JPH05330053A - Ink-head, manufacture thereof and ink-jet recording device using the same head - Google Patents

Ink-head, manufacture thereof and ink-jet recording device using the same head

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JPH05330053A
JPH05330053A JP14179092A JP14179092A JPH05330053A JP H05330053 A JPH05330053 A JP H05330053A JP 14179092 A JP14179092 A JP 14179092A JP 14179092 A JP14179092 A JP 14179092A JP H05330053 A JPH05330053 A JP H05330053A
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atomic
ink
head
heating resistor
recording
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弘一 當麻
Isao Kimura
勲 木村
Kenji Hasegawa
研二 長谷川
Atsushi Shiozaki
篤志 塩崎
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Abstract

PURPOSE:To set a resistance value at a high value and reduce the change or the resistance value with the increase of driving power even at the time of a passivation-free state by specifying the composition of a heating resistor for an ink-jet head. CONSTITUTION:A heating resistor for an ink-jet head uses platinum, silicon and nitrogen as components, and the composition of 5<=Si<=85 atomic%, 5<=N<=85 atomic% and 10<=Pt<=35 atomic% and 65<=Si+N<=90 atomic% is obtained regarding each of the components. An electrothermal converter with a heating resistor layer 3 having a specified shape and electrodes 4, 5 is formed onto a supporter, in which a lower layer 2 is shaped onto the surface of a substrate 1. An electrode protective layer 6 covering the electrodes 4, 5 of the electrothermal converter is laminated, and a grooved plate 7 for forming a discharge opening 8 and a flow path 11 is joined onto the layer 6.

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、キャビテーションの衝
撃に対する耐性、化学的安定性、耐酸化性、耐溶解性、
電気化学的安定性、耐熱性、耐熱衝撃性に優れた発熱抵
抗体を備えたインクジェットヘッド、その製造方法及び
それ用いたインクジェット記録装置に関する。
The present invention relates to cavitation impact resistance, chemical stability, oxidation resistance, dissolution resistance,
The present invention relates to an inkjet head provided with a heating resistor having excellent electrochemical stability, heat resistance, and thermal shock resistance, a method for manufacturing the same, and an inkjet recording apparatus using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】発熱抵抗体によりインクを加熱・発泡さ
せて、ノズルより液滴を噴出させ、記録を行うインクジ
ェット方式、即ちインクジェット方式は、高速高密度で
高精細高画質の記録が可能で、かつカラー化、コンパク
ト化に適しており、プリンターはもとより、複写機、フ
ァクシミリ、電卓等にも適用され、近年注目を集めてい
る。
2. Description of the Related Art An ink jet system in which ink is heated and foamed by a heating resistor to eject droplets from a nozzle for recording, that is, an ink jet system is capable of high-speed, high-density, high-definition and high-quality recording. Moreover, it is suitable for colorization and compactness, and is applied not only to printers but also to copying machines, facsimiles, calculators, etc., and has been attracting attention in recent years.

【0003】この方式においては、記録用液体(インク
等)を熱エネルギーの利用で吐出させるため、液体に熱
を作用させる熱作用部が存在する。この熱作用部は、従
来のいわゆるサーマルヘッドの構成と類似しているが、
液体に直接接する点や、インクの発泡、消泡の繰り返し
による機械的衝撃(キャビテーションエロージョン)に
曝される点や、10-1〜10マイクロ秒というオーダー
の極めて短い時間に、1000℃近い温度の上昇及び下
降に曝されるという点などで、サーマルヘッドとはその
根本技術が大きく異なるものである。
In this system, since the recording liquid (ink or the like) is ejected by utilizing the thermal energy, there is a heat acting portion for applying heat to the liquid. This heat acting part is similar to the structure of a conventional so-called thermal head,
At the point of direct contact with liquid, the point of being exposed to mechanical shock (cavitation erosion) due to repeated foaming and defoaming of ink, and the extremely short time of the order of 10 -1 to 10 microseconds, the temperature near 1000 ° C. The fundamental technology is greatly different from that of the thermal head in that it is exposed to ascending and descending.

【0004】そのため、従来のインクジェットヘッドに
おいては、発熱抵抗体上にSiO2,SiC,Si34
等による酸化防止兼電気絶縁層と、その上にTa等の耐
キャビテーションエロージョン層とを設ける構造とし、
使用環境から熱作用部を保護しているのが一般的であ
る。サーマルヘッドの耐摩耗層として一般的なTa25
等は、必ずしも耐キャビテーションエロージョン性に優
れておらず、特公昭59−43315号公報等に記載さ
れているキャビテーションエロージョンに対して強い材
料が使用されている。
Therefore, in the conventional ink jet head, SiO 2 , SiC, Si 3 N 4 is formed on the heating resistor.
A structure for providing an anti-oxidation and electrical insulation layer due to the like and a cavitation erosion resistant layer such as Ta thereon,
Generally, the heat-acting part is protected from the environment of use. Ta 2 O 5 which is commonly used as a wear resistant layer for thermal heads
And the like are not necessarily excellent in cavitation erosion resistance, and a material strong against cavitation erosion described in Japanese Patent Publication No. 59-43315 is used.

【0005】これとは別に、熱作用部出は、消費電力を
低くし、入力信号に対する応答性を高めるために、発熱
抵抗体で発生させる熱ができるだけ効率良く、かつ速や
かにインクに作用することが従来より望まれている。そ
のため、保護膜を設けるタイプとは別に、発熱抵抗体が
直にインクに接している(以下、パッシベーションフリ
ーと略す)形態も、特開昭55−126462号公報に
提案されている。この形態は、熱効率の面から保護膜を
設ける形態に優っているものの、発熱抵抗体がキャビテ
ーションエロージョンや温度の上昇、下降に曝されるだ
けでなく、接するインクの導電性のため、電流がインク
中を流れ、その結果生じる電気化学反応にも曝されるこ
とになる。従って、発熱抵抗体としては、Ta2NやR
uO2の他、様々な金属、合金、金属化合物、サーメッ
トが知られているが、耐久性、安定性が十分ではなく、
パッシベーションフリーなインクジェットヘッド用とし
て特開昭59−96971号公報等に記載のあるTa基
合金などが提案されている。
Apart from this, in order to reduce the power consumption and enhance the responsiveness to the input signal, the heat-acting portion outputs the heat generated by the heating resistor to the ink as efficiently and promptly as possible. Has long been desired. Therefore, in addition to the type in which the protective film is provided, a mode in which the heat generating resistor is in direct contact with the ink (hereinafter, abbreviated as passivation free) is also proposed in JP-A-55-126462. Although this form is superior to the form in which the protective film is provided in terms of thermal efficiency, not only is the heating resistor exposed to cavitation erosion and temperature rise and fall, but also the conductivity of the ink in contact causes current flow to the ink. It also flows through and is exposed to the resulting electrochemical reactions. Therefore, as a heating resistor, Ta 2 N or R
Various metals, alloys, metal compounds, and cermets are known in addition to uO 2 , but their durability and stability are not sufficient,
For a passivation-free inkjet head, a Ta-based alloy described in JP-A-59-96971 and the like have been proposed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述のような保護膜を
設けるタイプのインクジェットヘッドでは、耐久性や抵
抗変化の点で実用上満足のいくものが得られているが、
保護膜形成時に生ずる欠陥の発生を完全に防止すること
は非常に困難であり、それが量産時に歩留まりを下げる
大きな要因になる。記録の高速化、高密度化が一層求め
られ、一つのヘッド当りのノズル数が増加する傾向にあ
る中、このことはますます大きな問題となってきてい
る。
The ink jet head of the type provided with the protective film as described above is satisfactory in practical use in terms of durability and resistance change.
It is very difficult to completely prevent the occurrence of defects that occur during the formation of the protective film, which is a major factor in reducing the yield during mass production. This is becoming an even greater problem as the number of nozzles per head tends to increase as the recording speed and density are further increased.

