JPH09216367A - Ink jet head - Google Patents

Ink jet head

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Publication number
JPH09216367A
JPH09216367A JP2801296A JP2801296A JPH09216367A JP H09216367 A JPH09216367 A JP H09216367A JP 2801296 A JP2801296 A JP 2801296A JP 2801296 A JP2801296 A JP 2801296A JP H09216367 A JPH09216367 A JP H09216367A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
heat
ink jet
upper layer
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP2801296A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichiro Hashimoto
憲一郎 橋本
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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Publication of JPH09216367A publication Critical patent/JPH09216367A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the heat dissipation by forming an upper layer having specific thermal conductivity on a board, and providing thermal energy generating means for generating thermal energy on the upper layer. SOLUTION: An upper layer 11 having thermal conductivity of 350W/mK or more is formed on a board 1, a heating layer 2 for generating thermal energy is formed on the layer 11, an electrode 12 is formed on the layer 2, and the entirety is covered with a protective layer 13. As a result, the heat generated from the layer 2 is efficiently dissipated to the board 1 side, and when the conduction of the layer 2 is interrupted, the heat retaining in the layer 2 is rapidly fed to the board 1 side. Accordingly, even if the thermal conductivity of the board 1 is small, excellent recording can be conducted. Thus, the board having low thermal conductivity such as ceramic board can be used as the board for forming the heating layer, thereby facilitating to deal with the increase in the size of the head.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットヘッ
ドに関し、特に熱エネルギーの作用でインク滴を吐出す
るインクジェットヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet head, and more particularly to an inkjet head which ejects ink droplets by the action of thermal energy.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェット記録装置は、記録時の振
動、騒音が殆どなく、カラー化が容易なことから、コン
ピュータ等のデジタル処理装置のデータを出力するプリ
ンタの他、ファクシミリやコピー機等にも用いられるよ
うになっている。このようなインクジェット記録装置と
して、例えば発熱抵抗体のような熱エネルギー発生手段
を備え、熱エネルギーの作用を受けたインクが急激な気
泡の発生に伴う圧力上昇を受けて、オリフィスからイン
ク滴となって吐出するようにしたインクジェットヘッド
を記録ヘッドに用いて、記録信号に応じてオリフィスか
らインク滴を記録媒体(インク滴が付着するもの)に吐
出することによって、高速、高解像度、高品質の記録を
行なうようにしたものがある。
2. Description of the Related Art Since an ink jet recording apparatus has almost no vibration or noise during recording and can be easily colorized, it can be used not only in printers that output data from digital processing devices such as computers, but also in facsimiles and copiers. It is being used. As such an ink jet recording apparatus, for example, a thermal energy generating means such as a heating resistor is provided, and the ink subjected to the thermal energy is subjected to a pressure increase due to the rapid generation of bubbles to form an ink droplet from the orifice. High-speed, high-resolution, high-quality recording is achieved by using an inkjet head configured to eject ink as a recording head, and ejecting ink droplets from an orifice to a recording medium (the one to which ink droplets adhere) in accordance with a recording signal. There are some that are designed to do.

【0003】このようなインクジェットヘッドは、記録
ヘッドを主走査方向に記録媒体の幅と略同じ長さにした
フルラインタイプで高密度マルチオリフィス(マルチノ
ズル)化の実現が容易で、高解像度、高品質の画像を高
速で記録できるという利点がある。
Such an ink jet head is a full line type in which the recording head has a length substantially equal to the width of the recording medium in the main scanning direction, and it is easy to realize a high density multi-orifice (multi nozzle), high resolution, There is an advantage that a high quality image can be recorded at high speed.

【0004】ところで、例えば実際にA4サイズの長手
方向の長さ程度のマルチオリフィス化した記録ヘッドを
製作するには、記録ヘッドを構成する部分、特に熱エネ
ルギーを発生する発熱体素子を形成する基板を長尺にし
なければならない。
By the way, for example, in order to actually manufacture a multi-orifice recording head having a length of about A4 in the longitudinal direction, a portion forming the recording head, particularly a substrate on which a heating element for generating thermal energy is formed. Must be long.

【0005】従来、基板として用いられているのは、シ
リコン基板、セラミックス基板、ガラス基板などがあ
る。この内、シリコン基板は、熱伝導性、耐熱性等の点
で優れた特性を示すが、大型の基板を得ることが困難で
あり、ヘッドの長尺化に対応することが難しい。また、
ガラス基板は、大面積のものを容易に得ることができる
が、熱伝導性が悪いために、駆動周波数を高くすると、
インクから溶存泡が析出し、その結果インク滴の吐出が
不可能になることがある。さらに、セラミックス基板
は、製造プロセス上表面欠陥が存在するために、成膜不
良が多くなってしまうので、セラミックス基板の表面全
体にグレーズ層を設けて使用するが、そのグレーズ層の
ためにガラス基板同様に放熱性が悪くなるという不都合
が生じる。
Conventionally, a silicon substrate, a ceramics substrate, a glass substrate or the like has been used as the substrate. Among them, the silicon substrate exhibits excellent properties such as thermal conductivity and heat resistance, but it is difficult to obtain a large-sized substrate and it is difficult to cope with the lengthening of the head. Also,
A glass substrate with a large area can be easily obtained, but since the thermal conductivity is poor, if the drive frequency is increased,
Dissolved bubbles may be deposited from the ink, resulting in inability to eject ink drops. Furthermore, since a ceramic substrate has many defects due to the presence of surface defects in the manufacturing process, a glaze layer is provided on the entire surface of the ceramic substrate for use. However, because of the glaze layer, the glass substrate is used. Similarly, there is a disadvantage that the heat dissipation becomes poor.

