JPH106500A - Ink jet head and manufacture thereof - Google Patents

Ink jet head and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH106500A
JPH106500A JP16255496A JP16255496A JPH106500A JP H106500 A JPH106500 A JP H106500A JP 16255496 A JP16255496 A JP 16255496A JP 16255496 A JP16255496 A JP 16255496A JP H106500 A JPH106500 A JP H106500A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
ink jet
jet head
heating resistor
protective layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP16255496A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuaki Kondo
信昭 近藤
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP16255496A priority Critical patent/JPH106500A/en
Publication of JPH106500A publication Critical patent/JPH106500A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the durability and heat efficiency of an ink jet head and allow vivid images to be recorded through high speed recording by providing a heat resistor on the substrate, and forming a protection layer consisting of one layer structure slant material on the heat resistor. SOLUTION: On a substrate 1 consisting of a ceramic or glass, a lower layer 11 is formed to be a thermal storage layer, and on the lower layer 11, a heat resistor layer 2 is formed to further form an electrode layer 13 on the heat resistor layer 2, and then the whole of them are covered with an all-in-one structure protection layer 14. The protection layer 14 is an all-in-one structure layer formed of a slant material, and for the salt material, the formation is done in such a manner that it consists mainly of carbon and silica and a concentration of silica is made high near the heat resistor layer 2 and is lowered stepwise or continuously toward the surface, then only carbon exists in the upper most surface. Otherwise, the formation is done in such a manner that silica and nitrogen are taken as main components, and a concentration of silica is made higher in the proximity of the heat resistor layer 2 and a ratio of silica to nitrogen comes to 3/4 as being toward the surface.

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
ド及びその製造方法に関し、特に発熱抵抗体を覆う保護
層を備えたインクジェットヘッド及びその製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an ink jet head having a protective layer covering a heating resistor and a method of manufacturing the same.

【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
ては、例えばインクを加圧するためのアクチュエータ素
子として発熱抵抗体を用いて、発熱抵抗体近傍のインク
を沸騰させてその力でインク滴を吐出させるようにした
サーマルインクジェット(TIJ)ヘッドを備えたもの
が知られている。
2. Description of the Related Art An ink jet recording apparatus has little vibration and noise at the time of recording and is easy to colorize. Therefore, it is used not only for a printer for outputting data of a digital processing device such as a computer but also for facsimile and copying. It is supposed to be. As such an ink jet recording apparatus, for example, a thermal ink jet (heating ink) is used in which a heating resistor is used as an actuator element for pressurizing the ink, and the ink near the heating resistor is boiled to eject ink droplets by the power. A device equipped with a TIJ) head is known.

【0003】このようにインクジェットヘッドのアクチ
ュエータ素子として発熱抵抗体を用いた場合、インクか
ら発熱抵抗体を化学的、物理的に保護する必要があると
ともに、発熱抵抗体及びその電極の腐食を防止する必要
がある。そこで、例えば特開昭60−236758号公
報に記載されているように、熱発生部には耐熱性、熱伝
導性に優れた無機材料を用い、それ以外の部分では液浸
透防止を図るために有機材料を用いた二層構造の保護層
を設けたもの、或いは無機材料を2回に以上に分けて異
なる膜厚に形成することで二層構造にした保護層を設け
たものなどが知られている。
When a heating resistor is used as an actuator element of an ink-jet head, it is necessary to chemically and physically protect the heating resistor from ink, and to prevent corrosion of the heating resistor and its electrodes. There is a need. Therefore, as described in, for example, JP-A-60-236758, an inorganic material having excellent heat resistance and heat conductivity is used for the heat generating portion, and the other portions are used to prevent liquid penetration. It is known to provide a protective layer having a two-layer structure using an organic material, or to provide a protective layer having a two-layer structure by dividing an inorganic material into two or more layers and forming different thicknesses. ing.