【0007】また、発熱抵抗体からインクへの熱伝達効
率が悪いと、必要となる全体の消費電力が増し、駆動時
におけるヘッド全体の温度変化が大きくなる。ヘッドの
温度変化は、吐出液滴の体積変化につながり、画像での
濃度むらの原因となり得る。また、記録の高速化に対応
するため、時間当りの吐出回数を増やせば、ヘッドでの
消費電力が上昇し、温度変化による画像の濃度むらが一
層顕著になって来る。これは、記録画像の高画質化の要
求に反するものであり、解決すべき問題となっている。
If the efficiency of heat transfer from the heating resistor to the ink is poor, the overall power consumption required increases and the temperature change of the entire head during driving increases. A change in the temperature of the head leads to a change in the volume of ejected droplets, which can cause uneven density in an image. Further, if the number of ejections per hour is increased in order to cope with the speeding up of recording, the power consumption of the head increases, and the unevenness of the image density due to the temperature change becomes more remarkable. This is contrary to the demand for higher image quality of recorded images and is a problem to be solved.

【0008】このような問題を解決するため、発熱抵抗
体とインクが直に接する、保護膜の欠陥に左右されない
熱効率の良いインクジェットヘッドの実用化が望まれて
きている。しかしながら、既に述べたように、パッシベ
ーションフリータイプのインクジェットヘッドにおいて
は、発熱抵抗体がキャビテーションエロージョンや温度
の上昇、下降に曝されるだけでなく、電気化学反応にも
曝されることになり、従来のTa2N、RuO2、HfB
2等の発熱抵抗体では、機械的に破壊されたり、容易に
腐蝕、溶解されてしまうなどの耐久性に問題を残してい
た。特公昭59−43315号公報等に記載されている
キャビテーションエロージョンに対して強い材料も、前
述のような保護膜として用いられた場合にその効果を発
揮するものであるが、パッシベーションフリーなインク
ジェットヘッドの発熱抵抗体として用いられた場合に
は、電気化学反応などによって容易に溶解あるいは腐蝕
されてしまい、十分な耐久性を得ることはできない。
In order to solve such a problem, it has been desired to put into practical use an ink jet head which is in direct contact with a heating resistor and ink and which is not affected by defects in the protective film and has good thermal efficiency. However, as described above, in the ink jet head of the passivation free type, the heating resistor is not only exposed to cavitation erosion and temperature rise and fall, but also to the electrochemical reaction. Ta 2 N, RuO 2 , HfB
The heating resistors such as No. 2 had a problem in durability such as mechanical destruction, easy corrosion, and dissolution. The material resistant to cavitation erosion described in Japanese Patent Publication No. 59-43315 and the like also exerts its effect when it is used as a protective film as described above, but it can be used for a passivation-free inkjet head. When it is used as a heating resistor, it is easily dissolved or corroded due to an electrochemical reaction or the like, and sufficient durability cannot be obtained.

【0009】また、高精細、高画質の記録にとって、吐
出の安定性は不可欠であるが、そのためには、発熱抵抗
体の抵抗変化が小さいことが必要であり、実用的には5
%以下であることが望ましい。特開昭59−96971
号公報等に記載のあるTa基合金は、パッシベーション
フリーな発熱抵抗体として用いた場合に、抵抗体が破断
しないという点での耐久性において比較的優れている。
しかしながら、発泡を繰り返す間の抵抗変化という点に
おいては、例えばTaやTa−Al合金で7〜10%程
度というように未だ不十分なものであった。
Further, for high-definition and high-quality recording, ejection stability is indispensable, but for that purpose, it is necessary that the resistance change of the heating resistor is small, which is practically 5
% Or less is desirable. JP-A-59-96971
The Ta-based alloys described in Japanese Patent Publication No. 1993-242952 are relatively excellent in durability in that the resistor does not break when used as a passivation-free heating resistor.
However, in terms of resistance change during repeated foaming, for example, Ta or Ta-Al alloy is still insufficient, such as about 7 to 10%.

【0010】このように従来既知の材料でパッシベーシ
ョンフリーな発熱抵抗体を形成した場合には、耐キャビ
テーションエロージョン性などの機械的耐久性、電気化
学的安定性、抵抗安定性、耐熱酸化性、耐熱溶解性、さ
らに耐熱衝撃性の全てを満足するものはなかった。
As described above, in the case of forming a passivation-free heating resistor with a conventionally known material, mechanical durability such as cavitation erosion resistance, electrochemical stability, resistance stability, heat-resistant oxidation resistance, heat resistance, etc. None of them satisfies all of the solubility and the thermal shock resistance.

【0011】本発明者らは、先にTaやIr、或いはA
l、Ta、及びIrを主要成分とする合金材料がパッシ
ベーションフリータイプのインクジェットヘッド用発熱
体として優れたものであることを見出した。これらの合
金材料を用いることによって、高い耐久性を持ったパッ
シベーションフリータイプのインクジェットヘッドを得
ることができる。しかしながら、一方で駆動用ICのコ
ストダウンや、配線での電力ロスの低減などの目的か
ら、発熱体の抵抗を高くしてより高電圧低電流で駆動し
たいという要求が高まってきており、このような場合に
は、より高電圧の駆動ということで電気化学的にさらに
厳しい条件となり、その条件によっては、上述の合金材
料を用いた場合であっても十分な耐久性が得られないこ
とがあることが分かってきた。
The present inventors first found that Ta, Ir, or A
It has been found that an alloy material containing l, Ta, and Ir as main components is excellent as a passivation-free type heating element for an inkjet head. By using these alloy materials, it is possible to obtain a passivation-free type inkjet head having high durability. However, on the other hand, for the purpose of reducing the cost of the driving IC and reducing the power loss in the wiring, there is an increasing demand for increasing the resistance of the heating element and driving at a higher voltage and a lower current. In such a case, driving at a higher voltage causes electrochemically more severe conditions, and depending on the conditions, sufficient durability may not be obtained even when the above alloy material is used. I understand.

