JP3192757B2 - Printhead substrate, inkjet printhead substrate, inkjet printhead, inkjet printing apparatus, and inkjet printhead substrate manufacturing method - Google Patents

Printhead substrate, inkjet printhead substrate, inkjet printhead, inkjet printing apparatus, and inkjet printhead substrate manufacturing method

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JP3192757B2
JP3192757B2 JP16946592A JP16946592A JP3192757B2 JP 3192757 B2 JP3192757 B2 JP 3192757B2 JP 16946592 A JP16946592 A JP 16946592A JP 16946592 A JP16946592 A JP 16946592A JP 3192757 B2 JP3192757 B2 JP 3192757B2
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    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/13Heads having an integrated circuit

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電気熱変換素子と記録
用機能素子とを基板上に一体的に形成した記録ヘッド用
基体と、この記録ヘッド用基体を採用したインクジェッ
ト記録ヘッドとに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a recording head base in which an electrothermal transducer and a recording functional element are integrally formed on a substrate, and an ink jet recording head employing this recording head base.

【0002】[0002]

【従来の技術】複写機、ファクシミリ装置、ワードプロ
セッサ、ホストコンピュータの出力用プリンタ、ビデオ
出力用プリンタなどの記録装置では、熱を利用して紙な
どの記録媒体に記録が行なわれる。例えば、インクジェ
ット記録方式の記録装置であれば、記録信号に応じて熱
によってインクを発泡させ、この発泡のエネルギーによ
ってインクを吐出口から吐出・飛翔させることにより記
録が行なわれる。また、感熱紙に対する記録や熱転写方
式による記録でも熱が使用される。これら熱を利用した
記録の場合、記録密度を大きくするためには熱源の大き
さを小さくする必要があり、フォトリソグラフィ技術を
利用してシリコンなどの基板の上に熱源である電気熱変
換素子を集積したものが使用される。このとき、電気熱
変換素子の駆動などに用いられる記録用機能素子を基板
上に一体的に設けることも行なわれる。ここでは、基板
に少なくとも電気熱変換素子を一体的に形成したものを
記録ヘッド用基体ということにする。
2. Description of the Related Art In a recording apparatus such as a copying machine, a facsimile apparatus, a word processor, an output printer of a host computer, and a video output printer, recording is performed on a recording medium such as paper using heat. For example, in the case of a recording apparatus of an ink jet recording system, recording is performed by causing ink to foam by heat according to a recording signal, and ejecting and flying the ink from an ejection port by the energy of the foaming. Heat is also used in recording on thermal paper or recording by a thermal transfer method. In the case of recording using such heat, it is necessary to reduce the size of the heat source in order to increase the recording density, and an electrothermal conversion element, which is a heat source, is mounted on a substrate such as silicon using photolithography technology. An integrated one is used. At this time, a recording functional element used for driving the electrothermal transducer may be provided integrally on the substrate. Here, a substrate in which at least an electrothermal conversion element is integrally formed on a substrate is referred to as a recording head substrate.

【0003】このような記録ヘッド用基体は、シリコン
などの基板の上に、電気絶縁性の層間膜と電気抵抗性の
発熱層と電気絶縁性の保護膜とをこの順に成膜した構造
である。層間膜と保護膜にはSiO2やSiO,SiNな
どが使用され、発熱層にはHfB2などが使用されてい
る。また発熱層の所定の部分に通電して発熱させるため
に、アルミニウムなどからなる配線層が設けられてい
る。そして発熱層の発熱部分(ヒータ部分)の長寿命
化、特性の安定化を目的として、層間膜を堆積したのち
発熱層を堆積する前に層間膜の表面を高周波エッチング
(逆スパッタ)で削って清浄面を露出させ、また、発熱
層を堆積したのち保護膜を堆積する前に発熱層の表面を
高周波エッチングで削って清浄面を露出させることが行
なわれている。図5は、記録ヘッド用基体の従来の製造
方法の一例を示す流れ図である。
Such a substrate for a recording head has a structure in which an electrically insulating interlayer film, an electrically resistive heat generating layer, and an electrically insulating protective film are formed in this order on a substrate such as silicon. . SiO 2 , SiO, SiN or the like is used for the interlayer film and the protective film, and HfB 2 or the like is used for the heat generating layer. Further, a wiring layer made of aluminum or the like is provided to energize a predetermined portion of the heat generating layer to generate heat. Then, for the purpose of prolonging the life of the heat generating portion (heater portion) of the heat generating layer and stabilizing the characteristics, after depositing the interlayer film and before depositing the heat generating layer, the surface of the interlayer film is removed by high frequency etching (reverse sputtering). A method of exposing a clean surface and exposing a clean surface by high-frequency etching the surface of the heat generating layer after depositing the heat generating layer and before depositing the protective film is performed. FIG. 5 is a flowchart showing an example of a conventional method for manufacturing a printhead base.

【0004】図5を用いて従来の製造方法をさらに詳し
く説明する。シリコンなどの基板上に記録用機能素子を
形成した後、層間膜となるSiO2層をスパッタリング
で成膜する(ステップ131)。記録用機能素子と電気
熱変換素子とを電気的に接続する配線がこの層間膜を貫
通できるように、層間膜にスルーホールを開孔する(ス
テップ132)。そして、高周波エッチング(逆スパッ
タ)により、層間膜の表面を少し削って清浄面を露出さ
せる(ステップ133)。次に、発熱層となるHfB2
層と配線用のアルミニウム層とを順次成膜し、配線形成
のためにアルミニウム層をパターニングし、ヒータ部分
形成のためにHfB2層をパターニングする(ステップ
134)。この状態でHfB2層のうち発熱部分となる
ところは露出し、その他の部分は配線(アルミニウム
層)の下側にあるか除去されている。続いて高周波エッ
チングによってHfB2層の露出部分の表面を少し削っ
て清浄面を露出させ(ステップ135)、保護膜となる
SiO2層をスパッタリングで成膜する(ステップ13
6)。最後に、最上部の保護層となるタンタル層を成膜
し(ステップ137)、タンタル層と保護膜を所与の形
状にパターニングして、記録ヘッド用基体が得られる。
A conventional manufacturing method will be described in more detail with reference to FIG. After forming a recording functional element on a substrate such as silicon, an SiO 2 layer serving as an interlayer film is formed by sputtering (step 131). A through hole is formed in the interlayer film so that a wiring for electrically connecting the recording functional element and the electrothermal transducer can penetrate the interlayer film (step 132). Then, the surface of the interlayer film is slightly removed by high frequency etching (reverse sputtering) to expose a clean surface (step 133). Next, HfB 2 serving as a heating layer
A layer and an aluminum layer for wiring are sequentially formed, the aluminum layer is patterned for forming wiring, and the HfB 2 layer is patterned for forming a heater portion (step 134). In this state, portions of the HfB 2 layer that become heat generating portions are exposed, and other portions are below or removed from the wiring (aluminum layer). Subsequently, the surface of the exposed portion of the HfB 2 layer is slightly shaved by high frequency etching to expose a clean surface (step 135), and an SiO 2 layer serving as a protective film is formed by sputtering (step 13).
6). Finally, a tantalum layer serving as a top protection layer is formed (step 137), and the tantalum layer and the protection film are patterned into a given shape to obtain a recording head substrate.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】発熱層は一般に金属の
ホウ化物や窒化物であり、層間膜や保護膜には金属酸化
物やSiO2やSiOが使用される。このため、発熱層
が酸素濃度の高い層にはさまれることになり、発熱層を
構成する材料の酸化や発熱層への不純物の混入・拡散が
生じ、電気熱変換素子としての特性の劣化がもたらされ
ていた。
The heating layer is generally made of a metal boride or nitride, and a metal oxide, SiO 2 or SiO is used for an interlayer film or a protective film. For this reason, the heat generating layer is sandwiched between layers having a high oxygen concentration, and oxidation of the material forming the heat generating layer and mixing and diffusion of impurities into the heat generating layer occur, thereby deteriorating the characteristics as an electrothermal conversion element. Had been brought.

