの前面をキャップするキャップ部
材5022を支持する部材で、5015はこのキャップ内を吸引
する吸引手段でキャップ内開口5023を介して記録ヘッド
の吸引回復を行う。5017はクリーニングブレードで、50
19はこのブレードを前後方向に移動可能にする部材であ
り、本体支持板5018にこれらは支持されている。ブレー
ドは、この形態でなく周知のクリーニングブレードが本
例に適用できることはいうまでもない。又、5012は、吸
引回復の吸引を開始するためのレバーで、キャリッジと
係合するカム5020の移動に伴って移動し、駆動モータか
らの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達手段で移動制
御される。インクジェットヘッドIJCに設けられた電気
熱変換体に信号を付与したり、前述した各機構の駆動制
御を司ったりするCPUは、装置本体側に設けられている
（不図示）。FIG. 5 shows an ink jet recording apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of an IJRA, in which a carriage HC that engages with a spiral groove 5004 of a lead screw 5005 that rotates via interlocking force transmission gears 5011 and 5009 in conjunction with forward and reverse rotation of a drive motor 5013 is a pin. (Not shown), and is reciprocated in the directions of arrows a and b. Reference numeral 5002 denotes a paper pressing plate, which presses paper against the platen 5000 in the carriage movement direction. 5007 and 5008 are photo couplers and carriage levers 500
6 is a home position detecting means for confirming existence in this area and switching the rotation direction of the motor 5013 and the like. 50
Reference numeral 16 denotes a member that supports a cap member 5022 that caps the front surface of a cartridge type recording head IJC in which an ink tank is integrally provided, and reference numeral 5015 denotes a suction unit that suctions the inside of the cap and records via an opening 5023 in the cap. Performs suction recovery of the head. 5017 is a cleaning blade, 50
Reference numeral 19 denotes a member which allows the blade to move in the front-rear direction, and these members are supported by a main body support plate 5018. It goes without saying that the blade is not limited to this form, and a well-known cleaning blade can be applied to this embodiment. Reference numeral 5012 denotes a lever for starting suction for suction recovery, which moves with the movement of the cam 5020 which engages with the carriage, and the driving force from the drive motor is controlled by a known transmission means such as clutch switching. Is done. A CPU that gives a signal to the electrothermal transducer provided in the inkjet head IJC and controls the driving of each mechanism described above is provided on the apparatus main body side (not shown).

以上説明した本発明の実施例においては、液体インク
を用いて説明しているが、本発明においては、室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化するものであ
れば用いることができる。上述のインクジェット装置で
は、インク自体を30℃以上70℃以下の範囲内で温度調整
を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度
制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時
にインクが液状をなすものであれば良い。また、積極的
に熱エネルギーによる昇温を、インクの固形状態から液
体状態への態変化のエネルギーとして使用せしめること
で防止するか又は、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を用いるかして、いずれにしても
熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってインクが
液化してインク液状として吐出するものや記録媒体に到
達する時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱
エネルギーによって初めて液化する性質のインク使用も
本発明には適用可能である。このような場合インクは、
特開昭54−56847号公報、特開昭60−71260号公報のよう
な、多孔質シート凹部又は貫通孔に液状又は固形物とし
て保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するよ
うな形態としても良い。本発明においては、上述した各
インクに対しても最も有効なものは、上述した膜沸騰方
式を実行するものである。In the embodiments of the present invention described above, the description is made by using the liquid ink. However, in the present invention, even if the ink is solid at room temperature, it may be used as long as it is softened at room temperature. it can. In the above-described ink jet device, it is general to control the temperature of the ink itself within a range of 30 ° C. or more and 70 ° C. or less so that the viscosity of the ink is in a stable ejection range. It is sufficient if the ink is sometimes in a liquid state. In addition, the temperature rise due to thermal energy can be positively prevented by using it as energy for changing the state of the ink from a solid state to a liquid state, or ink that solidifies in a standing state to prevent evaporation of the ink can be used. In any case, heat energy is applied by heat energy, such as one in which ink is liquefied and ejected as an ink liquid by application of heat energy according to a recording signal, or one which already starts to solidify when reaching a recording medium. The use of an ink that liquefies for the first time is also applicable to the present invention. In such a case, the ink
JP-A-54-56847 and JP-A-60-71260, while being held as a liquid or solid substance in the concave portion or through hole of the porous sheet, so as to face the electrothermal converter. It is good also as a form. In the present invention, the most effective one for each of the above-mentioned inks is to execute the above-mentioned film boiling method.