【0012】発熱体の抵抗を高くする手段として、例え
ば、抵抗体膜厚を薄くする方法があるが、実際に要求さ
れる抵抗値に設定するためには、数百オングストローム
程度になり、その製造安定性や耐久性が十分に得られな
い。また、本出願人により、先に金属硼化物、珪素及び
窒素を含む複合化合物を発熱抵抗体とする提案がなされ
ているが、パッシベーションフリーにした厳しい条件下
では、機械的耐久性、電気化学的安定性、抵抗安定性、
耐熱酸化性、耐熱溶解性、さらに耐熱衝撃性の全てを満
足するものではなかった。
As a means for increasing the resistance of the heating element, for example, there is a method of reducing the film thickness of the resistor. However, in order to set the resistance value actually required, it becomes about several hundred angstroms, and its production. Stability and durability cannot be obtained sufficiently. Further, the applicant has previously proposed that a composite compound containing a metal boride, silicon and nitrogen be used as a heating resistor, but under severe conditions with no passivation, mechanical durability, electrochemical resistance Stability, resistance stability,
It did not satisfy all of the thermal oxidation resistance, thermal dissolution resistance, and thermal shock resistance.

【0013】本発明の目的は、抵抗値を高く設定でき、
保護膜を設けた時はもとより、インクに直に接するパッ
シベーションフリーな場合でも駆動電力の増加に伴う抵
抗値変化が少なく、耐久性においても優れた発熱抵抗体
を有するインクジェットヘッドを提供することにある。
An object of the present invention is to set a high resistance value,
An object of the present invention is to provide an ink jet head having a heating resistor which is excellent in durability as well as having a small change in resistance value due to an increase in driving power, not only when a protective film is provided but also when it is in direct contact with ink and is passivation-free. ..

【0014】本発明の他の目的は、上述のインクジェッ
トヘッドを有するインクジェット装置を提供することに
ある。
Another object of the present invention is to provide an ink jet device having the above ink jet head.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、通
電によって発生する熱エネルギーによりインクを発泡吐
出させるインクジェットヘッドの発熱抵抗体が、白金
(Pt)、珪素(Si)、窒素(N)を構成要素とし、
それぞれについて5≦Si≦85原子%、5≦N≦85
原子%及び10≦Pt≦35原子%であり、かつ65≦
Si+N≦90原子%の組成よりなるものであることに
よって達成される。
The above object of the present invention is to provide a heating resistor for an ink jet head that foams and ejects ink by thermal energy generated by energization, such as platinum (Pt), silicon (Si), and nitrogen (N). As a component,
5 ≦ Si ≦ 85 atomic% for each, 5 ≦ N ≦ 85
Atomic% and 10 ≦ Pt ≦ 35 atomic%, and 65 ≦
It is achieved by having a composition of Si + N ≦ 90 atomic%.

【0016】本発明になる発熱抵抗体は、各構成要素を
供給し得る原料を用いた蒸着法、スパッタ法等の各種薄
膜形成技術によって支持体上に所望の膜厚で形成でき
る。
The heating resistor according to the present invention can be formed in a desired film thickness on a support by various thin film forming techniques such as vapor deposition and sputtering using raw materials capable of supplying the respective constituent elements.

【0017】以下本発明を図面を参照しつつ詳細に説明
する。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0018】図1は本発明による前記発熱抵抗体を有す
るインクジェットヘッドの基本構成を示す図である。
(a)はヘッドの主要部をオリフィス側から見た正面部
分図、(b)は(a)の一点鎖線XYでの切断面部分図
を示すものである。この例のインクジェットヘッドは、
基板1の表面に下部層2を設けた支持体上に所定の形状
を有する発熱抵抗体層3及び電極4,5を有する電気熱
変換体を形成し、さらに該電気熱変換体の少なくとも電
極4,5を覆う電極保護層6を積層し、さらにその上に
少なくとも吐出口8及び液路11を設けるための溝付き
板7を接合した構成を有する。この例における電気熱変
換体は電極4,5と発熱抵抗体3のこれら電極にはさま
れた部分(熱発生部)を有して構成されており、また、
インクジェットヘッド用基体は、基板1と下部層2とか
らなる支持体と該電気熱変換体及び保護層6を有して構
成されている。
FIG. 1 is a diagram showing the basic construction of an ink jet head having the heating resistor according to the present invention.
(A) is a front partial view of the main part of the head as seen from the orifice side, and (b) is a partial sectional view taken along the alternate long and short dash line XY of (a). The inkjet head in this example is
An electrothermal converter having a heating resistor layer 3 having a predetermined shape and electrodes 4 and 5 is formed on a support having a lower layer 2 provided on the surface of a substrate 1, and at least the electrode 4 of the electrothermal converter is formed. , 5 are laminated, and a grooved plate 7 for providing at least the ejection port 8 and the liquid passage 11 is further bonded thereon. The electrothermal converter in this example is configured to have electrodes 4 and 5 and a portion (heat generating portion) of the heating resistor 3 sandwiched between these electrodes.
The inkjet head substrate is configured to have a support composed of the substrate 1 and the lower layer 2, the electrothermal converter, and the protective layer 6.

【0019】インクへ熱を伝える熱作用部9は、前記熱
発生部の保護層6で覆われていない部分である。下部層
2は必要に応じて設けられ、基板1側へ逃げる熱の量を
調整し、熱発生部で発生する熱を効率よくインクへ伝え
る機能を有する。電極4,5は熱発生部から発熱を行わ
せるために、発熱抵抗体3に通電するためのものであ
り、この例では電極4が各熱発生部での共通電極であ
り、電極5は各熱発生部に個別に通電するための選択電
極である。電極保護層6は電極4,5がインクに接触し
て化学的に侵されたり、電極間にインクを通して短絡が
起こることを防止するためのものである。尚、電極4,
5を設けた段階での平面図を図2(a)に示す。また、
電極保護層6を設けた段階の平面図を図2(b)に示
す。本発明における発熱抵抗体3の厚さは、望ましい電
流或いは電圧において適切な熱エネルギーが効果的に発
生されるよう適宜決められるが、好ましくは500〜2
0000Å、より好ましくは1000〜10000Åで
ある。
The heat acting portion 9 that transfers heat to the ink is a portion of the heat generating portion which is not covered with the protective layer 6. The lower layer 2 is provided as necessary and has a function of adjusting the amount of heat escaping to the substrate 1 side and efficiently transmitting the heat generated in the heat generating portion to the ink. The electrodes 4 and 5 are for energizing the heating resistor 3 in order to generate heat from the heat generating portion. In this example, the electrode 4 is a common electrode in each heat generating portion, and the electrode 5 is It is a selection electrode for individually energizing the heat generating portion. The electrode protective layer 6 is for preventing the electrodes 4 and 5 from coming into contact with ink to be chemically attacked, or to prevent a short circuit from occurring by passing ink between the electrodes. The electrodes 4,
FIG. 2A shows a plan view at the stage where 5 is provided. Also,
FIG. 2B is a plan view of the stage where the electrode protection layer 6 is provided. The thickness of the heating resistor 3 in the present invention is appropriately determined so that appropriate heat energy is effectively generated at a desired current or voltage, but preferably 500 to 2
It is 0000Å, more preferably 1000 to 10000Å.

