JPH05338174A - Ink jet recording head, production thereof and recording apparatus equipped with the head - Google Patents
Ink jet recording head, production thereof and recording apparatus equipped with the headInfo
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- JPH05338174A JPH05338174A JP14767692A JP14767692A JPH05338174A JP H05338174 A JPH05338174 A JP H05338174A JP 14767692 A JP14767692 A JP 14767692A JP 14767692 A JP14767692 A JP 14767692A JP H05338174 A JPH05338174 A JP H05338174A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、インクをインク吐出口
から噴射してインク液滴を形成するインクジェット記録
ヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head which ejects ink from an ink ejection port to form ink droplets.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種のインクジェット記録ヘッドに関
し、例えば特開昭５４−５１８３７に記載されているイ
ンクジェット記録方法は、熱エネルギーをインクに作用
させて、インク液滴吐出の原動力を得るという点に於
て、他のインクジェット記録方法とは異なる特徴を有し
ている。2. Description of the Related Art With regard to an ink jet recording head of this type, for example, an ink jet recording method described in Japanese Patent Laid-Open No. 54-51837 is that thermal energy is applied to ink to obtain a driving force for ink droplet ejection. However, it has a feature different from other ink jet recording methods.
【０００３】即ち、上述の公報に開示されている記録方
法は、熱エネルギーの作用を受けたインクが加熱されて
気泡を発生し、この気泡が被記録部材に付着して情報の
記録が行われるということを特徴としている。That is, in the recording method disclosed in the above-mentioned publication, the ink subjected to the action of heat energy is heated to generate bubbles, and the bubbles adhere to the recording member to record information. It is characterized by that.
【０００４】この記録方法に適用される記録ヘッドは、
一般にインク液滴を吐出するために設けられたインク吐
出口と、インク液滴を吐出するための熱エネルギーがイ
ンクに作用する熱作用部を有してインク吐出口に連通す
る液路と、熱エネルギーの発生手段である電気熱変換体
としての発熱抵抗層と、該発熱抵抗層をインクから保護
する上部補護層並びに熱エネルギーを蓄熱するための蓄
熱層と、記録ヘッド全体を支持する支持基板とを具備し
ている。尚、場合によっては、上部保護層は省略され
る。The recording head applied to this recording method is
In general, an ink ejection port provided for ejecting an ink droplet, a liquid passage having a thermal action portion for applying thermal energy for ejecting the ink droplet to the ink, and communicating with the ink ejection port, A heat generating resistance layer as an electrothermal converter which is an energy generating means, an upper protective layer for protecting the heat generating resistance layer from ink, a heat storage layer for storing heat energy, and a support substrate for supporting the entire recording head. It is equipped with. The upper protective layer may be omitted in some cases.
【０００５】上記支持基板を形成する材料としては熱伝
導率が大きく、表面性が良好であるものが好ましく、従
来、シリコン基板が用いられてきた。しかしながら、シ
リコン基板は高価であり工業経済的に不利であるため、
これに代わる安価な代替材料が数多く検討されてきた。
そこで、熱伝導率が大きく、表面性が良好であり、しか
も安価である金属基板が注目されている。中でもアルミ
ニウムは安価で熱伝導率が大きいために、特に注目され
いる。As a material for forming the supporting substrate, a material having a large thermal conductivity and a good surface property is preferable, and a silicon substrate has been conventionally used. However, since the silicon substrate is expensive and disadvantageous in industrial economy,
Many inexpensive alternative materials have been studied as alternatives.
Therefore, attention has been paid to a metal substrate that has a large thermal conductivity, a good surface property, and is inexpensive. Among them, aluminum is particularly attractive because it is inexpensive and has high thermal conductivity.
【０００６】金属基板をインクジェット記録ヘッドの支
持基板として用いるためには、基板表面を絶縁処理する
ことが必要である。一般的には、絶縁物により基板表面
を被膜する。この際、発熱抵抗層側の基板面に形成する
絶縁膜はインク発泡に必要な熱エネルギーを蓄熱するた
めの蓄熱層として形成される。In order to use a metal substrate as a supporting substrate for an ink jet recording head, it is necessary to insulate the surface of the substrate. Generally, the surface of the substrate is coated with an insulator. At this time, the insulating film formed on the substrate surface on the heating resistance layer side is formed as a heat storage layer for storing heat energy necessary for ink bubbling.
【０００７】前記蓄熱層は蓄熱層及び絶縁層として機能
するものであるから、熱伝導率が悪く、絶縁性であるこ
とが要求される。また、発熱抵抗層に隣接して支持基板
への放熱を防ぐものであるから、通電時の発熱抵抗層の
温度である６００℃以上の高温に耐えるものでなければ
ならない。更に、インク発泡を生じさせる熱作用部の表
面性に影響を与えるため表面性がよいことが要求され
る。Since the heat storage layer functions as a heat storage layer and an insulating layer, it is required to have a poor thermal conductivity and an insulating property. Further, since it is intended to prevent the heat radiation to the supporting substrate adjacent to the heat generating resistance layer, it has to withstand a high temperature of 600 ° C. or higher which is the temperature of the heat generating resistance layer during energization. Further, the surface property of the heat acting portion that causes the foaming of the ink is affected, so that the surface property is required to be good.
【０００８】従って、上記要求を満たす蓄熱層材料とし
て、無機絶縁物が、熱酸化等の表面改質、ＣＶＤ等の化
学気相反応、ＰＶＤ等の真空成膜法等により基板表面に
成膜されてきた。Therefore, as a heat storage layer material satisfying the above requirements, an inorganic insulator is formed on the surface of the substrate by surface modification such as thermal oxidation, chemical vapor phase reaction such as CVD, or vacuum film forming method such as PVD. Came.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記金
属基板上に、上記蓄熱層を成膜する場合、基板の反り及
び蓄熱層の剥離がしばしば発生していた。基板の反りが
非常に大きい場合には、蓄熱層が破断する問題があっ
た。又、基板が反ることにより、後工程に於て真空チャ
ックが効かなくなる等の問題も発生していた。更に、上
記工程面での問題点を克服して、記録ヘッドを完成した
場合でも、完成した記録ヘッドに反りの発生がみられ
た。記録幅が２００ｍｍ以上のヘッドに反りが生じた場
合、発熱抵抗層の面方向にインク液滴を吐出するもの
は、幅方向に記録するラインがヘッドの反りと同様に反
って記録され、発熱抵抗層の面方向に垂直に吐出するも
のは、インク吐出口と被記録材との距離がヘッドの中央
と端とで均一にならないという問題があった。However, when the heat storage layer is formed on the metal substrate, warpage of the substrate and peeling of the heat storage layer often occur. When the warp of the substrate is extremely large, there is a problem that the heat storage layer breaks. In addition, the warp of the substrate causes a problem such that the vacuum chuck does not work in the subsequent process. Further, even when the recording head was completed by overcoming the problems in the above process, the completed recording head was warped. When a head having a recording width of 200 mm or more is warped, ink that ejects ink droplets in the surface direction of the heat-generating resistance layer is recorded with the line for recording in the width direction being warped as in the case of the head warping. In the case of a device that discharges perpendicularly to the surface direction of the layer, there is a problem that the distance between the ink discharge port and the recording material is not uniform at the center and the end of the head.