【0006】本発明の目的は、ヒータとなる発熱層の酸
化や不純物の混入が防げ、電気熱変換素子の特性の劣化
が生じない記録ヘッド用基体と、この記録ヘッド用基体
を使用したインクジェット記録ヘッド、インクジェット
記録装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a recording head substrate which prevents oxidation of a heating layer serving as a heater and contamination of impurities and does not cause deterioration of characteristics of an electrothermal transducer, and ink jet recording using the recording head substrate. A head and an inkjet recording apparatus are provided.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の記録ヘッド用基
体は、熱エネルギーを発生するための電気熱変換素子群
を有し、前記電気熱変換素子が電気絶縁性の層間膜と電
気抵抗性の発熱層と電気絶縁性の保護膜とを積層した構
造である記録ヘッド用基体において、前記発熱層の前記
層間膜側界面における−OH基の密度と−基の密度
が、ともに3.0×1014個/cm2以下であるととも
に、前記発熱層の前記保護膜側界面における−OH基の
密度が、3.0×10 14 個/cm 2 以下である
Means for Solving the Problems] serial for recording head substrate of the present invention has an electrothermal conversion element group for generating thermal energy, said electrothermal transducer element is electrically insulating interlayer film and the electric resistance in the heat generating layer and the electrically insulating protective layer and the recording head substrate is a structure laminated sex, density and -OH groups in the interlayer film side interface of the heat generating layer - density of O groups are both 3. 0 × 10 14 pieces / cm 2 or less and also
At the interface between the heat generating layer and the protective film,
The density is 3.0 × 10 14 pieces / cm 2 or less .

【0008】[0008]

【0009】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体
は、熱エネルギーを発生するための電気熱変換素子群を
有し、前記電気熱変換素子が電気絶縁性の層間膜と電気
抵抗性の発熱層と電気絶縁性の保護膜とを積層した構造
であるインクジェット記録ヘッド用基体において、前記
発熱層の前記層間膜側界面における−OH基の密度と−
基の密度が、ともに3.0×1014個/cm2以下であ
とともに、前記発熱層の前記保護膜側界面における−
OH基の密度が、3.0×10 14 個/cm 2 以下であ
[0009] substrate for Lee inkjet recording head of the present invention has an electrothermal conversion element group for generating thermal energy, said electrothermal transducer element is an electrically insulating interlayer film and the electrical resistance of the heating layer And a protective film having an electrical insulating property, and a density of -OH groups at an interface between the heat generating layer and the interlayer film.
The density of the O group is not more than 3.0 × 10 14 / cm 2, and at the interface between the heat generating layer and the protective film,
When the density of OH groups is 3.0 × 10 14 / cm 2 or less
You .

【0010】[0010]

【0011】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体
の製造方法は、熱エネルギーを発生するための電気熱変
換素子群を有し、前記電気熱変換素子が電気絶縁性の層
間膜と電気抵抗性の発熱層と電気絶縁性の保護膜とを積
層した構造であるインクジェット記録ヘッド用基体の製
造方法において、前記層間膜を成膜する工程と、前記層
間膜に対して真空加熱及び高周波エッチングを行った
後、前記発熱層を成膜することで、前記発熱層の前記層
間膜側界面における−OH基の密度と−O基の密度を、
ともに3.0×10 14 個/cm 2 以下とする工程と、前記
発熱層に対して、真空加熱あるいは高周波エッチングを
行った後、前記保護膜を成膜することで、前記発熱層の
前記保護膜側界面における−OH基の密度を、3.0×
10 14 個/cm 2 以下とする工程と、を有することを特
徴とするものである
[0011] A method of manufacturing a substrate for a Lee inkjet recording head of the present invention, an electro-thermal variations for generating thermal energy
A group of heat exchange elements, wherein the electrothermal conversion element is an electrically insulating layer.
An interlayer, an electric resistance heating layer and an electrically insulating protective film
Manufacture of a substrate for an inkjet recording head having a layered structure
Forming the interlayer film in the fabrication method,
Vacuum heating and high frequency etching were performed on the interlayer
Then, by forming the heating layer, the layer of the heating layer
The density of -OH groups and the density of -O groups at the interface between
A step of not more than 3.0 × 10 14 / cm 2 ,
Apply vacuum heating or high frequency etching to the heating layer
After that, by forming the protective film, the heating layer
The density of the -OH group at the interface on the protective film side is 3.0 ×
Having a step of not more than 10 14 pieces / cm 2.
It is a sign .

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【作用】本発明は、−OH基、−O基、水分、O2やO
などの物質が発熱層の表面および底面に存在することに
より、電気熱変換素子のヒータ特性に重大な影響が及ぼ
されるという知見に基づいてなされたものである。すな
わち本発明では、ヒータとなる発熱層をはさむ上下の膜
の酸素濃度を低減することにより、特に界面部分での−
OH基と−O基の密度をともに3.0×1014個/cm2
以下とすることにより、発熱層の酸化や発熱層への不純
物の拡散・混入が抑止され、記録ヘッド用基体の特性が
向上する。また、真空加熱(真空ベーク)を行なうこと
により、これら−OH基や−O基の密度を減少させるこ
とが可能となる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention, -OH group, -O group, water, O 2 and O
It has been made based on the finding that the presence of such a substance on the surface and the bottom surface of the heat generating layer has a significant effect on the heater characteristics of the electrothermal transducer. That is, in the present invention, by reducing the oxygen concentration in the upper and lower films sandwiching the heat generating layer serving as a heater, −
Both the density of the OH group and the density of the -O group are 3.0 × 10 14 / cm 2
By doing so, the oxidation of the heat generating layer and the diffusion and mixing of impurities into the heat generating layer are suppressed, and the characteristics of the recording head base are improved. Further, by performing vacuum heating (vacuum baking), the density of these -OH groups and -O groups can be reduced.