【0006】そこで、従来、例えば特開昭64−155
3号公報に記載されているように熱発生部分を除いたセ
ラミックス基板の表面をグレース層(ガラス層)で被覆
したインクジェットヘッドがある。これは、図7に示す
ように、基板51に窓状の穴隙を有するグレーズ層52
を形成し、畜熱層53及び発熱層54を基板51のグレ
ーズ層52のない部分に積層し、その上に電極55を形
成するものである。これによれば、熱発生部Xでは発熱
層54で発生した熱がグレーズ層52を介さずに直接基
板51に伝わり、放熱性が確保される。
Therefore, conventionally, for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 64-155.
There is an ink jet head in which the surface of a ceramic substrate, excluding the heat generating portion, is covered with a grace layer (glass layer) as described in Japanese Patent No. This is because the glaze layer 52 having window-like holes in the substrate 51 as shown in FIG.
The heat storage layer 53 and the heat generation layer 54 are laminated on a portion of the substrate 51 where the glaze layer 52 is not formed, and the electrode 55 is formed thereon. According to this, in the heat generating portion X, the heat generated in the heat generating layer 54 is directly transmitted to the substrate 51 without passing through the glaze layer 52, and the heat dissipation is secured.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のインクジェットヘッドにあっては、グレーズ層
に窓状の穴隙を形成する工程が必要となり、そのような
穴隙を均一に効率的に形成することは困難である。ま
た、その穴隙の段差の上に成膜する際に、発熱層、電
極、保護層などにも欠陥を生じる場合がある。また、セ
ラミックス基板を用いた場合、ガラス基板に比べて熱伝
導率が大きいが、シリコン基板などに比べて熱伝導率が
1桁小さく、駆動周波数を高くしたときに、充分な放熱
性が得られなくなるという課題がある。
However, the conventional ink jet head described above requires a step of forming window-like holes in the glaze layer, and such holes can be formed uniformly and efficiently. Is difficult to do. Moreover, when forming a film on the step of the hole, defects may occur in the heat generating layer, the electrode, the protective layer, and the like. Further, when a ceramic substrate is used, the thermal conductivity is higher than that of the glass substrate, but the thermal conductivity is one order of magnitude lower than that of the silicon substrate, and sufficient heat dissipation can be obtained when the driving frequency is increased. There is a problem of disappearing.

【0008】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、充分な放熱性を確保して良好な記録を行えるイン
クジェットヘッドを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an ink jet head capable of ensuring satisfactory heat dissipation and performing good recording.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1のインクジェットヘッドは、熱エネルギー
の作用でインク滴を吐出するインクジェットヘッドにお
いて、基板上に熱伝導率が350W/mK以上である上
部層を形成し、この上部層上に前記熱エネルギーを発生
する熱エネルギー発生手段を設けた。
In order to solve the above problems, an ink jet head according to a first aspect of the present invention is an ink jet head which ejects ink droplets by the action of thermal energy, and has a thermal conductivity of 350 W / mK or more on a substrate. Was formed, and a thermal energy generating means for generating the thermal energy was provided on the upper layer.

【0010】請求項2のインクジェットヘッドは、上記
請求項1のインクジェットヘッドにおいて、前記上部層
がダイヤモンド薄膜からなる構成とした。
According to a second aspect of the present invention, in the ink jet head according to the first aspect, the upper layer is composed of a diamond thin film.

【0011】請求項3のインクジェットヘッドは、上記
請求項1又は2にインクジェットヘッドにおいて、前記
上部層の膜厚が0.1μm〜20μmの範囲内である構
成とした。
According to a third aspect of the invention, there is provided the ink jet head according to the first or second aspect, wherein the thickness of the upper layer is within the range of 0.1 μm to 20 μm.

【0012】請求項4のインクジェットヘッドは、上記
請求項1乃至3のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、前記上部層の表面を平滑にする平滑化処理を施し
た構成とした。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an inkjet head according to any one of the first to third aspects, wherein the surface of the upper layer is smoothed.

【0013】請求項5のインクジェットヘッドは、上記
請求項1乃至3のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、前記上部層上に平坦層を形成した構成とした。
According to a fifth aspect of the invention, there is provided an ink jet head according to any one of the first to third aspects, wherein a flat layer is formed on the upper layer.

