JPH08244229A - Board for ink jet recording head and oxidizing method for metal protective layer surface - Google Patents

Board for ink jet recording head and oxidizing method for metal protective layer surface

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JPH08244229A
JPH08244229A JP8068895A JP8068895A JPH08244229A JP H08244229 A JPH08244229 A JP H08244229A JP 8068895 A JP8068895 A JP 8068895A JP 8068895 A JP8068895 A JP 8068895A JP H08244229 A JPH08244229 A JP H08244229A
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JP
Japan
Prior art keywords
protective layer
metal protective
recording head
layer
ink jet
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Pending
Application number
JP8068895A
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Japanese (ja)
Inventor
Masami Kasamoto
雅巳 笠本
Kazuaki Masuda
和明 益田
Jun Kawai
潤 河合
Hiroshi Sugitani
博志 杉谷
Makiko Kimura
牧子 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH08244229A publication Critical patent/JPH08244229A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE: To eliminate the treatment of waste ink in the manufacturing step, and to uniformly print with small density irregularity and stably in economy by forming a metal protective layer formed on the surface of a heater of a metal protective layer oxidized on its surface. CONSTITUTION: An ink jet recording head is formed by sequentially laminating an insulating layer, an electric insulation interlayer film, a heating layer made of tantalum nitride, an aluminum wiring layer, an electric insulation protective film, and a metal protective layer disposed at the uppermost part on a silicon substrate. A common liquid chamber 504 on a recording head board 100 of the laminated structure is formed of a top plate 502 and a channel wall member 501. A potential of about 20 to 50V is applied between a driving bonding pad 25 provided on the metal protective layer and recording liquid 24 in contact with the metal protective layer for about 0.1 to several seconds to oxidize the metal protective layer. Thus, the contaminant on the metal surface is removed, and the entire metal protective layer is cleaned.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は発熱体表面に酸化させら
れてなる金属保護層を有するインクジェット記録ヘッド
用基板及びその金属保護層の酸化方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head substrate having a metal protective layer formed by oxidation on the surface of a heating element and a method for oxidizing the metal protective layer.

【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ーの出力用プリンタ、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
換素子ヒーター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われる。
2. Description of the Related Art In a recording apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, a word processor, an output printer of a host computer, and a video output printer, heat is used to record on a recording medium such as paper. For example, in the case of an inkjet recording type recording apparatus, recording is performed by bubbling ink by heat according to a recording signal and ejecting / flying the ink from an ejection port by the energy of the bubbling. Heat is also used in recording on a 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 the electrothermal conversion element that is the heat source is placed on the substrate such as silicon using photolithography technology. The aggregate is used. At this time, a recording functional element used for driving the electrothermal conversion element heater or the like may be integrally provided on the substrate.

【0003】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インクジェット記録ヘッド
用基板(HB)ということにする。インクジェット記録
ヘッド用基板(HB)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
の保護膜と高融点の金属膜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また
高融点金属として、Ta.W.Tiなどが利用され、発
熱層にはHfB2 ,TaxNy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。インクジェット記録用ヘッドは、このヘッド用基板
(HB)上に各ヒーターごとのインク流路を形成するノ
ズル及び各ノズルにインクを供給する共通液室を設け、
各ヒーターを駆動するための電気的接続及び共通液室に
インクを供給するインクタンクを取りつけて完成する。
Here, a substrate on which at least an electrothermal converting element is integrally formed is referred to as an ink jet recording head substrate (HB). The inkjet recording head substrate (HB) is a substrate such as silicon
This is a structure in which an electrically insulating interlayer film, an electrically resistive heating layer, an electrically insulating protective film, and a refractory metal film are formed in this order. For the interlayer film and the protective film, SiO 2 , SiO, SiN, or a refractory metal such as Ta. W. Ti or the like is used, and HfB 2 , TaxNy, or the like is used for the heat generating layer. In addition, a wiring layer made of aluminum or the like is provided to energize a predetermined portion of the heat generating layer to generate heat. The inkjet recording head is provided with a nozzle that forms an ink flow path for each heater and a common liquid chamber that supplies ink to each nozzle on the head substrate (HB).
An electrical connection for driving each heater and an ink tank for supplying ink to a common liquid chamber are attached to complete the process.