【0020】発熱抵抗体3は上述したように蒸着法、ス
パッタ法等で薄膜形成されるが、例えば蒸着法では蒸着
源である材料の組成を予め何種類か用意し、いかにした
ら所望の膜組成を得られるか見極めておき、それに従い
成膜する。
The heating resistor 3 is formed into a thin film by the vapor deposition method, the sputtering method or the like as described above. For example, in the vapor deposition method, several kinds of compositions of the material which is the vapor deposition source are prepared in advance, and how is the desired film composition. It is determined whether the film can be obtained, and the film is formed accordingly.

【0021】スパッタ法では蒸着法と同様に組成を変え
たターゲットを数種用意して成膜しても良いが、例え
ば、窒化珪素(Si34)ターゲット上にPt小片を乗
せることによっても良い。この場合、ターゲット上の面
積比率を変えることにより膜組成比を変えることができ
る。さらに、窒素源として窒素ガス(N2)を用いても
良く、例えば、Siターゲット上にPtの小片を乗せ、
所定量のN2ガスをスパッタ装置内に導き、リアクティ
ブスパッタを行っても良い。
In the sputtering method, several kinds of targets having different compositions may be prepared for film formation as in the vapor deposition method. For example, a Pt small piece may be placed on a silicon nitride (Si 3 N 4 ) target. good. In this case, the film composition ratio can be changed by changing the area ratio on the target. Further, nitrogen gas (N 2 ) may be used as a nitrogen source, and for example, a small piece of Pt may be placed on a Si target,
Reactive sputtering may be performed by introducing a predetermined amount of N 2 gas into the sputtering apparatus.

【0022】前記発熱抵抗体3は、SiとNを同時に含
有するが、これらの元素は抵抗値を高くする意味で含有
されており、理由は不明であるが、Siのみ或いはNの
みの場合、抵抗値は上がるものの、発熱抵抗体の耐久性
が低下してしまう。従って、本発明ではSiとNとを同
時に含むことが、高抵抗で優れた発熱抵抗体を得る上で
必須である。本発明の発熱抵抗体におけるSiとNの組
成比は、5≦Si≦85原子%、5≦N≦85原子%で
あり、かつ65≦Si+N≦90原子%であることが好
ましく、さらに好ましくは5≦Si≦75原子%、5≦
N≦75原子%であり、かつ70≦Si+N≦80原子
%である。
The heating resistor 3 contains Si and N at the same time, but these elements are contained in the sense of increasing the resistance value, and the reason is unknown, but in the case of only Si or N, Although the resistance value increases, the durability of the heating resistor decreases. Therefore, in the present invention, it is essential to simultaneously contain Si and N in order to obtain a high resistance and excellent heating resistor. The composition ratio of Si and N in the heating resistor of the present invention is preferably 5 ≦ Si ≦ 85 atomic%, 5 ≦ N ≦ 85 atomic%, and 65 ≦ Si + N ≦ 90 atomic%, and more preferably. 5 ≦ Si ≦ 75 atomic%, 5 ≦
N ≦ 75 atomic%, and 70 ≦ Si + N ≦ 80 atomic%.

【0023】また、本発明の発熱抵抗体のもう一つの構
成要素であるPtは、耐熱性及び耐酸化性に富み、かつ
化学的に安定な物質であるため、発熱抵抗体の熱衝撃、
酸化、化学的及び電気化学的反応を抑制する効果がある
ものと推測される。本発明の発熱抵抗体における該Pt
の組成比は10≦Pt≦35原子%が好ましく、さらに
好ましくは15≦Pt≦30原子%である。Ptの含有
量は耐久性の点で多い方が好ましいが、高抵抗化元素で
あるSiとNの含有量との関係から、上記範囲が設定さ
れる。
Further, Pt, which is another constituent element of the heating resistor of the present invention, is a substance which is rich in heat resistance and oxidation resistance and is chemically stable.
It is presumed that it has an effect of suppressing oxidation, chemical and electrochemical reactions. The Pt in the heating resistor of the present invention
The composition ratio of is preferably 10 ≦ Pt ≦ 35 atomic%, more preferably 15 ≦ Pt ≦ 30 atomic%. The content of Pt is preferably high in terms of durability, but the above range is set in view of the relationship between the content of Si and N, which are elements for increasing resistance.

【0024】図5に一例としてN−Si−Pt合金中の
SiとNの総量と比抵抗ρ(μΩ・cm)との関係を示
す。SiとNの総量が多くなるにつれて、比抵抗は65
原子%から急激に上昇し始め、90原子%を越えると1
4(μΩ・cm)以上となり、発熱抵抗体として使用
し得る範囲ではなくなる。従って、有効な抵抗値を得る
にはSiとNの総量が65〜90原子%であることが望
ましい。
As an example, FIG. 5 shows the relationship between the total amount of Si and N in the N—Si—Pt alloy and the specific resistance ρ (μΩ · cm). As the total amount of Si and N increases, the specific resistance becomes 65
It begins to rise sharply from atomic% and becomes 1 when it exceeds 90 atomic%.
Since it is more than 0 4 (μΩ · cm), it cannot be used as a heating resistor. Therefore, in order to obtain an effective resistance value, the total amount of Si and N is preferably 65 to 90 atom%.

【0025】本発明の発熱抵抗体においては、下部層2
との密着性、応力、靱性を調節するために、Taを1〜
20原子%含ませることが好ましく、3〜10原子%が
さらに好ましい。
In the heating resistor of the present invention, the lower layer 2
In order to adjust adhesion, stress, and toughness with
It is preferably contained at 20 atomic%, and more preferably 3 to 10 atomic%.

【0026】本発明の発熱抵抗体中に含有される物質
は、上記したSi,N,P及びTaのみに限定されるこ
とはなく、その強度、密着性、応力、靱性を調節する目
的でAl,Ti,V,Cr,Ga,Zr,Nb,Hf等
を含んでいても良い。
The substance contained in the heating resistor of the present invention is not limited to the above Si, N, P and Ta, but Al for the purpose of adjusting its strength, adhesion, stress and toughness. , Ti, V, Cr, Ga, Zr, Nb, Hf, etc. may be included.

