JP2001341311A - Ink jet recording head and ink jet recorder - Google Patents
Ink jet recording head and ink jet recorderInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録ヘッド及びインクジェット記録装置に関し、さらに詳
しくは、画像情報に基づいてインク滴を画像記録媒体に
吐出し画像を記録するインクジェット記録ヘッドと、こ
のインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記
録装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus, and more particularly, to an ink jet recording head for recording an image by discharging ink droplets onto an image recording medium based on image information. The present invention relates to an inkjet recording apparatus having a head.
【０００２】[0002]
【従来の技術】画像記録媒体にインク滴を吐出して画像
記録を行うインクジェット記録方法は、画像記録の際に
発生する騒音が少なく、カラー化が容易であり、所謂普
通紙に記録でき、定着処理を必要としない、等の利点が
あるため、近年注目を集めている。特に、いわゆるオン
デマンド形インクジェット記録方法では、インクジェッ
ト記録ヘッドの小型化が容易であるため、家庭用やオフ
ィス用のインクジェット記録装置に広く適用されて、普
及してきている。2. Description of the Related Art An ink jet recording method for recording an image by ejecting ink droplets onto an image recording medium generates a small amount of noise at the time of image recording, is easy to colorize, can be recorded on a so-called plain paper, and is fixed. Since it has advantages such as no need for processing, it has attracted attention in recent years. In particular, in the so-called on-demand type ink jet recording method, since the size of the ink jet recording head can be easily reduced, the ink jet recording method has been widely applied to home and office ink jet recording apparatuses and has become widespread.
【０００３】このオンデマンド形インクジェット記録方
法は、インクを噴射（吐出）させる方法の違いにより、
熱エネルギーを利用するものと、圧電素子（ピエゾ素
子）の振動エネルギーを利用するものに大別される。[0003] This on-demand type ink jet recording method has a difference in a method of ejecting (discharging) ink.
It is broadly classified into those using thermal energy and those using vibration energy of a piezoelectric element (piezo element).
【０００４】圧電素子の振動エネルギーを利用するイン
クジェット記録方法は、インク流路内に設けられた圧電
素子を画像情報に応じて振動させ、この圧電素子の歪み
によってインク滴を形成するものであるが、インク吐出
口のメニスカスや吐出後のインクの再供給を制御するこ
とが可能であるため、高い周波数での駆動（インク吐
出）が可能である。しかし、インク滴を形成するために
は、圧電素子として広い領域を有するものを必要とする
ため、高密度化、多ノズル化が難しい。すなわち、高い
繰り返し周波数（インク吐出の周波数）を確保していな
がら、ノズル数が少ないために高速で画像記録すること
が難しい。In an ink jet recording method using the vibration energy of a piezoelectric element, a piezoelectric element provided in an ink flow path is vibrated according to image information, and an ink droplet is formed by distortion of the piezoelectric element. Since it is possible to control the meniscus of the ink ejection port and the re-supply of the ink after ejection, it is possible to drive (ink ejection) at a high frequency. However, in order to form ink droplets, a piezoelectric element having a wide area is required, and it is difficult to increase the density and increase the number of nozzles. That is, it is difficult to record an image at high speed because of a small number of nozzles, while securing a high repetition frequency (frequency of ink ejection).
【０００５】一方、熱エネルギーを利用するオンデマン
ド形インクジェット記録方法では、インク流路内に設け
られた発熱素子を画像情報に応じて発熱させ、発生した
バブルの圧力により、インク滴を形成する。この発熱素
子は小さくすることが可能であるため、高密度に配置す
ることができる。しかし、発生したバブルが自然消滅す
るまでの時間が長く、次の噴射までに長い時間を必要と
するため、圧電素子を利用したインクジェット記録方法
と比較して、繰り返し周波数を上げることができない。
従って、熱エネルギーを使用するインクジェット記録方
法で高速の画像記録を行うためには、同時駆動ビット数
（同時に駆動可能な発熱素子の数）を上げる方法が考え
られる。On the other hand, in an on-demand type ink jet recording method utilizing thermal energy, a heating element provided in an ink flow path generates heat in accordance with image information, and an ink droplet is formed by the pressure of a generated bubble. Since the heating elements can be reduced in size, they can be arranged at a high density. However, since the time required for the generated bubbles to naturally disappear is long and a long time is required until the next ejection, the repetition frequency cannot be increased as compared with the ink jet recording method using a piezoelectric element.
Therefore, in order to perform high-speed image recording by an ink jet recording method using thermal energy, a method of increasing the number of simultaneously driven bits (the number of heat generating elements that can be simultaneously driven) is considered.
【０００６】ところが、従来の発熱素子としては、固有
抵抗値（素子自体が有する抵抗率）の低い素材が使用さ
れており、ビット抵抗値（１素子での抵抗値）が１０〜
１００Ωに留まっている。このため、数１００ｍＡの大
電流が必要となる場合があり、同時駆動ビット数に制限
が生じる。特に、インク吐出口が発熱素子と対面した位
置に形成された構造のインクジェット記録ヘッド（いわ
ゆるルーフシューター）では、発熱領域の縦横比が１程
度とされることが多く、実質的に発熱素子の断面積（電
流の方向を法線方向とした断面積）が広くなるため、抵
抗値が数１０Ωに留まり、同時駆動ビット数を上げるこ
とが難しい（高々８ビット程度になってしまうことが多
い）。However, as a conventional heating element, a material having a low specific resistance (resistivity of the element itself) is used, and a bit resistance value (resistance value for one element) is 10 to 10.
It stays at 100Ω. For this reason, a large current of several hundred mA may be required, and the number of simultaneously driven bits is limited. In particular, in an ink jet recording head (a so-called roof shooter) having a structure in which an ink ejection port is formed at a position facing a heating element, the aspect ratio of the heating area is often set to about 1, and the heating element is substantially cut off. Since the area (cross-sectional area where the direction of the current is the normal direction) is widened, the resistance value is limited to several tens of ohms, and it is difficult to increase the number of simultaneously driven bits (in many cases, it is about 8 bits at most).
【０００７】かかる不都合を解消するために、発熱素子
として、固有抵抗値の大きな素材を使用することが提案
されている。しかし、固有抵抗値の大きな素材は、繰り
返し使用しているうちに固有抵抗値が変化してしまうと
いう信頼性の問題がある。また、抵抗温度係数が高く、
抵抗値が温度に依存して変化してしまうため、安定性が
低いという問題もある。さらに、大きな固有抵抗値を有
する素材は一般に複数の材料を複雑に組み合わせて製造
されるため、所望の特性を有する素材を簡単に得ること
が困難である。In order to solve such inconvenience, it has been proposed to use a material having a large specific resistance value as the heating element. However, a material having a large specific resistance value has a reliability problem that the specific resistance value changes during repeated use. In addition, the temperature coefficient of resistance is high,
Since the resistance value changes depending on temperature, there is also a problem that stability is low. Further, since a material having a large specific resistance value is generally manufactured by intricately combining a plurality of materials, it is difficult to easily obtain a material having desired characteristics.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事実を
考慮し、インク吐出口を高密度に配置すると共に、同時
駆動ビット数を高め、高速且つ安定して画像記録を行う
ことが可能なインクジェット記録ヘッド及びインクジェ
ット記録装置を得ることを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION In consideration of the above facts, the present invention enables high-speed and stable image recording by arranging ink ejection ports at a high density, increasing the number of simultaneous drive bits. An object is to obtain an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、インクが供給されるインク貯留室と、前記インク貯
留室内のインクを画像記録媒体に向かって吐出するため
のインク吐出口と、画像情報に基づいて前記インク貯留
室内のインクに吐出エネルギーを印加するエネルギー印
加手段と、を有し、前記エネルギー印加手段が、このエ
ネルギー印加手段によって吐出エネルギーが発生される
エネルギー発生領域の幅よりも狭い幅を有する発熱抵抗
体とされていることを特徴とする。According to the first aspect of the present invention, there is provided an ink storage chamber to which ink is supplied, an ink discharge port for discharging the ink in the ink storage chamber toward an image recording medium, Energy applying means for applying ejection energy to the ink in the ink storage chamber based on image information, wherein the energy applying means is larger than a width of an energy generation region in which ejection energy is generated by the energy applying means. The heating resistor has a narrow width.
【００１０】従って、エネルギー印加手段が画像情報に
基づいてインク貯留室内のインクに吐出エネルギーを印
加するため、インク内にバブルが発生し、インク滴がイ
ンク吐出口から画像記録媒体に向かって吐出して、画像
記録媒体に画像が記録される。Therefore, since the energy applying means applies the ejection energy to the ink in the ink storage chamber based on the image information, a bubble is generated in the ink, and the ink droplet is ejected from the ink ejection port toward the image recording medium. Thus, an image is recorded on the image recording medium.
【００１１】エネルギー印加手段は、このエネルギー印
加手段によって吐出エネルギーが発生されるエネルギー
発生領域の幅よりも狭い幅を有する発熱抵抗体とされて
いる。このように、発熱抵抗体の幅をエネルギー発生領
域の幅よりも狭くすることで、インク吐出に必要な発熱
領域を確保すると共に、この発熱領域と同幅の発熱抵抗
体を配置した場合と比較して、ビット抵抗値（１つのエ
ネルギー印加手段当たりの抵抗値）を高くすることがで
きる。これにより、同時駆動ビット数を高め、高速での
画像記録が可能になる。The energy applying means is a heating resistor having a width smaller than the width of the energy generating area in which the energy is generated by the energy applying means. In this way, by making the width of the heating resistor smaller than the width of the energy generation region, a heating region necessary for ink ejection is secured, and compared with a case where a heating resistor having the same width as this heating region is arranged. As a result, the bit resistance value (resistance value per one energy applying unit) can be increased. Thereby, the number of simultaneous drive bits is increased, and high-speed image recording becomes possible.
【００１２】また、発熱抵抗体は、発熱によってインク
にエネルギーを印加するので、圧電素子を使用してイン
クにエネルギーを印加するものと比較して、発熱領域
（エネルギーを印加する領域）が小さくても、吐出に必
要なエネルギーをインクに印加できる。このため、本発
明では、発熱抵抗体自体を小さくすることで、圧電素子
を使用したものよりもインク吐出口を高密度に配置する
ことが可能になる。Further, since the heat generating resistor applies energy to the ink by heat generation, the heat generating area (the area to which the energy is applied) is smaller than that in which the energy is applied to the ink using a piezoelectric element. Also, the energy required for ejection can be applied to the ink. For this reason, in the present invention, by reducing the size of the heating resistor itself, it is possible to arrange the ink ejection ports at a higher density than that using a piezoelectric element.
【００１３】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記発熱抵抗体が、前記エネルギー
発生領域内に並べて配置される複数の発熱部と、前記複
数の発熱部を電気的に順次接続する接続部と、で構成さ
れ、前記接続部への電流密度の集中を抑制する抑制手段
を有することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the heating resistor includes a plurality of heating portions arranged in the energy generation region and an electrical connection between the plurality of heating portions. And a connection unit for sequentially connecting the connection units, and a suppression unit for suppressing concentration of current density on the connection unit.
【００１４】複数の発熱部は接続部によって順次接続さ
れ、全体として電気的に直列接続される。発熱部はエネ
ルギー発生領域内に並べて配置されており、これによっ
て必要な面積のエネルギー発生領域を確保することがで
きる。また、このようにエネルギー発生領域を幅狭の発
熱部によって構成することで、ビット抵抗値を容易に高
くすることができる。なお、製造工程において歩留まり
を向上させると共に、インク貯留室内においてインクの
沸騰による均一なバブル膜を生成し、安定したインク滴
の吐出を行うためには、並べて配置された発熱部の間隔
を０．１μｍ以上６．０μｍ以下することが好ましい。The plurality of heat generating portions are sequentially connected by a connecting portion, and are electrically connected in series as a whole. The heat generating portions are arranged side by side in the energy generation region, so that an energy generation region of a required area can be secured. In addition, by configuring the energy generation region with a narrow heat generating portion, the bit resistance value can be easily increased. In addition, in order to improve the yield in the manufacturing process, generate a uniform bubble film due to boiling of the ink in the ink storage chamber, and perform stable ejection of the ink droplets, the interval between the heating units arranged side by side is set to 0. It is preferable that the thickness be 1 μm or more and 6.0 μm or less.
【００１５】また、このインクジェット記録ヘッドで
は、接続部への電流密度の集中を抑制する抑制手段を有
している。このため、接続部において、電流集中による
劣化を防止し、発熱抵抗体を長期にわたって安定して使
用することが可能となる。Further, the ink jet recording head has a suppression means for suppressing the concentration of the current density at the connection portion. For this reason, it is possible to prevent deterioration due to current concentration in the connection portion, and to use the heating resistor stably for a long period of time.
【００１６】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記抑制手段が、前記接続部の線幅
を前記発熱部の線幅よりも広くすることにより構成され
ていることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the suppressing means is configured by making the line width of the connecting portion wider than the line width of the heat generating portion. It is characterized by.
【００１７】これにより、接続部は発熱部よりも抵抗値
が低くなるので、電流集中を確実に防止できる。なお、
接続部の線幅は、発熱部の線幅の１．４倍以上２．０倍
以下とすることが好ましい。Thus, the connection portion has a lower resistance value than the heating portion, so that current concentration can be reliably prevented. In addition,
It is preferable that the line width of the connecting portion be 1.4 times or more and 2.0 times or less the line width of the heat generating portion.
【００１８】請求項４に記載の発明では、請求項２又は
請求項３に記載の発明において、前記抑制手段が、前記
接続部に積層され接続部よりも低い抵抗率を有する低抵
抗膜であることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, the suppressing means is a low-resistance film laminated on the connection portion and having a lower resistivity than the connection portion. It is characterized by the following.
【００１９】このように接続部に低抵抗膜を積層する
と、接続部と低抵抗膜とを合わせた抵抗値は発熱部より
も低くなる。このため、接続部での電流集中を確実に防
止できる。When the low resistance film is laminated on the connection portion in this manner, the combined resistance of the connection portion and the low resistance film becomes lower than that of the heat generating portion. For this reason, it is possible to reliably prevent current concentration at the connection portion.
【００２０】請求項５に記載の発明では、請求項２又は
請求項３に記載の発明において、前記抑制手段が、前記
接続部全体を丸みを持たせて形成することにより構成さ
れていることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, it is preferable that the restraining means is formed by forming the entire connection portion to have a rounded shape. Features.