【００１０】鋭意研究の結果、蓄熱層成膜時の基板温度
が反りの発生及び蓄熱層の剥離に影響することが判明し
た。即ち、ＣＶＤ、ＰＶＤ等で無機絶縁物を金属基板状
に成膜する場合、成膜時の基板温度は３００〜６００℃
程度の高温であり、この状態から室温まで降温する際
に、金属基板と無機絶縁物の蓄熱層との熱膨張率の差に
よる応力のために、熱膨張率の大きい金属基板側に向か
って反りが発生し、場合によっては蓄熱層の剥離が生じ
るものである。As a result of diligent research, it was found that the substrate temperature during the formation of the heat storage layer affects the occurrence of warpage and the peeling of the heat storage layer. That is, when depositing an inorganic insulator on a metal substrate by CVD, PVD, etc., the substrate temperature during deposition is 300 to 600 ° C.
When the temperature is lowered to room temperature from this state, due to the stress due to the difference in the thermal expansion coefficient between the metal substrate and the heat storage layer of the inorganic insulator, the metal substrate warps toward the metal substrate side with a large thermal expansion coefficient. Occurs, and in some cases, the heat storage layer peels off.
【００１１】又、蓄熱層の剥離には、蓄熱層の厚さが影
響していることが判明した。蓄熱層の厚さが１．０μｍ
以下の場合には剥離は生じないが、それ以上の厚さにな
ると蓄熱層が剥離する。しかしながら、蓄熱層は蓄熱の
目的のため３．０μｍ程度の厚さが必要である。Further, it has been found that the thickness of the heat storage layer affects the peeling of the heat storage layer. Thickness of heat storage layer is 1.0 μm
In the following cases, peeling does not occur, but when the thickness is more than that, the heat storage layer peels. However, the heat storage layer needs to have a thickness of about 3.0 μm for the purpose of heat storage.
【００１２】上記問題を解決する方法として、蓄熱層成
膜時の基板温度を低下させる方法が考えられるが、低温
で成膜した場合は絶縁耐圧が低下する等の膜質の低下が
起きるので好ましくない。As a method for solving the above problem, a method of lowering the substrate temperature at the time of forming the heat storage layer is conceivable. However, if the film is formed at a low temperature, the film quality such as the lowering of the withstand voltage is deteriorated, which is not preferable. ..
【００１３】又、蓄熱層形成材料として、絶縁性、低熱
伝導性、耐熱性を満たし、かつ金属並の熱膨張率を持つ
ものは現在のところ見あたらない。As a material for forming a heat storage layer, at present, there is no material which has insulation properties, low thermal conductivity and heat resistance and has a coefficient of thermal expansion comparable to that of metals.
【００１４】更に、蓄熱層形成後の発熱抵抗層、電極
層、必要に応じて上部保護層の形成も同様に高温で行う
必要があるため、これらの過程においても基板の反りが
発生する危険が生じる。Further, since it is necessary to form the heat generating resistance layer, the electrode layer and, if necessary, the upper protective layer after the formation of the heat storage layer at a high temperature as well, there is a risk that the substrate warps in these processes. Occurs.
【００１５】従って、本発明の目的は蓄熱層並びに他の
各層の形成時に基板温度を低下させることなく、基板の
反り及び蓄熱層の剥離を防止して、良好な印字特性を有
するインクジェット記録ヘッドを提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide an ink jet recording head having good printing characteristics by preventing the warp of the substrate and the peeling of the heat storage layer without lowering the substrate temperature during the formation of the heat storage layer and other layers. To provide.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、インクに熱エネルギーを与えるエネルギー
発生素子と、該エネルギー発生素子によりインク中に気
泡を形成させる熱作用部と、該エネルギー発生素子に隣
接して熱エネルギーを蓄熱する絶縁性の蓄熱層と、該蓄
熱層を支持する支持基板とを有するインクジェット記録
ヘッドに於て、前記支持基板が金属を主成分とし、該支
持基板と前記蓄熱層との間に応力緩和層を設けてなるこ
とを特徴とするインクジェット記録ヘッドである。SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above object, the present invention provides an energy generating element for applying thermal energy to ink, a heat acting portion for forming bubbles in the ink by the energy generating element, and the energy. In an ink jet recording head having an insulating heat storage layer that stores heat energy adjacent to a generating element, and a supporting substrate that supports the heat storing layer, the supporting substrate is composed mainly of metal, and the supporting substrate is The inkjet recording head is characterized in that a stress relaxation layer is provided between the heat storage layer and the heat storage layer.
【００１７】又、本発明はインクに熱エネルギーを与え
るエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子により
インク中に気泡を形成させる熱作用部と、該エネルギー
発生素子に隣接して熱エネルギーを蓄熱する絶縁性の蓄
熱層と、該蓄熱層を支持する支持基板とを有するインク
ジェット記録ヘッドに於て、前記支持基板が金属を主成
分とし、前記蓄熱層が少なくとも該支持基板を構成する
材料を含んでなることを特徴とするインクジェット記録
ヘッドである。Further, according to the present invention, an energy generating element for giving thermal energy to the ink, a heat acting portion for forming bubbles in the ink by the energy generating element, and an insulation for accumulating heat energy adjacent to the energy generating element. In an inkjet recording head having a heat storage layer and a support substrate for supporting the heat storage layer, the support substrate contains a metal as a main component, and the heat storage layer contains at least a material forming the support substrate. The inkjet recording head is characterized in that
【００１８】又、本発明は上記インクジェット記録ヘッ
ドに於てエネルギー発生素子が発熱抵抗層であることを
特徴とするものである。Further, the present invention is characterized in that in the ink jet recording head, the energy generating element is a heating resistance layer.
【００１９】又、本発明は記録媒体の記録領域全幅にわ
たってインク吐出口が複数設けられているフルラインタ
イプの上記インクジェット記録ヘッドである。Further, the present invention is the above-mentioned full-line type ink jet recording head in which a plurality of ink ejection openings are provided over the entire recording area of the recording medium.
【００２０】又、本発明は基板上に応力緩和層と、蓄熱
層と、発熱抵抗層とを順次形成し、その上に電極を形成
した後、所望の回路パターンをフォトリソグラフィーに
より形成して熱作用部を形成した後、その上に保護層を
形成する上記インクジェット記録ヘッドの製造方法であ
る。Further, according to the present invention, a stress relaxation layer, a heat storage layer, and a heating resistance layer are sequentially formed on a substrate, electrodes are formed on the stress relaxation layer, and then a desired circuit pattern is formed by photolithography to heat the layer. It is a method for manufacturing the above-mentioned ink jet recording head, which comprises forming a working portion and then forming a protective layer thereon.
【００２１】更に、本発明は記録媒体の被記録面に対向
してインク吐出口が設けられている上記インクジェット
記録ヘッドと、該ヘッドを載置するための部材とを少な
くとも具備することを特徴とするインクジェット記録装
置である。Further, the present invention is characterized by including at least the above-mentioned ink jet recording head provided with an ink ejection port facing a recording surface of a recording medium, and a member for mounting the head. It is an inkjet recording device that does.
【００２２】以下、本発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.
【００２３】まず、第１の本発明記録ヘッドについて説
明する。First, the recording head of the first present invention will be described.
【００２４】エネルギー発生素子としては通常のものが
使用でき、例えば発熱抵抗体等の電気熱変換体が好まし
い。As the energy generating element, an ordinary one can be used, and for example, an electrothermal converter such as a heating resistor is preferable.
【００２５】熱作用部の形状、大きさは従来のインクジ
ェット記録ヘッドと同様の構成でよい。The shape and size of the heat acting portion may be the same as that of the conventional ink jet recording head.