【0027】更に、一般的に層の表面や内部は大気に触
れたり或いは作製の工程中で酸化されたり、ガスを取り
込んだりすることがあるが、本発明に係わる材料におい
ては、このような表面や、内部のわずかな酸化やArガ
ス等の取り込みによって効果が低下するものではない。
即ち、本発明においてはこのような不純物、例えば、A
r,Oを始めとして、C,B,Na,Cl,Feなどの
上記必須構成要素の組成に影響を与えない範囲での含有
も許容される。
Further, in general, the surface and the inside of the layer may come into contact with the atmosphere, may be oxidized during the manufacturing process, and may take in gas. In addition, the effect is not deteriorated by slight oxidation inside and incorporation of Ar gas or the like.
That is, in the present invention, such impurities, for example, A
Including r and O, C, B, Na, Cl, Fe and the like are also allowed to be contained within a range that does not affect the composition of the above essential constituent elements.

【0028】本発明における電気熱変換体の構成として
は図1の例に限定されず、例えば、図3のような構成と
するなど、種々の態様を採り得る。図3の構成では、電
極4,5が発熱抵抗体層3で覆われているため、電極の
保護層6は必ずしも必要とはしなくなる。また、液滴の
吐出口8及び液路11の構成も図1(a),(b)に示
したように、熱作用部9上へインクが供給される方向
と、吐出口8から飛翔させる液滴の吐出方向とがほぼ同
一のものに限定されず、図4(a),(b)の例に見ら
れるような、インクの供給方向と液滴の吐出方向がほぼ
直角である構成なども可能である。尚、(a)はヘッド
のオリフィス側から見た正面部分図、(b)は(a)の
一点鎖線ABでの切断面部分図を示すものである。同図
において、10は吐出口8を設けた適当な厚みの板(オ
リフィスプレート)であり、12はこのオリフィスプレ
ートを支持する支持壁である。
The structure of the electrothermal converter according to the present invention is not limited to the example shown in FIG. 1, and various modes such as the structure shown in FIG. 3 can be adopted. In the configuration of FIG. 3, since the electrodes 4 and 5 are covered with the heating resistor layer 3, the protective layer 6 of the electrodes is not always necessary. Further, as shown in FIGS. 1A and 1B, the configurations of the droplet discharge port 8 and the liquid passage 11 are also set so that the ink is supplied onto the thermal action part 9 and the ink is ejected from the discharge port 8. The droplet ejection direction is not limited to the substantially same direction, and the ink supply direction and the droplet ejection direction are substantially perpendicular to each other, as shown in the examples of FIGS. 4A and 4B. Is also possible. Incidentally, (a) is a front partial view as seen from the orifice side of the head, and (b) is a partial sectional view taken along the chain line AB of (a). In the figure, 10 is a plate (orifice plate) of appropriate thickness provided with the discharge port 8, and 12 is a support wall for supporting this orifice plate.

【0029】吐出口、液路及び熱発生部からなるインク
の吐出構造単位は図1及び図4に示すように複数配置さ
れても良く、例えば被記録材の印字幅全幅にわたって配
列されている構成も挙げることができ、この場合は駆動
用のICの数も増えることから駆動用ICのコストダウ
ンはヘッドの価格を下げるのに有効である。
As shown in FIGS. 1 and 4, a plurality of ink discharge structure units each including a discharge port, a liquid path, and a heat generating portion may be arranged. For example, the ink discharge structure unit is arranged over the entire printing width of the recording material. The number of driving ICs also increases in this case, and thus the cost reduction of the driving ICs is effective in reducing the price of the head.

【0030】ところで、本発明のインクジェットヘッド
は発熱抵抗体上に保護層が設けられた形態とすることも
可能である。その場合には、インクへの熱伝導効率は多
少犠牲になるものの、電気熱変換体の耐久性や電気化学
反応による発熱抵抗体の抵抗変化といった点では一層優
れたインクジェットヘッドを得ることができる。このよ
うな観点から保護層を設ける場合には、その全体の層厚
を1〜100μmの範囲内に収めるのが好ましい。
By the way, the ink-jet head of the present invention may have a form in which a protective layer is provided on the heating resistor. In that case, although the efficiency of heat transfer to the ink is somewhat sacrificed, it is possible to obtain an inkjet head that is more excellent in terms of durability of the electrothermal converter and resistance change of the heating resistor due to an electrochemical reaction. From this point of view, when the protective layer is provided, it is preferable that the total layer thickness is within the range of 1 to 100 μm.

【0031】保護層として具体的には、SiO2,Si
C,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。尚、保護層は単一材料で構成する必要は必
ずしもなく、前記材料の多層構成、或いは液体(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よい。
As the protective layer, specifically, SiO 2 , Si
It can be formed from an insulating material such as C or SiN. The protective layer does not necessarily have to be made of a single material, and may have a multi-layered structure of the above materials or a structure in which a metal thin film layer for cavitation resistance such as Ta is provided on the outermost surface in contact with a liquid (ink or the like). Good.

【0032】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インクを吐出させる方
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 brings excellent effects particularly in a recording head and a recording apparatus of the type which ejects ink by utilizing thermal energy among the ink jet recording systems.

【0033】そ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
を用いて行なうものが好ましい。この方式はいわゆるオ
ンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可
能であるが、特に、オンデ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
置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて
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に膜沸
騰させて、結果的にこの駆動信号に一対一対応し液体
(インク)内の気泡を形成出来るので有効である。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
長収縮が行なわれるので、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。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4,313,12
4号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに
優れた記録を行なうことができる。
With regard to its typical structure and principle, see, for example, US Pat. No. 4,723,129 and US Pat.
What is done using the basic principles disclosed in 740,796 is 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, it is arranged corresponding to the sheet or liquid path holding the liquid (ink). A thermal energy is generated in the electrothermal converter by applying at least one drive signal to the electrothermal converter, which corresponds to the recorded information and causes a rapid temperature rise exceeding nucleate boiling, to thereby generate a recording head. It is effective because the film is boiled on the heat-acting surface, and as a result, bubbles can be formed in the liquid (ink) in a one-to-one correspondence with this drive signal. Liquid (ink) is ejected through the ejection openings by the growth and contraction of the bubbles to form at least one droplet. It is more preferable to make this drive signal into a pulse shape, because the bubble growth and contraction are immediately and appropriately performed, so that the ejection of the liquid (ink) with excellent responsiveness can be achieved. As this pulse-shaped drive signal, U.S. Pat. No. 4,463,359 is used.
Nos. 4,345,262 are suitable. It should be noted that U.S. Pat. No. 4,313,12, which discloses an invention relating to the rate of temperature rise on the heat acting surface
If the conditions described in the specification No. 4 are adopted, more excellent recording can be performed.

【0034】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(直線状液流路または直角液流路)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
に含まれるものである。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59−123670号公報や熱
エネルギーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させ
る構成を開示する特開昭59−138461号公報に基
づいた構成としても本発明は有効である。
As the constitution of the recording head, in addition to the combination constitution of the ejection port, the liquid passage, and the electrothermal converter (the linear liquid passage or the right-angled liquid passage) as disclosed in the above-mentioned respective specifications. The present invention also includes configurations using US Pat. No. 4,558,333 and US Pat. No. 4,459,600, which disclose configurations in which a heat acting portion is arranged in a bending region. Is. In addition, Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-123670 discloses a structure in which a common slit is used as a discharge portion of a plurality of electrothermal converters, and an opening for absorbing a pressure wave of thermal energy is discharged. The present invention is also effective as a configuration based on Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-138461 which discloses a configuration corresponding to each section.