【0014】本発明では、発熱層として、電気抵抗性の
ものを特に限定することなく使用することができるが、
耐久性などの点からTaNを使用することが好ましい。
層間膜および保護膜には、化学量論的に酸素濃度が低い
ものを用いることが望ましく、層間膜には例えばSiN
またはSiONを好ましく使用することができ、保護膜
には例えばSiNを好ましく使用することができる。
In the present invention, as the heat generating layer, an electric resistance layer can be used without particular limitation.
It is preferable to use TaN from the viewpoint of durability and the like.
It is desirable to use a stoichiometrically low oxygen concentration for the interlayer film and the protective film.
Alternatively, SiON can be preferably used, and for the protective film, for example, SiN can be preferably used.

【0015】[0015]

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1は、本発明の一実施例の記録ヘッド用基
体の構成を示す模式断面図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a recording head substrate according to one embodiment of the present invention.

【0016】この記録ヘッド用基体は、シリコン基板1
0の上に、SiO2などからなる絶縁層12、電気絶縁
性の層間膜14、窒化タンタル(TaN)からなる発熱
層15、アルミニウム配線層16、電気絶縁性の保護膜
17、最上部に位置しタンタルからなる保護層18が順
次積層された構成となっている。アルミニウム配線層1
6は一部が欠落しており、この欠落部分で発熱層15と
保護膜17とが界面を形成していてこの部分が発熱部分
20となる。シリコン基板10には、公知のシリコン半
導体プロセスによって設けられたn型半導体の部分とp
型半導体の部分が混在し、ダイオード11が形成されて
いる。ダイオード11は、この記録ヘッド用基体におけ
る記録用機能素子である。ダイオード11のアノード電
極部分とカソード電極部分では、絶縁層12に貫通孔が
設けられている。絶縁層12と層間膜14の界面には、
所定の形状にパターニングされたアルミニウム電極層1
3が設けられている。アルミニウム電極層13は、絶縁
層12に設けられた貫通孔の内部にも形成されており、
これによって、シリコン基板10の所定の部分とアルミ
ニウム電極層13との電気的な接続が確保されている。
The substrate for a recording head is a silicon substrate 1
0, an insulating layer 12 made of SiO 2 or the like, an electrically insulating interlayer film 14, a heat generating layer 15 made of tantalum nitride (TaN), an aluminum wiring layer 16, an electrically insulating protective film 17, The protective layer 18 is made of tantalum and sequentially laminated. Aluminum wiring layer 1
6 is partially missing, and the heat-generating layer 15 and the protective film 17 form an interface at the missing part, and this part becomes the heat-generating part 20. The silicon substrate 10 includes an n-type semiconductor portion provided by a known silicon semiconductor process and a p-type semiconductor portion.
Diodes 11 are formed by mixing mold semiconductor portions. The diode 11 is a recording functional element in the recording head substrate. In the anode electrode portion and the cathode electrode portion of the diode 11, through holes are provided in the insulating layer 12. At the interface between the insulating layer 12 and the interlayer film 14,
Aluminum electrode layer 1 patterned into a predetermined shape
3 are provided. The aluminum electrode layer 13 is also formed inside the through hole provided in the insulating layer 12,
As a result, electrical connection between the predetermined portion of the silicon substrate 10 and the aluminum electrode layer 13 is secured.

【0017】層間膜14には、アルミニウム電極層13
に対応して貫通孔(スルーホール)が形成されている。
これにより、層間膜14の上に形成される発熱層15
は、この貫通孔の部分でアルミニウム電極層12と接合
していることになる。発熱層15の上には、発熱層15
に通電するためのアルミニウム配線層16が形成されて
いる。これら発熱層15およびアルミニウム配線層16
はそれぞれ所定の形状にパターニングされており、発熱
層15の上面は発熱部分20以外ではアルミニウム配線
層16のみと接合している。したがって、発熱部分20
をはさむ両側のアルミニウム配線層16に電圧を印加す
れば、発熱部分20に電流が集中して熱が発生すること
になる。保護膜17は、アルミニウム配線層16と外部
との電気的接続が行なわれる部分を除いてこの記録ヘッ
ド用基体の全面(ただし図示上側の面)に設けられ、保
護層18が保護膜17の上に形成されている。
The interlayer film 14 includes an aluminum electrode layer 13
A through-hole (through-hole) is formed corresponding to.
Thereby, the heating layer 15 formed on the interlayer film 14 is formed.
Is bonded to the aluminum electrode layer 12 at this through hole. On the heating layer 15, the heating layer 15
An aluminum wiring layer 16 for supplying a current to the substrate is formed. These heat generating layer 15 and aluminum wiring layer 16
Are patterned in a predetermined shape, and the upper surface of the heat generating layer 15 is joined only to the aluminum wiring layer 16 except for the heat generating portion 20. Therefore, the heating portion 20
When a voltage is applied to the aluminum wiring layers 16 on both sides sandwiching the current, the current is concentrated on the heat generating portion 20 to generate heat. The protective film 17 is provided on the entire surface (however, the upper surface in the drawing) of the recording head substrate except for a portion where the aluminum wiring layer 16 is electrically connected to the outside. Is formed.

【0018】ここで発熱層15と層間膜14との界面、
発熱層15と保護膜16との界面について説明する。こ
の記録ヘッド用基体では、発熱層15の層間膜14側界
面における−OH基の密度と−基の密度が、ともに
3.0×1014個/cm2以下となっている。また、発熱
層15保護膜16界面では、−OH基の密度が、
3.0×1014個/cm2以下となっている。このように
各界面での−O基や−OH基の密度を規制することによ
り、発熱層15の特性の劣化が起こりにくくなり、耐久
性、信頼性が向上した記録ヘッド用基体が得られるよう
になる。
Here, the interface between the heat generating layer 15 and the interlayer film 14,
The interface between the heat generating layer 15 and the protective film 16 will be described. This
In the recording head substrate described above, the boundary between the heat generating layer 15 and the interlayer film 14
-OH group density on the surface and-OGroup density
3.0 × 1014Pieces / cmTwoIt is as follows. Also fever
Layer 15ofProtective film 16~ sideAt the interface, the density of -OH groupsDegree
3.0 × 1014Pieces / cmTwoIt is as follows. in this way
By regulating the density of -O and -OH groups at each interface
The characteristics of the heat generating layer 15 are hardly deteriorated,
To obtain a recording head substrate with improved performance and reliability
become.

【0019】次に、この記録ヘッド用基体の製造方法を
図2の流れ図を用いて説明する。
Next, a method of manufacturing the recording head substrate will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0020】予めシリコン基板10にダイオード11な
どの記録用機能素子を形成し、絶縁層12およびアルミ
ニウム配線層13を公知の半導体プロセス、フォトリソ
グラフィプロセスで形成しておくものとする。まず、S
iONやSiNなどからなる層間膜14をCVD法によ
って成膜する(ステップ101)。そして、層間膜14
の所定の位置にスルーホールを開孔する(ステップ10
2)。続いて、高周波エッチング(逆スパッタ)と真空
中での加熱(真空ベーク)を行ない、層間膜14の清浄
面を露出させ、かつ表面の−O基,−OH基および水分
を除去する(ステップ103)。次に、発熱層15とな
る窒化タンタル膜を成膜し、アルミニウム配線層16と
なるアルミニウム膜を成膜し、アルミニウム膜をパター
ニングして所定の配線パターンのアルミニウム配線層1
6とし、窒化タンタル膜を所定の形状にパターニングし
て発熱層15を形成する(ステップ104)。
A recording functional element such as a diode 11 is formed on a silicon substrate 10 in advance, and an insulating layer 12 and an aluminum wiring layer 13 are formed by a known semiconductor process or photolithography process. First, S
An interlayer film 14 made of iON, SiN, or the like is formed by a CVD method (Step 101). Then, the interlayer film 14
A through hole is opened at a predetermined position (step 10).
2). Subsequently, high-frequency etching (reverse sputtering) and heating in vacuum (vacuum baking) are performed to expose the clean surface of the interlayer film 14 and to remove -O groups, -OH groups and moisture on the surface (step 103). ) . Next, a tantalum nitride film to be the heat generating layer 15 is formed, an aluminum film to be the aluminum wiring layer 16 is formed, and the aluminum film is patterned to form the aluminum wiring layer 1 having a predetermined wiring pattern.
The heating layer 15 is formed by patterning the tantalum nitride film into a predetermined shape (step 104).