【0004】また、サーマルインクジェットヘッドでは
ないが、サーマルヘッドの発熱部の保護層として無機材
料とダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜の二層構
造にしてヒートショック等による保護層のダメージによ
って電極や発熱抵抗体が腐食されるのを防止するように
した技術も知られている(特開平7−132628号公
報参照)。
[0004] Although not a thermal ink jet head, a two-layer structure of an inorganic material and a diamond-like carbon (DLC) film is used as a protective layer for a heat generating portion of the thermal head. A technique for preventing the body from being corroded is also known (see JP-A-7-132628).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したようにサーマ
ルインクジェットヘッドにおいては、耐熱性、熱伝導
性、耐液性、耐浸透防止性、絶縁性等に優れた保護層を
設けることが要請されるが、この場合、熱発生部上では
耐熱性、熱伝導性に優れ、熱発生部以外の部分では耐液
性、液浸透防止性に優れていることが要求されている。
そのために、従来は、熱発生部上には金属酸化物、金属
窒化物等の無機材料で形成した保護層を設け、熱発生部
以外の部分では樹脂等で形成した保護層を設けることに
よって電極の腐食などを防止している。
As described above, in a thermal ink jet head, it is required to provide a protective layer excellent in heat resistance, heat conductivity, liquid resistance, anti-penetration resistance, insulation and the like. However, in this case, it is required that the heat generating portion has excellent heat resistance and thermal conductivity, and that portions other than the heat generating portion have excellent liquid resistance and liquid permeation preventing properties.
Therefore, conventionally, a protective layer formed of an inorganic material such as a metal oxide or a metal nitride is provided on a heat generating portion, and a protective layer formed of a resin or the like is provided on a portion other than the heat generating portion. Prevents corrosion and other problems.

【0006】ところが、従来の二層構造の保護層にあっ
ては、長時間の連続使用によって液体(インク)と接触
する部分で剥離や絶縁性の低下が生じている。また、特
質の異なる材料で成膜して二層構造としているために、
密着性の低下や保護層形成時のピンホール、マイクロク
ラック等による欠陥部からの液浸透によって発熱抵抗体
や電極の腐食が発生している。
However, in a conventional protective layer having a two-layer structure, peeling and a decrease in insulating properties are caused in a portion in contact with a liquid (ink) due to continuous use for a long time. In addition, since it is formed into a two-layer structure by forming films with different characteristics,
The heat-generating resistor and the electrode are corroded due to a decrease in adhesion and a permeation of a liquid from a defective portion due to a pinhole, a micro crack or the like at the time of forming the protective layer.

【0007】特に、高速印字を行なう場合には保護層の
耐久性を確保するためにその厚みを厚くするようにして
いるが、そのために熱伝導性が悪くなって熱効率が低下
し、画像品質が低下している。
In particular, when high-speed printing is performed, the thickness of the protective layer is increased in order to ensure the durability of the protective layer. However, the thermal conductivity deteriorates, the thermal efficiency decreases, and the image quality decreases. Is declining.

【0008】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、耐久性、熱効率に優れ、高速記録による鮮明画像
の記録を実現できるインクジェットヘッド及びその製造
方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide an ink jet head which is excellent in durability and thermal efficiency and can realize clear image recording by high-speed recording, and a method of manufacturing the same.

【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、基板上に発熱
抵抗体を設け、この発熱抵抗体上に保護層を形成したイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記保護層は一層構造の
傾斜材料で形成した構成とした。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an ink jet head comprising: a heating resistor provided on a substrate; and a protective layer formed on the heating resistor. The protective layer was formed of a single-layer gradient material.

【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、前記傾斜材
料は炭素と珪素を主成分とし、前記発熱抵抗体近傍では
珪素濃度が高く、表面に向かうに従って珪素濃度が段階
的又は連続的に減少し、最表面部では炭素のみである構
成とした。
According to a second aspect of the present invention, in the inkjet head of the first aspect, the inclined material contains carbon and silicon as main components, and has a high silicon concentration in the vicinity of the heating resistor, and the silicon concentration increases toward the surface. The structure was such that it decreased stepwise or continuously, and only carbon was present at the outermost surface.

【0011】請求項3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、前記傾斜材
料は珪素と窒素を主成分とし、前記発熱抵抗体近傍では
珪素濃度が高く、表面に向かうに従って珪素/窒素比が
3/4に近付いている構成とした。
According to a third aspect of the present invention, in the ink jet head of the first aspect, the inclined material contains silicon and nitrogen as main components, the silicon concentration is high in the vicinity of the heating resistor, and the silicon / nitrogen goes to the surface. The configuration is such that the ratio approaches 3/4.

【0012】請求項4のインクジェットヘッドの製造方
法は、上記請求項1乃至3のいずれかのインクジェット
ヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法にお
いて、原料ガスの混合比を連続的に変化させながら気相
成長させた傾斜材料からなる一層構造の保護層を形成す
る構成とした。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ink-jet head for manufacturing an ink-jet head according to any one of the first to third aspects, wherein the gas phase is produced while continuously changing the mixing ratio of the raw material gas. In this configuration, a protective layer having a single-layer structure made of the grown gradient material is formed.