本発明に係るインクジェット方式の記録ヘッド、記録
装置の代表的な構成や原理については、例えば米国特許
第4,723,129号明細書、同第4,740,796号明細書に開示さ
れている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。こ
の方式はいわゆるオンディマンド型、コンティニュアス
型のいずれにも適用可能であるが、特にオンディマンド
型の場合には、液体（インク）が保持されているシート
や液路に対応して配置された電気熱変換体に、記録情報
に対応して核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少な
くとも一つの駆動信号を印加することによって、電気熱
変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作
用面のインクに膜沸騰を生起させて、結果的にこの駆動
信号に一対一対応して液体（インク）内の気泡を形成で
きるので有効である。この気泡の成長、収縮により吐出
用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくと
も一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とす
ると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に
応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より
好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米国特
許第4,463,359号明細書、同第4,345,262号明細書に記載
されているようなものが適している。尚、上記熱作用面
の温度上昇率に関する発明の米国特許第4,313,124号明
細書に記載されている条件を採用すると、更に優れた記
録を行うことができる。A typical configuration and principle of an ink jet recording head according to the present invention and a recording apparatus are performed using the basic principle disclosed in, for example, US Pat. No. 4,723,129 and US Pat. No. 4,740,796. Are preferred. This method can be applied to both the so-called on-demand type and the continuous type. In particular, in the case of the on-demand type, an electric device arranged corresponding to a sheet or a liquid path holding a liquid (ink) is used. By applying at least one drive signal that gives a rapid temperature rise exceeding nucleate boiling corresponding to the recording information to the heat transducer, heat energy is generated in the electrothermal transducer, and the heat acting surface of the recording head is reduced. This is effective because film boiling occurs in the ink, and as a result, bubbles in the liquid (ink) can be formed in one-to-one correspondence with the drive signal. By discharging the liquid (ink) through the discharge opening by the growth and contraction of the bubble, at least one droplet is formed. When the drive signal is formed into a pulse shape, the growth and shrinkage of the bubble are performed immediately and appropriately, so that the ejection of a liquid (ink) having particularly excellent responsiveness can be achieved, which is more preferable. As the pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. If the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 of the invention relating to the temperature rise rate of the heat acting surface are adopted, more excellent recording can be performed.

記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示さ
れているような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わ
せ構成（直線状液流路又は直角液流路）の他に熱作用部
が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特
許第4,558,333号明細書、米国特許第4,459,600号明細書
を用いた構成も本発明に含まれる。加えて、複数の電気
熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の
吐出部とする構成を開示する特開昭59年第123670号公報
や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応
せる構成を開示する特開昭59年第138461号公報に基づい
た構成としても本発明は有効である。As a configuration of the recording head, in addition to the combination configuration (a linear liquid flow path or a right-angled liquid flow path) of a discharge port, a liquid path, and an electrothermal converter as disclosed in each of the above-mentioned specifications, a heat acting section The present invention also includes a configuration using U.S. Pat. No. 4,558,333 and U.S. Pat. No. 4,459,600 which disclose a configuration in which is disposed in a bending region. In addition, JP-A-59-123670 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of an electrothermal converter for a plurality of electrothermal converters, and an aperture for absorbing pressure waves of thermal energy. The present invention is also effective as a configuration based on JP-A-59-138461 which discloses a configuration corresponding to a discharge unit.

更に、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応
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、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘ
ッドの組み合わせによって、その長さを満たす構成や一
体的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成のいず
れでも良いが、本発明は、上述した効果を一層有効に発
揮することができる。Further, as a full-line type recording head having a length corresponding to the width of the maximum recording medium that can be recorded by the recording apparatus, the length can be reduced by a combination of a plurality of recording heads as disclosed in the above specification. Either a configuration that satisfies the above or a configuration as a single recording head that is integrally formed may be used, but the present invention can more effectively exert the above-described effects.

また、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
ッド自体にインクタンクが一体的に設けられたカートリ
ッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効
である。In addition, an exchangeable chip-type recording head that can be electrically connected to the apparatus main body and supplies ink from the apparatus main body by being attached to the apparatus main body, or an ink tank is integrated with the recording head itself The present invention is also effective when a cartridge type recording head provided in the above is used.