【００２６】蓄熱層を構成する材料としては、ＳｉＯ
2 、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｔａ2 Ｏ5 等の無機絶縁物を使用す
る。As a material forming the heat storage layer, SiO
An inorganic insulator such as 2 , Si 3 N 4 or Ta 2 O 5 is used.
【００２７】支持基板を構成する材料としては、インク
ジェット記録ヘッドに用いられる通常の金属基板が使用
できる。中でも、アルミニウムが熱伝導率が大きく、安
価で、特に好ましい。As a material for forming the supporting substrate, an ordinary metal substrate used in an ink jet recording head can be used. Among them, aluminum is particularly preferable because it has a large thermal conductivity and is inexpensive.
【００２８】応力緩和層を構成する材料としては、成膜
時の高温に耐えられ、かつ弾性率の大きい耐熱樹脂、例
えばポリイミド等が好ましい。As a material for forming the stress relaxation layer, a heat resistant resin having a large elastic modulus that can withstand a high temperature during film formation, such as polyimide, is preferable.
【００２９】発熱抵抗層、電極層及び上部保護層はイン
クジェット記録ヘッドに採用される通常のものを用い
る。As the heat generating resistance layer, the electrode layer and the upper protective layer, those usually used in an ink jet recording head are used.
【００３０】又、本発明のインクジェット記録ヘッドの
製造方法は特に限定するものではないが、金属基板上に
先に挙げた材料を順次、成膜するものである。The method of manufacturing the ink jet recording head of the present invention is not particularly limited, but the above-mentioned materials are sequentially deposited on the metal substrate.
【００３１】成膜方法としては、ＣＶＤ、ＰＶＤ等一般
的な方法が適用できる。As a film forming method, a general method such as CVD or PVD can be applied.
【００３２】尚、応力緩和層の成膜条件は、基板温度１
００〜４００℃、膜厚０．２〜１．０μｍにするのが好
ましい。The conditions for forming the stress relaxation layer are as follows: substrate temperature 1
It is preferable that the temperature is 00 to 400 ° C. and the film thickness is 0.2 to 1.0 μm.
【００３３】上記の如き構成を採用する本発明のインク
ジェット記録ヘッドは、支持基板と蓄熱層との熱膨張率
の差による応力が発生しても、弾性率の高い応力緩和層
によって蓄熱層成膜後の基板の反りは殆ど無視できる程
度のものとなる。ここで、無視できる程度とは、従来の
シリコン基板を用いた記録ヘッドにみられる基板の反り
と同程度で、製造工程あるいは製造後の記録ヘッドに問
題が生じない程度を指す。In the ink jet recording head of the present invention having the above-mentioned structure, even if a stress is generated due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the supporting substrate and the heat storage layer, the heat storage layer is formed by the stress relaxation layer having a high elastic modulus. Subsequent warpage of the substrate is almost negligible. Here, the negligible degree is the same degree as the warp of the substrate seen in the recording head using the conventional silicon substrate, and indicates the degree to which no problem occurs in the manufacturing process or the recording head after manufacturing.
【００３４】更に、応力緩和層を採用することによっ
て、蓄熱層に続く発熱抵抗層、電極層及び上部保護層の
形成後においても、基板に反りを生じることなく良好な
印字が得られるインクジェット記録ヘッドを製造でき
る。Further, by adopting the stress relaxation layer, the ink jet recording head can obtain good printing without warping of the substrate even after the formation of the heat generating resistance layer, the electrode layer and the upper protective layer following the heat storage layer. Can be manufactured.
【００３５】次に、第２の本発明記録ヘッドについて説
明する。Next, the second recording head of the present invention will be described.
【００３６】本発明においては、第１の発明と同様の支
持基板の上に蓄熱層を形成するものである。この時蓄熱
層の構成は支持基板側から発熱抵抗層側に向かって、支
持基板材料に近い組成からＳｉＯ2 等の無機絶縁物の組
成比が徐々に増加していく様に変化するものである。こ
の時の変化のしかたは段階的でも良いし、連続的でも良
い。In the present invention, the heat storage layer is formed on the same supporting substrate as in the first invention. At this time, the structure of the heat storage layer changes such that the composition ratio of the inorganic insulating material such as SiO 2 gradually increases from the composition close to the material of the support substrate from the side of the support substrate toward the side of the heating resistance layer. .. The change at this time may be stepwise or continuous.
【００３７】インクジェット記録ヘッドを構成する他の
材料及び製造方法においては第１の本発明に準じる。The other materials constituting the ink jet recording head and the manufacturing method are in accordance with the first aspect of the present invention.
【００３８】このように蓄熱層の組成を成膜面の法線方
向に対して上記のように変化させることにより、支持基
板と蓄熱層との界面の熱膨張率の違いによる応力が原因
となっていた蓄熱層の剥離を防ぐことができる。By changing the composition of the heat storage layer in the above-described manner with respect to the direction normal to the film-forming surface, the stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion at the interface between the support substrate and the heat storage layer causes the stress. It is possible to prevent the heat storage layer from peeling off.
【００３９】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記
録を行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装
置に於いて、優れた効果をもたらすものである。The present invention is particularly effective in the ink jet recording type recording head and recording apparatus for recording by forming flying droplets by utilizing thermal energy among the ink jet recording methods. is there.
【００４０】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されており、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行うものが好ましい。この記録方式
は所謂オンデマンド型、コンティニュアス型のいずれに
も適用可能である。Regarding the typical structure and principle thereof, see, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4740.
No. 796, the present invention is preferably carried out using these basic principles. This recording method is applicable to both the so-called on-demand type and continuous type.
【００４１】この記録方式を簡単に説明すると、液体
（インク）が保持されているシートや液路に対応して配
置されている電気熱変換体に、記録情報に対応して液体
（インク）に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じる様
な急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆動
信号を印加することによって、熱エネルギーを発生せし
め、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせる。この
様に液体（インク）から電気熱変換体に付与する駆動信
号に一対一対応した気泡を形成できるため、特にオンデ
マンド型の記録法には有効である。この気泡の成長、収
縮により吐出口を介して液体（インク）を吐出させて、
少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス
形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行なわれる
ので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成
でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号として
は、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５
２６２号明細書に記載されているようなものが適してい
る。尚、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国
特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を
採用すると、更に優れた記録を行なうことができる。This recording method will be briefly described. A sheet (liquid) holding a liquid (ink) or an electrothermal converter arranged corresponding to a liquid path is converted into a liquid (ink) corresponding to recording information. Thermal energy is generated by applying at least one drive signal for giving a rapid temperature rise that causes the film boiling phenomenon beyond the nucleate boiling phenomenon, and causes the film boiling on the heat acting surface of the recording head. .. In this way, bubbles can be formed in one-to-one correspondence with the drive signal applied from the liquid (ink) to the electrothermal converter, which is particularly effective for the on-demand type recording method. By the growth and contraction of the bubbles, liquid (ink) is ejected through the ejection port,
Form at least one drop. It is more preferable to make this drive signal into a pulse shape, because the bubble growth and contraction are immediately and appropriately performed, so that the ejection of the liquid (ink) with excellent responsiveness can be achieved. As the pulse-shaped drive signal, U.S. Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345 are used.
Those as described in the '262 patent are suitable. If the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 of the invention relating to the rate of temperature rise on the heat acting surface are adopted, more excellent recording can be performed.
【００４２】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路又は直角液流路）
の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許
第４４５９６００号明細書に開示されている様に、熱作
用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものも本発
明に含まれる。The structure of the recording head is a combination of a discharge port, a liquid flow path, and an electrothermal converter as disclosed in the above-mentioned specifications (straight liquid flow path or right-angled liquid flow path).
