JPH06191027A - Ink jet recording head and apparatus - Google Patents

Ink jet recording head and apparatus

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Publication number
JPH06191027A
JPH06191027A JP34443892A JP34443892A JPH06191027A JP H06191027 A JPH06191027 A JP H06191027A JP 34443892 A JP34443892 A JP 34443892A JP 34443892 A JP34443892 A JP 34443892A JP H06191027 A JPH06191027 A JP H06191027A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
recording head
jet recording
ink jet
protective layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP34443892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirokazu Komuro
博和 小室
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP34443892A priority Critical patent/JPH06191027A/en
Publication of JPH06191027A publication Critical patent/JPH06191027A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide an ink jet recording head not receiving the restriction of a film forming device and a film forming condition and easily reconciling film quality and the film forming condition. CONSTITUTION:A protective layer is provided to a base plate 11 so as to cover electrodes 14 and a heating part 10 for the purpose of preventing the electrolytic corrosion or electrical dielectric breakdown of the heating part 10 and the electrodes 14 due to the contact with ink or the penetration of the ink and consists of first, second and third protective layers 15, 16, 17 successively arranged from the side of the electrothermal converter consisting of the electrodes 14 and the heating part 10. The first protective layer 15 is the lowermost layer among three protective layers and covers both of the heating part 10 and the electrodes 14 and the exposed part of the base plate 11 so as to insulate them and contains SiO2 doped with impurities as a main component.

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、インク液滴を吐出口か
ら吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッド、およ
び該インクジェット記録ヘッドを備えるインクジェット
記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head for ejecting ink droplets from an ejection port for recording, and an ink jet recording apparatus having the ink jet recording head.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のインクジェット記録ヘッドに関
し、例えば特開昭54−51837号公報に記載されて
いるインクジェット記録法は、熱エネルギーをインクに
作用させて、インク液滴を吐出する原動力を得るという
点において、他のインクジェット記録方法とは異なる特
徴を有している。すなわち、上述の公報に開示されてい
る記録法は、熱エネルギーの作用を受けたインクが加熱
されて気泡を発生し、この気泡発生に基づく作用力によ
って、インクジェット記録ヘッド先端の吐出口からイン
ク液滴が吐出、飛翔され、このインク液滴が被記録部材
に付着して情報の記録が行われるということを特徴とし
ている。
2. Description of the Related Art With regard to an ink jet recording head of this type, for example, an ink jet recording method described in JP-A-54-51837 obtains a driving force for ejecting ink droplets by causing thermal energy to act on ink. In this respect, it has a feature different from other inkjet recording methods. That is, in the recording method disclosed in the above-mentioned publication, the ink subjected to the action of heat energy is heated to generate bubbles, and the action force based on the generation of the bubbles causes the ink liquid to be ejected from the ejection port at the tip of the inkjet recording head. A feature is that droplets are ejected and fly, and the ink droplets adhere to the recording member to record information.

【0003】この記録法に適用されるインクジェット記
録ヘッドは、一般にインクを吐出するために設けられた
吐出口と、この吐出口に連通してインク液滴を吐出する
ための熱エネルギーがインクに作用する部分である熱作
用部を構成の一部とする液流路とを有する液吐出部およ
び熱エネルギーを発生する手段である電気熱変換体とし
ての発熱抵抗体とそれらをインクから保護する上部保護
層を具備している。
In the ink jet recording head applied to this recording method, generally, an ejection port provided for ejecting ink and thermal energy for ejecting an ink droplet in communication with the ejection port act on the ink. A liquid discharge part having a liquid flow path having a heat acting part as a part thereof, a heating resistor as an electrothermal converter which is means for generating heat energy, and an upper protection for protecting them from ink. It has layers.

【0004】ところで、この記録法は短い間隔でインク
を発泡させるために、非常に短い間隔で非常に高い温度
で発熱抵抗体を駆動しなければならず、発熱抵抗体とそ
の上の保護膜に非常に高い温度安定性が要求される。こ
の解決のため、発熱抵抗体はそれ専用に開発されてい
る。
By the way, in this recording method, since the ink is bubbled at a short interval, the heating resistor must be driven at a very high temperature at a very short interval, and the heating resistor and the protective film on it must be driven. Very high temperature stability is required. To solve this problem, the heating resistor has been developed exclusively for it.