【0013】[0013]

【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は本発明を適用したイン
クジェットヘッドの模式的斜視図、図2は同ヘッドの要
部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 to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a schematic sectional view of a main part of the head.

【0014】このインクジェットヘッドは、熱エネルギ
ーを発生する発熱抵抗体層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、発熱抵抗体層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 heating resistor layer 2 for generating thermal energy, and a covering member 4 made of glass or the like is adhered on the wall member 3. Then, the ink flow path 5,
The liquid chamber 6 and the orifice 7 are formed, and a state change accompanied by a steep volume increase is caused in the ink by the action of the thermal energy of the heating resistor layer 2, and the ink droplet is ejected from the orifice 7 by the action force based on the state change. Let it.

【0015】このインクジェットヘッドにおいては、図
2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、畜熱層となる下部層11を成膜して、こ
の下部層11上に発熱抵抗体層2を形成し、この発熱抵
抗体層12上に電極層13を形成して、全体を一層構造
の保護層14で覆っている。
In this ink jet head, as shown in FIG. 2, a lower layer 11 serving as a heat storage layer is formed on a substrate 1 made of a ceramic substrate or a glass substrate. A body layer 2 is formed, an electrode layer 13 is formed on the heating resistor layer 12, and the whole is covered with a protective layer 14 having a single-layer structure.

【0016】下部層11はスパッタ等の方法による酸化
珪素(SiO2)、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、ここではSiO2
を用いている。この下部層11は、液吐出の際には発熱
抵抗体層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、つまり発熱抵抗体層2への通電がオフされた後は、
発熱抵抗体層2にある熱が速やかに基板1側に放出され
て、発熱抵抗体層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。
The lower layer 11 can be formed of an inorganic oxide material such as silicon oxide (SiO 2 ), silicon, zirconium oxide, tantalum oxide, magnesium oxide or aluminum oxide by a method such as sputtering. Two
Is used. The lower layer 11 is configured such that the heat generated in the heating resistor layer 2 at the time of liquid ejection is transmitted to the substrate 1 rather than to the substrate 1 side.
The rate of transmission to the ink side becomes as large as possible, and after the liquid is discharged, that is, after the power supply to the heating resistor layer 2 is turned off,
Heat provided in the heating resistor layer 2 is quickly released to the substrate 1 side, and the ink and generated bubbles on the heating resistor layer 2 are rapidly cooled.

【0017】発熱抵抗体層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、ここではTaSiO2膜を用
いている。電極層13はアルミニウムを蒸着して形成し
ている。
As a specific material of the heating resistor 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 A metal boride such as niobium is mentioned as a preferable material, and here, a TaSiO 2 film is used. The electrode layer 13 is formed by evaporating aluminum.

【0018】保護層14は、傾斜材料から形成した一層
構造をなしている。傾斜材料としては、炭素と珪素を主
成分とし、発熱抵抗体層2近傍では珪素濃度を高くし、
表面に向かうに従って珪素濃度を段階的又は連続的に低
下させ、最表面部では炭素のみである構成としたもの、
或いは、珪素と窒素を主成分とし、発熱抵抗体層2近傍
では珪素濃度を高くし、表面に向かうに従って珪素/窒
素比が3/4に近付いている構成としたものなどを用い
ることができる。
The protective layer 14 has a single-layer structure made of a gradient material. As the graded material, carbon and silicon are the main components, and the silicon concentration is increased near the heating resistor layer 2,
A structure in which the silicon concentration is reduced stepwise or continuously toward the surface, and only carbon is provided at the outermost surface,
Alternatively, a configuration in which silicon and nitrogen are main components, the silicon concentration is high in the vicinity of the heating resistor layer 2, and the silicon / nitrogen ratio approaches 3/4 toward the surface can be used.