【００２１】接続部を、このような丸みをもたせること
なく形成した場合、接続部に角張った部分ができ、この
角張った部分に電流が集中することがある。特に、接続
部を屈曲させて形成した場合、屈曲部の内側に電流が集
中する。請求項５に記載の発明では、接続部全体にこの
ような丸みを持たせて形成することで角張った部分がな
くなるので、接続部での電流集中を確実に防止できる。
なお、接続部が部分的に直線状に形成されていても、角
張った部分はできず、電流集中を防止することができ
る。従って、このように部分的に直線状に形成されてい
る接続部も、本発明の接続部に含まれる。If the connecting portion is formed without such roundness, an angular portion may be formed at the connecting portion, and current may concentrate on the angular portion. In particular, when the connection portion is formed by bending, current concentrates inside the bent portion. According to the fifth aspect of the present invention, since the entire connecting portion is formed to have such a round shape, the angular portion is eliminated, so that the current concentration at the connecting portion can be reliably prevented.
In addition, even if the connection portion is partially formed in a straight line, an angular portion cannot be formed, and current concentration can be prevented. Therefore, such a connection part formed in a partially linear shape is also included in the connection part of the present invention.
【００２２】請求項６に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記エネルギー発生領域が、前記発
熱抵抗体を駆動する給電電極と帰路電極との間で並列接
続して配置された複数の並列発熱部、で構成されている
ことを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the energy generating region is arranged in parallel between a power supply electrode for driving the heating resistor and a return electrode. It is characterized by comprising a plurality of parallel heating parts.
【００２３】このように、複数の並列発熱部を給電電極
と帰路電極との間で並列接続して配置することで、必要
なエネルギー発生領域を確保すると共に、この発熱領域
と同幅の発熱抵抗体を配置した場合と比較して、ビット
抵抗値（１つのエネルギー印加手段当たりの抵抗値）を
高くすることができる。これにより、同時駆動ビット数
を高め、高速での画像記録が可能になる。なお、製造工
程において歩留まりを向上させると共に、インク貯留室
内においてインクの沸騰による均一なバブル膜を生成
し、安定したインク滴の吐出を行うためには、並列発熱
部の間隔を０．１μｍ以上６．０μｍ以下することが好
ましい。As described above, by arranging a plurality of parallel heating portions in parallel between the power supply electrode and the return electrode, a necessary energy generation area is secured and a heating resistor having the same width as the heating area is provided. The bit resistance value (resistance value per one energy applying unit) can be increased as compared with the case where the body is arranged. Thereby, the number of simultaneous drive bits is increased, and high-speed image recording becomes possible. In addition, in order to improve the yield in the manufacturing process, generate a uniform bubble film due to boiling of the ink in the ink storage chamber, and perform stable ejection of the ink droplets, the interval between the parallel heating portions must be 0.1 μm or more. 0.0 μm or less.
【００２４】請求項７に記載の発明では、請求項１〜請
求項６のいずれかに記載の記載の発明において、前記発
熱抵抗体を被覆する１層以上の保護層を有し、前記保護
層のうち前記発熱抵抗体から最も遠くに位置する最上保
護層の表面の凹凸の高低差が１μｍ以下とされているこ
とを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the semiconductor device according to any one of the first to sixth aspects, further comprising at least one protective layer covering the heating resistor. Preferably, the height difference of the unevenness on the surface of the uppermost protective layer located farthest from the heating resistor is 1 μm or less.
【００２５】この保護層により、発熱抵抗体が保護され
る。また、最上保護層の表面の凹凸の高低差が１μｍ以
下とされ、表面の平坦性が確保されている。このため、
インク内に発生したバブルが消滅する際の圧力が局所的
に集中しなくなり、圧力衝撃（キャビテーション衝撃）
による破壊を防止することが可能となる。The heat generating resistor is protected by this protective layer. Further, the height difference of the unevenness on the surface of the uppermost protective layer is set to 1 μm or less, and the flatness of the surface is ensured. For this reason,
Pressure when bubbles generated in the ink disappear is not concentrated locally, causing pressure impact (cavitation impact)
Can be prevented from being destroyed.
【００２６】このように最上保護層の表面の凹凸を１μ
ｍ以下として平坦性を確保するための具体的構成は限定
されないが、例えば、請求項８に記載のように、前記発
熱抵抗体が設けられる基板を有し、前記発熱抵抗体の縁
部と前記基板の基板面に対する傾斜角度が７５度以下と
されている構成としたり、請求項９に記載のように、前
記保護層の少なくとも１層がエッチバック法により形成
されている構成とすることで、この平坦性を確保でき
る。また、請求項１０に記載のように、前記発熱抵抗体
の厚みが０．０３μｍ以上２．０μｍ以下とされている
と、最上保護層の表面の平坦性確保が容易になる。As described above, the unevenness on the surface of the uppermost protective layer is 1 μm.
The specific configuration for ensuring the flatness as m or less is not limited, but, for example, as described in claim 8, having a substrate on which the heating resistor is provided, the edge of the heating resistor and the edge A configuration in which the inclination angle of the substrate with respect to the substrate surface is 75 degrees or less, or a configuration in which at least one layer of the protective layer is formed by an etch-back method as described in claim 9, This flatness can be ensured. Further, when the thickness of the heat generating resistor is set to be 0.03 μm or more and 2.0 μm or less, it is easy to secure the flatness of the surface of the uppermost protective layer.
【００２７】請求項１１に記載の発明では、請求項７〜
請求項１０のいすれかに記載の発明において、前記保護
層を構成する素材の密度をρ、比熱をｃ、熱伝導率をλ
とするとき、λ／（ρｃ）≧１．０×１０-6（ｍ2／ｓ
ｅｃ）を満たす素材により保護層が構成されていること
を特徴とする。[0027] According to the eleventh aspect, in the seventh aspect,
In the invention according to any one of claims 10 to 14, the density of a material constituting the protective layer is ρ, the specific heat is c, and the thermal conductivity is λ.
Where λ / (ρc) ≧ 1.0 × 10 −6 (m 2 / s
ec) is characterized in that the protective layer is made of a material that satisfies ec).
【００２８】これにより、発熱抵抗体で発生したエネル
ギーが保護膜の表面に速やかに伝えられるので、インク
内に均一なバブル膜沸騰を生成し、安定してインク滴を
形成できる。As a result, the energy generated by the heating resistor is quickly transmitted to the surface of the protective film, so that a uniform bubble film boiling is generated in the ink, and the ink droplet can be formed stably.
【００２９】請求項１２に記載の発明では、請求項７〜
請求項１１のいすれかに記載の発明において、前記保護
層の厚みが０．１μｍ以上３．０μｍ以下とされている
ことを特徴とする。[0029] According to the twelfth aspect of the present invention, the seventh to seventh aspects are described.
An eleventh aspect of the present invention is characterized in that the thickness of the protective layer is 0.1 μm or more and 3.0 μm or less.
【００３０】このように、保護層の厚みを３．０μｍ以
下とすることで、発熱抵抗体で発生したエネルギーが保
護膜の表面に速やかに伝えられるので、インク内に均一
なバブル膜沸騰を生成し、安定してインク滴を形成でき
る。また、保護層の厚みを０．１μｍ以上とすること
で、保護層に十分な厚みを確保して発熱抵抗体を確実に
保護できる。As described above, by setting the thickness of the protective layer to 3.0 μm or less, the energy generated by the heating resistor is quickly transmitted to the surface of the protective film, so that a uniform bubble film boiling in the ink is generated. Thus, ink droplets can be formed stably. Further, by setting the thickness of the protective layer to 0.1 μm or more, a sufficient thickness of the protective layer can be secured and the heating resistor can be reliably protected.
【００３１】請求項１３に記載の発明では、請求項７〜
請求項１２のいずれかに記載の発明において、前記最上
保護層を構成する素材の密度をρs、比熱をｃsとすると
き、ρsｃs≧２．０×１０-6（Ｊ／ｍ3Ｋ）を満たす素
材により最上保護層が構成されていることを特徴とす
る。According to the thirteenth aspect, in the seventh aspect,
In the invention according to claim 12, when the density of the material constituting the uppermost protective layer is ρ s and the specific heat is c s , ρ s c s ≧ 2.0 × 10 −6 (J / m the material satisfying the 3 K), characterized in that the top protective layer is formed.
【００３２】すなわち、最上保護層の熱量量が所定値以
上となるので、インクへ熱が急激に移動しても、最上保
護層全体としては熱量を確保でき（温度を維持でき）、
連続してインク内に均一なバブル膜沸騰を生成し、安定
してインク滴を形成できる。That is, since the calorific value of the uppermost protective layer is equal to or more than the predetermined value, even if heat is rapidly transferred to the ink, the calorific value of the entire uppermost protective layer can be secured (the temperature can be maintained).
A uniform bubble film boiling is continuously generated in the ink, and the ink droplet can be formed stably.
【００３３】請求項１４に記載の発明では、請求項１〜
請求項１３に記載の発明において、前記発熱抵抗体と電
極との間に配置されこれらを電気的に接続する接続抵抗
体層を有し、前記接続抵抗体の幅が前記電極から前記発
熱抵抗体へと向かって幅が漸減されていることを特徴と
する。According to the fourteenth aspect of the present invention,
14. The heating resistor according to claim 13, further comprising a connection resistor layer disposed between the heating resistor and the electrode and electrically connecting the heating resistor and the electrode, wherein the width of the connection resistor is from the electrode to the heating resistor. The width is gradually reduced toward.
【００３４】これにより、電極から発熱抵抗体（エネル
ギー発生領域）に向かって抵抗値が徐々に減少すること
になるので、エネルギー損失を少なくすると共に、発熱
抵抗体の劣化を防止することができる。Thus, since the resistance value gradually decreases from the electrode toward the heating resistor (energy generating region), energy loss can be reduced and deterioration of the heating resistor can be prevented.
【００３５】請求項１５に記載の発明では、請求項１４
に記載の発明において、前記接続抵抗体層に、前記発熱
抵抗体と前記電極との中間の表面抵抗を有する中間抵抗
層が積層されていることを特徴とする。According to the fifteenth aspect, in the fourteenth aspect,
The present invention is characterized in that an intermediate resistance layer having an intermediate surface resistance between the heating resistor and the electrode is laminated on the connection resistor layer.
【００３６】これにより、電極から発熱抵抗体（エネル
ギー発生領域）との間に、これらの中間の表面抵抗値を
有する部分が存在することになるので、エネルギー損失
を少なくすると共に、発熱抵抗体の劣化を防止すること
ができる。As a result, there is a portion having an intermediate surface resistance value between the electrode and the heating resistor (energy generating region), so that the energy loss is reduced and the heating resistor is formed. Deterioration can be prevented.
【００３７】請求項１６に記載の発明では、請求項１〜
請求項１５のいずれかに記載の発明において、前記発熱
抵抗体が、この発熱抵抗体を駆動制御する駆動ＭＯＳト
ランジスターのゲート電極と同一の表面抵抗値を有する
多結晶Ｓｉで構成されていることを特徴とする。According to the sixteenth aspect of the present invention,
The invention according to claim 15, wherein the heating resistor is made of polycrystalline Si having the same surface resistance as a gate electrode of a driving MOS transistor for driving and controlling the heating resistor. Features.
【００３８】これにより、エネルギー発生領域において
多結晶Ｓｉの表面抵抗値を調整することなく、所望のビ
ット抵抗値を得ることができる。Thus, a desired bit resistance value can be obtained without adjusting the surface resistance value of polycrystalline Si in the energy generation region.
【００３９】請求項１７に記載の発明では、請求項１〜
請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記イン
ク吐出口が、前記発熱抵抗体の法線方向と略直交する方
向に形成され、前記発熱抵抗体の給電電極に接続される
給電部と帰路電極に接続される帰路部とが前記インク吐
出口と相反する方向に設けられていることを特徴とす
る。According to the seventeenth aspect of the present invention,
17. The power supply unit according to claim 16, wherein the ink ejection port is formed in a direction substantially orthogonal to a normal direction of the heating resistor, and a power supply unit connected to a power supply electrode of the heating resistor and a return path. A return path connected to the electrode is provided in a direction opposite to the ink ejection port.
【００４０】このようにインク吐出口を発熱抵抗体の法
線方向と略直交する方向に形成することで、いわゆるエ
ッジシューター方式のインクジェット記録ヘッドとされ
る。By forming the ink discharge ports in a direction substantially perpendicular to the normal direction of the heating resistor, a so-called edge shooter type ink jet recording head is obtained.
【００４１】また、発熱抵抗体の給電部と帰路部とをイ
ンク吐出口と相反する方向に設けることで、給電電極又
は帰路電極のいずれか一方を隣接する２ビットで共通化
することができる。これにより、発熱抵抗体（エネルギ
ー発生領域）及びインク吐出口の間隔を短くして高密度
で配置できる。また、電極（給電電極及び帰路電極）の
配線密度を下げることも可能になる。Further, by providing the power supply portion and the return path portion of the heating resistor in a direction opposite to the ink discharge port, one of the power supply electrode and the return path electrode can be shared by two adjacent bits. Thereby, the interval between the heating resistor (energy generation region) and the ink ejection port can be shortened and the ink ejection port can be arranged at a high density. Further, the wiring density of the electrodes (feeding electrode and return electrode) can be reduced.
【００４２】請求項１８に記載の発明では、請求項１〜
請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記イン
ク貯留室にインクを供給するインク供給口が前記発熱抵
抗体の法線方向と略直交する方向に形成され、前記発熱
抵抗体の給電電極に接続される給電部と帰路電極に接続
される帰路部とが前記インク供給口と相反する方向に設
けられていることを特徴とする。In the eighteenth aspect of the present invention,
17. The invention according to claim 16, wherein an ink supply port for supplying ink to the ink storage chamber is formed in a direction substantially orthogonal to a normal direction of the heating resistor, and a power supply electrode of the heating resistor is provided on a power supply electrode of the heating resistor. The power supply unit to be connected and the return path unit to be connected to the return path electrode are provided in directions opposite to the ink supply port.
【００４３】このように、インク供給口を発熱抵抗体の
法線方向と略直交する方向に形成することで、インク供
給口を発熱抵抗体と対面した位置に形成し、いわゆるル
ーフシューター方式のインクジェット記録ヘッドとする
ことができる。As described above, by forming the ink supply port in a direction substantially perpendicular to the normal direction of the heating resistor, the ink supply port is formed at a position facing the heating resistor. It can be a recording head.
【００４４】また、発熱抵抗体の給電部と帰路部とをイ
ンク供給口と相反する方向に設けることで、給電電極又
は帰路電極のいずれか一方を隣接する２ビットで共通化
することができる。これにより、発熱抵抗体（エネルギ
ー発生領域）及びインク吐出口の間隔を短くして高密度
で配置できる。また、電極（給電電極及び帰路電極）の
配線密度を下げることも可能になる。Further, by providing the power supply portion and the return path portion of the heating resistor in a direction opposite to the ink supply port, one of the power supply electrode and the return path electrode can be shared by two adjacent bits. Thereby, the interval between the heating resistor (energy generation region) and the ink ejection port can be shortened and the ink ejection port can be arranged at a high density. Further, the wiring density of the electrodes (feeding electrode and return electrode) can be reduced.