更に、本発明の記録装置の構成として設けられる、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
加することは本発明の効果を一層安定できるので好まし
いものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッド
に対しての、キャピング手段、クリーニング手段、加圧
或いは吸引手段、電気熱変換体或いはこれとは別の加熱
素子或いはこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記
録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行うことも安定
した記録を行うために有効である。Further, it is preferable to add recovery means for the print head, preliminary auxiliary means, and the like provided as a configuration of the printing apparatus of the present invention since the effects of the present invention can be further stabilized. If these are specifically mentioned, a capping unit, a cleaning unit, a pressurizing or suction unit, a preheating unit using an electrothermal converter or another heating element or a combination thereof, and a recording and It is also effective to perform a preliminary ejection mode for performing another ejection in order to perform stable printing.

更にまた、記録装置の記録モードとしては黒色等の主
流色のみの記録モードだけでなく、記録ヘッドを一体的
に構成するか複数個の組み合わせによってでもよいが、
異なる色の複色カラー又は、混色によるフルカラーの少
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。Furthermore, as a recording mode of the recording apparatus, not only a recording mode of only a mainstream color such as black, but a recording head may be integrally configured or a combination of a plurality of recording heads.
The present invention is also very effective for an apparatus provided with at least one of a multicolor of different colors or a full color by mixing colors.

〔発明の効果〕本発明によれば、比抵抗値を高く設定でき、駆動電力
の増加にともなう抵抗値変化が少ない安定的な発熱抵抗
体を有し、耐久性において優れた電気熱変換体を備えた
インクジェット記録ヘッド用基体、該基体をその構成の
一部とするインクジェット記録ヘッド及び該ヘッドを具
備するインクジェット装置を提供することができる。 [Effects of the Invention] According to the present invention, it is possible to provide an electrothermal converter excellent in durability, which has a stable heating resistor in which a specific resistance value can be set to be high and a resistance value change with an increase in driving power is small. It is possible to provide an ink jet recording head substrate provided with the ink jet recording head, an ink jet recording head including the substrate as a part of the structure thereof, and an ink jet apparatus including the head.

また、本発明によれば、インクジェット記録における
高品位記録、高速度記録及び低消費電力記録等を、一層
確実に実現することができる。Further, according to the present invention, high-quality recording, high-speed recording, low-power-consumption recording, and the like in inkjet recording can be realized more reliably.

[Brief description of the drawings]

第１図は、本発明に係るインクジェットヘッド用基体の
一例を示す模式的断面図である。第２図は、本発明に係るインクジェットヘッドの主要部
の一例を示す模式的斜視図である。第３図は、第２図のａ−ｂ−ｃ線に沿って切断した模式
的断面図である。第４図は、本発明に係る発熱抵抗体層を形成するために
用いられるスパッタリング装置を示す模式図である。第５図は、本発明に係るインクジェットヘッドを具備す
るインクジェット装置の主要部の一例を示す模式的斜視
図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a substrate for an inkjet head according to the present invention. FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of a main part of the ink jet head according to the present invention. FIG. 3 is a schematic sectional view taken along the line abc of FIG. FIG. 4 is a schematic view showing a sputtering apparatus used for forming a heating resistor layer according to the present invention. FIG. 5 is a schematic perspective view showing an example of a main part of an ink jet device having an ink jet head according to the present invention.

Claims

(57) [Claims]

A discharge port for discharging ink; and an electrothermal converter having a heating resistor generated by supplying heat energy used for discharging ink from the discharge port. In the inkjet head, the heating element is made of a composite compound containing a metal element, B, Si, and N in the following composition ratio. 8 atomic% ≦ metal element ≦ 31 atomic% 7 atomic% ≦ B ≦ 58 atomic% 5 atomic% ≦ Si ≦ 53 atomic% 6 atomic% ≦ N ≦ 45 atomic%

2. The ink jet head according to claim 1, wherein the composition ratios of the metal elements, B, Si and N contained in the composite compound constituting the low heat-generating antibody are as follows. 15 atomic% ≦ metal element ≦ 24 atomic% 18 atomic% ≦ B ≦ 38 atomic% 19 atomic% ≦ Si ≦ 35 atomic% 18 atomic% ≦ N ≦ 38 atomic%

3. The ink jet head according to claim 1, wherein the atomic ratio of Si and N contained in the composite compound constituting the low heat generating antibody is as follows. 0.6 <Si / N ≦ 2.5

4. The ink jet head according to claim 3, wherein the atomic ratio of the Si and N contained in the composite compound constituting the low heat generating antibody is as follows. 0.7 <Si / N ≦ 1.3

5. The method according to claim 5, wherein the metal element contained in the composite compound constituting the low pyrogenic antibody is Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf,
The inkjet head according to claim 1, wherein the inkjet head is at least one element selected from the group consisting of Ta and W.