【0021】次に、発熱層15の露出面を清浄にする目
的で、テトラフルオロメタン(CF 4)を導入して高周
波エッチングを行ない(ステップ105)、あるいは真
空中での加熱を行ない(ステップ106)、発熱層15
の表面の−O基,−OH基および水分を除去する。その
のち、保護膜16となるSiN層をCVD法で成膜し
(ステップ107)、保護層17となるタンタル層を成
膜し(ステップ108)、タンタル層とSiN層をそれ
ぞれパターニングして(ステップ109)、本実施例の
記録ヘッド用基体を完成させる。
Next, the exposed surface of the heat generating layer 15 is cleaned.
Target, tetrafluoromethane (CF Four) Introduce high lap
Wave etching (step 105) or true
Heating is performed in the air (step 106), and the heat generating layer 15 is heated.
-O groups, -OH groups and water on the surface of are removed. That
After that, a SiN layer serving as the protective film 16 is formed by a CVD method.
(Step 107), a tantalum layer to be the protection layer 17 is formed.
Film (step 108) and remove the tantalum and SiN layers
Each of them is patterned (step 109).
The substrate for the recording head is completed.

【0022】次に、本実施例の記録用ヘッドの製造工程
について、数値を挙げてさらに詳しく説明する。
Next, the manufacturing process of the recording head of this embodiment will be described in more detail with numerical values.

【0023】ステップ101における層間膜14の成膜
は、SiH4+N2OあるいはSiH 4+NH3を導入する
プラズマCVD法により、SiOxy(ただし0.9≦
x≦1.8、0.8≦y≦1.2)あるいはSiNx(ただ
し1.3≦x≦2.2)を堆積することによって行なわれ
る。そしてステップ102において通常のフォトリソグ
ラフィ工程によりスルーホールが層間膜14に形成され
る。記録ヘッド用基体の従来の製造工程では、スルーホ
ールの開孔後、ウェットステーションでの有機溶剤、純
水での洗浄が行なわれる。本実施例では、この洗浄を行
なったのちに、発熱層15の堆積前の処理として、ステ
ップ103の高周波エッチング(逆スパッタ)および真
空ベーク処理が行なわれる。
In step 101, the interlayer film 14 is formed.
Is SiHFour+ NTwoO or SiH Four+ NHThreeIntroduce
SiO 2 by plasma CVDxNy(However, 0.9 ≦
x ≦ 1.8, 0.8 ≦ y ≦ 1.2) or SiNx(However
1.3 ≦ x ≦ 2.2).
You. Then, in step 102, a normal photolithography
Through holes are formed in the interlayer film 14 by a luffing process.
You. In the conventional manufacturing process of a recording head substrate, a through-hole
After opening the holes, the organic solvent and pure
Washing with water is performed. In this embodiment, this cleaning is performed.
After that, as a process before the deposition of the heat generating layer 15,
High frequency etching (reverse sputtering)
An empty baking process is performed.

【0024】この高周波エッチングおよび真空ベーク処
理は、まず、全圧2mTorr、DCパワー400Wの条件
で高周波スパッタにより、層間膜14を約20〜80Å
削り、清浄な表面を露出させる。そののち大気に接触さ
せることなく真空を保ったまま、全圧を5〜15mTorr
にし、Ar+N2を流して基体温度を200℃に保ち、
基体を10〜90秒放置して真空ベークを行なう。この
とき、N2の流量を13〜20sccmとし、望ましくは1
6〜19sccmとし、N2のArに対する分圧比は18〜
27%とし、望ましくは22〜26%とし、さらに望ま
しくは24%とする(ステップ103)。その後、反応
性スパッタリング法により、DCパワー0.5〜2.5k
Wを印加しながら、発熱層15となる窒化タンタル膜を
堆積する(ステップ104の一部)。
In this high frequency etching and vacuum baking process, first, the interlayer film 14 is formed by high frequency sputtering at a total pressure of 2 mTorr and a DC power of 400 W by about 20 to 80 °.
Shaving to expose a clean surface. Thereafter, the total pressure is 5 to 15 mTorr while keeping the vacuum without contacting the atmosphere.
And flowing Ar + N 2 to keep the substrate temperature at 200 ° C.
The substrate is left for 10 to 90 seconds to perform vacuum baking. At this time, the flow rate of N 2 is set to 13 to 20 sccm, preferably 1 to 20 sccm.
And 6~19Sccm, partial pressure ratio of Ar N 2 is 18
27%, preferably 22-26%, more preferably 24% (step 103) . Thereafter, the DC power is 0.5 to 2.5 k by a reactive sputtering method.
While applying W, a tantalum nitride film to be the heating layer 15 is deposited (part of Step 104).

【0025】このようにして記録ヘッド用基体を製造す
ることにより、発熱層15で構成されるヒータの寿命
の影響を与える−O基,−OH基および水分などの物質
を除去することができ、これらの物質の再付着を抑えな
がら発熱層15を堆積でき、アルミニウム電極層13
と発熱層15との接触部分の電気抵抗を低下させること
ができる、という効果が得られた。
By manufacturing the recording head substrate in this way, it is possible to remove substances such as -O groups, -OH groups, and moisture which affect the life of the heater constituted by the heat generating layer 15, The heat generating layer 15 can be deposited while suppressing the reattachment of these substances, and the aluminum electrode layer 13 can be deposited.
The effect that the electrical resistance at the contact portion between the heat generating layer 15 and the heat generating layer 15 can be reduced is obtained.