【0004】各ヒーターに吐出に必要な電気信号を与え
ることでヒーター上で発泡した泡のエネルギーでインク
が各ノズルより飛翔し、記録紙に印字される。ただし、
完成したインクジェット記録ヘッドは種々の工程によ
り、ヒーターの発泡面(金属膜面)が汚染されており発
泡開始電圧Vthが各ヒーターごとにバラツキ、不安定
な吐出になりがちである。従来インクジェット記録ヘッ
ド完成後、約1.3〜1.35Vthのエネルギーで5
〜20×104パルスのエージングを行い吐出の安定化
を計っている。
By supplying an electric signal required for ejection to each heater, ink is ejected from each nozzle by the energy of bubbles foamed on the heater and is printed on the recording paper. However,
In the completed ink jet recording head, the foaming surface (metal film surface) of the heater is contaminated due to various processes, and the foaming start voltage Vth tends to vary from heater to heater, resulting in unstable ejection. After the conventional ink jet recording head is completed, 5 with energy of about 1.3 to 1.35 Vth
Aging of ˜20 × 10 4 pulses is performed to stabilize the ejection.

【0005】図5は、インクジェット記録ヘッドの従来
の製造・検査方法の一例を示す流れ図である。図5を用
いて従来の製造・検査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SiO2層をスパッタリングで成膜し、その後ヒー
ター材、保護膜層が成膜され、フォトリソグラフィーを
設いて所定のパターン形状にパターニングされ、ヘッド
用基板(HB)が完成する。上記ヘッド用基板(HB)
を所定の大きさに分離するため切断され、インク流路と
なる部材、各ヒーターを駆動するための電気的接続及び
インクタンクetcを組付け、インクを各ヒーターのイ
ンク流路を形成するノズル先端までインクが充填され
る。インク注入後、各ヘッドごとにそのヘッドの発泡開
始電圧(Vht)の1.3〜1.35倍のエネルギーで
5〜20×104パルス程度吐出エージングを実施し、
各ノズルの発泡の安定化を計り、正規のオペレーション
電圧=1.2Vthで印字品位のチェックが行われ、良
品は梱包され、出荷される。
FIG. 5 is a flow chart showing an example of a conventional manufacturing / inspecting method of an ink jet recording head. The conventional manufacturing / inspection method will be described in more detail with reference to FIG. After forming a recording functional element on a substrate such as silicon, an interlayer SiO 2 layer is formed by sputtering, then a heater material and a protective film layer are formed, and photolithography is provided to pattern into a predetermined pattern shape. Then, the head substrate (HB) is completed. Substrate for the head (HB)
Of the nozzle that is cut to separate the ink into a predetermined size, forms an ink flow path, an electrical connection for driving each heater and an ink tank etc, and forms the ink flow path for each heater. Is filled up with ink. After the ink is injected, each head is subjected to ejection aging for about 5 to 20 × 10 4 pulses at an energy 1.3 to 1.35 times the foaming start voltage (Vht) of the head,
By stabilizing the foaming of each nozzle, the print quality is checked at the regular operation voltage = 1.2 Vth, and the non-defective product is packaged and shipped.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、つぎのような問題を有している。 (1)ヒーター最上層の高融点金属表面層の汚染がイン
クジェット記録ヘッド間及びヘッド内のノズル間でバラ
ツキがあり吐出エージングによる、発泡安定性への効果
にバラツキがみられ、印字品位が安定せず濃度ムラなど
の原因となる。 (2)最上層の高融点金属表面層の汚染が、ヒーター上
層の発泡部近傍しか除去出来ないため経時的に汚れがイ
ンク中に溶けだし印字品位を劣化させる。 (3)記録用のインクetc液体を使用して実施するた
め吐出された廃インクetcの廃液の処理に多大なコス
トがかかる。
However, the above-mentioned conventional example has the following problems. (1) Contamination of the refractory metal surface layer on the uppermost layer of the heater varies between the inkjet recording heads and between nozzles in the head, and the effect on foaming stability due to discharge aging varies and the print quality is stable. It may cause uneven density. (2) Contamination of the refractory metal surface layer of the uppermost layer can be removed only in the vicinity of the foamed portion of the heater upper layer, so that the stain begins to dissolve in the ink with time and deteriorates the printing quality. (3) Since it is performed using the recording ink etc liquid, a great deal of cost is required to process the discharged waste ink etc waste liquid.