【００４５】請求項１９に記載の発明では、請求項１〜
請求項１８のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッ
ドと、画像情報に基づいて前記エネルギー印加手段を駆
動する駆動手段と、前記インクジェット記録ヘッドと前
記画像記録媒体とを画像記録媒体の記録面に沿った方向
へ相対移動させる移動手段と、を有することを特徴とす
る。According to the nineteenth aspect of the present invention,
19. The ink jet recording head according to claim 18, a driving unit that drives the energy applying unit based on image information, and the ink jet recording head and the image recording medium are arranged along a recording surface of the image recording medium. Moving means for relatively moving in the direction.
【００４６】このため、インクジェット記録ヘッドから
インクが画像記録媒体に向かって吐出し、さらに、移動
手段によってインクジェット記録ヘッドと画像記録媒体
とが画像記録媒体の記録面に沿った方向へ相対移動され
ることで、画像記録媒体の所定領域に所望の画像が記録
される。Therefore, the ink is ejected from the ink jet recording head toward the image recording medium, and the moving means relatively moves the ink jet recording head and the image recording medium in a direction along the recording surface of the image recording medium. Thus, a desired image is recorded in a predetermined area of the image recording medium.
【００４７】また、請求項１〜請求項１８のいずれかに
記載のインクジェット記録ヘッドを有するので、インク
吐出口を高密度で配置すると共に、同時駆動ビット数を
高め、高速での画像記録が可能になる。Since the ink jet recording head according to any one of claims 1 to 18 is provided, the ink discharge ports are arranged at a high density, the number of simultaneous drive bits is increased, and high-speed image recording is possible. become.
【００４８】[0048]
【発明の実施の形態】図１には、本発明の第１実施形態
のインクジェット記録ヘッド１０を備えたインクジェッ
ト記録装置１２が、一部を破断して示されている。ま
た、図２には、インクジェット記録ヘッド１０が部分的
に拡大して示されている。FIG. 1 shows an ink jet recording apparatus 12 equipped with an ink jet recording head 10 according to a first embodiment of the present invention, a part of which is cut away. FIG. 2 shows the inkjet recording head 10 partially enlarged.
【００４９】図１に示すように、インクジェット記録装
置１２は、インクジェット記録ヘッド１０が搭載された
キャリッジ１４を有している。キャリッジ１４は、イン
クジェット記録装置１２に設けられたシャフト１６に沿
って、主走査方向（矢印Ｍ方向）へ移動する。As shown in FIG. 1, the ink jet recording apparatus 12 has a carriage 14 on which the ink jet recording head 10 is mounted. The carriage 14 moves in the main scanning direction (direction of arrow M) along a shaft 16 provided in the ink jet recording apparatus 12.
【００５０】また、インクジェット記録装置１２には、
記録用紙１８を搬送する搬送ローラ２０が設けられてい
る。記録用紙１８は、搬送ローラ２０に挟持されて搬送
され、副走査方向（矢印Ｓ方向）へと移動する。Further, the ink jet recording apparatus 12 includes:
A transport roller 20 that transports the recording paper 18 is provided. The recording paper 18 is conveyed while being nipped by the conveying rollers 20, and moves in the sub-scanning direction (the direction of arrow S).
【００５１】インクジェット記録ヘッド１０にはインク
タンク２２が設けられており、このインクタンク２２
の、記録用紙１８との対向面側に、インクジェット記録
ヘッド１０が配置されている。The ink jet recording head 10 is provided with an ink tank 22.
The ink jet recording head 10 is disposed on the side facing the recording paper 18.
【００５２】図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、イン
クジェット記録ヘッド１０は、発熱体基板２４と、この
発熱体基板２４上に設けられた蓄熱層２６、発熱抵抗体
層２８、中間抵抗接着層３０、電極層３２、絶縁保護層
３４、金属保護層３６、第２電極層３８及び電極保護層
４０を有している。また、図２（Ａ）に示すように、イ
ンク室６４から後述する発熱領域４４へとインクを案内
する流路壁４２を有している。As shown in FIGS. 2B and 2C, the ink jet recording head 10 includes a heating element substrate 24, a heat storage layer 26, a heating resistor layer 28 provided on the heating element substrate 24, and an intermediate layer. It has a resistance adhesive layer 30, an electrode layer 32, an insulating protective layer 34, a metal protective layer 36, a second electrode layer 38, and an electrode protective layer 40. Further, as shown in FIG. 2 (A), the ink jet printer has a flow path wall 42 for guiding ink from the ink chamber 64 to a heat generating area 44 described later.
【００５３】発熱体基板２４は、上記した各層を堆積可
能で、インクジェット記録ヘッド１０に求められる所定
の電気的特性や熱的特性を満たすものであれば材質は限
定されないが、例えばＳｉにより構成することが好まし
い。The material of the heating element substrate 24 is not limited as long as it can deposit the above-mentioned layers and satisfies predetermined electrical and thermal characteristics required for the ink jet recording head 10, but is made of, for example, Si. Is preferred.
【００５４】蓄熱層２６は、発熱体基板２４上に熱酸化
膜を成長させることで形成されている。この蓄熱層２６
によって、発熱抵抗体４６で発生した熱エネルギーが蓄
積され、エネルギー効率が低下しないようになってい
る。蓄熱層２６の厚みば特に限定されないが、例えば
２．０μｍ程度とすることができる。The heat storage layer 26 is formed by growing a thermal oxide film on the heating element substrate 24. This heat storage layer 26
As a result, heat energy generated in the heating resistor 46 is accumulated, so that the energy efficiency does not decrease. The thickness of the heat storage layer 26 is not particularly limited, but may be, for example, about 2.0 μm.
【００５５】発熱抵抗体層２８、中間抵抗接着層３０及
び電極層３２は、例えばスパッタリング法によって連続
堆積されている。そして、発熱体基板２４から遠くに位
置する側から電極層３２、中間抵抗接着層３０及び発熱
抵抗体層２８の順に描画されている。The heating resistor layer 28, the intermediate resistance adhesive layer 30 and the electrode layer 32 are continuously deposited by, for example, a sputtering method. The electrode layer 32, the intermediate resistance adhesive layer 30, and the heating resistor layer 28 are drawn in this order from the side located far from the heating element substrate 24.
【００５６】発熱抵抗体層２８は、固有抵抗値（素材自
体の抵抗率）の比較的低い素材（例えば１５０〜２５０
Ω・ｃｍの素材）によって構成されている。そして、こ
の素材によって、発熱領域４４の幅Ｗ１よりも狭い幅Ｗ
２を有し、一定方向に等間隔で並べられた複数の発熱部
４８と、これら発熱部４８を電気的に直列接続する接続
部５０とが形成されている。これらの発熱部４８と接続
部５０とによって、平面視にて略Ｍ字状の発熱抵抗体４
６が構成されると共に、発熱部４８が配置された領域お
よびその近傍が発熱領域４４になっている。発熱抵抗体
４６は、一定方向（本実施形態ではインク室６４の長手
方向と同方向）に沿って一定間隔をあけて複数配列され
ている。なお、発熱部４８の数を本実施形態では４本と
しているが、本数は特に限定されず、発熱領域４４の形
状や、求められるビット抵抗値等との関係において適切
な本数とされる。The heating resistor layer 28 is made of a material having a relatively low specific resistance (resistivity of the material itself) (for example, 150 to 250).
Ω · cm). Then, due to this material, the width W smaller than the width W1 of the heat generating region 44 is obtained.
2, a plurality of heat generating parts 48 arranged at regular intervals in a certain direction, and a connection part 50 for electrically connecting these heat generating parts 48 in series are formed. The heat generating portion 48 and the connection portion 50 form a substantially M-shaped heat generating resistor 4 in plan view.
6 and the area where the heat generating portion 48 is arranged and the vicinity thereof are the heat generating area 44. A plurality of heating resistors 46 are arranged at regular intervals along a certain direction (in this embodiment, the same direction as the longitudinal direction of the ink chamber 64). Although the number of the heat generating portions 48 is four in the present embodiment, the number is not particularly limited, and may be an appropriate number in relation to the shape of the heat generating region 44 and the required bit resistance value.
【００５７】接続部５０は、図２（Ａ）からも分かるよ
うに平面視にて外側及び内側が湾曲されて、全体として
丸みを持たせて形成されている。このように丸みを持た
せることで、接続部５０に角張った部分や屈曲した部分
が無くなるので、これらの部分への電流密度の集中が防
止され、発熱抵抗体４６の劣化が長期にわたって防止さ
れる。As can be seen from FIG. 2A, the connecting portion 50 is formed such that the outer and inner sides are curved in a plan view, and the whole is rounded. By providing the roundness in this way, the connection portion 50 has no angular or bent portions, so that the current density is prevented from being concentrated on these portions, and the deterioration of the heating resistor 46 is prevented for a long time. .
【００５８】また、接続部５０の幅Ｗ３は、発熱部４８
の幅Ｗ２よりも広く形成されており、接続部５０の抵抗
値は発熱部４８の抵抗値よりも低くなっている。これに
よっても、接続部５０への電流密度の集中が防止され、
発熱抵抗体４６の劣化が長期にわたって防止される。The width W3 of the connecting portion 50 is determined by the heat generating portion 48.
, And the resistance value of the connection portion 50 is lower than the resistance value of the heating portion 48. This also prevents the current density from being concentrated on the connection portion 50,
The deterioration of the heating resistor 46 is prevented for a long time.
【００５９】発熱部４８どうしの間隔は、発熱領域４４
において均一な熱分布を得るためには狭いほうが好まし
いが、製造工程において一般的にフィトリソグラフィ・
エッチングが用いられることを考慮すると、歩留まりを
向上させる観点からは０．１μｍ以上とすることが好ま
しい。また、上記したように均一な熱分布を短時間で得
る観点からは、６．０μｍ以下とすることが好ましい。The interval between the heat generating parts 48 is
In order to obtain a uniform heat distribution in the process, it is preferable to use a narrower one.
Considering that etching is used, the thickness is preferably 0.1 μm or more from the viewpoint of improving the yield. In addition, from the viewpoint of obtaining a uniform heat distribution in a short time as described above, the thickness is preferably 6.0 μm or less.
【００６０】図３に詳細に示すように、発熱部４８は、
その幅方向両端の境界部分が発熱体基板２４の表面に対
して所定の傾斜角θで傾斜するように形成されている。
傾斜角θとしては、２０度以上７５度以下とされてい
る。このように、傾斜角θを７５度以下とすることで、
後述する保護層５２の表面の凹凸の高低差を小さくする
ことが可能になっている。このように境界部分に傾斜を
持たせて形成する方法としては、例えば、ドライエッチ
ング法によって描画される際にエッチングマスクとなる
フォトレジスト境界形状に傾斜を持たせる方法や、エッ
チング中に酸素ガスをより多く導入する方法等を挙げる
ことができる。なお、保護層５２の表面の凹凸の高低差
を小さくする（保護層５２の表面を平坦にする）観点か
らは、傾斜角θをより小さくすることが好ましいが、傾
斜角θをあまりに小さくすると、発熱部４８に断面積の
小さい部分が生じるため、この部分で高密度電流が生
じ、発熱部４８の寿命が短くなる。これに対し、上記し
たように傾斜角θを２０度以上とすることで、発熱部４
８での高密度電流の発生を防止し、長寿命化を図ること
が可能になる。As shown in detail in FIG.
The boundary portions at both ends in the width direction are formed so as to be inclined at a predetermined inclination angle θ with respect to the surface of the heating element substrate 24.
The inclination angle θ is set to be not less than 20 degrees and not more than 75 degrees. Thus, by setting the inclination angle θ to 75 degrees or less,
It is possible to reduce the difference in height of the unevenness on the surface of the protective layer 52 described later. As a method of forming the boundary portion with an inclination in this way, for example, a method of giving an inclination to a photoresist boundary shape serving as an etching mask when drawing by a dry etching method, or a method of using an oxygen gas during etching. There can be mentioned a method of introducing more. In addition, from the viewpoint of reducing the height difference of the unevenness on the surface of the protective layer 52 (flattening the surface of the protective layer 52), it is preferable to make the inclination angle θ smaller, but if the inclination angle θ is made too small, Since a portion having a small cross-sectional area is formed in the heat generating portion 48, a high-density current is generated in this portion, and the life of the heat generating portion 48 is shortened. In contrast, by setting the inclination angle θ to 20 degrees or more as described above,
8 can be prevented from generating high-density current, and the life can be extended.
【００６１】発熱抵抗体層２８の厚みは、発熱部４８の
長さ、幅及び固有抵抗値と、発熱抵抗体４６に求められ
るビット抵抗値との関係から決定されるが、０．３μｍ
以上２．０μｍ以下とすることが好ましい。０．３μｍ
未満では、発熱抵抗体層２８を連続した膜状に形成する
ことが難しく、信頼性に欠ける。２．０μｍを超える
と、後述するように、保護層５２（絶縁保護層３４及び
金属保護層３６）の表面の平坦性確保が困難になること
がある。The thickness of the heating resistor layer 28 is determined from the relationship between the length, width and specific resistance of the heating portion 48 and the bit resistance value required for the heating resistor 46, and is 0.3 μm.
It is preferable to set the thickness to 2.0 μm or less. 0.3 μm
If it is less than 10, it is difficult to form the heating resistor layer 28 in a continuous film shape, and the reliability is lacking. If it exceeds 2.0 μm, as described later, it may be difficult to secure the flatness of the surface of the protective layer 52 (the insulating protective layer 34 and the metal protective layer 36).
【００６２】発熱抵抗体層２８を構成する素材として
は、例えばＴａ2Ｎ、ＴａＡｌ、ＨｆＢ2等を使用するこ
とができるが、特にＴａ2Ｎは、耐熱性及び電流密度耐
性に優れ、しかも抵抗温度係数が低い（数１０ｐｐｍ程
度）ために温度上昇による抵抗値変化が実質的に無視で
きるので、好ましい。As a material constituting the heating resistor layer 28, for example, Ta 2 N, TaAl, HfB 2 or the like can be used. In particular, Ta 2 N is excellent in heat resistance and current density resistance, and has a high resistance. Since the temperature coefficient is low (several tens of ppm), the change in resistance due to temperature rise can be substantially ignored.
【００６３】中間抵抗接着層３０は、発熱抵抗体層２８
と電極層３２の間に積層されており、発熱抵抗体層２８
と電極層３２とが十分な接着力で接着されるように作用
している。The intermediate resistance adhesive layer 30 is composed of the heating resistor layer 28
And the heating resistor layer 28
And the electrode layer 32 so as to be bonded with a sufficient bonding force.