【0005】また、保護層に関しては、膜中のアルゴン
量により熱ストレス耐久性が異なることが知られてお
り、膜中のアルゴン量をある範囲にするという提案がな
されている。存提案は、成膜装置、成膜条件などを規定
することによってアルゴン量を規定範囲内にし、熱スト
レス耐久性を高めるという内容である。
Regarding the protective layer, it is known that the thermal stress durability varies depending on the amount of argon in the film, and it has been proposed to set the amount of argon in the film within a certain range. The existing proposal is to set the amount of argon within the specified range by specifying the film forming apparatus, the film forming conditions, etc., and improve the thermal stress durability.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のインク
ジェット記録ヘッドでは、成膜装置、成膜条件などを規
定することによって、特定の装置、特定の条件でしか達
成できず、例えば残留応力、ステップカバレージ性など
の膜質との両立をさせることが困難であった。また、装
置の制約があり、装置コストの低減、大判化に対して不
利であった。
In the above-mentioned conventional ink jet recording head, by defining the film forming apparatus, the film forming conditions, etc., it can be achieved only with a specific apparatus and specific conditions. It was difficult to achieve compatibility with film quality such as coverage. In addition, there are restrictions on the device, which is disadvantageous in reducing the device cost and increasing the size of the device.

【0007】本発明の目的は、成膜装置、成膜条件の制
約がなく、膜質と成膜条件との両立が容易であるインク
ジェット記録ヘッド、およびそれを備えるインクジェッ
ト記録装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an ink jet recording head which does not have restrictions on the film forming apparatus and film forming conditions and which can easily achieve both film quality and film forming conditions, and an ink jet recording apparatus including the same. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐
出する吐出口と、前記吐出口に連通する液路と、前記液
路に対応して設けられ、熱エネルギーを発生してこの熱
エネルギーによって前記液路内のインクに気泡を発生さ
せて前記吐出口からインクを吐出させる電気熱変換体
と、前記電気熱変換体をインクから保護する少なくとも
1層の保護層とを有するインクジェット記録ヘッドにお
いて、前記保護層のうち、少なくとも前記電気熱変換体
側の保護層の主成分がSiO2 であり、不純物がドーピ
ングされていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an ink jet recording head of the present invention has an ejection port for ejecting ink, a liquid path communicating with the ejection port, and a liquid path corresponding to the liquid path. An electrothermal converter that is provided and that generates thermal energy to generate bubbles in the ink in the liquid path by the thermal energy to eject the ink from the ejection port; and at least protect the electrothermal converter from the ink. In an inkjet recording head having one protective layer, at least the protective layer on the electrothermal converter side of the protective layers has a main component of SiO 2 , and is doped with impurities.

【0009】本発明のインクジェット記録ヘッドでは、
不純物が燐または硼素であるものを用いることができ
る。これらはそれぞれ、燐が0.1〜10原子%ドーピ
ングされているもの、または硼素が0.5〜5原子%ド
ーピングされているものが好ましい。
In the ink jet recording head of the present invention,
It is possible to use one in which the impurities are phosphorus or boron. It is preferable that each of these is doped with 0.1 to 10 atom% of phosphorus or 0.5 to 5 atom% of boron.

【0010】さらに、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドは、吐出口が被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ことが可能
である。
Further, the ink jet recording head of the present invention may be of 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.

【0011】また、本発明のインクジェット記録装置
は、上記本発明のインクジェット記録ヘッドと被記録媒
体を搬送する搬送手段とを備え、記録信号に基づいて前
記インクジェット記録ヘッドの吐出口からインクを吐出
して記録を行うことを特徴とする。
The ink jet recording apparatus of the present invention comprises the ink jet recording head of the present invention and a conveying means for conveying a recording medium, and ejects ink from the ejection port of the ink jet recording head based on a recording signal. It is characterized by performing recording.

【0012】[0012]

【作用】不純物をドーピングすることによって、成膜中
のアルゴン混入が抑制され、規定の範囲に入り、それに
より熱ストレス耐久性が上がる。したがって、成膜条件
の制約がなくなり、他の膜質に合わせた成膜条件を選ぶ
ことができる。また、成膜装置の制約もなくなる。
By doping the impurities, the mixing of argon during the film formation is suppressed and falls within the specified range, thereby improving the thermal stress durability. Therefore, there are no restrictions on the film forming conditions, and it is possible to select film forming conditions that match other film qualities. Further, there are no restrictions on the film forming apparatus.

【0013】[0013]

【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。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0014】図1は本発明のインクジェット記録ヘッド
の一実施例の要部であるヒーターボード部分を示す平面
図、図2は図1のX−X線における断面図、図3は本実
施例のインクジェット記録ヘッドの構成を示す要部破断
斜視図である。
FIG. 1 is a plan view showing a heater board portion which is a main part of an embodiment of an ink jet recording head of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of FIG. 1, and FIG. 3 is a view of this embodiment. FIG. 3 is a fragmentary perspective view showing the configuration of an inkjet recording head.