【0007】そこで、本発明は、製造工程で廃インクの
処理が不要な、均一で濃度ムラが少なく、かつ経済的に
も安定した良好な印字を行うことのできるインクジェッ
ト記録ヘッドを提供することを目的としている。
Therefore, the present invention provides an ink jet recording head which does not require treatment of waste ink in the manufacturing process and is capable of uniform printing with little density unevenness and economically stable printing. Has an aim.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、発熱体表面に金属保護層を有するインクジ
ェット記録ヘッド用基板において、前記金属保護層の表
面を酸化させたことを特徴とするものである。本発明に
おいて、その金属保護層には高融点金属が用いられ、そ
の表面に電気信号が入力可能なボンディングパットを設
け、前記電気信号を発熱体を駆動する金属配線を介して
取り出すように構成することができる。また、本発明の
インクジェット記録ヘッド用基板の発熱体表面に積層し
た金属保護層表面の酸化方法は、前記金属保護層表面の
酸化を該金属保護層表面とそれに接する液体間に電位を
加えることにより行うようにしたことを特徴としてい
る。そして、その前記金属保護層表面の酸化を、陽極酸
化法により行うと一層効果的である。さらに、前記電位
は、約20〜50Vを約0.1秒〜数秒間加えるのが好
ましい。
In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that, in an ink jet recording head substrate having a metal protective layer on the surface of a heating element, the surface of the metal protective layer is oxidized. To do. In the present invention, a refractory metal is used for the metal protective layer, a bonding pad capable of inputting an electric signal is provided on the surface thereof, and the electric signal is taken out through a metal wiring for driving the heating element. be able to. In addition, the method for oxidizing the surface of the metal protective layer laminated on the surface of the heating element of the substrate for an inkjet recording head of the present invention comprises oxidizing the surface of the metal protective layer by applying a potential between the surface of the metal protective layer and a liquid in contact therewith. The feature is that it is done. Then, it is more effective to oxidize the surface of the metal protective layer by an anodic oxidation method. Further, the electric potential is preferably about 20 to 50 V for about 0.1 second to several seconds.

【0009】[0009]

【作用】本発明は上記のように構成されているから、発
熱体表面の金属保護層に所定の電位をかけてその表面を
酸化することにより、製造工程において汚染された発熱
体表面の保護層全体が清浄化され、各ヒ−タ−間でVt
hの均一に揃った、かつ安定した発泡で濃度ムラの少な
い高品質な記録が可能なインクジェット記録用ヘッドが
得られると共に従来のような製造工程における吐出エー
ジングに伴う廃インクの処理が不要となる。
Since the present invention is constituted as described above, the metal protective layer on the surface of the heating element is oxidized by applying a predetermined potential to the surface to oxidize the surface of the protective layer on the surface of the heating element. Entirely cleaned, Vt between each heater
It is possible to obtain an ink jet recording head capable of high-quality recording with uniform h, stable foaming, and less density unevenness, and the conventional waste ink treatment associated with ejection aging in the manufacturing process is unnecessary. .

【0010】[0010]

【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板
の構成を示す模式断面図である。この記録ヘッド用基板
は、シリコン基板10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(T
axNy)からなる発熱層15、アルミニウム配線層1
6、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16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1
0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−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。そ
の他にドライバーとてのトランジスター、データの保
持.転送とてのシフトレジスターなども当然本記録用機
能素子の一つである。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13が
設けられている。アルミニウム電極層13は、絶縁層1
2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。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電層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2
0に電流が集中して熱が発生することになる。
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 structure of a printhead substrate according to an embodiment of the present invention. This recording head substrate comprises a silicon substrate 10, an insulating layer 12 made of SiO 2 or the like, an electrically insulating interlayer film 14, and tantalum nitride (T).
axNy) heat generating layer 15 and aluminum wiring layer 1
6, an electrically insulating protective film 17, and a protective layer 18 made of tantalum, which is located at the top, are sequentially laminated. A part of the aluminum wiring layer 16 is missing, and the heat generating layer 15 and the protective film 17 form an interface at this missing part, and this part becomes a heat generating part 20. Silicon substrate 1
At 0, the n-type semiconductor portion and the p-type semiconductor portion provided by a known silicon semiconductor process are mixed and the diode 11 is formed. The diode 11 is a recording functional element in the recording head substrate. In addition, a transistor as a driver and data retention. Of course, a shift register for transfer is also one of the recording functional elements. Through holes are provided in the insulating layer 12 at the anode electrode portion and the cathode electrode portion of the diode 11. An aluminum electrode layer 13 patterned in a predetermined shape is provided at the interface between the insulating layer 12 and the interlayer film 14. The aluminum electrode layer 13 is the insulating layer 1.
It is also formed inside the through hole provided in No. 2, so that an electrical connection between a predetermined portion of the silicon substrate 10 and the aluminum electrode layer 13 is secured. Through holes are formed in the interlayer film 14 so as to correspond to the aluminum electrode layers 13. As a result, the heat generating layer 15 formed on the interlayer film 14 is bonded to the aluminum electrode layer 12 at this through hole portion. An aluminum wiring layer 16 for energizing the heat generating layer 15 is formed on the heat generating layer 15. The heat generating layer 15 and the aluminum wiring layer 16 are each patterned into a predetermined shape, and the upper surface of the heat generating layer 15 is bonded only to the aluminum power distribution layer 16 except for the heat generating portion 20. Therefore, if a voltage is applied to the aluminum wiring layers 16 on both sides sandwiching the heat generating portion 20, the heat generating portion 2
The current concentrates on 0 and heat is generated.