【００６４】また、中間抵抗接着層３０は、発熱抵抗体
層２８と電極層３２とのそれぞれの中間の表面抵抗値を
有するように、その素材及び厚みが決められている。こ
のような中間の表面抵抗値を有する中間抵抗接着層３０
が接続部５０を被覆するように描画配置されることで、
接続部５０での不要な発熱を阻止して、接続部５０での
電流密度集中を阻止している。また、接続部５０での不
要な発熱が阻止されることで、実質的に発熱部４８のみ
が発熱することになり、発熱領域４４を所望の範囲に規
定することが可能になっている。なお、発熱領域４４の
形状は特に限定されないが、本実施形態のインクジェッ
ト記録ヘッド１０ではいわゆるルーフシューター方式と
されているため、発熱領域４４は平面視にて略正方形状
とされている。The material and thickness of the intermediate resistance adhesive layer 30 are determined so as to have an intermediate surface resistance between the heating resistor layer 28 and the electrode layer 32. The intermediate resistance adhesive layer 30 having such an intermediate surface resistance value
Are drawn and arranged so as to cover the connection part 50,
Unnecessary heat generation at the connection portion 50 is prevented, and current density concentration at the connection portion 50 is prevented. Further, since unnecessary heat generation at the connection portion 50 is prevented, substantially only the heat generation portion 48 generates heat, and the heat generation region 44 can be defined in a desired range. The shape of the heat generating area 44 is not particularly limited. However, since the inkjet recording head 10 of the present embodiment employs a so-called roof shooter method, the heat generating area 44 has a substantially square shape in plan view.
【００６５】さらに、中間抵抗接着層３０は、図２
（Ａ）から分かるように、発熱抵抗体層２８のうち、後
述する共通電極５６及び制御電極５８と発熱領域４４
（より厳密には、発熱領域４４を構成する発熱部４８）
とを結ぶ電極接続部５４上にも、共通電極５６又は制御
電極５８から発熱領域４４に向かって次第に幅狭となる
ように設けられている。これにより、共通電極５６又は
制御電極５８から発熱領域４４に向かって抵抗値が漸減
するので、この部分の発熱抵抗体層２８においても不要
な発熱が阻止される。Further, the intermediate resistance adhesive layer 30 is formed as shown in FIG.
As can be seen from (A), the common electrode 56 and the control electrode 58, which will be described later, and the heat generating area 44 of the heat generating resistor layer 28.
(Strictly speaking, the heat generating portion 48 that forms the heat generating region 44)
Are also provided on the electrode connecting portion 54 connecting the common electrode 56 and the control electrode 58 so as to gradually become narrower toward the heat generating region 44. As a result, the resistance value gradually decreases from the common electrode 56 or the control electrode 58 toward the heat generating region 44, so that unnecessary heat generation is also prevented in this portion of the heat generating resistor layer 28.
【００６６】電極層３２は、隣接する２ビットの発熱領
域４４に対して共通とされた共通電極５６と、発熱領域
４４ごとに配設された制御電極５８と、が構成されるよ
うに描画されている。共通電極５６は、後述する第２電
極６０を介して電源部に接続されており、共通電極５６
が給電電極として作用している。これに対し、制御電極
５８には、図示しない駆動ＭＯＳトランジスターを含ん
で構成された制御回路に接続されており、画像情報に応
じて発熱領域４４が発熱するように、発熱抵抗体４６へ
の電流が制御されるようになっている。The electrode layer 32 is drawn so that a common electrode 56 common to the adjacent two-bit heating regions 44 and a control electrode 58 provided for each heating region 44 are formed. ing. The common electrode 56 is connected to a power supply unit via a second electrode 60 described later.
Functions as a power supply electrode. On the other hand, the control electrode 58 is connected to a control circuit including a driving MOS transistor (not shown), and the current flowing to the heating resistor 46 is generated so that the heating region 44 generates heat in accordance with image information. Is controlled.
【００６７】電極層３２上には、絶縁性の高い無機材料
等で構成された絶縁保護層３４が堆積され、さらに絶縁
保護層３４上に金属製の金属保護層３６が堆積されてい
る。これら絶縁保護層３４及び金属保護層３６によっ
て、本発明の保護層５２が構成されている。On the electrode layer 32, an insulating protective layer 34 made of a highly insulating inorganic material or the like is deposited, and on the insulating protective layer 34, a metal protective layer 36 made of metal is deposited. The insulating protective layer 34 and the metal protective layer 36 constitute the protective layer 52 of the present invention.
【００６８】絶縁保護層３４及び金属保護層３６を堆積
する方法は特に限定されないが、例えば、絶縁保護層３
４をＣＶＤ法によって堆積し、発熱抵抗体４６の近傍の
オーバーハング部（不自然に突起した部分）を一旦除去
した後、再度絶縁保護層３４を堆積する（エッチバック
法）。さらに、金属保護層３６をスパッタリング法によ
り堆積する。このような工程によって堆積することで、
図３からも分かるように、保護層５２の表面の山部と谷
部との高さの差を０．１μｍ以下に抑えることが可能と
なり、高い表面平坦性を確保することができるので、好
ましい。特に、エッチバック法を用いて保護層５２を堆
積することで、例えば発熱抵抗体４６の厚みが２．０μ
ｍ程度ある場合でも、保護層５２の表面での山部と谷部
との高さの差を１．０μｍ以下に抑えることが可能とな
る。The method for depositing the insulating protective layer 34 and the metal protective layer 36 is not particularly limited.
4 is deposited by a CVD method, and after removing an overhang portion (unnaturally protruding portion) near the heating resistor 46, the insulating protection layer 34 is deposited again (etchback method). Further, a metal protective layer 36 is deposited by a sputtering method. By depositing by such a process,
As can be seen from FIG. 3, the height difference between the peaks and the valleys on the surface of the protective layer 52 can be suppressed to 0.1 μm or less, and high surface flatness can be ensured. . In particular, by depositing the protective layer 52 using an etch-back method, for example, the thickness of the heating resistor 46 becomes 2.0 μm.
Even when the distance is about m, the height difference between the peak and the valley on the surface of the protective layer 52 can be suppressed to 1.0 μm or less.
【００６９】なお、発熱領域４４において均一なバブル
膜沸騰を生成し、安定してインク滴を形成するために
は、発熱抵抗体４６で発生した熱を速やかに保護層５２
の表面に伝えることが必要である。このような観点か
ら、保護層５２の素材の密度をρ、比熱をｃ、熱伝導率
をλとするとき、λ／（ρｃ）≧１．０×１０-6（ｍ2
／ｓｅｃ）を満たす素材によって保護層５２を構成する
ことで、発熱抵抗体４６で発生した熱を速やかに保護層
５２の表面に伝えることが可能になる。また、同様の観
点から、保護層５２の厚みを３．０μｍ以下とすること
によっても、発熱抵抗体４６で発生した熱を速やかに保
護層５２の表面に伝えることが可能になる。これらの条
件は、単独で本実施形態の保護層５２に適用してもよい
が、併用することで、発熱抵抗体４６で発生した熱をよ
り速やかに保護層５２の表面に伝えることが可能にな
る。In order to generate a uniform bubble film boiling in the heat generating region 44 and stably form ink droplets, the heat generated in the heat generating resistor 46 is quickly transferred to the protective layer 52.
It is necessary to tell the surface. From such a viewpoint, when the density of the material of the protective layer 52 is ρ, the specific heat is c, and the thermal conductivity is λ, λ / (ρc) ≧ 1.0 × 10 −6 (m 2
By forming the protective layer 52 with a material that satisfies / sec), the heat generated by the heating resistor 46 can be quickly transmitted to the surface of the protective layer 52. Further, from the same viewpoint, by setting the thickness of the protective layer 52 to 3.0 μm or less, the heat generated by the heating resistor 46 can be quickly transmitted to the surface of the protective layer 52. These conditions may be applied independently to the protective layer 52 of the present embodiment, but by using them together, the heat generated by the heat generating resistor 46 can be more quickly transmitted to the surface of the protective layer 52. Become.
【００７０】また、金属保護層３６の表面は直接インク
に接触しているため、インクに急激に熱が伝わった場合
でも、次のバブル膜沸騰に備えて金属保護層３６が十分
な熱量を有し、一定値以上の温度に維持されていること
が好ましい。かかる観点から、金属保護層３６の素材の
密度をρs、比熱をｃsとするとき、ρsｃs≧２．０×１
０-6（Ｊ／ｍ3Ｋ）を満たす素材により金属保護層３６
を構成すると、金属保護層３６は大きな熱容量を有する
ことになるため、急激にインクに熱を奪われた場合で
も、金属保護層３６は次のバブル膜形成に必要な温度に
維持される。Since the surface of the metal protective layer 36 is in direct contact with the ink, even if heat is rapidly transmitted to the ink, the metal protective layer 36 has a sufficient amount of heat in preparation for the next bubble film boiling. However, it is preferable that the temperature is maintained at a certain value or more. From this viewpoint, when the density of the material of the metal protective layer 36 is ρ s and the specific heat is c s , ρ s c s ≧ 2.0 × 1
0 -6 (J / m 3 K ) metallic protective layer 36 of a material satisfying the
In this case, the metal protective layer 36 has a large heat capacity, so that even if the ink is suddenly deprived of heat, the metal protective layer 36 is maintained at a temperature necessary for forming the next bubble film.
【００７１】なお、本実施形態では保護層５２を絶縁保
護層３４と金属保護層３６との２層構造としているが、
さらに多くの層によって保護層５２を構成してもよい。
この場合でも、最上層、すなわちインクに接触する層の
素材の密度をρs、比熱をｃsとして、ρsｃs≧２．０×
１０-6（Ｊ／ｍ3Ｋ）を満たす素材により最上層を構成
と、最上層は急激にインクに熱を奪われた場合でも次の
バブル膜形成に必要な温度に維持される。In this embodiment, the protective layer 52 has a two-layer structure of the insulating protective layer 34 and the metal protective layer 36.
The protective layer 52 may be composed of more layers.
Also in this case, assuming that the density of the material of the uppermost layer, that is, the layer in contact with the ink is ρ s and the specific heat is c s , ρ s c s ≧ 2.0 ×
When the uppermost layer is made of a material satisfying 10 −6 (J / m 3 K), even if the ink is suddenly deprived of heat, the uppermost layer is maintained at a temperature required for the next bubble film formation.
【００７２】上記した条件を満たすための絶縁保護層３
４の素材としては、例えば窒化珪素、炭化珪素、酸窒化
珪素、酸化アルミニウム等の無機材料を挙げることがで
きる。また、金属保護層３６の素材としては、Ｔａ、
Ｗ、Ｎｂ、Ｚｒを好適に使用することができる。The insulating protective layer 3 for satisfying the above conditions
Examples of the material 4 include inorganic materials such as silicon nitride, silicon carbide, silicon oxynitride, and aluminum oxide. The material of the metal protective layer 36 is Ta,
W, Nb, and Zr can be suitably used.
【００７３】保護層５２上には、第２電極層４０が堆積
・描画されて第２電極６０が形成され、さらに第２電極
６０を保護する第２電極保護層６２が堆積・描画されて
いる。第２電極６０は全ての共通電極５６と図示しない
電源部とを接続するように設けられる。これにより、全
ての発熱抵抗体４６が電源部と接続されて駆動可能にな
る。On the protective layer 52, the second electrode layer 40 is deposited and drawn to form a second electrode 60, and a second electrode protective layer 62 for protecting the second electrode 60 is deposited and drawn. . The second electrode 60 is provided so as to connect all the common electrodes 56 to a power supply unit (not shown). Thereby, all the heating resistors 46 are connected to the power supply unit and can be driven.
【００７４】さらに、第２電極保護層６２上に流路壁層
（図示省略）を堆積・描画し、図１（Ａ）に二点鎖線で
示すように流路壁４２を形成して、インク室６４から発
熱領域４４にインクを導くインク供給口６６を構成す
る。また、発熱抵抗体４６に対向する部分（図２（Ｂ）
及び（Ｃ）における右側）には、インク吐出口（図示省
略）が形成され、ルーフシュータ方式のインクジェット
記録ヘッドとされる。インク供給口６６とインク吐出口
との間の部分は、供給されたインクが貯留されると共
に、この貯留されたインクに発熱抵抗体４６から熱エネ
ルギーを印加するインク貯留室６８とされている。Further, a flow path wall layer (not shown) is deposited and drawn on the second electrode protection layer 62, and a flow path wall 42 is formed as shown by a two-dot chain line in FIG. An ink supply port 66 for guiding ink from the chamber 64 to the heat generating area 44 is formed. Further, a portion facing the heating resistor 46 (FIG. 2B)
In addition, ink discharge ports (not shown) are formed on the right side in (C) and (C) to form a roof shooter type ink jet recording head. A portion between the ink supply port 66 and the ink discharge port is an ink storage chamber 68 for storing the supplied ink and applying thermal energy from the heating resistor 46 to the stored ink.
【００７５】なお、図２（Ａ）や、後述する図４
（Ａ）、図５（Ａ）及び図６（Ａ）等において、図示の
便宜上流路壁４２、インク供給口６６、インク貯留室６
８は１つの発熱抵抗体に対応したもののみ図示している
が、発熱抵抗体の全てにこれらの部材が設けられる。Note that FIG. 2A and FIG.
5 (A), FIG. 5 (A) and FIG. 6 (A), for convenience of illustration, the flow path wall 42, the ink supply port 66, the ink storage chamber 6
Although 8 shows only one corresponding to one heating resistor, these members are provided for all the heating resistors.
【００７６】また、発熱抵抗体４６、共通電極５６、制
御電極５８、インク供給口６６等をインク室６４の長手
方向両側（図１（Ａでは、インク室６４の上下）に設け
ると共に、片側の発熱領域４４の中央に、その反対側の
発熱領域４４が配置されて、いわゆる千鳥配列とされて
いる。Further, the heating resistor 46, the common electrode 56, the control electrode 58, the ink supply port 66 and the like are provided on both sides in the longitudinal direction of the ink chamber 64 (in FIG. 1A (up and down of the ink chamber 64 in FIG. 1A). At the center of the heat generating area 44, a heat generating area 44 on the opposite side is arranged, so that the heat generating area 44 is in a so-called staggered arrangement.