【0015】本実施例のインクジェット記録ヘッド20
は、図3に示すように、インクを吐出するための多数の
微細な吐出口31と、吐出口31ごとに設けられ、熱エ
ネルギーを発生する電気熱変換体であるヒータ21と、
吐出口31ごとに設けられ、吐出口31に連通してイン
クに電気熱変換体の熱エネルギーを与えてインクに気泡
を発生させる熱作用部を含む液路30とを基板11上に
備えている。インクジェット記憶ヘッド20には、各液
路30にインクを供給するため各液路30に共通に設け
られた共通液室28が設けられており、共通液室28、
各液路30および各吐出口31上には、これらと一体的
に天板26が設けられている。吐出口31は、例えば1
6個/mmといった高密度で128個または256個さ
らにはそれ以上の個数形成することができ、さらに被記
録媒体の記録領域の全幅にわたるだけの数を形成してフ
ルラインタイプとすることもできる。
Ink jet recording head 20 of this embodiment
As shown in FIG. 3, a large number of minute ejection ports 31 for ejecting ink, a heater 21 that is an electrothermal converter that is provided for each ejection port 31 and generates thermal energy,
The liquid passage 30 is provided for each ejection port 31 and includes a liquid passage 30 that is in communication with the ejection port 31 and includes a heat acting portion that applies thermal energy of an electrothermal converter to the ink to generate bubbles in the ink. . The inkjet storage head 20 is provided with a common liquid chamber 28 that is provided in common to each liquid passage 30 for supplying ink to each liquid passage 30, and the common liquid chamber 28,
A top plate 26 is integrally provided on each of the liquid passages 30 and each of the discharge ports 31. The discharge port 31 is, for example, 1
128 or 256 or more can be formed at a high density of 6 / mm, and a full line type can be formed by forming the number only over the entire width of the recording area of the recording medium. .

【0016】ヒータ21は、基板11上に、ある程度の
大きさの体積抵抗率を有する材料からなる発熱抵抗体1
3をコの字形に設け、この発熱抵抗体13の上に、電気
伝導性のよい材料からなる電極14を積層した構成であ
る。発熱抵抗体13は、例えば硼化ハフニウム(HfB
2 )等の薄膜からなり、電極14を構成する材料として
は、金属、例えばアルミニウムを使用することができ
る。電極14は、発熱抵抗体13とほぼ同様の形状であ
るが、一部分が欠落しており、この欠落した部分が発熱
部10(図1、図2参照)となり、この発熱部10にお
いて発熱抵抗体13に電流が流れて発熱するようになっ
ている。このヒータ21は、基板11の上にスパッタリ
ングによって、発熱抵抗体13を構成する材料からなる
膜と電極14を構成する材料からなる膜とをそれぞれ設
けた後、フォトリソグラフィ工程によって、前記電極1
4が欠落した部分が形成されるようにすればよい。この
電極14が欠落した部分は、対応する液路30のそれぞ
れ底部に位置するように、基板11上に形成されてい
る。
The heater 21 is formed on the substrate 11 by the heating resistor 1 made of a material having a certain volume resistivity.
3 is provided in a U-shape, and an electrode 14 made of a material having good electric conductivity is laminated on the heating resistor 13. The heating resistor 13 is, for example, hafnium boride (HfB).
2 ) and the like, and a metal, for example, aluminum, can be used as a material forming the electrode 14. The electrode 14 has almost the same shape as the heating resistor 13, but a part is missing, and this missing part becomes the heating part 10 (see FIGS. 1 and 2). A current flows through 13 to generate heat. In the heater 21, after a film made of a material forming the heating resistor 13 and a film made of a material forming the electrode 14 are provided on the substrate 11 by sputtering, the electrode 1 is formed by a photolithography process.
It suffices to form a portion where 4 is missing. The portions where the electrodes 14 are missing are formed on the substrate 11 so as to be located at the bottoms of the corresponding liquid passages 30, respectively.

【0017】上記基板11は、図2に示すように、例え
ばシリコン等からなる基体18と、該基体18表面に熱
酸化処理を施すことによって形成した蓄熱層12とから
構成されており、さらに、図3には図示しないが図1お
よび図2にそれぞれ示すように、基板11には、電極1
4や発熱部10を被覆するようにして、これら電極14
や発熱部10を保護する保護層が設けられている。この
保護層は、インクとの接触やインクの浸透による発熱部
10、電極14の電蝕や電気的絶縁破壊を防止する目的
で設けられたものであり、電極14や発熱部10からな
る電気熱変換体側から順に、第1の保護層15、第2の
保護層16、第3の保護層17の3層からなっている。
第1の保護層15は、3層の保護層の最下層として、発
熱部10と電極14の双方さらには基板11の露出して
いる部分を被覆し、絶縁するように設けられたものであ
って、主成分がSiO2 であり、不純物がドーピングさ
れているものである。不純物としては、燐、硼素等の元
素を用いることができる。そして、これらの不純物は、
燐では0.1〜10原子%、より好ましくは0.5〜5
原子%、硼素では0.5〜5原子%、より好ましくは1
〜3原子%ドーピングされていることが好ましい。
As shown in FIG. 2, the substrate 11 is composed of a substrate 18 made of, for example, silicon and a heat storage layer 12 formed by subjecting the surface of the substrate 18 to a thermal oxidation treatment. Although not shown in FIG. 3, as shown in FIG. 1 and FIG.
4 and the heating portion 10 so as to cover these electrodes 14
A protective layer that protects the heat generating portion 10 is provided. This protective layer is provided for the purpose of preventing electrical corrosion or electrical insulation breakdown of the heat generating portion 10 and the electrode 14 due to contact with the ink or permeation of the ink, and the electric heat generating layer including the electrode 14 and the heat generating portion 10 is provided. It is composed of three layers of a first protective layer 15, a second protective layer 16, and a third protective layer 17 in order from the converter side.
The first protective layer 15 is provided as a lowermost layer of the three protective layers so as to cover and insulate both the heat generating portion 10 and the electrode 14 and the exposed portion of the substrate 11. The main component is SiO 2 and impurities are doped. As the impurities, elements such as phosphorus and boron can be used. And these impurities are
Phosphorus is 0.1 to 10 atomic%, more preferably 0.5 to 5
Atomic%, 0.5 to 5 atomic% for boron, more preferably 1
It is preferably doped at 3 atom%.