【0035】さらに、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よい。
Further, as a full line type recording head having a length corresponding to the maximum recording medium width that can be recorded by the recording device, a combination of a plurality of recording heads as disclosed in the above-mentioned specification can be used. It may be configured to satisfy the length or configured as one recording head integrally formed.

【0036】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, by being mounted on the apparatus main body, it can be electrically connected to the apparatus main body and can be supplied with ink from the apparatus main body by a replaceable chip type recording head or the recording head itself. The present invention is also effective when a cartridge-type recording head that is specially provided is used.

【0037】また、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
手段などを付加することは本発明の効果を一層安定化で
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なう予備吐
出モードを行なうことも安定した記録を行なうために有
効である。
Further, it is preferable to add recovery means for the recording head, preliminary auxiliary means, etc., which are provided as a configuration of the recording apparatus of the present invention, because the effects of the present invention can be further stabilized. .. Specific examples thereof include capping means, cleaning means, pressurization or suction means, an electrothermal converter or a heating element other than this, a preheating means for the recording head, and a recording head for the recording head. It is also effective to perform a preliminary ejection mode in which another ejection is performed for stable recording.

【0038】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみの記録モードだけではなく、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または、混色によるフ
ルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極
めて有効である。
Further, the recording mode of the recording apparatus is not limited to the recording mode of only the mainstream color such as black, but the recording head may be integrally formed or a plurality of combinations may be used. The present invention is also extremely effective for a device provided with at least one of full color by color mixing.

【0039】以上の説明においては、インクを液体とし
て説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクで
あって、室温で軟化もしくは液体あるいは、上述のイン
クジェットではインク自体を30℃以上70℃以下の範
囲内で温度調整を行な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よ
い。加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインク
の固形状態から液体状態への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
ものなどのような、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号公報あ
るいは特開昭60−71260号公報に記載されるよう
な、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物
として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向す
るような形態としてもよい。本発明においては、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 above description, the ink is described as a liquid, but it is an ink that solidifies at room temperature or lower and is softened or liquid at room temperature, or in the above ink jet, the ink itself is 30 ° C. or higher and 70 ° C. or higher. In general, the temperature is adjusted within the following range to control the temperature of the ink so that the viscosity of the ink is within the stable ejection range. Therefore, the ink may be in a liquid state when the use recording signal is applied. In addition, the temperature rise due to thermal energy is positively prevented by using it as the energy for the state change of the ink from the solid state to the liquid state, or the ink that solidifies in the standing state is used for the purpose of preventing the evaporation of the ink. However, in any case, by applying heat energy such as ink that is liquefied by applying heat energy according to the recording signal and ejected as an ink liquid, or that has already started to solidify when it reaches the recording medium. The use of an ink having a property of liquefying for the first time is also applicable to the present invention. In such a case, the ink is retained as a liquid or solid in the recesses or through holes of the porous sheet as described in JP-A-54-56847 or JP-A-60-71260. It may be configured to face the electrothermal converter. In the present invention, the most effective one for each of the above-mentioned inks is to execute the above-mentioned film boiling method.

【0040】図6は上記処理のための機構を備えたイン
クジェット記録装置の一例を示す外観斜視図である。
FIG. 6 is an external perspective view showing an example of an ink jet recording apparatus having a mechanism for the above processing.

【0041】図において、501はプラテン507上に
送紙されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を
行うノズル群を備えたインクジェットヘッドカートリッ
ジ(IJC)である。502はIJC501を保持する
キャリッジ(HC)であり、駆動モーター503の駆動
力を伝達する駆動ベルト504の一部と連結し、互いに
平行に配設された2本のガイドシャフト505及び50
6と摺動可能とすることにより、IJC501の記録紙
の全幅にわたる往復移動が可能となる。
In the figure, reference numeral 501 is an ink jet head cartridge (IJC) provided with a nozzle group for ejecting ink so as to face a recording surface of a recording paper fed onto a platen 507. Reference numeral 502 denotes a carriage (HC) that holds the IJC 501, which is connected to a part of the drive belt 504 that transmits the driving force of the drive motor 503 and has two guide shafts 505 and 50 that are arranged in parallel with each other.
By making it slidable with 6, the reciprocating movement over the entire width of the recording paper of IJC501 becomes possible.

【0042】508はヘッド回復装置であり、IJC5
01の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向
する位置に配設される。伝動機構509を介したモータ
ー510の駆動力によって、ヘッド回復装置508を動
作せしめ、IJC501のキャッピングを行う。このヘ
ッド回復装置508のキャップ部511によるIJC5
01へのキャッピングに関連させて、ヘッド回復装置5
08内に設けた適宜の吸引手段によるインク吸引もしく
はIJC501へのインク供給経路に設けた適宜の加圧
手段によるインク圧送を行い、インクを吐出口より強制
的に排出させることによりノズル内の増粘インクを除去
する等の吐出回復処理を行う。また、記録終了時等にキ
ャッピングを施すことにより記録ヘッドが保護される。
Reference numeral 508 is a head recovery device, which is IJC5.
01 is disposed at one end of the movement path, for example, at a position facing the home position. The head recovery device 508 is operated by the driving force of the motor 510 via the transmission mechanism 509, and the IJC 501 is capped. IJC5 by the cap portion 511 of the head recovery device 508
Head recovery device 5 in connection with capping 01
The ink is sucked by an appropriate suction means provided in the nozzle 08 or the ink is pressure-fed by an appropriate pressure means provided in the ink supply path to the IJC 501, and the ink is forcibly discharged from the ejection port to increase the viscosity in the nozzle. Ejection recovery processing such as ink removal is performed. Further, the recording head is protected by capping at the end of recording or the like.

【0043】512はヘッド回復装置508の側面に配
設されるクリーニングブレードである。ブレード512
はブレード保持部材513にカンチレバー形態で保持さ
れ、ヘッド回復装置508と同様、モーター510及び
伝動機構509によって作動し、IJC501の吐出面
との係合が可能となる。これにより、IJC501の記
録動作における適切なタイミングで、あるいはヘッド回
復装置508を用いた吐出回復処理後に、ブレード51
2をIJC501の移動経路中に突出させ、IJC50
1の移動動作に伴ってIJC501の吐出面における結
露、濡れあるいは塵埃等を拭き取るものである。
A cleaning blade 512 is provided on the side surface of the head recovery device 508. Blade 512
Is held by the blade holding member 513 in the form of a cantilever, and like the head recovery device 508, is operated by the motor 510 and the transmission mechanism 509 and can be engaged with the ejection surface of the IJC 501. This allows the blade 51 to be operated at an appropriate timing in the recording operation of the IJC 501 or after the ejection recovery process using the head recovery device 508.
2 is projected into the movement path of IJC501, and IJC50
1, the dew condensation, wetting, dust, etc. on the ejection surface of the IJC 501 is wiped off.