【0026】一般に、基体(基板)表面に付着する水分
(H2O分子)は、基体表面に付着しあるいは結合して
いる−OH基の上に、数十分子層付着しているといわれ
ている。よって、発熱層15を堆積する前に高周波エッ
チングと真空ベークとを行なった場合の表面の−OH基
と−O基の密度を定量し、ヒータ特性との関係を調べ
た。その結果が表1に示されている。なお、真空ベーク
の条件として、N2ガスの(N2+Ar)に対する分圧を
24%とした。また、−OH基及び−O基の密度の測定
は、全反射型赤外分光光度測定装置を用いて実行した。
また、ヒータ寿命は、この記録ヘッド用基体を用いてイ
ンクジェット記録ヘッドを構成した場合のヒータ(発熱
部分)が破断するに至るまでの駆動パルス数で表わされ
ている。抵抗変化率は同様にインクジェット記録ヘッド
として1000枚の記録用紙に印字を行なったのちのヒ
ータの抵抗値を初期状態の抵抗値からの変化量で示した
ものである。抵抗変化量はなるべく±0に近い方が望ま
しいパラメータである。
In general, it is said that water (H 2 O molecules) adhering to the surface of the substrate (substrate) adheres to the surface of the substrate by a few tenths of a second over the —OH group adhering or binding to the surface of the substrate. I have. Therefore, the density of -OH groups and -O groups on the surface when high-frequency etching and vacuum baking were performed before depositing the heat generating layer 15 were quantified, and the relationship with heater characteristics was examined. The results are shown in Table 1. As a condition for the vacuum baking, the partial pressure of N 2 gas with respect to (N 2 + Ar) was set to 24%. The measurement of the densities of -OH groups and -O groups was performed using a total reflection infrared spectrophotometer.
Further, the heater life is represented by the number of drive pulses until the heater (heat generating portion) is broken when an ink jet recording head is formed using this recording head substrate. Similarly, the resistance change rate indicates the resistance value of the heater after printing on 1000 sheets of recording paper as an ink jet recording head by the amount of change from the resistance value in the initial state. It is a desirable parameter that the resistance change amount is as close to ± 0 as possible.

【0027】[0027]

【表1】 この表より、発熱層15を堆積する前に高周波エッチン
グと真空ベークとを行なうことにより、きわめて良好な
特性の記録ヘッド用基体が得られることがわかる。
[Table 1] From this table, it can be seen that by performing high frequency etching and vacuum baking before depositing the heat generating layer 15, a recording head substrate having extremely good characteristics can be obtained.

【0028】さらに、発熱層15、アルミニウム配線層
16を堆積しパターニングしたのちにも、この発熱層1
5の寿命に影響を与える物質が発熱層15の上面に付着
している可能性がある。よって本実施例では、保護膜1
7を堆積する前に、プラズマCVD装置内に放置して
行なわれる真空ベーク、あるいはCF4を導入して行
なわれる高周波エッチング、のプロセスを採用すること
により、発熱層15の寿命に影響を与える物質を除去で
きた。
Further, after the heat generating layer 15 and the aluminum wiring layer 16 are deposited and patterned,
There is a possibility that a substance affecting the life of the heat generating layer 5 is attached to the upper surface of the heat generating layer 15. Therefore, in this embodiment, the protective film 1
Before depositing the layer 7, a material that affects the life of the heat generating layer 15 is employed by adopting a process of vacuum baking performed by leaving it in a plasma CVD apparatus or high-frequency etching performed by introducing CF 4. Could be removed.

【0029】真空ベークは、保護膜17を形成する直前
の記録ヘッド用基体をプラズマCVD装置内に設置し、
バックグラウンドプレッシャーおよび温度200℃に達
したのち0〜120分にわたって放置することによって
行なわれる。放置時間は望ましくは2〜10分である。
そののち、プラズマCVD装置内にSiH4+NH3を導
入し、所定の真空度に到達後、プラズマを発生させて保
護膜17の成膜を行なえばよい。また、CF4を用いた
高周波エッチングは、まず、プラズマCVD装置内に保
護膜を形成する直前の記録ヘッド用基体を設置し、温度
200℃、投入電力30W、CF4の流量600sccmの
条件で、発熱層15の表面を約50Å削ることによって
行なわれる。そののち真空ベークの場合と同様にして保
護膜17を堆積すればよい。
In vacuum baking, the recording head substrate immediately before forming the protective film 17 is placed in a plasma CVD apparatus,
It is carried out by allowing to stand for 0 to 120 minutes after reaching background pressure and a temperature of 200 ° C. The standing time is desirably 2 to 10 minutes.
After that, SiH 4 + NH 3 is introduced into the plasma CVD apparatus, and after reaching a predetermined degree of vacuum, plasma may be generated to form the protective film 17. In the high-frequency etching using CF 4 , first, a recording head substrate immediately before a protective film is formed is installed in a plasma CVD apparatus, at a temperature of 200 ° C., an input power of 30 W, and a flow rate of CF 4 of 600 sccm. This is performed by cutting the surface of the heat generating layer 15 by about 50 °. After that, the protective film 17 may be deposited in the same manner as in the case of vacuum baking.

【0030】表2は、これら真空ベークや高周波エッチ
ングを行なった場合と行なわなかった場合とにおける、
発熱層上面の−OH基密度とヒータ特性との関係を示す
ものである。測定は上述の表1の場合と同様にして行な
った。この表より、保護膜17を堆積する前に、真空ベ
ークあるいは高周波エッチングの少なくともいずれかを
実行することにより、きわめて良好な特性の記録ヘッド
用基体が得られることがわかる。
Table 2 shows the results obtained when vacuum baking and high frequency etching were performed and when they were not performed.
3 shows the relationship between the —OH group density on the upper surface of the heat generating layer and the heater characteristics. The measurement was performed in the same manner as in Table 1 described above. From this table, it can be seen that by performing at least one of vacuum baking and high frequency etching before depositing the protective film 17, a recording head substrate having extremely good characteristics can be obtained.

【0031】[0031]

【表2】 次に、本発明の記録ヘッド用基体を使用したインクジェ
ット記録ヘッドの構成について図3を用いて説明する。
[Table 2] Next, the configuration of an ink jet recording head using the recording head substrate of the present invention will be described with reference to FIG.

【0032】上述のように構成された記録ヘッド用基体
100は、複数の吐出口500に連通する液路505を
形成するための感光性樹脂などからなる液路壁部材50
1と、インク供給口503を有する天板502とが取り
付けられて、インクジェット記録方式による記録ヘッド
510となる。この場合、記録ヘッド用基体100の電
気熱変換素子の発熱部は、それぞれ液路505の底部に
対応して配置されるようになっている。インク供給口5
03から注入されるインクは、内部の共通液室504に
一時的に蓄えられ、各液路505に供給される。ここで
液路505に対応する電気熱変換素子を駆動すると、こ
の電気熱変換素子の発熱部分が発熱し、その熱によって
インクが発泡する。この発泡のエネルギーにより、対応
する液路505内のインクがその液路505の先端にあ
たる吐出口500から吐出し、このことによりインクジ
ェット記録が行なわれることになる。
The recording head substrate 100 having the above-described structure is provided with a liquid path wall member 50 made of a photosensitive resin or the like for forming a liquid path 505 communicating with the plurality of discharge ports 500.
1 and a top plate 502 having an ink supply port 503 are attached to form a recording head 510 by an inkjet recording method. In this case, the heat generating portions of the electrothermal conversion elements of the recording head substrate 100 are arranged corresponding to the bottoms of the liquid passages 505, respectively. Ink supply port 5
The ink injected from 03 is temporarily stored in an internal common liquid chamber 504 and supplied to each liquid path 505. Here, when the electrothermal transducer corresponding to the liquid path 505 is driven, a heat-generating portion of the electrothermal transducer generates heat, and the heat causes the ink to foam. By the energy of the foaming, the ink in the corresponding liquid path 505 is discharged from the discharge port 500 at the tip of the liquid path 505, whereby the ink jet recording is performed.