【0018】第2の保護層16は、例えばタンタル(T
a)等からなり、バイアススパッタリング法等の方法に
よって設けられている。第3の保護層17は、3層の保
護層の最上層となるべきものであって、例えば感光性ポ
リイミド等の有機樹脂からなり、発熱部10付近を除い
たほぼ全面に形成されている。
The second protective layer 16 is made of, for example, tantalum (T
a) and the like and is provided by a method such as a bias sputtering method. The third protective layer 17 is to be the uppermost layer of the three protective layers, is made of, for example, an organic resin such as photosensitive polyimide, and is formed on almost the entire surface excluding the vicinity of the heat generating portion 10.

【0019】次に、このインクジェット記録ヘッドの動
作について説明する。まず、インクは図示しないインク
タンクから図3に示す共通液路28に供給される。共通
液室28内に供給されたインクは、毛管現象により各液
路30内にそれぞれ供給され、各液路30の先端の吐出
口31でそれぞれメニスカスを形成することにより、安
定に保持される。ここで、図示しない制御部から与えら
れる記録信号に基づいて所定の電極14に電流を流すこ
とにより、図1および図2に示す発熱部10が発熱し、
第1の保護層15と第2の保護層16とを介してインク
が加熱されて発泡し、その発泡のエネルギーによって前
記所定の電極14に対応する吐出口31からインク液滴
が吐出される。
Next, the operation of this ink jet recording head will be described. First, ink is supplied from an ink tank (not shown) to the common liquid passage 28 shown in FIG. The ink supplied into the common liquid chamber 28 is supplied into each liquid passage 30 by a capillary phenomenon, and is stably held by forming a meniscus at each ejection port 31 at the tip of each liquid passage 30. Here, by causing a current to flow through a predetermined electrode 14 based on a recording signal provided from a control unit (not shown), the heat generating unit 10 shown in FIGS. 1 and 2 generates heat,
The ink is heated and foams via the first protective layer 15 and the second protective layer 16, and the energy of the foaming ejects ink droplets from the ejection ports 31 corresponding to the predetermined electrodes 14.

【0020】次に、実験例および比較例により本発明の
インクジェット記録ヘッドをさらに詳細に説明する。
Next, the ink jet recording head of the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples and comparative examples.

【0021】まず、基体18としてのシリコン上に、蓄
熱層12として熱酸化によってSiO2 を2.0μm形
成し、基板11を形成する。次に、発熱抵抗体13とし
てスパッタによってHfB2 を0.1μm成膜する。さ
らに、電極14としてTiを0.005μm、Alを
0.6μm蒸着で成膜する。そして、フォトリソグラフ
ィ技術により図1に示すような複数のコの字形の回路パ
ターンを形成し、30μm×150μmの発熱部10を
形成する。次に、第1の保護層15として表1に示す不
純物が混入したSiO2 (実験例1〜3は燐入りガラス
PSG、実験例4〜7は硼素入りガラスBSG、比較例
1、2は99.9%SiO2 )を表1に示す条件(スパ
ッタ電力2.0kW、スパッタ圧力0.2Pa、2.0
Pa)で膜厚2.0μmバイアススパッタ法(バイアス
電圧100V)により成膜する。
First, on the silicon as the base 18, SiO 2 is formed to 2.0 μm as the heat storage layer 12 by thermal oxidation to form the substrate 11. Next, as the heating resistor 13, HfB 2 is deposited to a thickness of 0.1 μm by sputtering. Further, as the electrode 14, Ti is deposited by 0.005 μm and Al is deposited by 0.6 μm. Then, a plurality of U-shaped circuit patterns as shown in FIG. 1 are formed by the photolithography technique to form the heat generating portion 10 of 30 μm × 150 μm. Next, SiO 2 mixed with the impurities shown in Table 1 as the first protective layer 15 (Experimental Examples 1 to 3 are phosphorus-containing glass PSG, Experimental Examples 4 to 7 are boron-containing glass BSG, and Comparative Examples 1 and 2 are 99). 0.99% SiO 2 ) under the conditions shown in Table 1 (sputtering power 2.0 kW, sputtering pressure 0.2 Pa, 2.0
A film thickness of 2.0 μm is formed by the bias sputtering method (bias voltage 100 V).