Besides, as disclosed in US Pat. No. 4,558,333 and US Pat. No. 4,459,600, the present invention also includes a structure in which the heat acting portion is arranged in the bending region.
【００４３】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出口とする構成を開
示する特開昭５９年第１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた
構成においても本発明は有効である。In addition, JP-A-59-123670 discloses a structure in which a common slit is used as a discharge port of a plurality of electrothermal converters, and a pressure wave of thermal energy is absorbed. The present invention is also effective in a configuration based on Japanese Patent Laid-Open No. 138461 of 1984, which discloses a configuration in which the corresponding opening corresponds to the ejection portion.
【００４４】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅
に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがあ
る。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示さ
れているような記録ヘッドを複数組み合わせることによ
ってフルライン構成にしたものや、一体的に形成された
一個のフルライン記録ヘッドであっても良い。Further, as a recording head to which the present invention is effectively used, there is a full line type recording head having a length corresponding to the maximum width of the recording medium which can be recorded by the recording apparatus. The full line head may be a full line configuration formed by combining a plurality of print heads as disclosed in the above-mentioned specification, or may be a single full line print head integrally formed.
【００４５】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。In addition, by being attached to the apparatus main body, it can be electrically connected to the apparatus main body and can be supplied with ink from the apparatus main body by a replaceable chip type recording head or the recording head itself. The present invention is also effective when a cartridge-type recording head that is specially provided is used.
【００４６】又、本発明の記録装置に、記録ヘッドに対
する回復手段や、予備的な補助手段等を付加すること
は、本発明の記録装置を一層安定にすることができるの
で好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記
録ヘッドに対しての、キャッピング手段、クリーニング
手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別
の加熱素子、或はこれらの組み合わせによる予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なう
手段を付加することも安定した記録を行なうために有効
である。Further, it is preferable to add recovery means for the recording head, preliminary auxiliary means, etc. to the recording apparatus of the present invention because the recording apparatus of the present invention can be made more stable. Specifically, the recording head is preheated by a capping means, a cleaning means, a pressure or suction means, an electrothermal converter or another heating element, or a combination thereof. It is also effective to perform stable recording by adding means for performing a preliminary ejection mode for performing ejection different from the means and recording.
【００４７】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせて
構成したものかのいずれでも良いが、異なる色の複色カ
ラー又は、混色によるフルカラーの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。Further, the recording mode of the recording apparatus is not limited to the mode in which only the mainstream color such as black is recorded, and either the recording head may be integrally formed or a plurality of recording heads may be combined. However, the present invention is extremely effective for an apparatus provided with at least one of a multicolor of different colors or a full color by mixing colors.
【００４８】以上説明した本発明実施例においては、液
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイ
ンクであっても用いることができる。上述のインクジェ
ット装置ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものであれば良い。In the embodiments of the present invention described above, the liquid ink is used for explanation. However, in the present invention, either an ink which is solid at room temperature or an ink which is in a softened state at room temperature is used. Can be used. In the above-mentioned inkjet device, the temperature of the ink itself is generally adjusted within the range of 30 ° C. or higher and 70 ° C. or lower to control the temperature of the ink so that the viscosity of the ink is within the stable ejection range. Any liquid may be used as long as the ink is liquid.
【００４９】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
防止するか又は、インクの蒸発防止を目的として放置状
態で固化するインクを用いることも出来る。いずれにし
ても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイン
クが液化してインク液状として吐出するものや記録媒体
に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を
持つインクの使用も本発明には適用可能である。In addition, an excessive temperature rise of the head or ink due to thermal energy is positively prevented by using it as energy for changing the state of the ink from the solid state to the liquid state, or the purpose is to prevent evaporation of the ink. It is also possible to use an ink that solidifies when left as it is. In any case, liquefaction occurs only when heat energy is applied, such as when the ink is liquefied by applying heat energy according to the recording signal and ejected as an ink liquid, or when it begins to solidify when it reaches the recording medium. The use of an ink having the property of applying is also applicable to the present invention.
【００５０】このようなインクは、特開昭５４−５６８
４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記
載されるような、多孔質シートの凹部又は貫通孔に液状
又は固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対
して対向するような形態としても良い。Such an ink is disclosed in JP-A-54-568.
No. 47 or Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-71260, such as facing the electrothermal converter in the state of being held as a liquid or solid in the recesses or through holes of the porous sheet. It may be in the form.
【００５１】本発明において、上述した各インクにたい
して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行する
ものである。In the present invention, the most effective one for each of the above-mentioned inks is to execute the above-mentioned film boiling method.
【００５２】図９は本発明により得られた記録ヘッドを
インクジェットヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）として装
着したインクジェット記録装置（ＩＪＲＡ）の一例を示
す外観斜視図である。FIG. 9 is an external perspective view showing an example of an inkjet recording apparatus (IJRA) in which the recording head obtained by the present invention is mounted as an inkjet head cartridge (IJC).
【００５３】図において、２０はプラテン２４上に送紙
されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を行な
うノズル群を具えたインクジェットヘッドカートリッジ
（ＩＪＣ）である。１６はＩＪＣ２０を保持するキャリ
ッジＨＣであり、駆動モータ１７の駆動力を伝達する駆
動ベルト１８の一部と連結し、互いに平行に配設された
２本のガイドシャフト１９Ａおよび１９Ｂと摺動可能と
することにより、ＩＪＣ２０の記録紙の全幅にわたる往
復移動が可能となる。In the figure, reference numeral 20 is an ink jet head cartridge (IJC) provided with a group of nozzles for ejecting ink so as to face the recording surface of the recording paper fed onto the platen 24. Reference numeral 16 is a carriage HC that holds the IJC 20, and is connected to a part of a drive belt 18 that transmits the driving force of the drive motor 17, and is slidable with two guide shafts 19A and 19B arranged in parallel with each other. By doing so, reciprocating movement over the entire width of the recording paper of the IJC 20 is possible.
【００５４】２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ２０
の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向する
位置に配設される。伝動機構２３を介したモータ２２の
駆動力によって、ヘッド回復装置２６を動作せしめ、Ｉ
ＪＣ２０のキャッピングを行なう。このヘッド回復装置
２６のキャップ部２６ＡによるＩＪＣ２０へのキャッピ
ングに関連させて、ヘッド回復装置２６内に設けた適宜
の吸引手段によるインク吸引もしくはＩＪＣ２０へのイ
ンク供給経路に設けた適宜の加圧手段によるインク圧送
を行い、インクを吐出口より強制的に排出させることに
よりノズル内の増粘インクを除去する等の吐出回復処理
を行なう。また、記録終了時等にキャッピングを施すこ
とによりＩＪＣが保護される。Reference numeral 26 is a head recovery device, which is an IJC20.
It is arranged at one end of the movement path of, for example, at a position facing the home position. The head recovery device 26 is operated by the driving force of the motor 22 via the transmission mechanism 23, and I
Cap the JC20. In association with capping the IJC 20 by the cap portion 26A of the head recovery device 26, ink is sucked by an appropriate suction means provided in the head recovery device 26 or by an appropriate pressure means provided in an ink supply path to the IJC 20. The ink is pressure-fed and the ink is forcibly discharged from the ejection port to perform ejection recovery processing such as removing thickened ink in the nozzle. Further, the IJC is protected by capping at the end of recording.