【0019】ここで、保護層について図2を用いて一般
的な説明をすると、保護層は熱発生部15部分ではイン
ク流路内のインクと直接接触すると共に発熱抵抗体層2
で発生した熱をインクに伝達するため、耐熱性及び熱伝
導性に優れた材料を用いる必要がある。この場合、熱発
生部15の保護層が厚いほど層内での熱エネルギーの伝
導性が悪くなって損失が大きくなり、発熱抵抗体層2で
の発熱量を多くしなければならないので、発熱抵抗体層
2の劣化が速くなる。また、熱発生部15における加熱
及び冷却に要する時間が長くなって、吐出応答性が低下
し、記録速度の低下を招くことになる。そのため、熱発
生部15では保護層の膜厚を厚くすることは好ましくな
い。
Here, a general description of the protective layer will be given with reference to FIG. 2. In the heat generating portion 15, the protective layer is in direct contact with the ink in the ink flow path and the heat generating resistor layer 2 is formed.
In order to transfer the heat generated in the above to the ink, it is necessary to use a material having excellent heat resistance and heat conductivity. In this case, as the protective layer of the heat generating portion 15 is thicker, the conduction of thermal energy in the layer becomes worse and the loss increases, and the amount of heat generated in the heat generating resistor layer 2 must be increased. The deterioration of the body layer 2 becomes faster. In addition, the time required for heating and cooling in the heat generating unit 15 is lengthened, the ejection responsiveness is reduced, and the recording speed is reduced. Therefore, it is not preferable to increase the thickness of the protective layer in the heat generating portion 15.

【0020】他方、保護層の膜厚を薄くすることは、電
極層13等によって発生している段差を完全に被覆する
ことが困難になり、被膜が不完全な保護層の欠陥部から
インクが浸透して発熱抵抗体層2や電極層13を腐食す
るおそれがあるので、あまり薄くすることができない。
On the other hand, when the thickness of the protective layer is reduced, it becomes difficult to completely cover the step generated by the electrode layer 13 or the like, and ink is removed from defective portions of the protective layer where the coating is incomplete. There is a possibility that the heat generating resistor layer 2 and the electrode layer 13 are corroded by permeation, so that the thickness cannot be reduced too much.

【0021】この保護層の形成方法としては、所望の形
状を有する発熱抵抗体層2及び電極層13が設けられた
基板1との密着性に優れた膜を成膜性良く形成すること
ができるCVD法、スパッタリング法、蒸着法等の堆積
法を用いることが行われている。そして、保護層の形成
材料としては、耐熱性、熱伝導性を主とし、耐液性、絶
縁性に優れた無機材料、例えば、炭化物、SiO2等の無
機酸化物、Si34等の無機窒化物、酸化チタン、酸化
タンタル、酸化クロム、窒化シリコン、窒化アルミニウ
ム等の高抵抗薄膜を形成可能な材料を用いている。な
お、主な材料の熱伝導率を表1に示している。
As a method for forming the protective layer, a film having a desired shape and excellent adhesion to the substrate 1 on which the heating resistor layer 2 and the electrode layer 13 are provided can be formed with good film forming properties. A deposition method such as a CVD method, a sputtering method, and an evaporation method is used. As a material for forming the protective layer, an inorganic material mainly having heat resistance and heat conductivity, and having excellent liquid resistance and insulation properties, for example, a carbide, an inorganic oxide such as SiO 2 , and an inorganic material such as Si 3 N 4 . Materials that can form a high-resistance thin film, such as inorganic nitride, titanium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, silicon nitride, and aluminum nitride are used. Table 1 shows the thermal conductivity of the main materials.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】ところで、材料として最も熱伝導率が高
く、しかも硬度が高くて緻密性にも優れたものが炭素
(C)、特にダイヤモンドであることは一般に知られて
いる。そこで、このダイヤモンド(C)のみの保護層を
形成する試行を行ったが、要求を満足する結果が得られ
なかった。
It is generally known that carbon (C), particularly diamond, is the material having the highest thermal conductivity, high hardness, and excellent denseness. Thus, an attempt was made to form a protective layer made of only diamond (C), but no result was obtained that satisfied the requirements.

【0024】そこで、本発明においては、図3を参照し
て、保護層14を形成する材料として、炭素(C)及び
珪素(Si)を主成分として、発熱抵抗体層2及び電極
層13側近傍部分(最下層部分)14aでは緻密性を考
慮して靱性を大きくするためにSi濃度を高くし、最表
面部分14cでは熱伝導を考慮してダイヤモンド(C)
材質として、中間部分14bではSiとCを中間濃度に
した傾斜材料を用いた。
Therefore, in the present invention, referring to FIG. 3, as a material for forming the protective layer 14, carbon (C) and silicon (Si) are used as main components, and the heat generating resistor layer 2 and the electrode layer 13 side are formed. In the vicinity (the lowermost layer) 14a, the Si concentration is increased in order to increase the toughness in consideration of the denseness, and in the outermost surface 14c, the diamond (C) is considered in consideration of the heat conduction.
As the material, a gradient material having an intermediate concentration of Si and C was used in the intermediate portion 14b.