【0022】[0022]

【表1】 次に、第2の保護層16としてTaをスパッタで0.5
μm成膜し、フォトリソグラフィ技術によって図1に示
すようなバー状のパターンにする。最後に、第3の保護
層17として感光性ポリイミドを塗布し、図1に示す発
熱部10付近を除いたほぼ全面に形成したパターンにす
る。このようにして、ヒーターボードが完成する。
[Table 1] Next, Ta is used as the second protective layer 16 by sputtering to 0.5.
A μm film is formed, and a bar-shaped pattern as shown in FIG. 1 is formed by a photolithography technique. Finally, photosensitive polyimide is applied as the third protective layer 17 to form a pattern formed on almost the entire surface except for the vicinity of the heat generating portion 10 shown in FIG. In this way, the heater board is completed.

【0023】このようにして完成したヒーターボードの
膜中アルゴン量をEPMA(Electro Prob
Micro Analysis)で測定した。測定結
果を表2に示す。表2中、CSTはConstant
Stress Testを示す。
The amount of argon in the film of the heater board completed in this way was measured by EPMA (Electro Prob).
It was measured by Micro Analysis). The measurement results are shown in Table 2. In Table 2, CST is Constant
Shows Stress Test.

【0024】[0024]

【表2】 膜中アルゴン量は、比較例1、2が7.0、3.0%に
対して実験例1〜7がそれぞれ0.4、0.6、0.7
%であった。
[Table 2] The amount of argon in the film was 7.0, 3.0% in Comparative Examples 1 and 2, and 0.4, 0.6, 0.7 in Experimental Examples 1 to 7, respectively.
%Met.

【0025】次に、駆動断線パルスで熱ストレス耐久性
の評価試験を行った。
Next, an evaluation test of durability against heat stress was performed with a drive disconnection pulse.

【0026】試験条件は下記のとおりである。The test conditions are as follows.

【0027】駆動周波数 5.0kHz 矩形パルス幅 10μsec 駆動電圧 発泡電圧×1.4(表2中では1.4
Vthと記す) その結果を表2に示す。比較例1が107 台のパルス、
比較例2が106 台のパルスでそれぞれ破断しているの
に対して、実験例1〜7とも108 台のパルスで破断し
ている。したがって、従来のものより1〜2桁熱ストレ
ス耐久性が良くなっている。このように熱ストレス耐久
性が良いと、パルス幅などの選択の自由度が大きくな
り、耐久性も向上する。また、比較例1および2では、
スパッタ圧2.0Pa、0.2Paと異なると、膜中の
アルゴン量が異なる。しかし、実験例2および3では、
スパッタ圧2.0Pa、0.2Paと異なっても、膜中
のアルゴン量は同じ値である。したがって、SiO2
に不純物をドーピングすると、成膜条件が異なっていて
も膜中のアルゴン量が同じ値となることから、成膜条件
を他の膜質(残留応力、ステップカバレージ)から決め
ることが可能になる。すなわち、これらの膜質と成膜条
件との両立が容易になる。また、このことは、装置が変
わっても膜中のアルゴン量が同じになることを示唆して
おり、実際に他の装置で実験例1と同じターゲット材料
で成膜したところ、同じ膜中アルゴン量であった。した
がって、装置のコストの低減、大判対応装置の導入など
に非常に有利になる。
Driving frequency 5.0 kHz Rectangular pulse width 10 μsec Driving voltage Foaming voltage × 1.4 (1.4 in Table 2)
The results are shown in Table 2. Comparative Example 1 has 10 7 pulses,
Comparative Example 2 is broken at 10 6 pulses, whereas Experimental Examples 1 to 7 are broken at 10 8 pulses. Therefore, the heat stress durability is improved by 1 to 2 digits as compared with the conventional one. When the heat stress durability is good as described above, the degree of freedom in selecting the pulse width and the like is increased, and the durability is also improved. In Comparative Examples 1 and 2,
When the sputtering pressure is different from 2.0 Pa and 0.2 Pa, the amount of argon in the film is different. However, in Experimental Examples 2 and 3,
Even if the sputtering pressure is different from 2.0 Pa and 0.2 Pa, the amount of argon in the film has the same value. Therefore, if the SiO 2 is doped with impurities, the amount of argon in the film will be the same even if the film forming conditions are different. Therefore, the film forming condition can be determined from other film qualities (residual stress, step coverage). It will be possible. That is, it becomes easy to achieve compatibility between these film qualities and film forming conditions. Further, this suggests that the amount of argon in the film is the same even when the device is changed. When actually forming a film with the same target material as in Experimental Example 1 using another device, the same amount of argon in the film was observed. Was the amount. Therefore, it is very advantageous for reducing the cost of the apparatus and introducing a large-sized apparatus.