【００５５】３０はヘッド回復装置２６の側面に配設さ
れ、シリコンゴムで形成されるワイピング部材としての
ブレードである。ブレード３１はブレード保持部材３１
Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置２６
と同様、モータ２２および伝動機構２３によって動作
し、ＩＪＣ２０の吐出面との係合が可能となる。これに
より、ＩＪＣ２０の記録動作における適切なタイミング
で、あるいはヘッド回復装置２６を用いた吐出回復処理
後に、ブレード３１をＩＪＣ２０の移動経路中に突出さ
せ、ＩＪＣ２０の移動動作に伴なってＩＪＣ２０の吐出
面における結露、濡れあるいは塵埃等をふきとるもので
ある。Reference numeral 30 is a blade as a wiping member which is disposed on the side surface of the head recovery device 26 and is made of silicon rubber. The blade 31 is a blade holding member 31.
The head recovery device 26 is held by A in a cantilever form.
Similarly to the above, the motor 22 and the transmission mechanism 23 operate to enable engagement with the ejection surface of the IJC 20. As a result, the blade 31 is projected into the movement path of the IJC 20 at an appropriate timing in the recording operation of the IJC 20 or after the ejection recovery process using the head recovery device 26, and the ejection surface of the IJC 20 is accompanied by the movement operation of the IJC 20. It removes dew condensation, wetness, dust, etc.
【００５６】[0056]
【実施例】以下、実施例に従って、本発明をより具体的
に説明する。EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples.
【００５７】実施例１ 図１は本実施例に用いたインクジェット記録ヘッドのヒ
ーターボード付近の拡大平面図である。図２はそのＸ−
Ｙ切断線に沿った切断断面図である。本実施例において
は、支持基板１００として９９．９％のアルミニウムを
使用した。その上に、応力緩和層１０１として、ポリイ
ミド（ＰＩＱ、日立化成製）をスピンコーティングし、
４００℃でベークし、厚さ０．２μｍの応力緩和層を形
成した。次いで、基板温度３５０℃で、ＳｉＯ2 をスパ
ッタ法で３．０μｍ成膜し、蓄熱層１０２を得た。次い
で、基板温度１５０℃で、ＨｆＢ2 をスパッタ法で成膜
し、０．１μｍの発熱抵抗層１０３を得た。この発熱抵
抗層のシート抵抗値は１８Ω／□であった。次に、基板
温度１００℃で、アルミニウムを蒸着し、電極層１０４
を得た。更に、フォトリソ技術により、図１に示すよう
な回路パターンを形成し、３０μｍ×１５０μｍの熱作
用部２０１を形成した。更に、第１の保護層１０５とし
て、ＳｉＯ2 を基板温度３５０℃でスパッタ法により
１．０μｍ成膜し、第２の保護層１０６としてＴａを基
板温度１００℃でスパッタ法により０．５μｍ成膜し
た。更に、第３の保護層１０７として感光性ポリイミド
（フォトニース、東レ製）を塗布し、パターンニングし
た後、３００℃でポストベークした。Example 1 FIG. 1 is an enlarged plan view of the vicinity of the heater board of the ink jet recording head used in this example. Figure 2 shows the X-
It is a sectional view taken along the line Y. In this example, 99.9% aluminum was used as the support substrate 100. Then, as the stress relaxation layer 101, polyimide (PIQ, manufactured by Hitachi Chemical) is spin-coated,
Baking was performed at 400 ° C. to form a stress relaxation layer having a thickness of 0.2 μm. Then, at a substrate temperature of 350 ° C., SiO 2 was deposited to a thickness of 3.0 μm by a sputtering method to obtain a heat storage layer 102. Then, HfB 2 was deposited at a substrate temperature of 150 ° C. by a sputtering method to obtain a heating resistance layer 103 having a thickness of 0.1 μm. The sheet resistance value of this heating resistance layer was 18 Ω / □. Next, aluminum is vapor-deposited at a substrate temperature of 100 ° C. to form the electrode layer 104.
Got Further, a circuit pattern as shown in FIG. 1 was formed by a photolithography technique to form a heat acting portion 201 of 30 μm × 150 μm. Further, as the first protective layer 105, SiO 2 is formed at a substrate temperature of 350 ° C. by a sputtering method of 1.0 μm, and as the second protective layer 106, Ta is formed at a substrate temperature of 100 ° C. by a sputtering method of 0.5 μm. did. Further, a photosensitive polyimide (Photo Nice, manufactured by Toray) was applied as the third protective layer 107, patterned, and then post-baked at 300 ° C.
【００５８】上記の如く作成したヒーターボードを用い
て通常の方法で液路及びインク吐出口等を形成し、図３
に示すような発熱面とインク吐出方向が同一方向である
幅２００ｍｍのインクジェット記録ヘッドを完成した。
図３において、３０１はインク吐出口、３０２はインク
供給口である。The heater board prepared as described above is used to form a liquid path, an ink discharge port and the like by a usual method, and then, as shown in FIG.
An ink jet recording head having a width of 200 mm in which the heating surface and the ink ejection direction are the same is completed as shown in FIG.
In FIG. 3, reference numeral 301 is an ink ejection port, and 302 is an ink supply port.
【００５９】蓄熱層完成時、ヒーターボード完成時、記
録ヘッド完成時の基板の反り量を投影機で測定し、図６
に示すように基板の長さが２００ｍｍとなる時の反り量
を求めた。その結果を表１に示す。When the heat storage layer is completed, the heater board is completed, and the recording head is completed, the warp amount of the substrate is measured by a projector, and FIG.
As shown in, the amount of warpage when the length of the substrate was 200 mm was obtained. The results are shown in Table 1.
【００６０】比較例１ 応力緩和層を形成しなかった以外は実施例１と同様にイ
ンクジェット記録ヘッドを作成した。そのヒーターボー
ド付近の構成を図４及び図５に示す。図５は図４のＸ−
Ｙ切断線に沿った断面図である。Comparative Example 1 An ink jet recording head was prepared in the same manner as in Example 1 except that the stress relaxation layer was not formed. The structure around the heater board is shown in FIGS. FIG. 5 shows X- of FIG.
It is sectional drawing along the Y cutting line.
【００６１】実施例１と同様に基板の反り量を測定した
結果を表１に示す。Table 1 shows the results of measuring the amount of warpage of the substrate in the same manner as in Example 1.
【００６２】実施例２ 以下に示す要領で図１に示す構成及び図２に示す構成の
インクジェット記録ヘッドを作成した。Example 2 An ink jet recording head having the structure shown in FIG. 1 and the structure shown in FIG. 2 was prepared in the following manner.