【0033】次に、本発明の記録ヘッドを用いたインク
ジェット記録装置について図4を参照して説明する。図
4は本発明が適用されるインクジェット記録装置700
の一例を示す概観斜視図である。
Next, an ink jet recording apparatus using the recording head of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows an inkjet recording apparatus 700 to which the present invention is applied.
It is an outline perspective view showing an example of.

【0034】記録ヘッド510は、駆動モータ701の
正逆回転に連動して駆動力伝達ギア702,703を介
して回転するリードスクリュー704の螺旋溝721に
対して係合するキャリッジ720上に搭載されており、
前記駆動モータ701の動力によってキャリッジ720
とともにガイド719に沿って矢印a,b方向に往復移
動される。記録用紙Pは図示しない記録媒体給送装置に
よってプラテン706上に搬送されるようになってい
る。プラテン706に対向して設けられた紙押え板70
5は、キャリッジ720の移動方向にわたって記録用紙
Pをプラテン706に対して押圧する。
The recording head 510 is mounted on a carriage 720 which engages with a spiral groove 721 of a lead screw 704 which rotates via driving force transmission gears 702 and 703 in conjunction with forward and reverse rotation of a driving motor 701. And
The carriage 720 is driven by the power of the drive motor 701.
At the same time, it is reciprocated along the guide 719 in the directions of arrows a and b. The recording paper P is conveyed onto a platen 706 by a recording medium feeding device (not shown). Paper press plate 70 provided opposite platen 706
5 presses the recording paper P against the platen 706 over the moving direction of the carriage 720.

【0035】リードスクリュー704の一端に近接し
て、フォトカプラ707,708が設けられている。フ
ォトカプラ707,708は、キャリッジ720に取り
付けられたレバー709のこの域での存在を確認して駆
動モータ701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。記録を休止しているときに記
録ヘッド510の吐出面全面をキャップするキャップ部
材711が設けられ、このキャップ部材511は支持部
材710に支持されている。また、キャップ部材711
内を吸引する吸引手段712が設けられている。吸引手
段712はキャップ内開口713を介して記録ヘッド5
10の吸引回復を行なうためのものである。本体支持板
716には、クリーニングブレード714とクリーニン
グブレード714を前後方向に移動可能にする移動部材
715とが支持されている。クリーニングブレード71
4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。吸引回復の吸引
を開始するためのレバー717は、キャリッジ720と
係合するカム718の移動に伴って移動する。このレバ
ー717によって駆動モータ701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。記録ヘ
ッド510の発熱部110(図4)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印字制御
部(不図示)は、装置本体側に設けられている。
Photocouplers 707 and 708 are provided near one end of the lead screw 704. The photocouplers 707 and 708 are home position detecting means for confirming the presence of the lever 709 attached to the carriage 720 in this region and switching the rotation direction of the drive motor 701. A cap member 711 is provided to cap the entire ejection surface of the print head 510 when printing is paused, and the cap member 511 is supported by the support member 710. Also, the cap member 711
Suction means 712 for sucking the inside is provided. The suction means 712 is connected to the recording head 5 through the opening 713 in the cap.
This is for performing suction recovery of 10. The main body support plate 716 supports a cleaning blade 714 and a moving member 715 that enables the cleaning blade 714 to move in the front-rear direction. Cleaning blade 71
Needless to say, No. 4 is not limited to this embodiment, and a known cleaning blade can be applied to this embodiment. The lever 717 for starting suction for suction recovery moves with the movement of the cam 718 engaged with the carriage 720. The movement of the driving force from the driving motor 701 is controlled by the lever 717 by known transmission means such as clutch switching. A print control unit (not shown) that gives a signal to the heat generating unit 110 (FIG. 4) of the recording head 510 and controls the driving of each mechanism described above is provided on the apparatus main body side.

【0036】上述のような構成のインクジェット記録装
置700は、プラテン706上に搬送される記録用紙P
に対し、記録ヘッド510が記録用紙Pの全幅にわたっ
て往復移動しながら記録を行うものであり、記録ヘッド
510は、前述したような方法で製造したものを用いて
いるため、高精度で高速な記録が可能である。
The ink jet recording apparatus 700 having the above-described configuration is used for the recording paper P conveyed on the platen 706.
On the other hand, the recording head 510 performs recording while reciprocating over the entire width of the recording paper P. Since the recording head 510 is manufactured by the method described above, high-precision and high-speed recording is performed. Is possible.

【0037】以上の説明においては、記録ヘッド用基体
をインクジェット方式の記録ヘッドに採用した例につい
て説明したが、本発明による記録ヘッド用基体は、たと
えば、サーマルヘッド用の基体にも応用できるものであ
る。
In the above description, an example in which the recording head substrate is employed in an ink jet recording head has been described. However, the recording head substrate according to the present invention can be applied to, for example, a thermal head substrate. is there.

【0038】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記
録を行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装
置において、優れた効果をもたらすものである。
The present invention provides an excellent effect particularly in a recording head and a recording apparatus of an ink jet recording system in which flying droplets are formed by utilizing thermal energy and recording is performed among the ink jet recording systems.

【0039】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書、同第4740796号明細書
に開示されており、本発明はこれらの基本的な原理を用
いて行うものが好ましい。この記録方式はいわゆるオン
デマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能
である。
Representative configurations and principles thereof are disclosed in, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740,796, and the present invention is based on these basic principles. preferable. This recording method can be applied to both on-demand type and continuous type.

【0040】この記録方式を簡単に説明すると、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
置されている電気熱変換体に、記録情報に対応して液体
(インク)に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じるよ
うな急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆
動信号を印加することによって、熱エネルギーを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせる。こ
のように液体(インク)から電気熱変換体に付与する駆
動信号に一対一対応した気泡を形成できるため、特にオ
ンデマンド型の記録法には有効である。この気泡の成
長、収縮により吐出孔を介して液体(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4463359号明細書、同第4345262号明
細書に記載されているようなものが適している。なお、
上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第43
13124号明細書に記載されている条件を採用すると、さ
らに優れた記録を行うことができる。
The recording method will be described briefly. An electrothermal transducer disposed corresponding to a sheet or a liquid path holding a liquid (ink), a liquid (ink) corresponding to recording information, or the like. By applying at least one drive signal for exceeding the nucleate boiling phenomenon and giving a rapid temperature rise that causes the film boiling phenomenon, heat energy is generated, and film boiling occurs on the heat-acting surface of the recording head. . As described above, since bubbles corresponding to the drive signal applied to the electrothermal converter from the liquid (ink) can be formed one-to-one, it is particularly effective for an on-demand type recording method. The liquid (ink) is ejected through the ejection hole by the growth and shrinkage of the bubble to form at least one droplet. 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 4,434,262 are suitable. In addition,
U.S. Patent No. 43 of the invention relating to the rate of temperature rise of the heat acting surface
If the conditions described in the specification of JP-A-13124 are adopted, more excellent recording can be performed.