【0028】次に、図1ないし図3に示すインクジェッ
ト記録ヘッド20を備える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。
Next, an ink jet recording apparatus having the ink jet recording head 20 shown in FIGS. 1 to 3 will be described with reference to FIG.

【0029】図4は本発明のインクジェット記録装置の
一実施例を示す要部斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of an essential part showing an embodiment of the ink jet recording apparatus of the present invention.

【0030】図4において、図示しない制御部から与え
られる記録信号に基づいてインクを吐出し、所望の画像
を記録するインクジェット記録ヘッド20は、前述した
本発明のインクジェット記録ヘッドの実施例に示したも
のと同様の構成のものである。
In FIG. 4, an ink jet recording head 20 for ejecting ink based on a recording signal given from a control unit (not shown) to record a desired image is shown in the above-mentioned embodiment of the ink jet recording head of the present invention. It has the same structure as the one.

【0031】前記インクジェット記録ヘッド20を搭載
したキャリッジ102は、2本のガイド軸103,10
4に矢印I方向に摺動自在に嵌合され、キャリッジモー
タ105の出力軸に固着されたプーリ107と回転自在
に軸支されたプーリ106とにかけまわされたタイミン
グベルト108の一部位に結合されている。インクジェ
ット記録ヘッド20は、キャリッジモータ105の駆動
力によりプーリ107が正転、逆転することによりタイ
ミングベルト108が正転、逆転し、矢印I方向に往復
移動する構成となっている。
The carriage 102 on which the ink jet recording head 20 is mounted has two guide shafts 103 and 10.
4 is slidably fitted in the direction of arrow I, and is coupled to a part of a timing belt 108 wound around a pulley 107 fixed to an output shaft of a carriage motor 105 and a pulley 106 rotatably supported. ing. The inkjet recording head 20 is configured so that the pulley 107 rotates in the forward direction and the reverse direction by the driving force of the carriage motor 105, and the timing belt 108 rotates in the forward direction and the reverse direction, and reciprocates in the arrow I direction.

【0032】被記録媒体である記録紙109は、ペーパ
ーパン110によってガイドされ、ピンチローラで圧接
させられている図示しない紙送りローラによって搬送さ
れる。この搬送は、紙送りモータ116を駆動源として
行われる。搬送された記録紙109は、排紙ローラ11
3と拍車114とによりテンションを加えられていて、
弾性部材で形成される紙押え板112によってヒータ1
11に圧接させられているため、ヒータ111に密着さ
せられながら搬送される。図示しない制御部から与えら
れる記録信号に基づいて、インクジェット記録ヘッド2
0により噴射されたインクが付着した記録紙109は、
ヒータ111によって温められ、付着したインクはその
水分が蒸発して記録紙109に定着する。
The recording paper 109, which is a recording medium, is guided by a paper pan 110 and is conveyed by a paper feed roller (not shown) which is pressed against a pinch roller. This conveyance is performed using the paper feed motor 116 as a drive source. The conveyed recording paper 109 is ejected by the paper ejection roller 11
Tension is added by 3 and spur 114,
The paper holding plate 112 formed of an elastic member causes the heater 1 to
Since it is pressed against 11, it is conveyed while being in close contact with the heater 111. The inkjet recording head 2 is based on a recording signal supplied from a control unit (not shown).
The recording paper 109 to which the ink ejected by 0 adheres is
The ink that has been heated by the heater 111 has its water content evaporated and is fixed on the recording paper 109.

【0033】回復系ユニット115は、インクジェット
記録ヘッド20の吐出口(図示せず)に付着した異物や
粘度の高くなったインクを除去することにより、吐出特
性を正規の状態に維持するためのものである。回復系ユ
ニット115にはキャップ118aが設けられており、
インクジェット記録ヘッド20の吐出口をキャッピング
して、目詰まりの発生を防止する。前記キャップ118
aの内部にはインク吸収体118が配設されている。ま
た、回復系ユニット115の記録領域側には、インクジ
ェット記録ヘッド20の吐出口が形成された面と当接
し、前記吐出口が形成された面に付着した異物やインク
滴をクリーニングするためのクリーニングブレード11
7が設けられている。
The recovery system unit 115 is for maintaining the ejection characteristics in a normal state by removing foreign matters and ink of high viscosity adhering to the ejection port (not shown) of the ink jet recording head 20. Is. The recovery system unit 115 is provided with a cap 118a,
The ejection ports of the inkjet recording head 20 are capped to prevent clogging. The cap 118
An ink absorber 118 is arranged inside a. Further, on the recording area side of the recovery system unit 115, cleaning for contacting with the surface of the inkjet recording head 20 on which the ejection port is formed and cleaning foreign matter and ink droplets adhering to the surface on which the ejection port is formed. Blade 11
7 is provided.