【0014】請求項6のインクジェットヘッドは、上記
請求項1乃至5のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、前記上部層の上面及び下面の少なくともいずれか
に前記熱エネルギー発生手段で発生した熱を蓄積する畜
熱層を設けた構成とした。
An ink jet head according to a sixth aspect of the present invention is the ink jet head according to any one of the first to fifth aspects, wherein the heat generated by the thermal energy generating means is accumulated on at least one of the upper surface and the lower surface of the upper layer. The structure was provided with a heat layer.

【0015】請求項7のインクジェットヘッドは、上記
請求項5のインクジェットヘッドにおいて、前記平坦層
が前記畜熱層を兼ねている構成とした。
An ink jet head according to a seventh aspect is the ink jet head according to the fifth aspect, wherein the flat layer also serves as the heat storage layer.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例に係
るインクジェットヘッドの模式的斜視図、図2は同ヘッ
ドの基板部分の平面図、図3は図2の模式的断面図であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a substrate portion of the head, and FIG. 3 is a schematic sectional view of FIG.

【0017】このインクジェットヘッドは、熱エネルギ
ーを発生する発熱層2を有する基板1上にフォトレジス
トを用いて壁部材3を設け、この壁部材3上にガラス等
からなる覆い部材4を接着して、インク流路5、液室6
及びオリフィス7を形成し、発熱層2の熱エネルギーの
作用でインクに急峻な体積増大を伴う状態変化を生起
し、その状態変化に基づく作用力によってオリフィス7
からインク滴を吐出させる。
In this ink jet head, a wall member 3 is provided by using a photoresist on a substrate 1 having a heat generating layer 2 for generating heat energy, and a cover member 4 made of glass or the like is bonded onto the wall member 3. , Ink channel 5, liquid chamber 6
And the orifice 7, the heat energy of the heat generating layer 2 causes the ink to undergo a state change accompanied by a sharp volume increase, and the action force based on the state change causes the orifice 7 to move.
To eject ink droplets.

【0018】このインクジェットヘッドにおいては、図
2及び図3に示すように、セラミックス基板やガラス基
板からなる基板1上に、発熱層2で発生する熱の放熱性
を向上するため、熱伝導率が350W/mK以上である
上部層11を形成し、この上層部11上に前記熱エネル
ギーを発生する発熱層2を形成し、この発熱層2上に電
極12を形成して、全体を保護層13で覆っている。
In this ink jet head, as shown in FIGS. 2 and 3, on the substrate 1 made of a ceramic substrate or a glass substrate, the heat dissipation property of the heat generated in the heat generating layer 2 is improved, so that the thermal conductivity is improved. An upper layer 11 having a power of 350 W / mK or more is formed, a heat generating layer 2 that generates the heat energy is formed on the upper layer portion 11, an electrode 12 is formed on the heat generating layer 2, and the entire protective layer 13 is formed. Covered with.

【0019】上部層11の具体的材料としては、Be
O、SiC、BN、ダイヤモンド薄膜などを挙げること
ができる。ダイヤモンド薄膜は高周波プラズマCVD、
マイクロ波プラズマCVD、熱フィラメントCVDなど
の方法によって形成することができる。
A specific material for the upper layer 11 is Be.
Examples thereof include O, SiC, BN, and diamond thin film. Diamond thin film is high frequency plasma CVD,
It can be formed by a method such as microwave plasma CVD or hot filament CVD.

【0020】発熱層2の具体的材料としては、通電する
ことで熱を発生するものであれば概略どのようなもので
も使用することができる。例えば、タンタル、タングス
テン、モリブデン、ニオブ、クロム等の金属、ニクロ
ム、銀−パラジウム等の合金、窒化タンタル等の金属窒
化物、硼化ジルコニウム、硼化ランタン、硼化タンタ
ル、硼化バナジウム、硼化ニオブ等の金属硼化物が好ま
しい材料として挙げられる。
As a specific material for the heat generating layer 2, any material can be used as long as it generates heat when energized. For example, metals such as tantalum, tungsten, molybdenum, niobium and chromium, alloys such as nichrome and silver-palladium, metal nitrides such as tantalum nitride, zirconium boride, lanthanum boride, tantalum boride, vanadium boride and boride. Metal borides such as niobium are mentioned as preferred materials.