【0025】この保護層14の形成は、プラズマCVD
法を用いて、炭化水素化合物(CH4、C26、C
22)と水素化物(SiH4)の混合ガスを原料ガスに用
いて基板1上に気相成長させて成膜した。膜堆積に当っ
ては、上記の原料ガスの混合比を段階的(連続的でもよ
い。)に変化させて形成した。混合比については、図3
に示すように保護層14の最下層部分(界面)14c近
傍でSi濃度を最も高くし、中間部分14bでSi濃度を
低下させ、最表面部分14cでダイヤモンド(C)濃度
リッチとした。
The protection layer 14 is formed by plasma CVD.
Using the method, hydrocarbon compounds (CH 4 , C 2 H 6 , C
Using a mixed gas of 2 H 2 ) and hydride (SiH 4 ) as a source gas, a film was formed by vapor phase growth on the substrate 1. In depositing the film, the film was formed by changing the mixture ratio of the above-mentioned source gases stepwise (or continuously). As for the mixing ratio, FIG.
As shown in the figure, the Si concentration was maximized in the vicinity of the lowermost layer portion (interface) 14c of the protective layer 14, the Si concentration was decreased in the intermediate portion 14b, and the diamond (C) concentration was rich in the outermost surface portion 14c.

【0026】また、保護層14の膜厚については、靱性
に富み、破損がなく、耐熱性や熱伝導性に優れたものが
得られる範囲内であれば良く、0.3〜3.0μm程度
が好ましいが、より好ましくは0.4〜2.0μmであ
る。
The thickness of the protective layer 14 may be within a range in which a layer having high toughness, no breakage, and excellent in heat resistance and thermal conductivity can be obtained, and is about 0.3 to 3.0 μm. However, it is more preferably 0.4 to 2.0 μm.

【0027】次に、保護層14の材料としては、珪素
(Si)と窒素(N)を主成分とし、最下層部分14a
では緻密性を考慮して靱性を大きくするためにSi濃度
を高くし、最表面部分14cに向かうに従ってSi/窒
素比が3/4の理論的なSi34膜となる傾斜材料を用
いることもできる。このような保護層でも、靱性に富
み、破損がなく、耐熱性や熱伝導性に優れたものが得ら
れる。
Next, the material of the protective layer 14 is mainly composed of silicon (Si) and nitrogen (N).
In order to increase the toughness in consideration of the denseness, it is necessary to increase the Si concentration, and to use a gradient material that becomes a theoretical Si 3 N 4 film having a Si / nitrogen ratio of 3/4 toward the outermost surface portion 14c. Can also. Even with such a protective layer, a layer having high toughness, no breakage, and excellent heat resistance and thermal conductivity can be obtained.

【0028】この保護層14の形成は、上述したと同様
にプラズマCVD法を用いて、SiH4/NH3の混合ガ
スを原料ガスに用いて、保護層14の最下層部分(界
面)14c近傍ではSiH4流量を多くしてSiリッチに
なるようにし、その後中間部分14bでSiH4の流量を
低下させて、最表面部分14cでSi/N比が3/4に
なるようにして安定したSi3N4膜となるように形成す
る。なお、基板温度を変化させることによっても傾斜度
を変えることができるが、プロセス時間が長くなる。
The protective layer 14 is formed in the vicinity of the lowermost layer portion (interface) 14c of the protective layer 14 by using a mixed gas of SiH 4 / NH 3 as a raw material gas by the plasma CVD method as described above. Then, the flow rate of SiH 4 is increased so as to be Si-rich, and then the flow rate of SiH 4 is reduced in the intermediate portion 14b so that the Si / N ratio becomes 3/4 in the outermost surface portion 14c so that the Si3N4 becomes stable. It is formed to be a film. Although the inclination can be changed by changing the substrate temperature, the process time becomes longer.