【0034】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的液滴を形成し、記
録を行うインクジェット方式の記録ヘッド、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 is particularly effective in an ink jet recording head and a recording apparatus for recording by forming flying droplets by utilizing thermal energy among the ink jet recording systems.

【0035】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4740
796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド
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を生じさ
せて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体
(インク)内の気泡を形成できるので有効である。この
気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体(イン
ク)を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。こ
の駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成
長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体(イン
ク)の吐出が達成でき、より好ましい。
Regarding the typical structure and principle thereof, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4740 are applicable.
What is done using the basic principles disclosed in 796 is preferred. This method can be applied to both the so-called on-demand type and continuous type, but especially in the case of the on-demand type, liquid (ink)
By applying at least one drive signal to the electrothermal converter arranged corresponding to the sheet or liquid path in which is stored, which corresponds to the recorded information and causes a rapid temperature rise exceeding nucleate boiling. , It is effective because it generates heat energy in the electrothermal converter and causes film boiling on the heat-acting surface of the recording head, resulting in the formation of bubbles in the liquid (ink) corresponding to this drive signal on a one-to-one basis. Is. The 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.

【0036】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4313124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。
As the pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. If the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 of the invention relating to the rate of temperature rise on the heat acting surface are adopted, more excellent recording can be performed.

【0037】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4558333号明細書、米国特許
第4459600号明細書を用いた構成も本発明に含ま
れるものである。
As the constitution of the recording head, in addition to the combination constitution of the discharge 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 a configuration in which a heat acting portion is arranged in a bending region.

【0038】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孔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。
In addition, JP-A-59-123670 discloses a structure in which a common slit is used as a discharge portion of the electrothermal converter for a plurality of electrothermal converters, and a pressure wave of thermal energy is absorbed. The present invention is also effective as a configuration based on Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-138461, which discloses a configuration in which an opening corresponds to a discharge portion.

【0039】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1個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を
一層有効に発揮することができる。
Furthermore, a full line type recording head having a length corresponding to the width of the maximum recording medium which can be recorded by the recording apparatus is obtained by combining a plurality of recording heads as disclosed in the above-mentioned specification. The present invention can exert the above-mentioned effects more effectively, although it may have a configuration that satisfies the above requirement or a configuration as one recording head integrally formed.

【0040】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インクタンクが設けら
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 provided with an ink tank is used.

【0041】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
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できる
ので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、
記録ヘッドに対してのキャッピング手段、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
を行うことも安定した記録を行うために有効である。
Further, it is preferable to add recovery means for the 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. If you list these specifically,
Capping means, cleaning means, pressurizing or sucking means for the recording head, preheating means using an electrothermal converter or another heating element or a combination thereof, and a preliminary ejection mode for performing ejection other than recording It is also effective to perform stable recording.

【0042】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を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, as the recording mode of the recording apparatus, not only the mainstream color such as black but not only the recording mode, the recording head may be integrally formed or a plurality of them may be combined. The present invention is also extremely effective for a device provided with at least one of full colors by color mixing.

【0043】以上説明した本発明実施例においては、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、室温で軟化するもの、もしくは
液体であるもの、あるいは上述のインクジェット方式で
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よい。
In the embodiments of the present invention described above, the ink is described as a liquid, but it is an ink that solidifies at room temperature or lower and softens at room temperature, or is a liquid, or the above-mentioned. In the inkjet method, the temperature of the ink itself is generally adjusted within a range of 30 ° C. or higher and 70 ° C. or lower to control the temperature of the ink so that the viscosity of the ink is within a stable ejection range. It may be in a liquid form.

【0044】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用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、液状インクとし
て吐出するものや、記録媒体に到達する時点では既に固
化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初め
て液化する性質のインクの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54−5684
7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 addition, the temperature rise due to the thermal energy is positively prevented by using it as the energy for changing the state of the ink from the solid state to the liquid state, or the ink is solidified in a standing state for the purpose of preventing evaporation of the ink. In some cases, such as ink that is liquefied by applying heat energy according to a recording signal and ejected as a liquid ink, or one that has already started to solidify when it reaches a recording medium. The use of an ink having a property of being liquefied only by heat energy is also applicable to the present invention. In such a case, the ink is disclosed in JP-A-54-5684.
No. 7 or JP-A-60-71260, a mode in which the porous sheet is opposed to the electrothermal converter in the state of being held as a liquid or solid in the recess or through hole of the porous sheet. May be In the present invention, the most effective one for each of the above-mentioned inks is to execute the above-mentioned film boiling method.