【0011】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われる部分を除いてこの記録ヘ
ッド用基板の全面(だだし図示上側の面)に設けられ、
保護層18が保護膜17の上に形成されている。保護層
18は、保護膜17のスルホール部21を介して、ヒー
ター駆動用アルミニウム配線16に接続され、保護層1
8に任意に電位がかけられる構成になっている。さら
に、本発明のインクジェット記録ヘッドは、図3(B)
に示されているように上述した積層構造の記録ヘッド用
基板100上にその共通液室504が天板502、流路
壁部材501等により構成されている。Ta膜層18と
Ta膜層18に接する液体24間に約20〜50Vの電
位を約0.1〜数秒印加し、Ta膜層表面を酸化するこ
とでTa表面の汚れが除去され、Ta膜表面層全体が清
浄化されて、各ヒーター間でVthの均一にそろった、
かつ安定した発泡で濃度ムラの少ない高品位な記録が可
能なインクジェット記録用ヘッドが得られる。
The protective film 17 is provided on the entire surface (the upper surface in the figure) of the recording head substrate except for the portion where the aluminum wiring layer 16 and the outside are electrically connected.
The protective layer 18 is formed on the protective film 17. The protective layer 18 is connected to the heater driving aluminum wiring 16 through the through-hole portion 21 of the protective film 17,
It is configured such that a potential can be arbitrarily applied to 8. Furthermore, the ink jet recording head of the present invention is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the common liquid chamber 504 is composed of the top plate 502, the flow path wall member 501, and the like on the recording head substrate 100 having the above-described laminated structure. A potential of about 20 to 50 V is applied between the Ta film layer 18 and the liquid 24 in contact with the Ta film layer 18 for about 0.1 to several seconds to oxidize the surface of the Ta film layer to remove stains on the Ta surface. The entire surface layer was cleaned and Vth was evenly distributed between the heaters.
Further, it is possible to obtain an inkjet recording head capable of high-quality recording with stable foaming and less uneven density.

【0012】図2を用いて本発明の製造、検査方法につ
いてさらに詳し説明する。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SiO2層をスパッタ
リングで成膜し、その後ヒーター材、保護膜層が成膜さ
れフォトリソグラフィー技術を用いて所定のパターン形
状にパターニングされヘッド用基板(HB)が完成す
る。上記ヘッド用基板(HB)を所定の大きさに分離す
るために切断され、インク流路となる部材、各ヒーター
を駆動するための電気的接続及びインクタンクetcを
組付け、インクを各ヒーターのインク流路を形成するノ
ズル先端までインクが充填される。この後、Ta層の表
面酸化をつぎのように行う。図3(A)に示すTa層表
面に設けられた駆動用ボンデングパット25のTa層と
の接続を+極、インク流路内のインクを−極として電気
接続し、20〜50Vの電位を0.1〜数秒印加し、T
a層の表面酸化を行いTa表面を清浄化する。その後、
正規のオペレーション電圧(1.2Vth)で印字品位
のチェックが行われて、良品は梱包されて出荷される。
The manufacturing and inspection method of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. After forming a recording functional element on a substrate such as silicon, an interlayer SiO 2 layer is formed by sputtering, and then a heater material and a protective film layer are formed and patterned into a predetermined pattern shape using photolithography technology. Then, the head substrate (HB) is completed. The head substrate (HB) is cut in order to separate it into a predetermined size, a member to be an ink flow path, an electrical connection for driving each heater and an ink tank etc are assembled, and ink is attached to each heater. Ink is filled up to the tip of the nozzle that forms the ink flow path. After that, the surface of the Ta layer is oxidized as follows. Electrical connection is made by connecting the drive bonding pad 25 provided on the surface of the Ta layer shown in FIG. 3 (A) to the Ta layer as a positive electrode and the ink in the ink flow path as a negative electrode, and applying a potential of 20 to 50 V. Apply for 0.1 to several seconds, and
The surface of the a layer is oxidized to clean the Ta surface. afterwards,
The print quality is checked with a regular operation voltage (1.2 Vth), and non-defective products are packed and shipped.