【００６３】支持基板１００として９９．９％のアルミ
ニウムを用いた。その上に、ポリイミド（ＰＩＱ、日立
化成製）をスピンコーティングし４００℃でベークして
０．２μｍの応力緩和層１０１を形成した。次いで、４
００℃の基板にＳｉ3 Ｎ4 をプラズマＣＶＤ法で成膜し
３．０μｍの蓄熱層１０２を形成した。次に、基板温度
を１５０℃にして、ＨｆＢ2 をスパッタ法で成膜し、
０．１μｍの発熱抵抗層１０３を形成した。この発熱抵
抗層のシート抵抗値は１８Ω／□であった。次に、基板
温度１００℃で、アルミニウムを蒸着し、電極層１０４
を形成した。更に、フォトリソ技術により図１に示すよ
うな回路パターンを形成し、３０×１５０μｍの熱作用
部２０１を形成した。次に、Ｓｉ3Ｎ4をプラズマＣＶＤ
法で、３５０℃の基板上に成膜し、１．０μｍの第１の
保護層を形成した。次に、Ｔａを１００℃の基板上にス
パッタ法で成膜し、０．５μｍの第２の保護層を形成し
た。更に、この上に、感光性ポリイミド（フォトニー
ス、東レ製）を塗布し、パターンニングした後、３００
℃でポストベークした。As the supporting substrate 100, 99.9% aluminum was used. Polyimide (PIQ, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was spin-coated on top of it and baked at 400 ° C. to form a stress relaxation layer 101 of 0.2 μm. Then 4
Si 3 N 4 was deposited on the substrate at 00 ° C. by the plasma CVD method to form the heat storage layer 102 of 3.0 μm. Next, the substrate temperature is set to 150 ° C., HfB 2 is deposited by the sputtering method,
A heating resistance layer 103 having a thickness of 0.1 μm was formed. The sheet resistance value of this heating resistance layer was 18 Ω / □. Next, aluminum is vapor-deposited at a substrate temperature of 100 ° C. to form the electrode layer 104.
Formed. Further, a circuit pattern as shown in FIG. 1 was formed by a photolithography technique to form a 30 × 150 μm heat acting portion 201. Next, plasma CVD of Si 3 N 4
Method, a film was formed on a substrate at 350 ° C. to form a 1.0 μm first protective layer. Next, Ta was deposited on a substrate at 100 ° C. by a sputtering method to form a 0.5 μm second protective layer. Further, a photosensitive polyimide (Photo Nice, manufactured by Toray) is coated on this, and after patterning, 300
Post-baked at ℃.
【００６４】上記の如く作成したヒーターボードを用い
て通常の方法で液路及びインク吐出口等を形成し、図３
に示すような発熱面とインク吐出方向が同一方向である
幅２００ｍｍのインクジェット記録ヘッドを完成した。The heater board prepared as described above is used to form a liquid path, an ink discharge port and the like by a usual method, and then, as shown in FIG.
An ink jet recording head having a width of 200 mm in which the heating surface and the ink ejection direction are the same is completed as shown in FIG.
【００６５】実施例１と同様に基板の反り量を測定した
結果を表１に示す。Table 1 shows the results of measuring the amount of warpage of the substrate in the same manner as in Example 1.
【００６６】比較例２ 応力緩和層を形成しなかった以外は、実施例２と同様に
インクジェット記録ヘッドを作成した。図４及び図５に
その構成を示す。Comparative Example 2 An ink jet recording head was prepared in the same manner as in Example 2 except that the stress relaxation layer was not formed. The structure is shown in FIGS.
【００６７】実施例１と同様に基板の反り量を測定した
結果を表１に示す。Table 1 shows the results of measuring the amount of warpage of the substrate in the same manner as in Example 1.
【００６８】比較例３ 図４及び図５に示す構成のヒーターボードを持つインク
ジェット記録ヘッドを以下のように作成した。Comparative Example 3 An ink jet recording head having a heater board having the structure shown in FIGS. 4 and 5 was prepared as follows.
【００６９】支持基板１００としてシリコン基板を用い
た。この基板の表面を熱酸化し、ＳｉＯ2 からなる蓄熱
層１０２を３．０μｍ形成した。次に、ＨｆＢ2 をスパ
ッタ法で１５０℃の基板上に成膜し、０．１μｍの発熱
抵抗層１０３を得た。この発熱抵抗層のシート抵抗値
は、１８Ω／□であった。次に、１００℃の基板上にア
ルミニウムを蒸着し、電極層１０４を形成した後、フォ
トリソ技術により図５に示すような回路パターンを形成
し、３０×１５０μｍの熱作用部２０１を形成した。更
に、第１の保護層１０５として、ＳｉＯ2 をスパッタ法
で３００℃の基板上に１．０μｍ成膜し、続いて、第２
の保護層１０６として、Ｔａをスパッタ法で１００℃の
基板上に０．５μｍ成膜した。更に、第３の保護層１０
７として感光性ポリイミド（フォトニース、東レ製）を
塗布し、パターンニングした後、３００℃でポストベー
クした。A silicon substrate was used as the supporting substrate 100. The surface of this substrate was thermally oxidized to form a heat storage layer 102 of SiO 2 having a thickness of 3.0 μm. Next, HfB 2 was deposited on the substrate at 150 ° C. by the sputtering method to obtain a heating resistance layer 103 of 0.1 μm. The sheet resistance value of this heating resistance layer was 18Ω / □. Next, aluminum was vapor-deposited on the substrate at 100 ° C. to form the electrode layer 104, and then a circuit pattern as shown in FIG. 5 was formed by the photolithography technique to form the heat acting portion 201 of 30 × 150 μm. Further, as the first protective layer 105, SiO 2 is formed into a film having a thickness of 1.0 μm on a substrate at 300 ° C. by a sputtering method.
As the protective layer 106, 0.5 μm of Ta was formed on the substrate at 100 ° C. by the sputtering method. Furthermore, the third protective layer 10
As No. 7, a photosensitive polyimide (Photo Nice, manufactured by Toray) was applied, patterned, and post-baked at 300 ° C.
【００７０】上記の如く作成したヒーターボードを用い
て通常の方法で液路及びインク吐出口等を形成し、図３
に示すような発熱面とインク吐出方向が同一方向である
幅２００ｍｍのインクジェット記録ヘッドを完成した。The heater board prepared as described above is used to form the liquid passages, the ink discharge ports and the like by a usual method, and then, as shown in FIG.
An ink jet recording head having a width of 200 mm in which the heating surface and the ink ejection direction are the same is completed as shown in FIG.
【００７１】実施例１と同様にして基板の反り量を測定
した結果を表１に示す。Table 1 shows the results of measuring the amount of warpage of the substrate in the same manner as in Example 1.
【００７２】[0072]
【表１】 表１で示される通り、実施例１、２は比較例３の従来の
シリコン基板を使用したものと同様に、ヒーターボード
完成時の基板の反りが１００μｍ以下であるので製造工
程に於て問題はなかった。又、完成した記録ヘッドの反
りも１００μｍ程度であるので、印字に大きな影響を与
えなかった。又、印字性能に影響がでた場合でも、この
程度の反りの場合、機械的に反りを矯正できる範囲にあ
るので特に問題はなかった。これに反して、比較例１、
２はヒーターボード完成時の基板の反りが５００μｍ以
上であり、治具に設置できなかったり、真空チャックで
吸着できない等の製造工程での問題が発生した。又、記
録ヘッド完成時の反りが１０００μｍ以上と非常に大き
いため、印字性能が特に悪かった。更に、機械的な矯正
を試みても、液路の破壊等の問題が起こるため、殆ど不
可能であった。このことから、本発明のインクジェット
記録ヘッドの構成は非常に有効であることが判る。[Table 1] As shown in Table 1, in Examples 1 and 2, as in the case of using the conventional silicon substrate of Comparative Example 3, the warp of the substrate when the heater board was completed was 100 μm or less, so that there was no problem in the manufacturing process. There wasn't. In addition, since the warp of the completed recording head was about 100 μm, it did not significantly affect printing. Even when the printing performance was affected, there was no particular problem in the case of such a degree of warp because it is within the range in which the warp can be mechanically corrected. On the contrary, Comparative Example 1,
In No. 2, the warp of the substrate when the heater board was completed was 500 μm or more, and there was a problem in the manufacturing process such that it could not be installed on a jig or could not be adsorbed by a vacuum chuck. Further, since the warp at the time of completion of the recording head was as large as 1000 μm or more, the printing performance was particularly poor. Furthermore, even if mechanical correction is attempted, problems such as breakage of the liquid channel occur, and it was almost impossible. From this, it is understood that the configuration of the inkjet recording head of the present invention is very effective.