【0029】そこで、具体的な実施例について説明す
る。 〈実施例1〉SiH4/CH4の混合ガスを用いて、SiH
4/CH4混合ガスのトータル流量50SCCMにて最下
層部分14aを形成し、次いでSiH4の流量を減少し
た混合ガスで中間部分14bを形成し、更にSiH4の流
量を減少し、CH4濃度を2%として、最表面部分14
cがCリッチのダイヤモンドライクカーボン膜となる保
護層14を設けた。なお、デポジットのトータルの時間
は60分間とし、トータルの膜厚は2μmとした。
Therefore, a specific embodiment will be described. <Embodiment 1> Using a mixed gas of SiH 4 / CH 4 ,
4 / CH 4 mixed gas at a total flow rate of 50SCCM to form a lowermost layer portion 14a, then the middle portion 14b is formed in a mixed gas with a reduced flow rate of SiH 4, to further reduce the flow rate of SiH 4, CH 4 concentration 2%, the outermost surface portion 14
The protective layer 14 in which c became a C-rich diamond-like carbon film was provided. The total time of the deposit was 60 minutes, and the total film thickness was 2 μm.

【0030】〈実施例2〉実施例1において、最表面部
分14cを形成する際のCH4濃度を3%にした以外
は、実施例1と同様である。
Example 2 Example 2 was the same as Example 1 except that the CH 4 concentration when forming the outermost surface portion 14c was 3%.

【0031】〈実施例3〉実施例1において、最表面部
分14cを形成する際のCH4濃度を3.5%にした以
外は、実施例1と同様である。
<Embodiment 3> This embodiment is the same as Embodiment 1 except that the CH 4 concentration at the time of forming the outermost surface portion 14c is 3.5%.

【0032】〈実施例4〉SiH4/NH3の混合ガスを
用いて、SiH4/NH4混合ガスのトータル流量300
SCCMにて最下層部分14aを形成し、次いでSiH4
の流量を減少した混合ガスで中間部分14bを形成し、
更にSiH4の流量を減少し、最表面部分14cではSi
/N比を1.2にして窒化珪素膜とした保護層14を設
けた。トータルの膜厚は2μmとした。
<Embodiment 4> Using a mixed gas of SiH 4 / NH 3 , a total flow rate of a mixed gas of SiH 4 / NH 4 of 300 was used.
The lowermost layer portion 14a is formed by SCCM, and then SiH 4
Forming an intermediate portion 14b with a mixed gas having a reduced flow rate of
Furthermore, the flow rate of SiH 4 is reduced, and Si
A protective layer 14 of a silicon nitride film with an / N ratio of 1.2 was provided. The total film thickness was 2 μm.

【0033】〈実施例5〉実施例4において、最表面部
分14cを形成する際のSi/N比を1.0にした以外
は、実施例4と同様である。
Example 5 Example 4 is the same as Example 4 except that the Si / N ratio used when forming the outermost surface portion 14c was 1.0.

【0034】〈実施例6〉実施例4において、最表面部
分14cを形成する際のSi/N比を0.8にした以外
は、実施例4と同様である。
Example 6 Example 4 is the same as Example 4 except that the Si / N ratio when forming the outermost surface portion 14c was 0.8.

【0035】このようにして得られた実施例1〜3、6
のインクジェットヘッドの耐久性を寿命として評価し
た。これは、普通紙を用いて所定の印字濃度が得られる
印字距離を測定して行った。この結果について、表2に
示している。また、従来の2層構造の保護膜を用いた場
合を比較例として同様の評価を行い、実施例1、実施例
4及び比較例の寿命を相対値で表わしたものを図4に示
している。
Examples 1 to 3 and 6 thus obtained
The durability of the inkjet head was evaluated as the life. This was performed by measuring the printing distance at which a predetermined printing density was obtained using plain paper. Table 2 shows the results. The same evaluation was performed using a conventional protective film having a two-layer structure as a comparative example, and the life of the examples 1, 4 and the comparative example is represented by a relative value in FIG. .

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】この結果から分かるように、本発明に係る
傾斜材料を用いたインクジェットヘッドは耐久性におい
て比較例に対して飛躍的に向上している。また、熱効率
においても実験の結果優れた特性が得られた。
As can be seen from these results, the ink jet head using the inclined material according to the present invention is significantly improved in durability compared to the comparative example. In addition, excellent properties were obtained as a result of the experiment in terms of thermal efficiency.