【0013】本発明の他の実施例として、Ta層の表面
酸化を行う手法として、Ta層を−極、インクを+極と
して、電解脱脂後Ta層を実施例1で示す方法で陽極酸
化することで本発明はさらに効果のあるものとなる。ま
た、Ta層の表面、酸化を行う手法として、300〜4
00℃の雰囲気中で30〜60分放置することでもほぼ
同等の効果を得ることが可能である。さらに、Ta層の
表面酸化をインクジェト記録用基板単体で実施後インク
ジェット用ヘッドを完成させてもほぼ実施例と同等の効
果を得ることができる。
As another embodiment of the present invention, as a method of oxidizing the surface of the Ta layer, the Ta layer is used as the negative electrode and the ink is used as the positive electrode, and the Ta layer is anodized after electrolytic degreasing by the method shown in the first embodiment. This makes the present invention more effective. Further, as a method of oxidizing the surface of the Ta layer, 300-4
It is possible to obtain substantially the same effect by leaving it for 30 to 60 minutes in the atmosphere of 00 ° C. Further, even if the ink jet head is completed after the surface oxidation of the Ta layer is carried out with the ink jet recording substrate alone, almost the same effect as that of the embodiment can be obtained.

【0014】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。記録ヘッド510は、
駆動モ−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70
4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705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。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。フォトカプカ
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ヨン
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711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510の吸
引回復を行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714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
できるという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、キヤリッジ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ー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つかさどったりする印
字制御部(不図示)は、装置本体側に設けられている。
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、記録ヘツド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。以上の説明において
は、記録ヘツ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。
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 a general | schematic perspective view which shows an example. The recording head 510 is
A lead screw 70 that rotates via driving force transmission gears 702 and 703 in association with the forward and reverse rotations of the driving motor 701.
It is mounted on a carriage 720 that engages with the four spiral grooves 721, and is reciprocally moved in the directions of arrows a and b along a guide 719 together with the carriage 720 by the power of the drive motor 701. The recording paper P is conveyed onto the platen 706 by a recording medium feeding device (not shown). The paper pressing plate 705 provided so as to face the platen 706 presses the recording paper P against the platen 706 in the moving direction of the carriage 720. Photocouplers 707 and 708 are provided near one end of the lead screw 704. The photocapsules 707 and 708 are home position detecting means for confirming the presence of the lever 709 attached to the carriage 720 in this area and switching the rotation direction of the drive motor 701. A cap member 711 that caps the entire ejection surface of the recording head 510 when recording is stopped.
And the cap member 711 is a support member 710.
Supported by. Further, suction means 712 for sucking the inside of the cap member 711 is provided. Suction means 712
Is for performing suction recovery of the recording head 510 via the opening 713 in the cap. The main body support plate 716 supports a cleaning blade 714 and a moving member 715 that allows the cleaning blade 714 to move in the front-rear direction. Needless to say, the cleaning blade 714 is not limited to this type and a known cleaning blade can be applied to this embodiment. The lever 717 for starting suction for suction recovery moves in accordance with the movement of the cam 718 that engages with the carriage 720. The lever 717 controls the movement of the driving force from the driving motor 701 by a 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 drive control of each mechanism described above is provided on the apparatus main body side.
The inkjet recording device 700 having the above-described configuration is
The recording head 510 performs recording on the recording paper P conveyed on the platen 706 while reciprocating over the entire width of the recording paper P. The recording head 510 is manufactured by the method described above. Therefore, high-accuracy and high-speed recording is possible. In the above description, an example in which the recording head substrate is used in an ink jet type 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.