【００７３】尚、本実施例においては、基板材料として
アルミニウムを用いたが、表面性の良い材料であればこ
れに限定しない。更に、応力緩和層としてポリイミドを
用いたが、弾性率が大きく、後工程の成膜温度に耐える
ものであればどの様な材料であってもよい。Although aluminum is used as the substrate material in this embodiment, the material is not limited to this as long as it has a good surface property. Furthermore, although polyimide is used as the stress relaxation layer, any material may be used as long as it has a large elastic modulus and can withstand the film forming temperature in the subsequent step.
【００７４】実施例３〜４ 比較例４〜６ 実施例として図７及び図８に示す構成のインクジェット
記録ヘッドを以下の要領で作成した。図７は本実施例に
おけるヒーターボード付近の拡大平面図であり、図８は
そのＸ−Ｙ切断線に沿った切断断面図である。Examples 3 to 4 Comparative Examples 4 to 6 As examples, ink jet recording heads having the structures shown in FIGS. 7 and 8 were prepared in the following manner. FIG. 7 is an enlarged plan view of the vicinity of the heater board in this embodiment, and FIG. 8 is a sectional view taken along the line XY.
【００７５】比較例として上記図４及び図５に示す構成
のインクジェット記録ヘッドを以下の要領で作成した。As a comparative example, an ink jet recording head having the structure shown in FIGS. 4 and 5 was prepared as follows.
【００７６】まず、支持基板１００として表２に示す組
成の基板を用意した。First, a substrate having the composition shown in Table 2 was prepared as the supporting substrate 100.
【００７７】[0077]
【表２】 次いで、蓄熱層１０２をスパッタ法で表３に示す条件
で、３００℃の基板上に３．０μｍ成膜した。[Table 2] Next, the heat storage layer 102 was formed into a film having a thickness of 3.0 μm on the substrate at 300 ° C. by the sputtering method under the conditions shown in Table 3.
【００７８】[0078]
【表３】 次に、発熱抵抗層１０３としてＨｆＢ2 をスパッタ法で
１５０℃の基板上に０．１μｍ成膜した。シート抵抗値
は実施例、比較例とも１８Ω／□であった。次に、電極
層１０４としてアルミニウムを蒸着法によって成膜し
た。更に、フォトリソ技術により図１に示すような回路
パターンを形成し、３０μｍ×１５０μｍの熱作用部２
０１を形成した。次に、第１の保護層１０５としてＳｉ
Ｏ2 をスパッタ法で１．０μｍ成膜し、第２の保護層１
０６としてＴａをスパッタ法で０．５μｍ成膜した。更
に、第３の保護層１０７として感光性ポリイミド（フォ
トニース、東レ製）を塗布した後、パターンニングして
ポストベークした。[Table 3] Next, HfB 2 was deposited as a heating resistance layer 103 by sputtering on the substrate at 150 ° C. to a thickness of 0.1 μm. The sheet resistance value was 18Ω / □ in both the example and the comparative example. Next, aluminum was deposited as the electrode layer 104 by a vapor deposition method. Further, a circuit pattern as shown in FIG. 1 is formed by the photolithography technique, and the heat acting portion 2 of 30 μm × 150 μm is formed.
01 was formed. Next, Si is used as the first protective layer 105.
The second protective layer 1 was formed by depositing O 2 by sputtering to a thickness of 1.0 μm.
As No. 06, 0.5 μm of Ta was formed by the sputtering method. Further, a photosensitive polyimide (Photo Nice, manufactured by Toray) was applied as the third protective layer 107, and then patterned and post-baked.
【００７９】以上のように作成したヒーターボードを用
いて、液路及びインク吐出口を形成し、図３に示すよう
に発熱面とインク吐出方向が同一方向であるインクジェ
ット記録ヘッドを完成した。By using the heater board prepared as described above, liquid paths and ink ejection ports were formed, and an ink jet recording head having a heating surface and the same ink ejection direction as shown in FIG. 3 was completed.
【００８０】以上のように作成したインクジェット記録
ヘッドの支持基板と蓄熱層との剥離の有無を調べ、その
結果を表４に示した。The presence or absence of peeling between the heat storage layer and the supporting substrate of the ink jet recording head prepared as described above was examined, and the results are shown in Table 4.
【００８１】[0081]
【表４】 表４より、実施例３及び４においては、シリコン基板を
使用した比較例６と同様に蓄熱層の剥離は確認されなか
ったが、比較例４及び５においては蓄熱層の剥離が確認
された。従って、本発明においては金属基板を使用した
場合でも、比較的厚い蓄熱層を形成することができる。[Table 4] From Table 4, peeling of the heat storage layer was not confirmed in Examples 3 and 4 as in Comparative Example 6 using the silicon substrate, but peeling of the heat storage layer was confirmed in Comparative Examples 4 and 5. Therefore, in the present invention, a relatively thick heat storage layer can be formed even when a metal substrate is used.
【００８２】尚、本実施例においては基板材料としてア
ルミニウムを使用したが、表面性が良い材料であればこ
れに限定するものではない。Although aluminum is used as the substrate material in this embodiment, the material is not limited to this as long as it has a good surface property.
【００８３】又、本実施例においては蓄熱層の組成を変
化させるために、スパッタ電力を段階的に変化させた
が、組成を連続的に変化させるためには、スパッタ電力
を連続的に徐々に変化させればよい。Further, in this embodiment, the sputter power was changed stepwise in order to change the composition of the heat storage layer. However, in order to change the composition continuously, the sputter power was gradually changed continuously. You can change it.
【００８４】[0084]
【発明の効果】以上説明してきたように、弾性率の高い
応力緩和層を、金属を主成分とする支持基板と、無機絶
縁物からなる蓄熱層との間に採用することによって、熱
膨張率の違いによる応力を緩和し、基板の反り、蓄熱層
の割れ等の基板の損傷を防ぐことができる。As described above, by adopting the stress relaxation layer having a high elastic modulus between the support substrate containing a metal as a main component and the heat storage layer made of an inorganic insulator, the coefficient of thermal expansion is increased. It is possible to relieve the stress caused by the difference between the two and prevent the substrate from being warped, the heat storage layer being cracked, or the like being damaged.
【００８５】又、発熱抵抗層、上部保護層の成膜後に発
生する基板の反りも殆ど無視できる程度であり、完成し
たインクジェット記録ヘッドにおいても反りの発生が殆
ど無視できる程度であり、良好な印字特性が得られる。Further, the warp of the substrate that occurs after forming the heating resistance layer and the upper protective layer is almost negligible, and the warp is almost negligible even in the completed ink jet recording head. The characteristics are obtained.
【００８６】又、金属を主成分とする支持基板と接する
蓄熱層の組成を限りなく支持基板に近づけ、支持基板か
ら遠ざかるにつれて無機絶縁物の組成比を大きくしてい
くことによって、支持基板と蓄熱層との界面に生じる応
力を防いで、蓄熱層の剥離を防止できる。Further, the composition of the heat storage layer in contact with the support substrate containing a metal as a main component is made as close as possible to the support substrate, and the composition ratio of the inorganic insulator is increased as the distance from the support substrate increases, so that the heat storage layer and the heat storage layer are stored. It is possible to prevent the stress generated at the interface with the layer and prevent the heat storage layer from peeling off.