【００７７】このような構成とされた本実施形態のイン
クジェット記録ヘッド１０では、図示しない制御回路に
よって、画像情報に対応した特定の発熱抵抗体４６が駆
動（通電）されるように制御される。駆動された発熱抵
抗体４６の熱によって、インク供給口６６内のインクに
熱が伝わり、バブル膜が形成されて、インク吐出口から
記録用紙１８（図１参照）にインク滴が吐出される。そ
して、このようにインク滴を吐出しつつ、図１に示すよ
うに、キャリッジ１４が主走査方向に移動し、記録用紙
１８が副走査方向に搬送されることで、記録用紙１８に
所望の画像が形成される。In the ink jet recording head 10 of this embodiment having such a configuration, a control circuit (not shown) controls the specific heating resistor 46 corresponding to the image information to be driven (energized). The heat of the driven heating resistor 46 transfers the heat to the ink in the ink supply port 66 to form a bubble film, and ink droplets are ejected from the ink ejection port onto the recording paper 18 (see FIG. 1). As shown in FIG. 1, the carriage 14 moves in the main scanning direction while the ink droplets are ejected, and the recording paper 18 is conveyed in the sub-scanning direction. Is formed.
【００７８】ここで、本実施形態のインクジェット記録
ヘッド１０では、発熱領域４４を、この発熱領域４４の
幅よりも狭い幅を有する発熱部４８によって構成してい
る。これにより、発熱領域４４と同幅の発熱抵抗体を配
置した場合と比較して、より高いビット抵抗値となる。
このため、１ビット当たりの電流が少なくて済み、同時
駆動ビット数を上げることが可能になる。特に、本実施
形態のインクジェット記録ヘッド１０のような、いわゆ
るルーフシューター方式のインクジェット記録ヘッドで
は、発熱領域が略正方形状とされて発熱領域の幅と長さ
が概ね一致していることが多いため、発熱領域と同幅の
発熱抵抗体を配置した構成ではビット抵抗値が数１０Ω
程度に留まり、同時駆動ビット数も高々８ビット程度と
なることが多い。しかし、本実施形態のように、発熱領
域４４よりも幅狭の発熱部４８で発熱領域４４を構成す
ることで、ルーフシューター方式のインクジェット記録
ヘッドであっても、ビット抵抗値を高くして（例えば発
熱領域と同幅の発熱抵抗体を配置した場合の２０倍程
度）同時駆動ビット数を上げることができる。なお、ビ
ット抵抗値の具体的数値は、インクジェット記録ヘッド
１０に求められる仕様や特性に応じて決定されるが、従
来のインクジェット記録ヘッドに代えて本実施形態のイ
ンクジェット記録ヘッド１０の構成とした場合、１００
Ω以上１０００Ω以下とすることが可能である。Here, in the ink jet recording head 10 of this embodiment, the heat generating area 44 is constituted by the heat generating section 48 having a width smaller than the width of the heat generating area 44. As a result, a higher bit resistance value is obtained as compared with the case where a heating resistor having the same width as the heating region 44 is arranged.
Therefore, the current per bit is small, and the number of simultaneously driven bits can be increased. In particular, in a so-called roof shooter type ink jet recording head, such as the ink jet recording head 10 of the present embodiment, the heat generating region is generally formed in a substantially square shape, and the width and the length of the heat generating region generally coincide with each other. In a configuration in which a heating resistor having the same width as the heating region is arranged, the bit resistance value is several tens Ω.
In many cases, the number of simultaneously driven bits is at most about 8 bits. However, as in the present embodiment, by forming the heat generating area 44 with the heat generating section 48 narrower than the heat generating area 44, the bit resistance value can be increased even in the roof shooter type inkjet recording head ( For example, the number of simultaneous drive bits can be increased (about 20 times that of the case where a heating resistor having the same width as the heating area is arranged). The specific numerical value of the bit resistance value is determined according to the specifications and characteristics required for the ink jet recording head 10. However, when the configuration of the ink jet recording head 10 of the present embodiment is used instead of the conventional ink jet recording head. , 100
It is possible to make it Ω or more and 1000 Ω or less.
【００７９】しかも、このようにビット抵抗値を高くす
るために、固有抵抗値の大きな素材を使用して発熱抵抗
体４６を構成する必要がなく、固有抵抗値の小さな素材
で発熱抵抗体４６を構成できる。このため、インク吐出
を繰り返しても、固有抵抗値の変動や、これに伴うビッ
ト抵抗値の変化が極めて少なく、安定してインク吐出を
行うことができる。Further, in order to increase the bit resistance value in this way, it is not necessary to form the heating resistor 46 using a material having a large specific resistance value, and the heating resistor 46 is made of a material having a small specific resistance value. Can be configured. For this reason, even if the ink ejection is repeated, the fluctuation of the specific resistance value and the change of the bit resistance value associated therewith are extremely small, and the ink can be stably ejected.
【００８０】また、発熱領域４４において並べて配置さ
れた発熱部４８を接続部５０によって接続し、全体とし
て発熱抵抗体４６を略Ｍ字状とすることで、共通電極５
６（給電電極）と制御電極５８（帰路電極）とを同一方
向に設けることが可能になっている。そして、発熱抵抗
体４６を中心として、共通電極５６および制御電極５８
を設けた側と反対側にインク供給口６６を配置すること
で、共通電極５６や制御電極５８の影響を受けずにイン
ク供給口６６から発熱抵抗体４６（発熱領域４４）まで
の距離を短くすることが可能になっている。このため、
発熱領域４４に対応するインク貯留室へのインク再供給
に要する時間が短くなり、インク再供給性が高くなって
いる。Further, the heat generating portions 48 arranged side by side in the heat generating region 44 are connected by the connecting portion 50, and the heat generating resistor 46 is made substantially M-shaped as a whole, so that the common electrode 5 is formed.
6 (feeding electrode) and control electrode 58 (return electrode) can be provided in the same direction. Then, the common electrode 56 and the control electrode 58 are centered on the heating resistor 46.
By arranging the ink supply port 66 on the side opposite to the side where the ink is provided, the distance from the ink supply port 66 to the heating resistor 46 (the heating area 44) can be shortened without being affected by the common electrode 56 and the control electrode 58. It is possible to do. For this reason,
The time required for re-supplying the ink to the ink storage chamber corresponding to the heat generating region 44 is shortened, and the re-supply property of the ink is increased.
【００８１】なお、このように給電電極と帰路電極とを
同一方向に設けるための構成は、上記したものに限定さ
れない。すなわち、発熱領域４４より幅狭とされた直線
部を適切に配置することで発熱領域４４を構成すると共
に給電電極と帰路電極とを同一方向に設けることが可能
である。例えば、発熱部４８の数を偶数とすれば、給電
電極と帰路電極とを同一方向に設けることが可能にな
る。The configuration for providing the power supply electrode and the return electrode in the same direction as described above is not limited to the above. That is, by appropriately arranging the linear portions narrower than the heat generating region 44, the heat generating region 44 can be formed, and the power supply electrode and the return electrode can be provided in the same direction. For example, if the number of the heat generating portions 48 is an even number, the power supply electrode and the return electrode can be provided in the same direction.
【００８２】さらに、本実施形態のインクジェット記録
ヘッド１０では、インク室６４の長手方向両側に発熱抵
抗体４６、共通電極５６、制御電極５８、インク供給口
６６等を設けると共に、片側の発熱領域４４の中央に、
その反対側の発熱領域４４が配置される、いわゆる千鳥
配列とされている。これにより、インク室６４の長手方
向片側だけに配置した場合の２倍の解像度を得ることが
できる。Further, in the ink jet recording head 10 of this embodiment, the heating resistor 46, the common electrode 56, the control electrode 58, the ink supply port 66, etc. are provided on both sides in the longitudinal direction of the ink chamber 64, and the heating area 44 on one side. In the center of
The so-called staggered arrangement in which the heat generating regions 44 on the opposite side are arranged is provided. This makes it possible to obtain twice the resolution of the case where the ink chamber 64 is disposed on only one side in the longitudinal direction.
【００８３】図４には、本発明の第２実施形態のインク
ジェット記録ヘッド１２０が示されている。以下、第１
実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号
を付して説明を省略する。FIG. 4 shows an ink jet recording head 120 according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, the first
The same reference numerals are given to the same components, members, and the like as those in the embodiment, and description thereof will be omitted.
【００８４】第２実施形態のインクジェット記録ヘッド
１２０では、インク供給口６６が共通電極５６及び制御
電極５８と同じ側に形成され、インク吐出口１２２が、
発熱領域４４を挟んでインク供給口６６の反対側に形成
された、いわゆるエッジシューター方式のインクジェッ
ト記録ヘッドとされている。In the ink jet recording head 120 of the second embodiment, the ink supply port 66 is formed on the same side as the common electrode 56 and the control electrode 58, and the ink discharge port 122 is
This is a so-called edge shooter type ink jet recording head formed on the opposite side of the ink supply port 66 with the heat generating area 44 interposed therebetween.
【００８５】また、一般にエッジシューター方式のイン
クジェット記録ヘッドでは、発熱領域として長方形状
（縦横比が概ね２．５倍程度）のものが採用されるた
め、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１２０にお
いても、発熱領域１２４を長方形状としている。In general, an edge-shooter type ink jet recording head employs a rectangular heat generating region (having an aspect ratio of about 2.5 times). The heat generating region 124 has a rectangular shape.
【００８６】このように発熱領域１２４を長方形状とし
たことに対応して、発熱抵抗体１２６を構成する発熱部
１２８を、第１実施形態よりも相対的に細長い形状に形
成している。In response to the rectangular shape of the heat generating region 124, the heat generating portion 128 forming the heat generating resistor 126 is formed in a relatively elongated shape compared to the first embodiment.
【００８７】また、第２実施形態のインクジェット記録
ヘッド１２０では、発熱領域１２４はインク室６４の長
手方向片側にのみ配置されている。In the ink jet recording head 120 according to the second embodiment, the heat generating area 124 is arranged only on one side of the ink chamber 64 in the longitudinal direction.
【００８８】上記以外は、第１実施形態のインクジェッ
ト記録ヘッド１０と同一構成とされており、インクジェ
ット記録ヘッド１２０の製造工程も第１実施形態と略同
一とされる。Except for the above, the configuration is the same as that of the ink jet recording head 10 of the first embodiment, and the manufacturing process of the ink jet recording head 120 is substantially the same as that of the first embodiment.
【００８９】このような構成とされた第２実施形態のイ
ンクジェット記録ヘッド１２０においても、発熱抵抗体
１２６の発熱部１２８は、発熱領域１２４よりも幅狭と
されており、発熱領域１２４と同幅の発熱抵抗体を配置
した場合と比較して、より高いビット抵抗値となる。こ
のため、１ビット当たりの電流が少なくて済み、同時駆
動ビット数を上げることが可能になる。In the ink jet recording head 120 according to the second embodiment having such a configuration, the heat generating portion 128 of the heat generating resistor 126 is narrower than the heat generating region 124 and has the same width as the heat generating region 124. The bit resistance value becomes higher as compared with the case where the heating resistor is disposed. Therefore, the current per bit is small, and the number of simultaneously driven bits can be increased.
【００９０】しかも、このようにビット抵抗値を高くす
るために、固有抵抗値の大きな素材を使用して発熱抵抗
体１２６を構成する必要がなく、固有抵抗値の小さな素
材で発熱抵抗体１２６を構成できる。このため、インク
吐出を繰り返しても、固有抵抗値の変動や、これに伴う
ビット抵抗値の変化が極めて少なく、安定してインク吐
出を行うことができる。Further, in order to increase the bit resistance as described above, it is not necessary to form the heating resistor 126 using a material having a large specific resistance value, and the heating resistor 126 is formed of a material having a small specific resistance value. Can be configured. For this reason, even if the ink ejection is repeated, the fluctuation of the specific resistance value and the change of the bit resistance value associated therewith are extremely small, and the ink can be stably ejected.
【００９１】図５には、本発明の第３実施形態のインク
ジェット記録ヘッド１３０が示されている。以下、第１
実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号
を付して説明を省略する。FIG. 5 shows an ink jet recording head 130 according to a third embodiment of the present invention. Hereinafter, the first
The same reference numerals are given to the same components, members, and the like as those in the embodiment, and description thereof will be omitted.
【００９２】第３実施形態のインクジェット記録ヘッド
１３０はエッジシューター方式とされているが、第２実
施形態のインクジェット記録ヘッド１２０と異なり、共
通電極５６と制御電極５８とが、発熱領域１３４を挟ん
で反対側に配置されている。また、インク供給口は制御
電極５８側に、インク吐出口１３２は共通電極５６側に
それぞれ配置されている。Although the ink jet recording head 130 of the third embodiment is of the edge shooter type, unlike the ink jet recording head 120 of the second embodiment, the common electrode 56 and the control electrode 58 sandwich the heat generating region 134. It is located on the opposite side. The ink supply port is disposed on the control electrode 58 side, and the ink discharge port 132 is disposed on the common electrode 56 side.
【００９３】発熱抵抗体１３６を構成する発熱部１３８
は、その長手方向が発熱領域１３４の長手方向と一致す
る向きとされ、発熱領域１３４の幅方向に沿って一定間
隔をあけて複数配置されている。また、接続部１３９
が、これら複数の発熱部１３８が並列接続されるように
共通電極５６及び制御電極５８との間に形成されてい
る。これにより、発熱抵抗体１３６は全体として平面視
にて柵状に形成されている。Heating section 138 forming heating resistor 136
Are arranged in such a manner that the longitudinal direction thereof coincides with the longitudinal direction of the heat generating region 134, and are arranged at a certain interval along the width direction of the heat generating region 134. Also, the connection unit 139
Are formed between the common electrode 56 and the control electrode 58 so that the plurality of heat generating portions 138 are connected in parallel. Thereby, the heating resistor 136 is formed in a fence shape as a whole in plan view.
【００９４】また、第３実施形態の発熱抵抗体１３６は
多結晶Ｓｉ製とされており、制御回路のＭＯＳトランジ
スターのゲート電極を構成する多結晶Ｓｉを流用して構
成されている。従って、発熱抵抗体１３６の表面抵抗値
は、ＭＯＳトランジスターのゲート電極の表面抵抗値と
同じであるが、上記したように、発熱領域よりも幅狭の
発熱部１３８によって発熱抵抗体１３６を冊状に構成す
ることで、所望のビット抵抗値を得ることが可能になっ
ている。Further, the heating resistor 136 of the third embodiment is made of polycrystalline Si, and is constructed by diverting polycrystalline Si constituting the gate electrode of the MOS transistor of the control circuit. Therefore, the surface resistance of the heating resistor 136 is the same as the surface resistance of the gate electrode of the MOS transistor, but as described above, the heating resistor 136 is formed in a book shape by the heating portion 138 narrower than the heating region. Thus, a desired bit resistance value can be obtained.