【0044】[0044]

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0045】実施例1 A)ヘッドの作製 支持体としてのSi基板に熱酸化処理を行い、厚さ2.
5μmのSiO2を下部層として形成した。次に、この
下部層が設けられた支持体を高周波スパッタリング装置
(徳田製作所製、CFS−8EP)にセットし、純度9
9.9重量%以上のSi34ターゲット上に同程度の純
度のPtシートを置いたもの用い、下表の条件でスパッ
タリングを行い、約2400Åの厚さの発熱抵抗体層を
下部層上に形成した。
Example 1 A) Fabrication of head A Si substrate as a support was subjected to thermal oxidation treatment to a thickness of 2.
5 μm of SiO 2 was formed as a lower layer. Next, the support provided with this lower layer was set in a high frequency sputtering device (CFS-8EP, manufactured by Tokuda Manufacturing Co., Ltd.), and the purity was set to 9
Using a Pt sheet of similar purity placed on a 9.9 wt% or more Si 3 N 4 target, sputtering was performed under the conditions shown in the table below, and a heating resistor layer with a thickness of about 2400Å was formed on the lower layer. Formed.

【0046】[0046]

【表1】 更に続けてAuだけのターゲットに切り替え、上記膜の
上層にAuを6000Åの厚みに形成し、スパッタリン
グを終了した。この後、フォトリソグラフィ技術により
フォトレジストを所定のパターンに2度形成し、一度は
Au層のドライエッチング、2度目は発熱抵抗体層をイ
オンミリングにてドライエッチングし、図2(a)で示
された形状の発熱抵抗体3と電極4,5を形成した。熱
発生部の寸法は30μm×170μm、熱発生部のピッ
チは125μm、24個の熱発生部を一列に並べて形成
した。次にスパッタリングによりSiO2膜をこの上層
に形成し、その後、このSiO2膜をフォトリソグラフ
ィ技術とリアクティブイオンエッチングを用いて、熱発
生部の両側10μmずつと電極を覆うようにパターニン
グした。従って熱作用部の寸法は30μm×150μm
となった。さらに次に、図1(a),(b)に示す吐出
口8及び液路11を形成するため、ガラス製溝付き板7
を接合し、目的とするインクジェットヘッドを得た。こ
のようなヘッドを多数作製し、評価試験を行った。
[Table 1] Subsequently, the target was switched to Au only, Au was formed in the upper layer of the film to a thickness of 6000Å, and the sputtering was completed. After that, a photoresist is formed twice in a predetermined pattern by a photolithography technique, the Au layer is dry-etched once, and the heating resistor layer is dry-etched by ion milling the second time, as shown in FIG. The heat generating resistor 3 and the electrodes 4 and 5 having the shapes described above were formed. The dimensions of the heat generating portions were 30 μm × 170 μm, the pitch of the heat generating portions was 125 μm, and 24 heat generating portions were formed in a line. Next, a SiO 2 film was formed on the upper layer by sputtering, and then the SiO 2 film was patterned by photolithography and reactive ion etching so as to cover the electrodes on both sides of 10 μm of the heat generating portion. Therefore, the size of the heat acting part is 30μm × 150μm
Became. Further, in order to form the discharge port 8 and the liquid passage 11 shown in FIGS. 1A and 1B, the glass grooved plate 7 is formed.
Were joined together to obtain the desired inkjet head. A large number of such heads were produced and an evaluation test was conducted.

【0047】B)発熱抵抗体の組成の測定 A)で得られたヘッドにおいて、ガラス製溝付き板を接
合する前の段階で、熱作用部の発熱抵抗体組成をEPM
A(エレクトロンプローブマイクロアナリシス、島津製
作所製、EPM-810を用いた。)法によって測定した。
B) Measurement of Composition of Heating Resistor In the head obtained in A), the composition of the heating resistor in the heat acting portion was measured before the glass grooved plate was joined.
A (electron probe micro analysis, EPM-810 manufactured by Shimadzu Corp.) was used for measurement.

【0048】C)吐出耐久試験 A)で得られたヘッドの液路に、インクが供給されるよ
うにして、外部電源から電極4,5に幅7μsec、周
波数2kHzの矩形パルス電圧を徐々に高くしながら印
加し、吐出口8からインクが吐出を開始する吐出閾値電
圧(Vth)を求めた。次に1.2Vthの電圧のパルスを
印加して連続的に吐出を行い、熱作用部9が破断して不
吐出に至るまでの印加パルス数を測定した。尚、使用し
たインクの組成は、水68重量部、ジエチレングリコー
ル30重量部、黒色染料2重量部、pH調整剤0.1重
量部であった。
C) Ejection endurance test A rectangular pulse voltage having a width of 7 μsec and a frequency of 2 kHz is gradually increased from an external power source to the electrodes 4 and 5 so that ink is supplied to the liquid path of the head obtained in A). The ejection threshold voltage (Vth) at which the ink starts to be ejected from the ejection port 8 was applied while being applied. Next, a pulse having a voltage of 1.2 Vth was applied to continuously eject the ink, and the number of applied pulses until the thermal action part 9 was broken and non-ejection was measured. The composition of the ink used was 68 parts by weight of water, 30 parts by weight of diethylene glycol, 2 parts by weight of black dye, and 0.1 parts by weight of pH adjuster.

【0049】D)膜厚の測定 触針式表面形状測定器(TENCOR INSTRUMENTS社製、alph
a-step 200)による段差測定によって行った。
D) Measurement of film thickness Stylus-type surface profiler (TENCOR INSTRUMENTS, alph
a-step 200).

【0050】E)比抵抗の測定 4探針抵抗計(共和理研製のK-705RL)にて測定したシ
ート抵抗値と膜厚から算出した。
E) Measurement of specific resistance It was calculated from the sheet resistance value and film thickness measured by a 4-probe resistance meter (K-705RL manufactured by Kyowa Riken).

【0051】以上の結果を下表に示す。The above results are shown in the table below.

【0052】実施例2〜6、比較例1〜4 ターゲット面積比を下表のごとく変更した以外は実施例
1と同様にしてインクジェットヘッドを作製し、同様の
評価を行った。但し、実施例6及び比較例3はスパッタ
時のArガス中にN2ガスを表のごとく導入して行っ
た。
Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 Ink jet heads were produced in the same manner as in Example 1 except that the target area ratios were changed as shown in the table below, and the same evaluation was performed. However, in Example 6 and Comparative Example 3, N 2 gas was introduced into Ar gas at the time of sputtering as shown in the table.

【0053】[0053]

【表2】 *吐出耐久は比較例1を1.0とした時の相対比で示し
た。また、比較例2では耐久性は充分であったが、抵抗
値が低いため、駆動用ICのコストを低く抑えることが
できなかった。
[Table 2] * Discharge durability is shown as a relative ratio when Comparative Example 1 is set to 1.0. In Comparative Example 2, the durability was sufficient, but the resistance value was low, so that the cost of the driving IC could not be kept low.