6. The composite compound according to claim 1, wherein said metal element includes a boride state, and said Si includes both a nitride state and a simple Si state. Ink jet head.

7. The thickness of the layer of the low-pyrogenic antibody is from 300 to 2 mm.
The ink jet head according to claim 1, which has a diameter of μm.

8. The layer of the pyrogenic low antibody has a thickness of 700 to 1
The ink-jet head according to claim 7, wherein the thickness is μm.

9. The method according to claim 1, wherein the thickness of the layer of the low-pyrogenic antibody is 1000 to 50 μm.
The inkjet head according to claim 8, wherein the angle is 00 °.

10. A direction in which ink is ejected from said ejection port and a direction in which ink is supplied to a portion of said heat-generating low antibody where said thermal energy is generated is substantially the same.
2. The inkjet head according to item 1.

11. The ink jet head according to claim 1, wherein a direction in which the ink is discharged from the discharge port is different from a direction in which the ink is supplied to a portion of the heat-generating low antibody where the thermal energy is generated.

12. The ink jet head according to claim 11, wherein said two directions are substantially perpendicular to each other.

13. The ink jet head according to claim 1, wherein a plurality of the discharge ports are provided.

14. An ink jet head according to claim 13, wherein a plurality of said discharge ports are provided corresponding to the width of the recording member.

15. An ink jet head substrate comprising: an electrothermal converter having a heating resistor which is generated by energizing thermal energy used for discharging ink; wherein the heating resistor is made of metal. A base for an ink jet head, comprising a composite compound containing the elements, B, Si and N in the following composition ratios. 8 atomic% ≦ metal element ≦ 31 atomic% 7 atomic% ≦ B ≦ 58 atomic% 5 atomic% ≦ Si ≦ 53 atomic% 6 atomic% ≦ N ≦ 45 atomic%

16. The substrate for an ink jet head according to claim 15, wherein the composition ratio of the metal element, B, Si and N contained in the composite compound constituting the heating resistor is as follows. 15 atomic% ≦ metal element ≦ 24 atomic% 18 atomic% ≦ B ≦ 38 atomic% 19 atomic% ≦ Si ≦ 35 atomic% 18 atomic% ≦ N ≦ 38 atomic%

17. The substrate for an ink jet head according to claim 15, wherein the atomic ratio of Si and N contained in the composite compound constituting the heating resistor is as follows. 0.6 <Si / N ≦ 2.5

18. The substrate for an ink jet head according to claim 17, wherein the atomic ratio of the Si and N contained in the composite compound constituting the heating resistor is as follows. 0.7 <Si / N ≦ 1.3

19. The method according to claim 19, wherein the metal element contained in the composite compound constituting the heating resistor is Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo,
16. The substrate for an inkjet head according to claim 15, wherein the substrate is one or more elements selected from the group consisting of Hf, Ta, and W.

20. The composite compound according to claim 15, wherein in the composite compound forming the heating resistor, the metal element includes a boride state, and the Si includes both a nitride state and a simple Si state. Substrate for inkjet head.

21. The thickness of the layer of the heating resistor is from 300.degree.
16. The substrate for an inkjet head according to claim 15, which has a thickness of 2 μm.

22. The thickness of the layer of the heating resistor is 700-200.
22. The substrate for an inkjet head according to claim 21, which is 1 μm.

23. The layer of the heating resistor has a thickness of 1000Å.
23. The substrate for an ink jet head according to claim 22, which is 5000 °.

24. An ink jet printer comprising: a discharge port for discharging ink; and an electrothermal converter having a heat generating resistor generated by applying heat energy used for discharging ink from the discharge port. An inkjet apparatus comprising: an inkjet head; and means for applying an ink discharge signal to the heating resistor. The heating resistor includes a metal element, B, Si, and N in the following composition ratios: An ink jet device comprising a compound. 8 atomic% ≦ metal element ≦ 31 atomic% 7 atomic% ≦ B ≦ 58 atomic% 5 atomic% ≦ Si ≦ 53 atomic% 6 atomic% ≦ N ≦ 45 atomic%