【0021】保護層13としては耐酸化性に優れた材料
を用いる。例えば、SiO2等の無機酸化物、Si34
の無機窒素化合物、酸化チタン、酸化パナジウム、酸化
ニオブ、酸化モリブデン、酸化タンタル、酸化タングス
テン、酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウ
ム、酸化ランタン、酸化イットリウム、酸化マンガン等
の遷移金属酸化物、酸化アルミニウム、酸化ストロンチ
ウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化シリコンな
どの金属酸化物及びそれらの複合体、窒化シリコン、窒
化アルミニウム、窒化ボロン等の高抵抗窒化物、及び上
記酸化物窒化物の複合体、さらにアモルファスシリコ
ン、アモルファスセレンなどの半導体等のバルクで低抵
抗ではあるが蒸着、CVD、スパッタリング等による製
造過程を経て高抵抗化する薄膜形成可能な材料を挙げる
ことができる。
As the protective layer 13, a material having excellent oxidation resistance is used. For example, inorganic oxides such as SiO 2 , inorganic nitrogen compounds such as Si 3 N 4 , titanium oxide, vanadium oxide, niobium oxide, molybdenum oxide, tantalum oxide, tungsten oxide, chromium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, lanthanum oxide, High resistance nitriding of transition metal oxides such as yttrium oxide and manganese oxide, metal oxides such as aluminum oxide, strontium oxide, calcium oxide, barium oxide and silicon oxide and their composites, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, etc. And a complex of the above-mentioned oxide nitride, and a material such as amorphous silicon and amorphous selenium, which has a low resistance in the bulk, but has a high resistance through a manufacturing process such as vapor deposition, CVD, sputtering, etc. Can be mentioned.

【0022】このインクジェットヘッドのように基板1
と発熱層2との間に、基板1上に形成した熱伝導率が3
50W/mK以上である上部層11を介在させることに
より、発熱層2で発生する熱を基板1側へ効率的に放熱
することができ、発熱層2への通電をオフしたときに発
熱層2に残存している熱が基板1側へ速やかに流れるこ
とになる。これにより、基板1の熱伝導率が小さくても
効率的に放熱して良好な記録を得ることができるように
なる。
The substrate 1 like this ink jet head
Between the heat generating layer 2 and the heat generating layer 2, the thermal conductivity formed on the substrate 1 is 3
By interposing the upper layer 11 of 50 W / mK or more, the heat generated in the heat generating layer 2 can be efficiently radiated to the substrate 1 side, and the heat generating layer 2 can be turned off when the power supply to the heat generating layer 2 is turned off. The heat remaining on the substrate 1 quickly flows to the substrate 1 side. As a result, even if the thermal conductivity of the substrate 1 is small, it is possible to efficiently radiate heat and obtain good recording.

【0023】そして、上部層11としてダイヤモンド薄
膜を用いた場合、ダイヤモンド薄膜は非常に熱伝導率が
高く、速やかに薄膜面内で熱が拡散するので、一層放熱
性が向上する。
When a diamond thin film is used as the upper layer 11, the diamond thin film has a very high thermal conductivity and the heat is quickly diffused in the thin film surface, so that the heat dissipation is further improved.

【0024】ここで、アルミナセラミックス基板上に上
部層としてダイヤモンド薄膜を形成した具体例について
説明する。ダイヤモンド薄膜を形成するには、炭化水素
(例えばCH4)と水素の混合気体で、下地温度は60
0〜1000℃程度で、熱フィラメント、マイクロ波プ
ラズマなどを気体分解に用いて製作する。熱フィラメン
トを用いた場合、その合成条件の一例を挙げると、表1
のとおりである。
Here, a specific example in which a diamond thin film is formed as an upper layer on an alumina ceramic substrate will be described. To form a diamond thin film, a mixed gas of hydrocarbon (eg CH4) and hydrogen is used, and the base temperature is 60.
At about 0 to 1000 ° C., a hot filament, microwave plasma or the like is used for gas decomposition. When the hot filament is used, an example of its synthesis condition is shown in Table 1.
It is as follows.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】このような条件によって、基板上にダイヤ
モンド薄膜が形成され、その薄膜は非常に高い熱伝導率
を持った。また、熱伝導率は成膜条件を変えることで2
00〜1500W/mKの範囲で制御することができ
た。
Under these conditions, a diamond thin film was formed on the substrate, and the thin film had a very high thermal conductivity. In addition, the thermal conductivity can be adjusted to 2 by changing the film formation conditions.
It was possible to control in the range of 00 to 1500 W / mK.

【0027】このダイヤモンド薄膜は実用上の膜厚で放
熱性を確保するために350W/mK以上であることが
好ましい。上記に示したダイヤモンド薄膜の熱伝導率の
中でも、熱伝導率の低いダイヤモンド薄膜はメタンガス
濃度を高くすることによって得られるが、メタンガス濃
度を高くして行くと、結晶面上の二次核発生が多くなっ
てダンゴ状の粒子となり、その上に形成する発熱層や電
極に欠陥が生じることがあり、歩留りの低下を招くこと
になる。したがって、メタンガス濃度の上限を考慮する
と、ダイヤモンド薄膜の熱伝導率は400W/mK以上
にすることがより好ましい。また、高い熱伝導率の薄膜
を得るにはメタンガス濃度を低くするが、そのときの成
膜速度が遅くなる。したがって、成膜速度を考慮する
と、ダイヤモンド薄膜の熱伝導率は1200W/mK以
下にすることがより好ましい。よって、インクジェット
ヘッドの基板の放熱性を向上するために用いるダイヤモ
ンド薄膜の熱伝導率は350〜1200W/mK、好ま
しくは400〜1200W/mKの範囲内である。
The diamond thin film preferably has a practical thickness of 350 W / mK or more in order to secure heat dissipation. Among the thermal conductivity of the diamond thin film shown above, a diamond thin film having a low thermal conductivity can be obtained by increasing the methane gas concentration, but as the methane gas concentration is increased, secondary nucleation on the crystal plane occurs. The number of particles becomes dango-shaped particles, and defects may occur in the heating layer and electrodes formed on the particles, leading to a decrease in yield. Therefore, considering the upper limit of the methane gas concentration, the thermal conductivity of the diamond thin film is more preferably 400 W / mK or more. Further, in order to obtain a thin film having high thermal conductivity, the concentration of methane gas is lowered, but the film forming rate at that time is slowed down. Therefore, the thermal conductivity of the diamond thin film is more preferably 1200 W / mK or less in consideration of the film formation rate. Therefore, the thermal conductivity of the diamond thin film used for improving the heat dissipation of the substrate of the inkjet head is in the range of 350 to 1200 W / mK, preferably 400 to 1200 W / mK.