【0038】[0038]

【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、基板上に発熱抵抗体を設け、
この発熱抵抗体上に保護層を形成したインクジェットヘ
ッドにおいて、保護層は一層構造の傾斜材料から形成し
た構成としたので、耐久性、熱効率に優れ、高速記録に
よる鮮明画像の記録を実現できるインクジェットヘッド
が得られる。
As described above, according to the ink jet head of the first aspect, the heating resistor is provided on the substrate,
In the inkjet head in which the protective layer is formed on the heating resistor, the protective layer is formed of a one-layered gradient material, so that the inkjet head has excellent durability and thermal efficiency, and can realize clear image recording by high-speed recording. Is obtained.

【0039】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、傾
斜材料は炭素と珪素を主成分とし、発熱抵抗体近傍では
珪素濃度が高く、表面に行くに従って珪素濃度が段階的
又は連続的に減少し、最表面部では炭素のみである構成
としたので、下地との密着性が向上し、最表面の高硬質
材料による耐久性の向上、薄層による熱伝導性の向上に
よる熱効率の向上によって高速記録による鮮明画像の記
録を実現できるインクジェットヘッドが得られる。
According to the ink jet head of the second aspect, in the ink jet head of the first aspect, the inclined material contains carbon and silicon as main components, and has a high silicon concentration in the vicinity of the heating resistor and a silicon concentration near the surface. Decreased stepwise or continuously, the outermost surface is made of only carbon, so the adhesion with the base is improved, the durability is improved by the hardest material on the outermost surface, and the thermal conductivity is reduced by the thin layer An ink jet head capable of realizing recording of a clear image by high-speed recording can be obtained by improving the thermal efficiency by the improvement.

【0040】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のインクジェットヘッドにおいて、前
記傾斜材料は珪素と窒素を主成分とし、前記発熱抵抗体
近傍では珪素濃度が高く、表面に行くに従って珪素/窒
素比が3/4に近付いている構成としたので、下地との
密着性が向上し、最表面の高硬質材料による耐久性の向
上、薄層による熱伝導性の向上による熱効率の向上によ
って高速記録による鮮明画像の記録を実現できるインク
ジェットヘッドが得られる。
According to a third aspect of the present invention, in the ink jet head of the first aspect, the inclined material contains silicon and nitrogen as main components, and has a high silicon concentration in the vicinity of the heat generating resistor. / Nitrogen ratio is close to 3/4, so the adhesion to the base is improved, the durability of the outermost hard material is improved, and the thermal conductivity of the thin layer is improved to improve the thermal efficiency. An ink jet head capable of realizing clear image recording by high-speed recording is obtained.

【0041】請求項4のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、上記請求項1乃至3のいずれかのインクジ
ェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方
法において、原料ガスの混合比を段階的又は連続的に変
化させながら気相成長で形成した傾斜材料からなる保護
膜を形成する構成としたので、高速記録による鮮明画像
の記録を実現できるインクジェットヘッドを簡単な工程
で製造することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing an inkjet head according to any one of the first to third aspects, the mixing ratio of the raw material gas is changed stepwise or continuously. Since the protection film made of the gradient material formed by the vapor phase growth is formed while changing, it is possible to manufacture the ink jet head which can realize the recording of the clear image by the high-speed recording in a simple process.

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

【図1】本発明を適用した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 to which the present invention has been applied.

【図2】同ヘッドの要部模式的断面図FIG. 2 is a schematic sectional view of a main part of the head.

【図3】同インクジェットヘッドの保護層の傾斜濃度の
説明に供する説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a gradient density of a protective layer of the inkjet head.