【0045】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報
処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けら
れるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、さら
には送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採る
ものであっても良い。
In addition, as a form of the recording apparatus according to the present invention, in addition to the one provided integrally or separately as an image output terminal of information processing equipment such as a word processor or a computer, a copying apparatus combined with a reader or the like, May take the form of a facsimile machine having a transmission / reception function.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、上部保護
層の電気熱変換体側の保護層をSiO 2 を主成分とし、
不純物をドーピングすることによって、インクジェット
記録ヘッドの熱ストレス耐久性が上がる。また、成膜条
件によらず膜中のアルゴン量が一定であるので残留応
力、ステップカバレージなどの膜質によって成膜条件を
決定できる、すなわちこれらの膜質との両立が容易にな
ることから、総合的に信頼性の高いヘッドを提供するこ
とができる。さらに、成膜装置の制約がなくなり、装置
コストの低減、大判化が容易になる。
As described above, the present invention provides the upper protection.
The protective layer on the electrothermal converter side of the layer is made of SiO. 2 As the main component,
Inkjet by doping impurities
The thermal stress durability of the recording head is improved. Also, the film formation
Since the amount of argon in the film is constant regardless of the conditions,
The film forming conditions depend on the film quality such as force and step coverage.
Can be determined, that is, compatibility with these film qualities is easy
Therefore, it is possible to provide a comprehensively reliable head.
You can Furthermore, there are no restrictions on the film forming device,
It is easy to reduce costs and increase the size.

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

【図1】本発明のインクジェット記録ヘッドの一実施例
の要部を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a main part of an embodiment of an inkjet recording head of the present invention.

【図2】図1のX−X線における要部断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of main parts taken along line XX of FIG.

【図3】本実施例のインクジェット記録ヘッドの構成を
示す要部破断斜視図である。
FIG. 3 is a fragmentary perspective view showing the configuration of the inkjet recording head of the present embodiment.

【図4】本発明のインクジェット記録装置の一実施例を
示す要部斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of an essential part showing an embodiment of the inkjet recording apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 発熱部 11 基板 12 蓄熱層 13 発熱抵抗体 14 電極 15 第1の保護層 16 第2の保護層 17 第3の保護層 18 基体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heat-generating part 11 Substrate 12 Heat storage layer 13 Heat-generating resistor 14 Electrode 15 First protective layer 16 Second protective layer 17 Third protective layer 18 Substrate

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インクを吐出する吐出口と、前記吐出口
に連通する液路と、前記液路に対応して設けられ、熱エ
ネルギーを発生してこの熱エネルギーによって前記液路
内のインクに気泡を発生させて前記吐出口からインクを
吐出させる電気熱変換体と、前記電気熱変換体をインク
から保護する少なくとも1層の保護層とを有するインク
ジェット記録ヘッドにおいて、 前記保護層のうち、少なくとも前記電気熱変換体側の保
護層の主成分がSiO 2 であり、不純物がドーピングさ
れていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
1. An ejection port for ejecting ink, and the ejection port
And a liquid passage communicating with the liquid passage and a heat passage provided corresponding to the liquid passage.
Energy is generated and the thermal energy causes the liquid passage
Bubbles are generated in the ink inside and the ink is discharged from the discharge port.
An electrothermal converter to be ejected and an ink for the electrothermal converter.
Ink having at least one protective layer for protection from
In the jet recording head, in the protective layer, at least the protective layer on the electrothermal converter side is protected.
The main component of the protective layer is SiO 2 And is doped with impurities
Inkjet recording head characterized by being provided.
【請求項2】 不純物が燐である請求項1記載のインク
ジェット記録ヘッド。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the impurity is phosphorus.
【請求項3】 燐が0.1〜10原子%ドーピングされ
ている請求項2記載のインクジェット記録ヘッド。
3. The ink jet recording head according to claim 2, which is doped with phosphorus in an amount of 0.1 to 10 atom%.
【請求項4】 不純物が硼素である請求項1記載のイン
クジェット記録ヘッド。
4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the impurity is boron.
【請求項5】 硼素が0.5〜5原子%ドーピングされ
ている請求項4記載のインクジェット記録ヘッド。
5. The ink jet recording head according to claim 4, wherein boron is doped at 0.5 to 5 atom%.
【請求項6】 吐出口が被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
求項1ないし5いずれか1項記載のインクジェット記録
ヘッド。
6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink jet recording 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7】 請求項1ないし6いずれか1項記載のイ
ンクジェット記録ヘッドと被記録媒体を搬送する搬送手
段とを備え、記録信号に基づいて前記インクジェット記
録ヘッドの吐出口からインクを吐出して記録を行うこと
を特徴とするインクジェット記録装置。
7. An ink jet recording head according to claim 1, further comprising a conveying unit that conveys a recording medium, wherein ink is ejected from an ejection port of the ink jet recording head based on a recording signal. An inkjet recording apparatus for performing recording.
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