【0028】また、インクジェットヘッドの基板の放熱
性を向上するために用いるダイヤモンド薄膜の膜厚の最
適範囲を決定するために、膜厚をパラメータとして実験
を行った。その結果を表2に示している。なお、同表
中、「◎」は最良、「○」は良、「△」やや良、「×」
は不良を表わしている。
Further, in order to determine the optimum range of the film thickness of the diamond thin film used to improve the heat dissipation of the substrate of the ink jet head, an experiment was conducted using the film thickness as a parameter. Table 2 shows the results. In the table, “◎” is the best, “○” is good, “△” is slightly good, “x”.
Indicates a defect.

【0029】[0029]

【表2】 [Table 2]

【0030】この表2から分かるように、ダイヤモンド
薄膜の膜厚は、0.1μm〜20μmの範囲内にするの
が良く、好ましくは0.3μm〜10μmの範囲内であ
る。
As can be seen from Table 2, the thickness of the diamond thin film is preferably in the range of 0.1 μm to 20 μm, and more preferably 0.3 μm to 10 μm.

【0031】次に、上記インクジェットヘッドにおける
上部層11の表面性が悪い場合には、上部層11の上に
発熱層2や電極12を成膜するときに、各種の欠陥が発
生して歩留りが悪くなるので、このような場合には上部
層11の表面を研磨などして平滑にする平滑化処理を施
した後、発熱層2等を成膜する。
Next, when the surface properties of the upper layer 11 in the above ink jet head are poor, various defects occur when the heating layer 2 and the electrodes 12 are formed on the upper layer 11, and the yield is increased. In such a case, the heat generating layer 2 and the like are formed after the surface of the upper layer 11 is smoothed by smoothing it.

【0032】上部層11としてダイヤモンド薄膜を用い
た場合には、ダイヤモンド薄膜の硬度が高いので通常の
機械的研磨では研磨することが困難である。そこで、水
素雰囲気中で、鉄の研磨盤を700℃程度に加熱して研
磨を行う方法を用いる。この方法では、ダイヤモンドの
高温における金属との熱化学反応による研磨を、水素ガ
スの添加で研磨速度を速め、通常の機械的研磨よりも、
効率的に、しかも小さな研磨圧力で研磨することができ
る。
When a diamond thin film is used as the upper layer 11, it is difficult to polish it by ordinary mechanical polishing because the hardness of the diamond thin film is high. Therefore, a method of heating an iron polishing plate to about 700 ° C. in a hydrogen atmosphere to perform polishing is used. In this method, polishing by a thermochemical reaction with a metal at a high temperature of diamond accelerates the polishing rate by adding hydrogen gas, and compared with ordinary mechanical polishing,
It is possible to polish efficiently and with a small polishing pressure.

【0033】このようにして上部層11であるダイヤモ
ンド薄膜を研磨して平滑化処理した場合と、平滑化を行
わない(未処理)の場合について、発熱層、電極の良品
の比率と、発熱体素子のパルス耐久性を表3に示してい
る。なお、同表中、「○」は90%以上、「△」は70
%以上、「×」は70%未満であることを表わしてい
る。
In this way, the ratio of non-defective products of the heating layer and the electrode, and the heating element when the diamond thin film as the upper layer 11 is polished and smoothed and when it is not smoothed (untreated) The pulse durability of the device is shown in Table 3. In the table, “○” is 90% or more, and “△” is 70%.
% Or more and “x” means less than 70%.

【0034】[0034]

【表3】 [Table 3]

【0035】この表3から分かるように、ダイヤモンド
薄膜を研磨して平滑化処理した上部層11上に成膜した
発熱層2や電極12には殆ど欠陥が発生せず、発熱体素
子のパルス耐久性も良好であるのに対して、平滑化処理
を行わない上部層11上に成膜した発熱層2や電極12
にはかなりの欠陥が発生し、発熱体素子のパルス耐久性
も不良である。
As can be seen from Table 3, the heating layer 2 and the electrode 12 formed on the upper layer 11 obtained by polishing and smoothing the diamond thin film have almost no defects and the pulse durability of the heating element. The heat generation layer 2 and the electrode 12 formed on the upper layer 11 which is not smoothed
Has considerable defects, and the pulse durability of the heating element is also poor.