【００９５】このような構成とされた第３実施形態のイ
ンクジェット記録ヘッド１３０においても、発熱抵抗体
１３６の発熱部１３８は、発熱領域１３４よりも幅狭と
されており、発熱領域１３４と同幅の発熱抵抗体を配置
した場合と比較して、より高いビット抵抗値となる。こ
のため、１ビット当たりの電流が少なくて済み、同時駆
動ビット数を上げることが可能になる。In the ink jet recording head 130 according to the third embodiment having such a configuration, the heat generating portion 138 of the heat generating resistor 136 is narrower than the heat generating region 134, and has the same width as the heat generating region 134. The bit resistance value becomes higher as compared with the case where the heating resistor is disposed. Therefore, the current per bit is small, and the number of simultaneously driven bits can be increased.
【００９６】しかも、このようにビット抵抗値を高くす
るために、固有抵抗値の大きな素材を使用して発熱抵抗
体１３６を構成する必要がなく、固有抵抗値の小さな素
材で発熱抵抗体１３６を構成できる。このため、インク
吐出を繰り返しても、固有抵抗値の変動や、これに伴う
ビット抵抗値の変化が極めて少なく、安定してインク吐
出を行うことができる。In addition, in order to increase the bit resistance value in this way, it is not necessary to form the heating resistor 136 using a material having a large specific resistance, and the heating resistor 136 is formed of a material having a small specific resistance. Can be configured. For this reason, even if the ink ejection is repeated, the fluctuation of the specific resistance value and the change of the bit resistance value associated therewith are extremely small, and the ink can be stably ejected.
【００９７】図６には、本発明の第４実施形態のインク
ジェット記録ヘッド１４０が示されている。以下、第１
〜第３実施形態と同一の構成要素、部材等については同
一符号を付して説明を省略する。FIG. 6 shows an ink jet recording head 140 according to a fourth embodiment of the present invention. Hereinafter, the first
The same components, members, and the like as those of the third to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【００９８】第４実施形態のインクジェット記録ヘッド
１４０では、第２実施形態のインクジェット記録ヘッド
１２０（図４参照）と同様、インク供給口６６が共通電
極５６及び制御電極５８と同じ側に形成され、インク吐
出口１４２が発熱領域４４を挟んでインク供給口６６の
反対側に形成された、いわゆるエッジシューター方式の
インクジェット記録ヘッドとされており、発熱領域１４
４は長方形状とされている。In the ink jet recording head 140 according to the fourth embodiment, similarly to the ink jet recording head 120 according to the second embodiment (see FIG. 4), the ink supply port 66 is formed on the same side as the common electrode 56 and the control electrode 58. A so-called edge shooter type ink jet recording head in which the ink discharge port 142 is formed on the opposite side of the ink supply port 66 with the heat generating area 44 interposed therebetween, is used.
4 has a rectangular shape.
【００９９】発熱抵抗体１４６を構成する発熱部１４８
は、その長手方向が発熱領域１４４の幅方向と一致する
向きとされ、発熱領域１４４の長手方向に沿って一定間
隔をあけて複数配置されている。また、接続部１４９
が、これら複数の発熱部１４８が並列接続されるよう
に、発熱部１４８と共通電極５６又は制御電極５８との
間に形成されている。これにより、発熱抵抗体１４６は
全体として平面視にて柵状に形成されている。Heating section 148 forming heating resistor 146
Are arranged in such a manner that the longitudinal direction thereof coincides with the width direction of the heat-generating region 144, and are arranged at regular intervals along the longitudinal direction of the heat-generating region 144. Also, the connection unit 149
Are formed between the heating part 148 and the common electrode 56 or the control electrode 58 so that the plurality of heating parts 148 are connected in parallel. Thereby, the heating resistor 146 is formed in a fence shape as a whole in plan view.
【０１００】このような構成とされた第４実施形態のイ
ンクジェット記録ヘッド１４０においても、発熱抵抗体
１４６の発熱部１４８は、発熱領域１４４よりも幅狭と
されており、発熱領域１４４と同幅の発熱抵抗体を配置
した場合と比較して、より高いビット抵抗値となる。こ
のため、１ビット当たりの電流が少なくて済み、同時駆
動ビット数を上げることが可能になる。In the ink jet recording head 140 according to the fourth embodiment having such a configuration, the heat generating portion 148 of the heat generating resistor 146 is narrower than the heat generating region 144, and has the same width as the heat generating region 144. The bit resistance value becomes higher as compared with the case where the heating resistor is disposed. Therefore, the current per bit is small, and the number of simultaneously driven bits can be increased.
【０１０１】しかも、このようにビット抵抗値を高くす
るために、固有抵抗値の大きな素材を使用して発熱抵抗
体１４６を構成する必要がなく、固有抵抗値の小さな素
材で発熱抵抗体１４６を構成できる。このため、インク
吐出を繰り返しても、固有抵抗値の変動や、これに伴う
ビット抵抗値の変化が極めて少なく、安定してインク吐
出を行うことができる。In addition, in order to increase the bit resistance as described above, it is not necessary to form the heating resistor 146 using a material having a large specific resistance, and the heating resistor 146 is formed of a material having a small specific resistance. Can be configured. For this reason, even if the ink ejection is repeated, the fluctuation of the specific resistance value and the change of the bit resistance value associated therewith are extremely small, and the ink can be stably ejected.
【０１０２】なお、第４実施形態の発熱抵抗体１４６で
は、接続部１４９が抵抗を有していることにより、共通
電極５６及び制御電極５８から遠くに位置する発熱部１
４８に電流が流れにくくなるおそれがある。従って、接
続部１４９の幅を広くしたり、接続部１４９を被覆する
中間抵抗接着層３０（図１（Ｂ）及び（Ｃ）参照）とし
て表面抵抗値のより低いものを採用するなどにより、接
続部１４９の抵抗値を低くして、全ての発熱部１４８の
電流値を同じにする（あるいは同じに近づける）ことが
好ましい。In the heating resistor 146 according to the fourth embodiment, since the connection portion 149 has a resistance, the heating portion 1 distant from the common electrode 56 and the control electrode 58 is formed.
There is a possibility that the current may not easily flow through 48. Therefore, by increasing the width of the connection portion 149 or adopting a lower surface resistance value as the intermediate resistance adhesive layer 30 (see FIGS. 1B and 1C) covering the connection portion 149, for example. It is preferable to lower the resistance value of the portion 149 so that the current values of all the heat generating portions 148 are the same (or close to the same).
【０１０３】また、上記説明では、第４実施形態のイン
クジェット記録ヘッド１４０としてエッジシューター方
式のものを挙げたが、ルーフシューター方式とすること
も可能である。この場合には、発熱部１４８の数や形状
を調整することで、発熱領域１４４を略正方形状とする
ことができる。In the above description, the ink jet recording head 140 of the fourth embodiment is of the edge shooter type, but may be of the roof shooter type. In this case, by adjusting the number and shape of the heat generating portions 148, the heat generating region 144 can be made substantially square.
【０１０４】以上説明したように、本発明のいずれのイ
ンクジェット記録ヘッドにおいても、発熱領域の幅より
も狭い幅を有する発熱部を備えた発熱抵抗体をし様して
いるので、ビット抵抗値を高くして同時駆動ビット数を
大きくすることができる。しかも、固有抵抗値の大きな
素材を使用する必要がないので、インク吐出を繰り返し
ても、固有抵抗値の変動や、これに伴うビット抵抗値の
変化が極めて少なく、安定してインク吐出を行うことが
できる。また、発熱抵抗体の発熱よってインクにエネル
ギーを印加し、インク滴を吐出するので、発熱抵抗体を
小さくすることで、インク吐出口を高密度に配置でき
る。As described above, in any of the ink jet recording heads of the present invention, since the heating resistor having the heating portion having a width smaller than the width of the heating region is used, the bit resistance value is reduced. By increasing the number of bits, the number of simultaneous drive bits can be increased. Moreover, since it is not necessary to use a material having a large specific resistance value, even if the ink ejection is repeated, the fluctuation of the specific resistance value and the change of the bit resistance value associated therewith are extremely small, and the ink can be stably ejected. Can be. In addition, since energy is applied to the ink by the heat generated by the heating resistor and the ink droplets are ejected, the ink ejection ports can be arranged at a high density by reducing the size of the heating resistor.
【０１０５】[0105]
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
【０１０６】［実施例１］実施例１では、本発明の第１
実施形態のインクジェット記録ヘッド１０（図２及び図
３参照）を使用して、安定したインク滴の吐出が可能な
同時駆動ビット数について調べた。[Embodiment 1] In Embodiment 1, the first embodiment of the present invention is described.
Using the inkjet recording head 10 of the embodiment (see FIGS. 2 and 3), the number of simultaneous drive bits capable of stably ejecting ink droplets was examined.
【０１０７】インクジェット記録ヘッド１０の発熱体基
板２４の素材はＳｉとし、蓄熱層２６はこのＳｉ基板上
に成長させた厚さ２．０μｍの熱酸化膜とした。The heating element substrate 24 of the ink jet recording head 10 was made of Si, and the heat storage layer 26 was a 2.0 μm thick thermal oxide film grown on the Si substrate.
【０１０８】この蓄熱層２６上に、スパッタリング法に
よって発熱抵抗体層２８、中間抵抗接着層３０及び電極
層３２を順に連続堆積した。電極層３２は、厚さ０．５
μｍのＡｌで構成した。On this heat storage layer 26, a heating resistor layer 28, an intermediate resistance adhesive layer 30 and an electrode layer 32 were successively deposited in this order by sputtering. The electrode layer 32 has a thickness of 0.5
It was composed of μm Al.
【０１０９】発熱抵抗体４６は、厚さ７５ｎｍのＴａ2
Ｎを用い、図１（Ａ）に示すように発熱部４８と接続部
５０とを有する略Ｍ字状に構成した。発熱部４８は長さ
３０．０μｍ、幅（Ｗ２）７．０μｍ、発熱部４８どう
しの間隔は０．７μｍとした。接続部５０は、最大幅
（最も発熱部４８から離れた位置での幅、Ｗ３）を１
０．０μｍとした。また、発熱部４８の幅方向境界部分
での傾斜角θは４５度とした。発熱領域４４は、２９．
１μｍ×２９．１μｍの正方形状に構成した。The heating resistor 46 is made of Ta 2 having a thickness of 75 nm.
As shown in FIG. 1A, N was used to form a substantially M shape having a heat generating portion 48 and a connecting portion 50. The length of the heat generating portion 48 was 30.0 μm, the width (W2) was 7.0 μm, and the interval between the heat generating portions 48 was 0.7 μm. The connection portion 50 has a maximum width (width W3 at a position farthest from the heat generating portion 48) of 1
0.0 μm. In addition, the inclination angle θ at the width direction boundary portion of the heat generating portion 48 was set to 45 degrees. The heat generation region 44 includes:
It was configured in a square shape of 1 μm × 29.1 μm.
【０１１０】中間抵抗接着層３０は、厚さ１００ｎｍの
Ｔｉを使用し、この中間抵抗接着層３０によって接続部
５０及び電極接続部５４を被覆した。The intermediate resistance adhesive layer 30 was made of Ti having a thickness of 100 nm, and the connection portion 50 and the electrode connection portion 54 were covered with the intermediate resistance adhesion layer 30.
【０１１１】絶縁保護層３４としては、窒化珪素をＣＶ
Ｄ法によって堆積し、発熱領域４４を構成する発熱抵抗
体４６の近傍へのオーバーハング部分をエッチバック法
によって一旦除去したのち、再度窒化珪素を堆積した。
さらに、金属保護層３６としてＴａを使用し、スパッタ
リング法によって絶縁保護層３４上に堆積した。このよ
うにして絶縁保護層３４及び金属保護層３６を堆積する
ことで、保護層５２（絶縁保護層３４及び金属保護層３
６）の表面の平坦性（凹凸の高低差）は０．１μｍにす
ることが可能であった。なお、絶縁保護層３４及び金属
保護層３６の厚みは共に５００ｎｍとした。As the insulating protective layer 34, silicon nitride is made of CV
After the overhang portion near the heating resistor 46 constituting the heating region 44 which was deposited by the D method was once removed by the etch-back method, silicon nitride was deposited again.
Further, Ta was used as the metal protective layer 36, and was deposited on the insulating protective layer 34 by a sputtering method. By depositing the insulating protection layer 34 and the metal protection layer 36 in this manner, the protection layer 52 (the insulating protection layer 34 and the metal protection layer 3) is deposited.
The surface flatness (difference in unevenness) of 6) could be made 0.1 μm. The thicknesses of the insulating protective layer 34 and the metal protective layer 36 were both 500 nm.
【０１１２】また、インクジェット記録ヘッド１０全体
として、インク室６４の片側で４００ｄｐｉ、全体で８
００ｄｐｉとなるようにインク室６４の長手方向両側に
発熱抵抗体４６等を千鳥配置した。The ink jet recording head 10 as a whole is 400 dpi on one side of the ink chamber 64 and 8 on the whole.
The heating resistors 46 and the like are staggered on both sides in the longitudinal direction of the ink chamber 64 so as to be 00 dpi.
【０１１３】上記の構成とされたインクジェット記録ヘ
ッド１０を使用し、インク滴の安定した吐出を行うため
には、最大で２．５×１０9（Ｗ／ｍ2）の発熱量が必要
であり、この発熱量は、電圧３５Ｖ、電流７０ｍＡで発
熱抵抗体４６を駆動することによって得ることが可能で
あった。また、最大許容電流２Ａの電源を使用すること
で、同時駆動ビット数を２８ビットとすることができ、
高速で画像を記録できた。さらに、２×１０8パルスの
長い寿命を保って、インク滴を吐出することが可能であ
った。In order to use the ink jet recording head 10 having the above-described structure and perform stable ejection of ink droplets, a heat generation amount of 2.5 × 10 9 (W / m 2 ) is required at the maximum. This amount of heat could be obtained by driving the heating resistor 46 at a voltage of 35 V and a current of 70 mA. Further, by using a power supply having a maximum allowable current of 2 A, the number of simultaneous drive bits can be reduced to 28 bits,
Images could be recorded at high speed. Further, it was possible to eject ink droplets while maintaining a long life of 2 × 10 8 pulses.
【０１１４】［実施例２］実施例２では、本発明の第２
実施形態のインクジェット記録ヘッド１２０（図４参
照）を使用して、安定したインク滴の吐出が可能な同時
駆動ビット数について調べた。[Embodiment 2] In Embodiment 2, the second embodiment of the present invention will be described.
Using the inkjet recording head 120 of the embodiment (see FIG. 4), the number of simultaneously driven bits capable of stably ejecting ink droplets was examined.