【0041】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孔、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成(直線状液流路または直角液流
路)の他に、米国特許第4558333号明細書、米国特許第4
459600号明細書に開示されているように、熱作用部が屈
曲する領域に配置された構成を持つものも本発明に含ま
れる。
The configuration of the recording head is a combination of a discharge hole, a liquid flow path, and an electrothermal converter (a linear liquid flow path or a right-angle liquid flow path) as disclosed in the above-mentioned respective specifications. In addition, U.S. Pat.No. 4,558,333, U.S. Pat.
As disclosed in the specification of Japanese Patent No. 459600, the present invention also includes a configuration in which the heat acting portion is arranged in a bent region.

【0042】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孔とする構成を開
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さ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においても本
発明は有効である。
In addition, JP-A-59-123670 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge hole of an electrothermal converter for a plurality of electrothermal converters, or a pressure wave of thermal energy is absorbed. The present invention is also effective in a configuration based on Japanese Patent Application Laid-Open No. 138461/1984, which discloses a configuration in which the opening to be made corresponds to the discharge section.

【0043】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅
に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがあ
る。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示さ
れているような記録ヘッドを複数組み合わせることによ
ってフルライン構成にしたものや、一体的に形成された
一個のフルライン記録ヘッドであっても良い。
Further, as a recording head in which the present invention is effectively used, there is a full line type recording head having a length corresponding to the maximum width of a recording medium that can be recorded by a recording apparatus. The full line head may be a full line configuration by combining a plurality of recording heads as disclosed in the above specification, or may be a single full line recording head formed integrally.

【0044】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に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, the print head is replaceable with a print head of a chip type which can be electrically connected to the main body of the apparatus and can supply ink from the main body of the apparatus, or is integrated with the print head itself. The present invention is also effective when a cartridge-type recording head provided in a fixed manner is used.

【0045】また、本発明の記録装置に、記録ヘッドに
対する回復手段や、予備的な補助手段等を付加すること
は、本発明の記録装置を一層安定にすることができるの
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、キャッピング手段、クリーニング
手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこ
れとは別の加熱素子、あるいはこれらの組み合わせによ
る予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モー
ドを行う手段を付加することも安定した記録を行うため
に有効である。
It is preferable to add recovery means for the printhead, preliminary auxiliary means, and the like to the recording apparatus of the present invention because the recording apparatus 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, a recording head, It is also effective to add a means for performing a preliminary ejection mode for performing another ejection in order to perform stable printing.

【0046】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録
ヘッドを一体的に構成したものか、複数個を組み合わせ
て構成したものかのいずれでも良いが、異なる色の複色
カラーまたは、混色によるフルカラーの少なくとも一つ
を備えた装置にも本発明は極めて有効である。
Further, the recording mode of the recording apparatus is not limited to a mode for recording only the mainstream color such as black, but may be a mode in which a recording head is integrally formed or a configuration in which a plurality of recording heads are combined. However, the present invention is extremely effective for an apparatus provided with at least one of multiple colors of different colors or full color by mixing colors.

【0047】以上説明した本発明実施例においては、液
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイ
ンクであっても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。
In the embodiments of the present invention described above, liquid ink is used. However, in the present invention, ink which is solid at room temperature or ink which becomes soft at room temperature is used. Can be used. In general, in the above-described ink jet device, the temperature of the ink itself is adjusted within a range of 30 ° C. or more and 70 ° C. or less to control the temperature so that the viscosity of the ink is in a stable ejection range. It is sufficient if the ink is in a liquid state.

【0048】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
防止するかまたは、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こともできる。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、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を
持つインクの使用も本発明には適用可能である。
In addition, an excessive temperature rise of the head and the ink due to thermal energy is positively prevented by using the energy of the state change from the solid state to the liquid state of the ink, or the purpose is to prevent the evaporation of the ink. For example, an ink that solidifies in a standing state may be used. In any case, the ink is liquefied for the first time by the application of heat energy, such as one in which the ink is liquefied and ejected as an ink liquid by application of the heat energy according to the recording signal, or one which already starts to solidify when reaching the recording medium. The use of an ink having the following properties is also applicable to the present invention.

【0049】このようなインクは、特開昭54-56847号公
報あるいは特開昭60-71260号公報に記載されるような、
多孔質シートの凹部または貫通孔に液状または固形物と
して保持された状態で、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。
Such an ink is disclosed in JP-A-54-56847 or JP-A-60-71260.
A configuration may be adopted in which the liquid sheet or the solid substance is held as a liquid or solid substance in the recesses or through holes of the porous sheet and faces the electrothermal converter.

【0050】本発明において、上述した各インクに対し
て最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するも
のである。
In the present invention, the most effective one for each of the above-mentioned inks is to execute the above-mentioned film boiling method.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように本発明の記録ヘッド
用基体は、発熱層の層間膜側界面における−OH基の密
度と−基の密度を規制することにより、及び発熱層
保護膜界面における−OH基の密度を規制することに
より、発熱層の酸化や不純物の混入などが防がれ、良好
な特性を有するようになるという効果がある。また本発
明のインクジェット記録ヘッド用基体の製造方法では、
発熱層の成膜を行なう前に真空加熱処理及び高周波エッ
チングを施し、その後、保護膜の成膜を行なう前に真空
加熱処理あるいは高周波エッチングを施すことにより、
発熱層の表面部分の−OH基、−基や水分など除去
し、−OH基の密度や−O基の密度を規制することによ
り、良好な特性を有するものを製造できるようになると
いう効果を有する。
Recording head substrate of the present invention as described above, according to the present invention includes: a density of -OH groups in the interlayer film side interface of the heat generating layer - by regulating the density of the O group, and the heating layer <br /> by regulating the density of the -OH groups in the protective layer side interface, such as mixed oxide or impurities of the heating layer is prevented, there is an effect that will have good properties. Further, in the method for producing a substrate for an inkjet recording head of the present invention,
Vacuum heat treatment and high frequency etching before forming the heating layer
By applying vacuum heating or high-frequency etching before forming the protective film.
-OH groups on the surface portion of the heating layer, - such as the removal O group and water
By regulating the density of -OH groups and the density of -O groups,
Thus, it is possible to produce a product having good characteristics.

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

【図1】本発明の一実施例の記録ヘッド用基体の構成を
示す模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a printhead base according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の記録ヘッド用基体の製造方法の一例を示
す流れ図である。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the recording head base of FIG.

【図3】本発明の一実施例のインクジェット記録ヘッド
の外観を示す模式的斜視図である。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing the appearance of an ink jet recording head according to one embodiment of the present invention.

【図4】インクジェット記録装置の一例を示す斜視図で
ある。
FIG. 4 is a perspective view illustrating an example of an ink jet recording apparatus.

【図5】記録ヘッド用基体の従来の製造方法の一例を示
す流れ図である。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a conventional method for manufacturing a printhead base.