【0036】次に、図4は本発明の他の実施例に係るイ
ンクジェットヘッドの基板部分の模式的断面図である。
この実施例では、上記実施例の上部層11上に平坦層1
4を形成し、この平坦層14上に発熱層2及び電極12
を成膜するようにしたものである。この平坦層14は、
スパッタによるSiC膜や、高周波、マイクロ波等を用
いたプラズマ法、あるいはイオン蒸着法等によるDLC
膜等で形成することができる。
Next, FIG. 4 is a schematic sectional view of a substrate portion of an ink jet head according to another embodiment of the present invention.
In this embodiment, the flat layer 1 is formed on the upper layer 11 of the above embodiment.
4 is formed, and the heating layer 2 and the electrode 12 are formed on the flat layer 14.
Is formed. This flat layer 14 is
DLC by sputtering SiC film, plasma method using high frequency, microwave, etc., or ion deposition method
It can be formed of a film or the like.

【0037】このようにして上部層11上に平坦層14
を形成した場合と、平坦層14を形成しない場合につい
て、発熱層、電極の良品の比率と、発熱体素子のパルス
耐久性を表3に示している。なお、同表中、「○」は9
0%以上、「△」は70%以上、「×」は70%未満で
あることを表わしている。
In this way, the flat layer 14 is formed on the upper layer 11.
Table 3 shows the ratios of non-defective products of the heat generating layer and the electrodes and the pulse durability of the heat generating element in the case where the heat generating layer and the case where the flat layer 14 is not formed. In the table, “○” is 9
0% or more, “Δ” represents 70% or more, and “x” represents less than 70%.

【0038】[0038]

【表4】 [Table 4]

【0039】この表4から分かるように、上部層11上
に平坦層14を形成して、この平坦層14上に成膜した
発熱層2や電極12には殆ど欠陥が発生せず、発熱体素
子のパルス耐久性も良好であるのに対して、平坦層14
を形成しない上部層11上に成膜した発熱層2や電極1
2にはかなりの欠陥が発生し、発熱体素子のパルス耐久
性も不良である。
As can be seen from Table 4, the flat layer 14 is formed on the upper layer 11, and the heating layer 2 and the electrode 12 formed on the flat layer 14 have almost no defects, and the heating element is The device has good pulse durability, while the flat layer 14
Heating layer 2 and electrode 1 formed on the upper layer 11 without forming
2 has a considerable defect, and the pulse durability of the heating element is also poor.

【0040】次に、図5及び図6は本発明の更に他の実
施例に係るインクジェットヘッドの基板部分の異なる例
を示す模式的断面図である。これらの実施例は、図5に
示すように基板1と上部層11との間に熱流量を制御す
るための畜熱層15を形成し、或いは図6に示すように
上部層11と発熱層2との間に畜熱層15を形成したも
のである。この畜熱層15は、スパッタ等の方法による
酸化シリコン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化
マグネシウム、酸化アルミニウムなどの無機酸化物材料
にて成膜することができる。
Next, FIGS. 5 and 6 are schematic sectional views showing different examples of the substrate portion of the ink jet head according to still another embodiment of the present invention. In these embodiments, the heat storage layer 15 for controlling the heat flow rate is formed between the substrate 1 and the upper layer 11 as shown in FIG. 5, or the upper layer 11 and the heat generating layer as shown in FIG. The heat storage layer 15 is formed between the two. The heat storage layer 15 can be formed by an inorganic oxide material such as silicon oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, magnesium oxide, or aluminum oxide by a method such as sputtering.

【0041】この畜熱層15は、液吐出の際には発熱層
2で発生する熱が基板1側に伝達するよりも、インク側
に伝達する割合ができる限り多くなり、液吐出後、つま
り発熱層2への通電がオフされた後は、発熱層2にある
熱が速やかに基板1側に放出されて、発熱層2上にある
インク及び発生した気泡が急冷されるように設けるもの
である。
In the heat storage layer 15, when the liquid is discharged, the heat generated in the heat generating layer 2 is transferred to the ink side as much as possible as compared to the heat transferred to the substrate 1 side. After the power supply to the heat generating layer 2 is turned off, the heat in the heat generating layer 2 is quickly released to the substrate 1 side, and the ink and the generated bubbles on the heat generating layer 2 are rapidly cooled. is there.