【0054】また、実施例で得られたヘッドを公知の構
成の記録装置に装着し、キャラクターなどの印字を行っ
たところ、得られた印字物は極めて良好なものだった。
Further, when the head obtained in the example was mounted on a recording apparatus having a known structure and characters and the like were printed, the printed matter obtained was extremely good.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、本発明ではPtと
Si及びNを構成要素として形成される、高抵抗で優れ
た耐久性能を持った発熱抵抗体を有するインクジェット
ヘッドであり、特にインクが発熱抵抗体に直に接する場
合においても耐久性能がよく、高品位で高速な記録を得
ることができるものである。また、発熱抵抗体が高抵抗
化されているため、駆動電流を小さくすることができ、
駆動用のICのコストを低くすることができるため、イ
ンクジェットヘッドのコストを低減することができる。
As described above, the present invention is an ink jet head having a heating resistor having high resistance and excellent durability, which is formed of Pt, Si and N as constituent elements. Even when it directly contacts the heating resistor, the durability is good, and high-quality and high-speed recording can be obtained. Further, since the heating resistor has a high resistance, the driving current can be reduced,
Since the cost of the driving IC can be reduced, the cost of the inkjet head can be reduced.

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

【図1】本発明のヘッドの主要部の一例を示すもので、
(a)は吐出口側から見た正面部分図、(b)は(a)
のX−Yでの切断面部分図である。
FIG. 1 shows an example of a main part of a head of the present invention,
(A) is a front partial view seen from the discharge port side, (b) is (a)
It is a sectional view taken along line XY of FIG.

【図2】(a)は電極を設けた段階での基板の部分平面
図、(b)は(a)の上に電極保護層を設けた段階の部
分平明図である。
FIG. 2A is a partial plan view of a substrate at a stage where electrodes are provided, and FIG. 2B is a partial plan view at a stage where an electrode protective layer is provided on FIG.

【図3】本発明に係わるインクジェットヘッドに用いら
れる基体の他の例を示す模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another example of a substrate used in the inkjet head according to the present invention.

【図4】本発明に係わるインクジェットヘッドの主要部
の他の例を示すもので、(a)は吐出口側から見た正面
部分図、(b)は(a)のA−Bでの切断面部分図であ
る。
4A and 4B show another example of the main part of the inkjet head according to the present invention, in which FIG. 4A is a partial front view seen from the ejection port side, and FIG. 4B is a sectional view taken along line AB of FIG. FIG.

【図5】本発明に係わるN−Si−Pt複合材料からな
る発熱抵抗体のSiとNの総含有量と比抵抗の関係を示
すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the total content of Si and N and the specific resistance of the heating resistor made of the N—Si—Pt composite material according to the present invention.

【図6】本発明のインクジェットヘッドを備えたインク
ジェット記録装置の一例を示す外観斜視図である。
FIG. 6 is an external perspective view showing an example of an inkjet recording apparatus including the inkjet head of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 下部層 3 発熱抵抗体 4,5 電極 6 保護層 7 溝付き板 8 吐出口 9 熱作用部 10 オリフィスプレート 11 液路 12 支持壁 1 Substrate 2 Lower Layer 3 Heating Resistor 4, 5 Electrode 6 Protective Layer 7 Grooved Plate 8 Discharge Port 9 Thermal Action Section 10 Orifice Plate 11 Liquid Channel 12 Support Wall

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B41J 2/16 9012−2C B41J 3/04 103 H (72)発明者 塩崎 篤志 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─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Internal reference number FI Technical indication location B41J 2/16 9012-2C B41J 3/04 103 H (72) Inventor Atsushi Shiozaki Shimomaruko Ota-ku, Tokyo 3-30-2 Canon Inc.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 通電によって発生する熱エネルギーによ
りインクを発泡吐出させるインクジェットヘッドにおい
て、熱を発生する発熱抵抗体が以下の組成 5原子%≦Si≦85原子% 5原子%≦N≦85原子% 10原子%≦Pt≦35原子% かつ 65原子%≦Si+N≦90原子% であることを特徴とするインクジェットヘッド。
1. In an inkjet head for foaming and ejecting ink by thermal energy generated by energization, a heat generating resistor for generating heat has the following composition: 5 atomic% ≤ Si ≤ 85 atomic% 5 atomic% ≤ N ≤ 85 atomic% An ink jet head characterized in that 10 atomic% ≤ Pt ≤ 35 atomic% and 65 atomic% ≤ Si + N ≤ 90 atomic%.
【請求項2】 請求項1の発熱抵抗体中に、1原子%≦
Ta≦20原子%を含有してなるインクジェットヘッ
ド。
2. The heating resistor according to claim 1, wherein 1 atomic% ≦
An inkjet head containing Ta ≦ 20 atomic%.
【請求項3】 請求項1または2において、前記発熱抵
抗体の表面層がインクと直に接触するインクジェットヘ
ッド。
3. The inkjet head according to claim 1, wherein the surface layer of the heating resistor is in direct contact with the ink.
【請求項4】 記録媒体の記録領域の全幅にわたって吐
出口が複数設けられているフルラインタイプのものであ
ることを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッ
ド。
4. The ink jet head according to claim 1, wherein the ink jet head is a full line type in which a plurality of ejection openings are provided over the entire width of the recording area of the recording medium.
【請求項5】 通電によって発生する熱エネルギーによ
りインクを発泡吐出させるインクジェットヘッドの作製
にあたり、熱を発生する発熱抵抗体を以下の組成 5原子%≦Si≦85原子% 5原子%≦N≦85原子% 10原子%≦Pt≦35原子% かつ 65原子%≦Si+N≦90原子% となるように形成することを特徴とするインクジェット
ヘッドの製造方法。
5. When producing an ink jet head for foaming and ejecting ink by thermal energy generated by energization, a heat generating resistor which generates heat is composed of the following composition: 5 atomic% ≦ Si ≦ 85 atomic% 5 atomic% ≦ N ≦ 85 A method for manufacturing an inkjet head, characterized in that it is formed so that atomic% 10 atomic% ≦ Pt ≦ 35 atomic% and 65 atomic% ≦ Si + N ≦ 90 atomic%.
【請求項6】 記録媒体の被記録面に対向してインクを
吐出するインク吐出口が設けられている請求項1に記載
のインクジェットヘッドと、該ヘッドを載置するための
部材とを少なくとも具備することを特徴とするインクジ
ェット記録装置。
6. The ink jet head according to claim 1, wherein an ink ejection port for ejecting ink is provided facing a recording surface of a recording medium, and a member for mounting the head. An ink jet recording apparatus characterized by:
【請求項7】 請求項6に記載のインクジェット記録装
置において、カラー記録を行うことを特徴とするインク
ジェット記録装置。
7. The ink jet recording apparatus according to claim 6, wherein color recording is performed.
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