【0015】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や記録装
置において、優れた効果をもたらすものである。その代
表的な構成や原理については、例えば、米国特許第4723
129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ト型、コンテ
ィニュアス型のいずれにも適用可能である。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させ、記録ヘツドの熱作用面
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、特にオンデマント型の記録法には有
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。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4459600
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もつものも本発明に含まれる。
加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリッ
トを電気熱変換体の吐出孔とする構成を開示する特開昭
和59年第123670号公報や熱エネルギ−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5
9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。
The present invention is particularly effective in an ink jet recording type recording head or recording apparatus for recording by forming flying droplets by utilizing thermal energy among the ink jet recording methods. For its typical structure and principle, see, for example, US Pat.
No. 129, the same is disclosed in the 4740796 specification,
The present invention is preferably carried out using these basic principles. This recording method can be applied to both the so-called on-demant type and the continuous type. To briefly explain this recording method, a nucleate boiling phenomenon occurs in the liquid (ink) corresponding to the recorded information in the electrothermal converter arranged corresponding to the sheet or liquid path holding the liquid (ink). By applying at least one drive signal for providing a rapid temperature rise that causes a film boiling phenomenon, thermal energy is generated and film boiling occurs on the heat acting surface of the recording head. As described above, bubbles can be formed in one-to-one correspondence with the drive signal applied from the liquid (ink) to the electrothermal converter, which is particularly effective for the on-demant recording method. The liquid (ink) is ejected through the ejection holes 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 bubbles can be immediately and appropriately grown and contracted, so that liquid (ink) ejection with excellent responsiveness can be achieved. 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, which is an invention relating to the rate of temperature rise on the heat acting surface, are adopted, more excellent recording can be performed. As the configuration of the recording head, in addition to the configuration in which the ejection holes, the liquid flow paths, and the electrothermal converters as disclosed in the above-mentioned specifications are combined (straight liquid flow path or right-angled liquid flow path), U.S. Pat.No. 4558333, U.S. Pat.No. 4459600
As disclosed in the specification, the present invention also includes a structure in which the heat acting portion is arranged in the bending region.
In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 123670/1984 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge hole of the electrothermal converter for a plurality of electrothermal converters, and an opening for absorbing a pressure wave of thermal energy. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Sho 5 (1998)
The present invention is also effective in a configuration based on Japanese Patent No. 138461.

【0016】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。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−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。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は、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。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−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 a recording head to 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 which can be recorded by a recording device. The full line head may be a full line configuration formed by combining a plurality of print heads as disclosed in the above specification, or may be a single full line print head integrally formed. in addition,
When mounted on the main body of the device, a replaceable chip-type recording head that enables electrical connection to the main body of the device and supply of ink from the main body of the device, or a cover provided integrally with the recording head itself. The present invention is also effective when a recording head of the ridge type is used. Further, it is preferable to add recovery means for the recording head, preliminary auxiliary means, etc. to the recording apparatus of the present invention because the recording apparatus of the present invention can be made more stable. Specific examples thereof include capping means, cleaning means, pressurizing or suctioning means, electrothermal conversion or a heating element other than this for the recording head, or preheating means by means of a combination thereof, recording and It is also effective to perform stable recording by adding a means for performing a preliminary ejection mode for performing another ejection. Further, the recording mode of the recording apparatus is not limited to the mode in which only the mainstream color such as black is recorded, but may be one in which the recording head is integrally configured or a combination of a plurality of recording heads, which are different. The present invention is also extremely effective for an apparatus provided with at least one of a multicolored color or a full color by color mixing.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば発
熱体表面における金属保護層の表面を酸化させたことに
より、製造工程上で汚染されたヒーター表面層全体が清
浄化され、全ヒータの発泡が均一化し、濃度ムラの少
い、かつ経済的にも安定した良好な印字を行うことがで
きる。また、製造上の組み立て工程において、従来のよ
うに吐出エージングに伴う廃インクの処理が不要とな
り、大巾なコスト低減を図ることができる。
As described above, according to the present invention, by oxidizing the surface of the metal protective layer on the surface of the heating element, the entire heater surface layer contaminated during the manufacturing process is cleaned and all the heaters are cleaned. It is possible to perform good printing with uniform foaming, less density unevenness, and economically stable. Further, in the assembling process in manufacturing, it is not necessary to treat the waste ink accompanying the discharge aging as in the conventional case, and it is possible to greatly reduce the cost.