【0042】なお、図4に示した実施例における平坦層
14に畜熱層の機能を持たせることで、畜熱層15を省
略することができる。これにより、成膜した発熱層2や
電極12には殆ど欠陥が発生せず、成膜時の不良が極め
て減少し、しかも、液吐出の際には発熱層2で発生する
熱が基板1側に伝達するよりも、インク側に伝達する割
合ができる限り多くなり、液吐出後、つまり発熱層2へ
の通電がオフされた後は、発熱層2にある熱が速やかに
基板1側に放出されて、発熱層2上にあるインク及び発
生した気泡が急冷されるインクジェットヘッドの基板を
得ることができる。
The heat storage layer 15 can be omitted by providing the flat layer 14 in the embodiment shown in FIG. 4 with the function of the heat storage layer. As a result, almost no defects are generated in the heat-generating layer 2 and the electrode 12 that have been formed, defects during film formation are extremely reduced, and the heat generated in the heat-generating layer 2 during liquid ejection is on the substrate 1 side. The rate of transfer to the ink side is as large as possible to the level of transfer to the ink side, and after the liquid is discharged, that is, after the power supply to the heat generating layer 2 is turned off, the heat in the heat generating layer 2 is quickly released to the substrate 1 side. As a result, it is possible to obtain the substrate of the inkjet head in which the ink and the generated bubbles on the heat generating layer 2 are rapidly cooled.

【0043】また、本発明はセラミックス基板やガラス
基板などの熱伝導率の低い基板を用いた場合に放熱性が
向上し、良好な記録が行えるようになるが、これに限ら
ず、Si基板などのセラミックスやガラスに比べて熱伝
導率の高い基板を用いた場合に適用しても、放熱性が一
層向上するとともに、駆動周波数を高くすることができ
るようになる。
Further, according to the present invention, when a substrate having a low thermal conductivity such as a ceramics substrate or a glass substrate is used, heat dissipation is improved and good recording can be performed, but the present invention is not limited to this, and a Si substrate or the like is also possible. Even when it is applied to the case where a substrate having a higher thermal conductivity than that of the ceramics or glass is used, the heat dissipation is further improved and the driving frequency can be increased.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1のインク
ジェットヘッドによれば、基板上に熱伝導率が350W
/mK以上である上部層を形成し、この上部層上に熱エ
ネルギーを発生する熱エネルギー発生手段を設けたの
で、放熱性が向上して、良好な記録が行えるようにな
る。それによって、例えば発熱層を形成するための基板
としてセラミックス基板等の熱伝導率の低い基板を用い
ることが可能になり、ヘッドの大型化にも容易に対応で
きるようになる。
As described above, according to the ink jet head of the first aspect, the thermal conductivity on the substrate is 350 W.
Since the upper layer having a thickness of / mK or more is formed and the thermal energy generating means for generating thermal energy is provided on the upper layer, the heat dissipation is improved and good recording can be performed. As a result, it becomes possible to use a substrate having a low thermal conductivity such as a ceramics substrate as a substrate for forming the heat generating layer, and it is possible to easily cope with an increase in the size of the head.

【0045】請求項2のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項1のインクジェットヘッドにおいて、上
部層をダイヤモンド薄膜で形成したので、高い熱伝導率
を容易に得ることができる。
According to the ink jet head of the second aspect, in the ink jet head of the first aspect, since the upper layer is formed of the diamond thin film, high thermal conductivity can be easily obtained.

【0046】請求項3のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項1又は2にインクジェットヘッドにおい
て、上部層の膜厚を0.1μm〜20μmの範囲内にし
たので、表面性が良く剥離しない上層部を得ることがで
きる。
According to the ink-jet head of claim 3, in the ink-jet head according to claim 1 or 2, the thickness of the upper layer is within the range of 0.1 μm to 20 μm, and therefore the upper layer portion having good surface properties and not peeling off. Can be obtained.

【0047】請求項4のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項1乃至3のいずれかのインクジェットヘ
ッドにおいて、上部層の表面に平滑化処理を施したの
で、上部層上に形成する熱エネルギー発生手段となる発
熱層や電極の各種欠陥が減少し、歩留りが向上する。
According to the ink jet head of the fourth aspect, in the ink jet head according to any one of the first to third aspects, the surface of the upper layer is subjected to the smoothing treatment, so that the thermal energy generating means formed on the upper layer. The various defects of the heat generating layer and the electrodes, which become the same, are reduced and the yield is improved.

【0048】請求項5のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項1乃至3のいずれかのインクジェットヘ
ッドにおいて、上部層上に平坦層を形成したので、熱エ
ネルギー発生手段となる発熱層や電極の各種欠陥が減少
し、歩留りが向上する。
According to the ink jet head of the fifth aspect, in the ink jet head according to any one of the first to third aspects, since the flat layer is formed on the upper layer, various kinds of heat generating layers and electrodes serving as heat energy generating means. Defects are reduced and yield is improved.

【0049】請求項6のインクジェットヘッドは、上記
請求項1乃至5のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、上部層の上面及び下面の少なくともいずれかに熱
エネルギー発生手段で発生した熱を蓄積する畜熱層を設
けたので、液吐出の際には発生した熱エネルギーをイン
ク側に効率的に伝達し、液吐出後残存している熱を速や
かに基板側に放出することができ、一層良好な滴吐出を
行うことができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the ink jet head according to any of the first to fifth aspects, the heat storage layer for accumulating heat generated by the heat energy generating means on at least one of the upper surface and the lower surface of the upper layer. The heat energy generated during liquid ejection can be efficiently transferred to the ink side, and the heat remaining after the liquid ejection can be promptly released to the substrate side. It can be performed.