【０１１５】実施例２ではいわゆるエッジシューター方
式のインクジェット記録ヘッドとされており、図４
（Ａ）からも分かるように、発熱領域１２４を長さ１０
０μｍ×幅（Ｗ１）４０μｍの長方形状とした。また、
これに対応して発熱部４８は長さ１００μｍ、幅（Ｗ
２）９μｍとし、発熱部４８どうしの間隔は１μｍとし
た。In the second embodiment, a so-called edge shooter type ink jet recording head is used.
As can be seen from FIG.
The rectangular shape was 0 μm × width (W1) 40 μm. Also,
Correspondingly, the heat generating portion 48 has a length of 100 μm and a width (W
2) The thickness was 9 μm, and the interval between the heat generating parts 48 was 1 μm.
【０１１６】発熱抵抗体４６の厚みは２００ｎｍとし、
そのビット抵抗値は５００Ωであった。The heating resistor 46 has a thickness of 200 nm.
The bit resistance value was 500Ω.
【０１１７】上記した以外の具体的構成（各部材の素材
や形状及び堆積方法等）は、実施例１と同様とされたイ
ンクジェット記録ヘッド１２０を使用し、電圧３５Ｖ、
電流７０ｍＡで発熱抵抗体４６を駆動することで、最大
で２．５×１０9（Ｗ／ｍ2）の発熱量（安定したインク
吐出に必要な発熱量）を得ることが可能であった。ま
た、最大許容電流２Ａの電源を使用することで、同時駆
動ビット数を２４ビット以上とすることができ、高速で
画像を記録できた。The specific configuration (material, shape, deposition method, etc., of each member) other than those described above uses an ink jet recording head 120 similar to that of the first embodiment.
By driving the heating resistor 46 with a current of 70 mA, a heating value of 2.5 × 10 9 (W / m 2 ) at maximum (a heating value necessary for stable ink ejection) could be obtained. Further, by using a power supply having a maximum allowable current of 2 A, the number of simultaneous drive bits can be increased to 24 bits or more, and an image can be recorded at a high speed.
【０１１８】［実施例３］実施例３では、本発明の第３
実施形態のインクジェット記録ヘッド１３０（図５参
照）を使用して、安定したインク滴の吐出が可能な同時
駆動ビット数について調べた。[Embodiment 3] In Embodiment 3, the third embodiment of the present invention is described.
Using the ink jet recording head 130 of the embodiment (see FIG. 5), the number of simultaneously driven bits capable of stably ejecting ink droplets was examined.
【０１１９】図５（Ａ）からも分かるように、発熱領域
１３４を長さ１００μｍ×幅４０μｍの長方形状とし、
これに対応して発熱部１３８は長さ１００μｍ、幅（Ｗ
２）９μｍとし、発熱部１３８どうしの間隔は１μｍと
した。As can be seen from FIG. 5A, the heat-generating region 134 has a rectangular shape having a length of 100 μm and a width of 40 μm.
Correspondingly, the heating section 138 has a length of 100 μm and a width (W
2) The thickness was 9 μm, and the interval between the heat generating portions 138 was 1 μm.
【０１２０】発熱抵抗体１３６としては、制御回路を構
成するＭＯＳトランジスターのゲート電極として使用さ
れている多結晶Ｓｉを流用し、その厚みを４５０ｎｍと
した。発熱抵抗体１３６の表面抵抗値は、１０Ω／ｓｑ
であるため、１つの発熱抵抗体１３６でのビット抵抗値
を５００Ωとすることができた。As the heating resistor 136, polycrystalline Si used as a gate electrode of a MOS transistor constituting a control circuit was diverted, and its thickness was 450 nm. The surface resistance value of the heating resistor 136 is 10Ω / sq.
Therefore, the bit resistance value of one heating resistor 136 could be 500Ω.
【０１２１】上記した以外の具体的構成（各部材の素材
や形状及び堆積方法等）は、実施例２と同様とされたイ
ンクジェット記録ヘッド１３０を使用し、電圧３５Ｖ、
電流７０ｍＡで発熱抵抗体１３６を駆動することで、最
大で２．５×１０9（Ｗ／ｍ2）の発熱量（安定したイン
ク吐出に必要な発熱量）を得ることが可能であった。ま
た、最大許容電流２Ａの電源を使用することで、同時駆
動ビット数を２４ビット以上とすることができ、高速で
画像を記録できた。The specific configuration (material, shape, deposition method, etc., of each member) other than those described above uses an ink jet recording head 130 similar to that of the second embodiment.
By driving the heating resistor 136 with a current of 70 mA, a heating value of 2.5 × 10 9 (W / m 2 ) at maximum (a heating value necessary for stable ink ejection) could be obtained. Further, by using a power supply having a maximum allowable current of 2 A, the number of simultaneous drive bits can be increased to 24 bits or more, and an image can be recorded at a high speed.
【０１２２】［比較例１］図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す
ように、実施例１の発熱領域４４と同一形状とされた発
熱領域２１４を、発熱領域４４の幅とほぼ同じ幅の正方
形状の発熱抵抗体２１６で構成した。また、共通電極５
６を、発熱領域２１４とインク室６４との間に設けた。COMPARATIVE EXAMPLE 1 As shown in FIGS. 7A and 7B, a heat generating area 214 having the same shape as the heat generating area 44 of the first embodiment is replaced with a heat generating area having a width substantially equal to the width of the heat generating area 44. It was composed of a square heating resistor 216. Also, the common electrode 5
6 is provided between the heat generating area 214 and the ink chamber 64.
【０１２３】上記以外の、各部材の素材及び厚みは、実
施例１と同様とし、比較例１のインクジェット記録ヘッ
ド２１０を構成した。Other than the above, the materials and thicknesses of the respective members were the same as in Example 1, and an ink jet recording head 210 of Comparative Example 1 was formed.
【０１２４】このインクジェット記録ヘッド２１０を使
用し、最大で２．５×１０9（Ｗ／ｍ2）の発熱量を得る
ためには、電圧９Ｖ、電流３００ｍＡで発熱抵抗体２１
６を駆動することが必要であった。このため、実施例１
と同様の電源（最大許容電流２Ａ）を使用すると、同軸
同ビット数が７ビットに留まり、実施例１と比較して画
像記録の高速化を図ることができなかった。In order to obtain a maximum heating value of 2.5 × 10 9 (W / m 2 ) using the ink jet recording head 210, it is necessary to apply a voltage of 9 V and a current of 300 mA to the heating resistor 21.
6 needed to be driven. Therefore, Embodiment 1
When the same power supply (maximum allowable current 2A) was used, the number of coaxial bits remained at 7 bits, and it was not possible to achieve high-speed image recording as compared with the first embodiment.
【０１２５】［比較例２］比較例２のインクジェット記
録ヘッドでは、図８に示すように、接続部５０の内側部
分５０Ｎを湾曲させることなく、略直角に屈曲させて構
成した。また、接続部５０に中間抵抗接着層３０を積層
することなく、直接、絶縁保護層３４（図１（Ｂ）及び
（Ｃ）参照）を積層した。Comparative Example 2 In the ink jet recording head of Comparative Example 2, as shown in FIG. 8, the inner portion 50N of the connecting portion 50 was bent at a substantially right angle without bending. In addition, the insulating protection layer 34 (see FIGS. 1B and 1C) was directly laminated without laminating the intermediate resistance adhesive layer 30 on the connection portion 50.
【０１２６】上記以外のインクジェット記録ヘッドの全
体的構成は、実施例１のインクジェット記録ヘッド１０
と同一構成とした。The overall structure of the ink jet recording head other than the above is the same as that of the ink jet recording head 10 of the first embodiment.
And the same configuration.
【０１２７】このインクジェット記録ヘッドを使用し
て、実施例１と同じ条件でインク滴の吐出を行ったとこ
ろ、接続部５０の内側５０Ｎ（特に、略直角に屈曲され
た部分）での電流密度集中が激しく、２×１０7〜３×
１０7パルスで断線することがあった。When ink droplets were ejected using this ink jet recording head under the same conditions as in Example 1, the current density concentration inside the connecting portion 50N (particularly, a portion bent at a substantially right angle) was increased. Violently 2 × 10 7 to 3 ×
It was to be broken at 10 7 pulses.
【０１２８】［比較例３］比較例３のインクジェット記
録ヘッドでは、図９に示すように、発熱部４８と共通電
極５６又は制御電極５８とを結ぶ電極接続部５４を、発
熱部４８の幅と同じ一定幅に形成した。これ以外のイン
クジェット記録ヘッドの全体的構成は、実施例１のイン
クジェット記録ヘッド１０と同一構成とした。Comparative Example 3 In the ink jet recording head of Comparative Example 3, as shown in FIG. 9, an electrode connecting portion 54 connecting the heat generating portion 48 and the common electrode 56 or the control electrode 58 is formed with the width of the heat generating portion 48. The same constant width was formed. Except for this, the overall configuration of the inkjet recording head was the same as that of the inkjet recording head 10 of the first embodiment.
【０１２９】このインクジェット記録ヘッドを使用し
て、実施例１と同じ条件でインク滴の吐出を行ったとこ
ろ、電極接続部５４と共通電極５６又は接続部５０との
境界部分で電流密度集中が激しく、４×１０7〜５×１
０7パルスで断線することがあった。Using this ink jet recording head, ink droplets were ejected under the same conditions as in the first embodiment. As a result, the current density concentrated at the boundary between the electrode connecting portion 54 and the common electrode 56 or the connecting portion 50. , 4 × 10 7 -5 × 1
It was sometimes broken by 0-7 pulses.
【０１３０】［比較例４］比較例４のインクジェット記
録ヘッドでは、図１０及び図１１に示すように、発熱部
４８の幅方向境界部分が発熱体基板２４の表面に対して
傾斜することなく垂直となるように形成した。また、絶
縁保護層３４の堆積にエッチバック法を用いることな
く、ＣＶＤ法によって堆積した後に、金属保護層３６を
スパッタリング法により堆積した。これにより、図１１
に詳細に示すように、保護層５２の表面に、最大で高さ
Ｈが１μｍを超える突起５２Ｔが形成されていた。Comparative Example 4 In the ink jet recording head of Comparative Example 4, as shown in FIGS. 10 and 11, the boundary portion in the width direction of the heat generating portion 48 is perpendicular to the surface of the heat generating substrate 24 without being inclined. It formed so that it might become. Further, the metal protective layer 36 was deposited by a sputtering method after depositing the insulating protective layer 34 by a CVD method without using an etch-back method. As a result, FIG.
As shown in detail in FIG. 5, a projection 52T having a height H exceeding 1 μm at the maximum was formed on the surface of the protective layer 52.
【０１３１】これ以外のインクジェット記録ヘッドの全
体的構成は、実施例１のインクジェット記録ヘッド１０
と同一構成とした。The other structure of the ink jet recording head is the same as that of the ink jet recording head 10 of the first embodiment.
And the same configuration.
【０１３２】このインクジェット記録ヘッドを使用し
て、実施例１と同じ条件でインク滴の吐出を行ったとこ
ろ、１×１０7パルスから、一部のインク吐出口１２２
においてインク滴が不吐出になり、発熱抵抗体の表面か
ら破壊が進行していくことが分かった。この原因につい
てさらに検討すると、インク中に生じた気泡が消滅する
際の圧力衝撃が、保護層５２の表面の突起５２Ｔに作用
するためであることが分かった。また、１×１０6パル
スから、突起５２Ｔにインク堆積物が吸着されてインク
への熱の伝わりが阻害され、インク滴の体積が減少し始
めた。[0132] Using this ink jet recording head was subjected to ejection of ink droplets under the same conditions as in Example 1, from 1 × 10 7 pulses, part of the ink discharge ports 122
It was found that the ink droplets were not ejected at the time of, and the destruction progressed from the surface of the heating resistor. Further examination of the cause revealed that the pressure shock when the bubbles generated in the ink disappeared acts on the projections 52T on the surface of the protective layer 52. Further, from 1 × 10 6 pulses, the ink deposits were adsorbed to the projections 52T, and the transfer of heat to the ink was inhibited, and the volume of the ink droplets began to decrease.
【０１３３】［比較例５］図１２に示すように、実施例
２の発熱領域１２４と同一形状とされた発熱領域２５４
を、発熱領域２５４の幅とほぼ同じ幅の正方形状の発熱
抵抗体２５６で構成した。発熱抵抗体２５６の厚みは５
０ｎｍとし、そのビット抵抗値を１００Ωとした。[Comparative Example 5] As shown in FIG. 12, a heat generating region 254 having the same shape as the heat generating region 124 of the second embodiment.
Is formed of a square heating resistor 256 having substantially the same width as the width of the heating region 254. The thickness of the heating resistor 256 is 5
The bit resistance value was set to 100 Ω.
【０１３４】上記以外の、各部材の素材及び厚みは、実
施例２と同様とし、比較例５のインクジェット記録ヘッ
ドを構成した。Other than the above, the materials and thicknesses of the respective members were the same as in Example 2, and an ink jet recording head of Comparative Example 5 was formed.
【０１３５】このインクジェット記録ヘッドを使用し、
最大で２．５×１０9（Ｗ／ｍ2）の発熱量を得るために
は、電圧１６Ｖ、電流１６０ｍＡで発熱抵抗体２５６を
駆動することが必要であった。このため、実施例２と同
様の電源（最大許容電流２Ａ）を使用すると、同軸同ビ
ット数が１２ビットに留まり、実施例２と比較して画像
記録の高速化を図ることができなかった。Using this ink jet recording head,
In order to obtain a heating value of 2.5 × 10 9 (W / m 2 ) at the maximum, it was necessary to drive the heating resistor 256 at a voltage of 16 V and a current of 160 mA. For this reason, when the same power supply (maximum allowable current 2 A) as in the second embodiment is used, the number of coaxial bits is limited to 12 bits, and it is not possible to increase the speed of image recording as compared with the second embodiment.
【０１３６】［比較例６］図１３に示すように、実施例
３の発熱領域１３４と同一形状とされた発熱領域２６４
を、発熱領域１３４の幅と同じ幅の正方形状の発熱抵抗
体２６６で構成した。発熱抵抗体１３６としては、実施
例３と同様、制御回路のＭＯＳトランジスターのゲート
電極として使用されている多結晶Ｓｉを流用したが、比
較例３と同じビット抵抗値（５００Ω）とするために、
表面抵抗値を１８０Ω／ｓｑとする必要が生じたため、
発熱領域２６４のみ１８０Ω／ｓｑに合わせるためのイ
ンプランテーション工程が必要になった。また、ゲート
電極のインプランテーションをする際に、発熱領域２６
４にマスクをかける必要が生じた。[Comparative Example 6] As shown in FIG. 13, a heat generating area 264 having the same shape as the heat generating area 134 of the third embodiment.