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

【図1】本発明の一実施例の記録ヘッド用基板の構成を
示す模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a printhead substrate 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 flow chart showing an example of a method of manufacturing the recording head substrate 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 outer appearance of an inkjet recording head according to an 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 showing an example of an inkjet 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 recording head substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 24 記録用液体(インク) 25 駆動用ボンデングパット 26 支持体 27 PCB 100 記録ヘッド用基板 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 紙押さえ板 706 プラテン 720 キャリッジ 10 Silicon Substrate 11 Diode 12 Insulating Layer 13 Aluminum Electrode Layer 14 Interlayer Film 15 Exothermic Layer 16 Aluminum Wiring Layer 17 Protective Film 18 Protective Layer 20 Exothermic Part 24 Recording Liquid (Ink) 25 Driving Bonding Pad 26 Support 27 PCB 100 Substrate for print head 500 Discharge port 501 Liquid path wall member 502 Top plate 503 Ink supply port 504 Common liquid chamber 505 Liquid path 700 Inkjet recording device 701 Drive motor 704 Lead screw 705 Paper holding 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 キャ ノン株式会社内 (72)発明者 木村 牧子 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キャ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Hiroshi Sugitani 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Makiko Kimura 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Within the corporation

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】発熱体表面に金属保護層を有するインクジ
ェット記録ヘッド用基板において、前記金属保護層がそ
の表面を酸化させた金属保護層で構成されていることを
特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板。
1. A substrate for an inkjet recording head having a metal protective layer on the surface of a heating element, wherein the metal protective layer is composed of a metal protective layer whose surface is oxidized. .
【請求項2】前記金属保護層が、高融点金属により構成
されていることを特徴とする請求項1に記載のインクジ
ェット記録ヘッド用基板。
2. The substrate for an ink jet recording head according to claim 1, wherein the metal protective layer is made of a refractory metal.
【請求項3】前記金属保護層には、電気信号が入力可能
なボンディングパットが設けられていることを特徴とす
る請求項1又は請求項2に記載のインクジェット記録ヘ
ッド用基板。
3. The ink jet recording head substrate according to claim 1, wherein the metal protective layer is provided with a bonding pad capable of inputting an electric signal.
【請求項4】前記ボンディングパットは、発熱体を駆動
する金属配線を介して取り出されるように構成されてい
ることを特徴とする請求項3に記載のインクジェット記
録ヘッド用基板。
4. The substrate for an ink jet recording head according to claim 3, wherein the bonding pad is configured to be taken out via a metal wiring that drives a heating element.
【請求項5】インクジェット記録ヘッド用基板の発熱体
表面に積層した金属保護層表面の酸化方法において、前
記金属保護層表面の酸化を該金属保護層表面とそれに接
する液体間に電位を加えることにより行うようにしたこ
とを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板の金属
保護層表面の酸化方法。
5. A method for oxidizing a surface of a metal protective layer laminated on a surface of a heating element of a substrate for an ink jet recording head, wherein the surface of the metal protective layer is oxidized by applying a potential between the surface of the metal protective layer and a liquid in contact therewith. A method for oxidizing the surface of a metal protective layer of a substrate for an ink jet recording head, which is characterized by being performed.
【請求項6】前記金属保護層表面の酸化が、陽極酸化法
により行われるようにしたことを特徴とする請求項5に
記載のインクジェット記録ヘッド用基板の金属保護層表
面の酸化方法。
6. The method for oxidizing the surface of a metal protective layer of an ink jet recording head substrate according to claim 5, wherein the surface of the metal protective layer is oxidized by an anodic oxidation method.
【請求項7】前記電位は、約20〜50Vを約0.1秒
〜数秒間加えるようにしたことを特徴とする請求項5に
記載のインクジェット記録ヘッド用基板の金属保護層表
面の酸化方法。
7. The method for oxidizing the surface of a metal protective layer of a substrate for an ink jet recording head according to claim 5, wherein the electric potential is set to about 20 to 50 V for about 0.1 second to several seconds. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009233939A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Canon Inc Inkjet recording head, manufacturing method thereof, and electron device, and manufacturing method thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009233939A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Canon Inc Inkjet recording head, manufacturing method thereof, and electron device, and manufacturing method thereof

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