【0050】請求項7のインクジェットヘッドは、上記
請求項5のインクジェットヘッドにおいて、平坦層が畜
熱層を兼ねているので、別途畜熱層を設ける必要がなく
なり、製造工程数の増加を招くことがなく、歩留りも向
上する。
In the ink jet head according to claim 7, in the ink jet head according to claim 5, since the flat layer also serves as the heat storage layer, it is not necessary to separately provide the heat storage layer, which causes an increase in the number of manufacturing steps. And the yield is improved.

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

【図1】本発明の一実施例に係るインクジェットヘッド
の模式的斜視図
FIG. 1 is a schematic perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図2】同ヘッドの基板部分の模式的平面図FIG. 2 is a schematic plan view of a substrate portion of the head.

【図3】図2の模式的断面図FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of FIG.

【図4】本発明の他の実施例に係るインクジェットヘッ
ドの基板部分の模式的断面図
FIG. 4 is a schematic sectional view of a substrate portion of an inkjet head according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の更に他の実施例に係るインクジェット
ヘッドの基板部分の一例を示す模式的断面図
FIG. 5 is a schematic sectional view showing an example of a substrate portion of an inkjet head according to still another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の更に他の実施例に係るインクジェット
ヘッドの基板部分の他の例を示す模式的断面図
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the substrate portion of the inkjet head according to still another embodiment of the present invention.

【図7】従来のインクジェットヘッドの基板部分の模式
的断面図
FIG. 7 is a schematic sectional view of a substrate portion of a conventional inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2…発熱層、3…壁部材、4…覆い部材、5
…インク流路、6…液室、7…オリフィス、11…上部
層、12…電極、13…保護層、14…平坦層、15…
畜熱層。
1 ... Substrate, 2 ... Heating layer, 3 ... Wall member, 4 ... Cover member, 5
... Ink flow path, 6 ... Liquid chamber, 7 ... Orifice, 11 ... Upper layer, 12 ... Electrode, 13 ... Protective layer, 14 ... Flat layer, 15 ...
Live heat layer.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 熱エネルギーの作用でインク滴を吐出す
るインクジェットヘッドにおいて、基板上に熱伝導率が
350W/mK以上である上部層を形成し、この上部層
上に前記熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生手段
を設けたことを特徴とするインクジェットヘッド。
1. In an ink jet head for ejecting ink droplets by the action of thermal energy, an upper layer having a thermal conductivity of 350 W / mK or more is formed on a substrate, and heat for generating the thermal energy is formed on the upper layer. An ink jet head provided with an energy generating means.
【請求項2】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
において、前記上部層がダイヤモンド薄膜からなること
を特徴とするインクジェットヘッド。
2. The inkjet head according to claim 1, wherein the upper layer is a diamond thin film.
【請求項3】 請求項1又は2に記載のインクジェット
ヘッドにおいて、前記上部層の膜厚が0.1μm〜20
μmの範囲内であることを特徴とするインクジェットヘ
ッド。
3. The ink jet head according to claim 1, wherein the upper layer has a thickness of 0.1 μm to 20 μm.
An ink jet head characterized by being in the range of μm.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記上部層の表面を平滑に
する平滑化処理を施したことを特徴とするインクジェッ
トヘッド。
4. The inkjet head according to any one of claims 1 to 3, wherein a smoothing treatment for smoothing the surface of the upper layer is performed.
【請求項5】 請求項1乃至3のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記上部層上に平坦層を形
成したことを特徴とするインクジェットヘッド。
5. The inkjet head according to claim 1, wherein a flat layer is formed on the upper layer.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記上部層の上面及び下面
の少なくともいずれかに前記熱エネルギー発生手段で発
生した熱を蓄積する畜熱層を設けたことを特徴とするイ
ンクジェットヘッド。
6. The ink jet head according to any one of claims 1 to 5, wherein a heat storage layer for accumulating heat generated by the heat energy generating means is provided on at least one of an upper surface and a lower surface of the upper layer. An inkjet head characterized in that.
【請求項7】 請求項5に記載のインクジェットヘッド
において、前記平坦層が前記畜熱層を兼ねていることを
特徴とするインクジェットヘッド。
7. The ink jet head according to claim 5, wherein the flat layer also serves as the heat storage layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100438709B1 (en) * 2001-12-18 2004-07-05 삼성전자주식회사 Ink jet print head
US7370940B2 (en) 2004-02-09 2008-05-13 Ricoh Company, Ltd. Liquid ejection head having improved durability against liquid, liquid cartridge having such a liquid ejection head, liquid ejection apparatus having such a liquid cartridge, image forming apparatus having such a liquid ejection apparatus, and manufacturing method of liquid ejecting head

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