【図4】同インクジェットヘッドの耐久性の説明に供す
る説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram provided for explaining the durability of the inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2…発熱抵抗体層、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
…下部層、13…電極層、14…保護層、15…発熱
部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Heating resistor layer, 3 ... Wall member, 4 ... Covering member, 5 ... Ink channel, 6 ... Liquid chamber, 7 ... Orifice, 11
... lower layer, 13 ... electrode layer, 14 ... protective layer, 15 ... heating part.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に発熱抵抗体を設け、この発熱抵
抗体上に保護層を形成したインクジェットヘッドにおい
て、前記保護層は一層構造の傾斜材料で形成したことを
特徴とするインクジェットヘッド。
1. An ink jet head comprising: a heating resistor provided on a substrate; and a protection layer formed on the heating resistor, wherein the protection layer is formed of a one-layer inclined material.
【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、前記傾斜材料は炭素と珪素を主成分とし、前
記発熱抵抗体近傍では珪素濃度が高く、表面に向かうに
従って珪素濃度が段階的又は連続的に低下し、最表面部
では炭素のみであることを特徴とするインクジェットヘ
ッド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein the inclined material contains carbon and silicon as main components, and has a high silicon concentration in the vicinity of the heating resistor, and has a stepwise or continuous silicon concentration toward the surface. The ink jet head is characterized in that the outermost surface portion contains only carbon.
【請求項3】 請求項1に記載のインクジェットヘッド
において、前記傾斜材料は珪素と窒素を主成分とし、前
記発熱抵抗体近傍では珪素濃度が高く、表面に向かうに
従って珪素/窒素比が3/4に近付いていることを特徴
とするインクジェットヘッド。
3. The ink jet head according to claim 1, wherein the inclined material contains silicon and nitrogen as main components, and has a high silicon concentration near the heating resistor and a silicon / nitrogen ratio of 3/4 toward the surface. An inkjet head characterized by being close to.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製
造方法において、原料ガスの混合比を段階的又は連続的
に変化させながら気相成長させた傾斜材料からなる一層
構造の保護層を形成することを特徴とするインクジェッ
トヘッドの製造方法。
4. A method for manufacturing an ink jet head for manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein the gradient material is vapor-phase grown while changing the mixing ratio of the raw material gas stepwise or continuously. Forming a protective layer having a single-layer structure comprising:
JP16255496A 1996-06-24 1996-06-24 Ink jet head and manufacture thereof Pending JPH106500A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16255496A JPH106500A (en) 1996-06-24 1996-06-24 Ink jet head and manufacture thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16255496A JPH106500A (en) 1996-06-24 1996-06-24 Ink jet head and manufacture thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH106500A true JPH106500A (en) 1998-01-13

Family

ID=15756805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16255496A Pending JPH106500A (en) 1996-06-24 1996-06-24 Ink jet head and manufacture thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH106500A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020019205A (en) * 2018-07-31 2020-02-06 株式会社リコー Liquid discharge head, liquid discharge unit, liquid discharge device, and liquid discharge head manufacturing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020019205A (en) * 2018-07-31 2020-02-06 株式会社リコー Liquid discharge head, liquid discharge unit, liquid discharge device, and liquid discharge head manufacturing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100229123B1 (en) An ink jet head substrate, an ink jet head, an ink jet apparatus, and a method for manufacturing an ink jet recording head
US7517060B2 (en) Fluid-ejection devices and a deposition method for layers thereof
JPH0466700B2 (en)
JP2007526143A (en) Microfluidic ejection device with high resistance heater film
JP3172139B2 (en) Thermal head
JP2002113870A (en) Substrate for ink jet head, ink jet head, method for manufacturing substrate for ink jet head, method for manufacturing ink jet head, method for using ink jet head and ink jet recorder
EP1090760B1 (en) Ink-jet head base board, ink jet head, and ink-jet apparatus
JP2000272152A (en) Thermal head
JP4209519B2 (en) Method for manufacturing a printhead
JP3118221B2 (en) Thermal head
JPH106500A (en) Ink jet head and manufacture thereof
JP3554148B2 (en) Substrate for inkjet recording head, inkjet recording head, and inkjet recording apparatus
US20080094455A1 (en) Inkjet printhead heater and method of manufacture
US7407272B2 (en) Ink jet head substrate and ink jet head having metal carbon nitride resistor
JP2656648B2 (en) Inkjet head substrate, inkjet head formed using the substrate, and inkjet device having the head
JPH10157124A (en) Ink jet head and ink jet unit
JPH09216367A (en) Ink jet head
JPH11334075A (en) Basic body for ink jet head, ink jet head, ink jet unit and manufacture of basic body for ink jet head
JP2000272155A (en) Thermal head and manufacture thereof
US20050122379A1 (en) Heat generating resistive element, substrate for liquid discharge head having the heat generating resistive element, liquid discharge head, and manufacturing method therefor
JPH1110879A (en) Ink jet head and ink jet recorder
KR20060087856A (en) Ink jet printheads
JP2006168170A (en) Heating resistor film and its production process, ink jet head employing it and its manufacturing process
JP2005186622A (en) Heating resister, substrate for liquid ejection head, having the heating resister, liquid ejection head, and manufacturing method for liquid ejection head
JP2005186621A (en) Heating resister, substrate for liquid ejection head, having the heating resister, liquid ejection head, and manufacturing method for liquid ejection head