【符号の説明】 10 シリコン基板 11 ダイオード 12 絶縁層 13 アルミニウム電極層 14 層間膜 15 発熱層 16 アルミニウム配線層 17 保護膜 18 保護層 20 発熱部分 100 記録ヘッド用基体 101〜109,131〜138 ステップ 500 吐出口 501 液路壁部材 502 天板 503 インク供給口 504 共通液室 505 液路 700 インクジェット記録装置 701 駆動モータ 704 リードスクリュー 705 紙押え板 706 プラテン 720 キャリッジDESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Silicon substrate 11 Diode 12 Insulating layer 13 Aluminum electrode layer 14 Interlayer film 15 Heating layer 16 Aluminum wiring layer 17 Protective film 18 Protective layer 20 Heating portion 100 Recording head base 101-109, 131-138 Step 500 Discharge port 501 Liquid path wall member 502 Top plate 503 Ink supply port 504 Common liquid chamber 505 Liquid path 700 Ink jet recording device 701 Drive motor 704 Lead screw 705 Paper press plate 706 Platen 720 Carriage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉谷 博志 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−169701(JP,A) 特開 平5−131666(JP,A) 特開 平4−101855(JP,A) 特開 平4−212866(JP,A) 特開 平3−246046(JP,A) 特開 平3−234536(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/05 B41J 2/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Hiroshi Sugitani 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) References JP-A-5-169701 (JP, A) JP-A-5 JP-A-131666 (JP, A) JP-A-4-101855 (JP, A) JP-A-4-212866 (JP, A) JP-A-3-246046 (JP, A) JP-A-3-234536 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B41J 2/05 B41J 2/16

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 熱エネルギーを発生するための電気熱変
換素子群を有し、前記電気熱変換素子が電気絶縁性の層
間膜と電気抵抗性の発熱層と電気絶縁性の保護膜とを積
層した構造である記録ヘッド用基体において、 前記発熱層の前記層間膜側界面における−OH基の密度
と−基の密度が、ともに3.0×1014個/cm2以下
であるとともに、 前記発熱層の前記保護膜側界面における−OH基の密度
が、3.0×10 14 個/cm 2 以下である ことを特徴とす
る記録ヘッド用基体。
1. An electrothermal conversion element group for generating thermal energy, wherein said electrothermal conversion element is formed by laminating an electrically insulating interlayer film, an electrically resistive heating layer and an electrically insulating protective film. in the structure in which the recording head substrate, density and -OH groups in the interlayer film side interface of the heat generating layer - together with the density of the O group, are both 3.0 × 10 14 / cm 2 or less, wherein Density of -OH groups at the interface between the heat generating layer and the protective film.
Is 3.0 × 10 14 / cm 2 or less .
【請求項2】 熱エネルギーを発生するための電気熱変
換素子群を有し、前記電気熱変換素子が電気絶縁性の層
間膜と電気抵抗性の発熱層と電気絶縁性の保護膜とを積
層した構造であるインクジェット記録ヘッド用基体にお
いて、 前記発熱層の前記層間膜側界面における−OH基の密度
と−基の密度が、ともに3.0×1014個/cm2以下
であるとともに、 前記発熱層の前記保護膜側界面における−OH基の密度
が、3.0×10 14 個/cm 2 以下である ことを特徴と
するインクジェット記録ヘッド用基体。
2. An electrothermal conversion element group for generating thermal energy, wherein the electrothermal conversion element is formed by laminating an electrically insulating interlayer film, an electrically resistive heating layer and an electrically insulating protective film. in the ink jet recording head substrate is a structure, and density of the -OH groups in the interlayer film side interface of the heat generating layer - density of O groups, together are both 3.0 × 10 14 / cm 2 or less, -OH group density at the interface between the heat generating layer and the protective film
Is 3.0 × 10 14 / cm 2 or less .
【請求項3】 発熱層がTaNからなる請求項2に記載
のインクジェット記録ヘッド用基
3. An ink jet recording head based body according to claim 2 in which the heating layer is made of TaN.
【請求項4】 層間膜がSiNまたはSiONからなる
請求項に記載のインクジェット記録ヘッド用基体。
4. The substrate for an ink jet recording head according to claim 2 , wherein the interlayer film is made of SiN or SiON.
【請求項5】 保護膜がSiNからなる請求項に記載
のインクジェット記録ヘッド用基体。
5. The substrate for an ink jet recording head according to claim 2 , wherein the protective film is made of SiN.
【請求項6】 熱エネルギーを発生するための電気熱変
換素子群を有し、前記電気熱変換素子が電気絶縁性の層
間膜と電気抵抗性の発熱層と電気絶縁性の保護膜とを積
層した構造であるインクジェット記録ヘッド用基体の製
造方法において、 前記層間膜を成膜する工程と、 前記層間膜に対して真空加熱及び高周波エッチングを行
った後、前記発熱層を成膜することで、前記発熱層の前
記層間膜側界面における−OH基の密度と−O基の密度
を、ともに3.0×10 14 個/cm 2 以下とする工程と、 前記発熱層に対して、真空加熱あるいは高周波エッチン
グを行った後、前記保護膜を成膜することで、前記発熱
層の前記保護膜側界面における−OH基の密度を、3.
0×10 14 個/cm 2 以下とする工程と、 を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド用
基体の製造方法
6. An electrothermal converter for generating thermal energy.
A group of heat exchange elements, wherein the electrothermal conversion element is an electrically insulating layer.
An interlayer, an electric resistance heating layer and an electrically insulating protective film
Manufacture of a substrate for an inkjet recording head having a layered structure
Row in granulation method, a step of forming the interlayer film, the vacuum heating and RF etching with respect to the interlayer film
After the heat generation layer is formed, the heat generation layer is formed in front of the heat generation layer.
Density of -OH groups and -O groups at the interlayer side interface
To 3.0 × 10 14 / cm 2 or less, and applying vacuum heating or high-frequency etching to the heat generating layer.
After performing the above-mentioned heating, by forming the protective film,
2. the density of -OH groups at the interface of the layer on the protective film side;
A step of 0 × 10 14 / cm 2 or less, for an ink jet recording head
A method for manufacturing a substrate .
【請求項7】 請求項に記載のインクジェット記録ヘ
ッド用基体、電気熱変換素子の発熱部分に対応して設
けられる液路と、前記液路に連通し記録用の液体が吐出
される吐出口とを有するインクジェット記録ヘッド。
7. ejection and an ink jet recording head substrate according to claim 2, the liquid paths provided corresponding to the heat generating portion of the electrothermal transducer element, the liquid for recording communicating with the liquid passage are discharged an ink jet recording head having an outlet, a.
【請求項8】 吐出口が記録媒体の記録領域の全幅にわ
たって複数設けられているフルラインタイプである請求
7に記載のインクジェット記録ヘッド。
8. The ink jet recording head according to claim 7 , wherein a plurality of ejection ports are provided over the entire width of the recording area of the recording medium.
【請求項9】 請求項8に記載のインクジェット記録ヘ
ッドと前記インクジェット記録ヘッドを載置するため
の手段とを具備することを特徴とするインクジェット
記録装置。
9. A head according to claim 8, the ink jet recording apparatus characterized by comprising, means for mounting said ink jet recording head.
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