Is formed of a square heating resistor 266 having the same width as the width of the heating region 134. As in the third embodiment, polycrystalline Si used as the gate electrode of the MOS transistor of the control circuit was used as the heating resistor 136. However, in order to obtain the same bit resistance value (500Ω) as in the third comparative example,
Since it became necessary to set the surface resistance to 180Ω / sq,
An implantation step for adjusting the heat generation region 264 to 180 Ω / sq is required. Further, when implanting the gate electrode, the heat generating region 26
4 needed to be masked.
【０１３７】[0137]
【発明の効果】本発明は上記構成としたので、多数のイ
ンク吐出口を高密度に配置すると共に、同時駆動ビット
数を高め、高速且つ安定して画像記録を行うことが可能
となる。Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to arrange a large number of ink ejection ports at a high density, increase the number of simultaneous drive bits, and perform high-speed and stable image recording.
【図１】 本発明のインクジェット記録装置を一部破断
して示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an inkjet recording apparatus of the present invention with a part thereof broken away.
【図２】 本発明の第１実施形態のインクジェット記録
ヘッドを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩＩ
（Ｂ）−ＩＩ（Ｂ）線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＩＩ
（Ｃ）−ＩＩ（Ｃ）線断面図である。FIGS. 2A and 2B show an inkjet recording head according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG.
(B) -II (B) sectional view, (C) is II of (A)
FIG. 2 is a sectional view taken along line (C) -II (C).
【図３】 本発明の第１実施形態のインクジェット記録
ヘッドを示す図２（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view of the inkjet recording head according to the first embodiment of the present invention, taken along line III-III of FIG.
【図４】 本発明の第２実施形態のインクジェット記録
ヘッドを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩＶ
（Ｂ）−ＩＶ（Ｂ）線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＩＶ
（Ｃ）−ＩＶ（Ｃ）線断面図である。FIGS. 4A and 4B show an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG.
(B) -IV (B) sectional view, (C) is IV of (A)
FIG. 4 is a sectional view taken along line (C) -IV (C).
【図５】 本発明の第３実施形態のインクジェット記録
ヘッドを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶ−
Ｖ線断面図である。FIGS. 5A and 5B show an inkjet recording head according to a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 5A is a plan view and FIG.
It is a V line sectional view.
【図６】 本発明の第４実施形態のインクジェット記録
ヘッドを示す平面図である。FIG. 6 is a plan view illustrating an inkjet recording head according to a fourth embodiment of the present invention.
【図７】 比較例１のインクジェット記録ヘッドを示
し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ
線断面図である。7A and 7B show an inkjet recording head of Comparative Example 1, in which FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is a VII-VII of FIG.
It is a line sectional view.
【図８】 比較例２のインクジェット記録ヘッドの発熱
抵抗体を拡大して示す平面図である。FIG. 8 is an enlarged plan view showing a heating resistor of an ink jet recording head of Comparative Example 2.
【図９】 比較例３のインクジェット記録ヘッドの発熱
抵抗体を拡大して示す平面図である。FIG. 9 is an enlarged plan view showing a heating resistor of an inkjet recording head of Comparative Example 3.
【図１０】 比較例４のインクジェット記録ヘッドの発
熱抵抗体を拡大して示す平面図である。FIG. 10 is an enlarged plan view showing a heating resistor of an ink jet recording head of Comparative Example 4.
【図１１】 比較例４のインクジェット記録ヘッドの発
熱抵抗体を拡大して示す図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図で
ある。FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XI-XI in FIG. 10 showing, on an enlarged scale, a heating resistor of an ink jet recording head of Comparative Example 4.
【図１２】 比較例５のインクジェット記録ヘッドを示
す平面図である。FIG. 12 is a plan view showing an inkjet recording head of Comparative Example 5.
【図１３】 比較例６のインクジェット記録ヘッドを示
す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing an inkjet recording head of Comparative Example 6.
１０ インクジェット記録ヘッド １２ インクジェット記録装置 １４ キャリッジ（移動手段） ２０ 搬送ローラ（移動手段） ２４ 発熱体基板（基板） ３０ 中間抵抗接着層（低抵抗膜、抑制手段） ３４ 絶縁保護層（保護層） ３６ 金属保護層（最上保護層、保護層） ４６ 発熱抵抗体（エネルギー印加手段） ４８ 発熱部 ５０ 接続部 ５２ 保護層 ５４ 電極接続部（接続抵抗体層） ６８ インク貯留室 １２６ 発熱抵抗体（エネルギー印加手段） １２８ 発熱部 １２９ 接続部 １３６ 発熱抵抗体（エネルギー印加手段） １３８ 発熱部（並列発熱部） １３９ 接続部 １４６ 発熱抵抗体（エネルギー印加手段） １４８ 発熱部（並列発熱部） １４９ 接続部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ink-jet recording head 12 Ink-jet recording apparatus 14 Carriage (moving means) 20 Conveying roller (moving means) 24 Heating element substrate (substrate) 30 Intermediate resistance adhesive layer (low-resistance film, suppressing means) 34 Insulating protective layer (protective layer) 36 Metal protective layer (top protective layer, protective layer) 46 Heating resistor (energy applying means) 48 Heating portion 50 Connection portion 52 Protective layer 54 Electrode connection portion (connection resistor layer) 68 Ink storage chamber 126 Heating resistor (energy application) Means) 128 Heating section 129 Connection section 136 Heating resistor (energy applying section) 138 Heating section (parallel heating section) 139 Connection section 146 Heating resistor (energy applying section) 148 Heating section (parallel heating section) 149 Connection section
Claims (19)
吐出するためのインク吐出口と、 画像情報に基づいて前記インク貯留室内のインクに吐出
エネルギーを印加するエネルギー印加手段と、 を有し、 前記エネルギー印加手段が、このエネルギー印加手段に
よって吐出エネルギーが発生されるエネルギー発生領域
の幅よりも狭い幅を有する発熱抵抗体とされていること
を特徴とするインクジェット記録ヘッド。1. An ink storage chamber to which ink is supplied, an ink discharge port for discharging the ink in the ink storage chamber toward an image recording medium, and discharge to the ink in the ink storage chamber based on image information. Energy applying means for applying energy, and wherein the energy applying means is a heating resistor having a width smaller than the width of an energy generating region in which ejection energy is generated by the energy applying means. Characteristic inkjet recording head.
熱部と、 前記複数の発熱部を電気的に順次接続する接続部と、 で構成され、 前記接続部への電流密度の集中を抑制する抑制手段を有
す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。2. The heat generating resistor comprises: a plurality of heat generating portions arranged in the energy generation region; and a connecting portion for electrically connecting the plurality of heat generating portions sequentially. 2. The ink jet recording head according to claim 1, further comprising a suppression unit for suppressing a concentration of a current density on the recording medium.
記発熱部の線幅よりも広くすることにより構成されてい
ることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記
録ヘッド。3. The ink jet recording head according to claim 2, wherein said suppressing means is configured to make the line width of said connecting portion wider than the line width of said heat generating portion.
接続部よりも低い抵抗率を有する低抵抗膜であることを
特徴とする請求項２又は請求項３に記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。4. The ink jet recording head according to claim 2, wherein said suppressing means is a low-resistance film laminated on said connection portion and having a lower resistivity than the connection portion.
を持たせて形成することにより構成されていることを特
徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載のインク
ジェット記録ヘッド。5. The ink jet recording head according to claim 2, wherein said suppressing means is formed by forming the whole of said connection portion with roundness.
抗体を駆動する給電電極と帰路電極との間で並列接続し
て配置された複数の並列発熱部、で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。6. The energy generating region is constituted by a plurality of parallel heating portions arranged in parallel between a power supply electrode for driving the heating resistor and a return electrode. The inkjet recording head according to claim 1.
護層を有し、 前記保護層のうち前記発熱抵抗体から最も遠くに位置す
る最上保護層の表面の凹凸の高低差が１μｍ以下とされ
ていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか
に記載のインクジェット記録ヘッド。7. The semiconductor device according to claim 1, further comprising at least one protective layer covering the heating resistor, wherein a difference in height of irregularities on a surface of an uppermost protection layer located farthest from the heating resistor among the protection layers is 1 μm or less. The ink jet recording head according to any one of claims 1 to 6, wherein
し、 前記発熱抵抗体の縁部と前記基板の基板面に対する傾斜
角度が７５度以下とされていることを特徴とする請求項
７に記載のインクジェット記録ヘッド。8. The semiconductor device according to claim 7, further comprising a substrate on which the heating resistor is provided, wherein an inclination angle between an edge of the heating resistor and a substrate surface of the substrate is set to 75 degrees or less. The inkjet recording head according to the above.
ック法により形成されていることを特徴とする請求項７
又は請求項８に記載のインクジェット記録ヘッド。9. The method according to claim 7, wherein at least one of the protective layers is formed by an etch-back method.
Or the inkjet recording head according to claim 8.
以上２．０μｍ以下とされていることを特徴とする請求
項７〜請求項９のいずれかに記載のインクジェット記録
ヘッド。10. The heating resistor has a thickness of 0.03 μm.
The inkjet recording head according to claim 7, wherein the thickness is not less than 2.0 μm.
ρ、比熱をｃ、熱伝導率をλとするとき、λ／（ρｃ）
≧１．０×１０-6（ｍ2／ｓｅｃ）を満たす素材により
保護層が構成されていることを特徴とする請求項７〜請
求項１０のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッ
ド。11. When the density of a material constituting the protective layer is ρ, the specific heat is c, and the thermal conductivity is λ, λ / (ρc)
An ink jet recording head according to any one of claims 7 to claim 10, wherein a protective layer is formed of a material satisfying ≧ 1.0 × 10 -6 (m 2 / sec).
３．０μｍ以下とされていることを特徴とする請求項７
〜請求項１１のいずれかに記載のインクジェット記録ヘ
ッド。12. The protective layer according to claim 7, wherein the thickness of the protective layer is 0.1 μm or more and 3.0 μm or less.
An inkjet recording head according to claim 11.
をρs、比熱をｃsとするとき、ρsｃs≧２．０×１０-6
（Ｊ／ｍ3Ｋ）を満たす素材により最上保護層が構成さ
れていることを特徴とする請求項７〜請求項１２のいず
れかに記載のインクジェット記録ヘッド。13. When the density of the material constituting the uppermost protective layer is ρ s and the specific heat is c s , ρ s c s ≧ 2.0 × 10 −6.
An ink jet recording head according to any one of claims 7 to claim 12, the protective top layer of a material satisfying (J / m 3 K) is characterized by being composed.
れこれらを電気的に接続する接続抵抗体層を有し、 前記接続抵抗体の幅が前記電極から前記発熱抵抗体へと
向かって幅が漸減されていることを特徴とする請求項１
〜請求項１３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘ
ッド。14. A connection resistor layer disposed between the heating resistor and the electrode and electrically connecting the heating resistor and the electrode, wherein the width of the connection resistor is from the electrode to the heating resistor. 2. The method according to claim 1, wherein the width is gradually reduced.
The inkjet recording head according to claim 13.
と前記電極との中間の表面抵抗を有する中間抵抗層が積
層されていることを特徴とする請求項１４に記載のイン
クジェット記録ヘッド。15. The ink jet recording head according to claim 14, wherein an intermediate resistance layer having a surface resistance intermediate between the heating resistor and the electrode is laminated on the connection resistor layer.
駆動制御する駆動ＭＯＳトランジスターのゲート電極と
同一の表面抵抗値を有する多結晶Ｓｉで構成されている
ことを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれかに記
載のインクジェット記録ヘッド。16. The heating resistor is made of polycrystalline Si having the same surface resistance as a gate electrode of a driving MOS transistor for driving and controlling the heating resistor. The inkjet recording head according to claim 15.
の法線方向と略直交する方向に形成され、 前記発熱抵抗体の給電電極に接続される給電部と帰路電
極に接続される帰路部とが前記インク吐出口と相反する
方向に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求
項１６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。17. A power supply unit connected to a power supply electrode of the heating resistor and a return path connected to a return path electrode, wherein the ink discharge port is formed in a direction substantially perpendicular to a normal direction of the heating resistor. The ink jet recording head according to any one of claims 1 to 16, wherein the ink jet head is provided in a direction opposite to the ink ejection port.
インク供給口が前記発熱抵抗体の法線方向と略直交する
方向に形成され、 前記発熱抵抗体の給電電極に接続される給電部と帰路電
極に接続される帰路部とが前記インク供給口と相反する
方向に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求
項１６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。18. An ink supply port for supplying ink to the ink storage chamber is formed in a direction substantially perpendicular to a normal direction of the heating resistor, and a power supply unit connected to a power supply electrode of the heating resistor and a return path. 17. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a return path connected to the electrode is provided in a direction opposite to the ink supply port.
載のインクジェット記録ヘッドと、 画像情報に基づいて前記エネルギー印加手段を駆動する
駆動手段と、 前記インクジェット記録ヘッドと前記画像記録媒体とを
画像記録媒体の記録面に沿った方向へ相対移動させる移
動手段と、 を有することを特徴とするインクジェット記録装置。19. The inkjet recording head according to claim 1, a driving unit that drives the energy applying unit based on image information, and the inkjet recording head and the image recording medium. An ink jet recording apparatus comprising: moving means for relatively moving in a direction along a recording surface of an image recording medium.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000160819A JP2001341311A (en) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | Ink jet recording head and ink jet recorder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000160819A JP2001341311A (en) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | Ink jet recording head and ink jet recorder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001341311A true JP2001341311A (en) | 2001-12-11 |
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ID=18664950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000160819A Pending JP2001341311A (en) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | Ink jet recording head and ink jet recorder |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2001341311A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006062151A1 (en) * | 2004-12-10 | 2006-06-15 | Rohm Co., Ltd. | Thermal print head |
| US8523330B2 (en) | 2006-02-02 | 2013-09-03 | Ricoh Company, Ltd. | Recording apparatus, liquid droplet discharging head, and liquid droplet discharging head circuit board with improved wiring pattern |
-
2000
- 2000-05-30 JP JP2000160819A patent/JP2001341311A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006062151A1 (en) * | 2004-12-10 | 2006-06-15 | Rohm Co., Ltd. | Thermal print head |
| JP2006159866A (en) * | 2004-12-10 | 2006-06-22 | Rohm Co Ltd | Thermal print head |
| US7629990B2 (en) | 2004-12-10 | 2009-12-08 | Rohm Co., Ltd. | Thermal print head |
| JP4712367B2 (en) * | 2004-12-10 | 2011-06-29 | ローム株式会社 | Thermal print head |
| US8523330B2 (en) | 2006-02-02 | 2013-09-03 | Ricoh Company, Ltd. | Recording apparatus, liquid droplet discharging head, and liquid droplet discharging head circuit board with improved wiring pattern |
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