【００８７】又、本発明の製造方法によれば、歩留まり
が良く、印字特性の良好なインクジェット記録ヘッドを
提供できる。Further, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to provide an ink jet recording head having a good yield and good printing characteristics.
【図１】第１の本発明に係るインクジェット記録ヘッド
のヒーターボード付近の１構成例を示す拡大平面図であ
る。FIG. 1 is an enlarged plan view showing one structural example near a heater board of an inkjet recording head according to a first aspect of the present invention.
【図２】図１のＸ−Ｙ切断線に沿った切断断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line XY of FIG.
【図３】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの吐出
口付近の１構成例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing one configuration example in the vicinity of a discharge port of an inkjet recording head according to the present invention.
【図４】従来のインクジェット記録ヘッドのヒーターボ
ード付近の１構成例を示す拡大平面図である。FIG. 4 is an enlarged plan view showing a configuration example near a heater board of a conventional inkjet recording head.
【図５】図４のＸ−Ｙ切断線に沿った切断断面図であ
る。5 is a cross-sectional view taken along the line XY of FIG.
【図６】基板の反り量を測定する様子を示す概念図であ
る。FIG. 6 is a conceptual diagram showing how a warp amount of a substrate is measured.
【図７】第２の本発明に係るインクジェット記録ヘッド
のヒーターボード付近の１構成例を示す拡大平面図であ
る。FIG. 7 is an enlarged plan view showing one structural example near a heater board of an ink jet recording head according to a second aspect of the present invention.
【図８】図７のＸ−Ｙ切断線に沿った切断断面図であ
る。8 is a cross-sectional view taken along the line XY in FIG.
【図９】本発明に係る記録ヘッドを備えた記録装置の斜
視図である。FIG. 9 is a perspective view of a recording apparatus including a recording head according to the present invention.
１６ キャリッジ １７ 駆動モータ １８ 駆動ベルト １９Ａ，１９Ｂ ガイドシャフト ２０ インクジェットヘッドカートリッジ ２２ クリーニング用モータ ２３ 伝動機構 ２４ プラテン ２６ ヘッド回復装置 ２６Ａ キャップ部 ３０ ブレード ３０Ａ ブレード保持部材 １００ 支持基板 １０１ 応力緩和層 １０２ 蓄熱層 １０３ 発熱抵抗層 １０４ 電極層 １０５ 第１の保護層 １０６ 第２の保護層 １０７ 第３の保護層 ２０１ 熱作用部 ３０１ インク吐出口 ３０２ インク供給口 16 Carriage 17 Drive Motor 18 Drive Belt 19A, 19B Guide Shaft 20 Inkjet Head Cartridge 22 Cleaning Motor 23 Transmission Mechanism 24 Platen 26 Head Recovery Device 26A Cap Part 30 Blade 30A Blade Holding Member 100 Support Substrate 101 Stress Relaxation Layer 102 Heat Storage Layer 103 Heating resistance layer 104 Electrode layer 105 First protective layer 106 Second protective layer 107 Third protective layer 201 Thermal action portion 301 Ink ejection port 302 Ink supply port
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 9012−2Ｃ Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３ Ｈ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location 9012-2C B41J 3/04 103 H
Claims (7)
ー発生素子と、該エネルギー発生素子によりインク中に
気泡を形成させる熱作用部と、該エネルギー発生素子に
隣接して熱エネルギーを蓄熱する絶縁性の蓄熱層と、該
蓄熱層を支持する支持基板とを有するインクジェット記
録ヘッドに於て、前記支持基板が金属を主成分とし、該
支持基板と前記蓄熱層との間に応力緩和層を設けてなる
ことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。1. An energy generating element for applying thermal energy to ink, a heat acting part for forming bubbles in the ink by the energy generating element, and an insulating heat storage for storing heat energy adjacent to the energy generating element. In an inkjet recording head having a layer and a support substrate that supports the heat storage layer, the support substrate contains metal as a main component, and a stress relaxation layer is provided between the support substrate and the heat storage layer. An ink jet recording head characterized by:
ー発生素子と、該エネルギー発生素子によりインク中に
気泡を形成させる熱作用部と、該エネルギー発生素子に
隣接して熱エネルギーを蓄熱する絶縁性の蓄熱層と、該
蓄熱層を支持する支持基板とを有するインクジェット記
録ヘッドに於て、前記支持基板が金属を主成分とし、前
記蓄熱層が少なくとも該支持基板を構成する材料を含ん
でなることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。2. An energy generating element for applying thermal energy to the ink, a heat acting portion for forming bubbles in the ink by the energy generating element, and an insulating heat storage which stores heat energy adjacent to the energy generating element. In an inkjet recording head having a layer and a support substrate that supports the heat storage layer, the support substrate contains a metal as a main component, and the heat storage layer contains at least a material forming the support substrate. Inkjet recording head.
ことを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット
記録ヘッド。3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the energy generating element is a heating resistance layer.
ク吐出口が複数設けられているフルラインタイプのもの
であることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジ
ェット記録ヘッド。4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink jet recording head is a full line type in which a plurality of ink ejection openings are provided over the entire width of the recording area of the recording medium.
抵抗層とを順次形成し、その上に電極を形成した後、所
望の回路パターンをフォトリソグラフィーにより形成し
て熱作用部を形成した後、その上に保護層を形成する請
求項１記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。5. A stress relaxation layer, a heat storage layer, and a heating resistance layer are sequentially formed on a substrate, electrodes are formed thereon, and then a desired circuit pattern is formed by photolithography to form a heat acting portion. The method for manufacturing an inkjet recording head according to claim 1, wherein after forming the protective layer, a protective layer is formed thereon.
形成し、その上に電極を形成した後、所望の回路パター
ンをフォトリソグラフィーにより形成して熱作用部を形
成した後、その上に保護層を形成する請求項２記載のイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法。6. A heat storage layer and a heat generating resistance layer are sequentially formed on a substrate, electrodes are formed on the heat storage layer, and a desired circuit pattern is formed by photolithography to form a heat acting portion, and then the heat acting portion is formed. The method for manufacturing an inkjet recording head according to claim 2, wherein a protective layer is formed on the protective layer.
出口が設けられている請求項１又は２記載のインクジェ
ット記録ヘッドと、該ヘッドを載置するための部材とを
少なくとも具備することを特徴とするインクジェット記
録装置。7. The ink jet recording head according to claim 1, wherein an ink ejection port is provided so as to face a recording surface of the recording medium, and a member for mounting the head. An inkjet recording device characterized by the above.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14767692A JP3093030B2 (en) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | INK JET PRINT HEAD, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND PRINTING APPARATUS HAVING THE PRINT HEAD |
| EP93106137A EP0566116B1 (en) | 1992-04-16 | 1993-04-15 | Ink jet recording head and a manufacturing method thereof and a recording apparatus having said recording head |
| AT93106137T ATE160729T1 (en) | 1992-04-16 | 1993-04-15 | INKJET RECORDING HEAD AND METHOD FOR PRODUCING THEREOF AND RECORDING APPARATUS PROVIDED THEREOF |
| US08/046,136 US5612724A (en) | 1992-04-16 | 1993-04-15 | Ink jet recording head with enhanced bonding force between a heat storing layer and substrate, a method of forming the same and a recording apparatus having said recording head |
| DE69315468T DE69315468T2 (en) | 1992-04-16 | 1993-04-15 | Ink jet recording head and method for its production and recording apparatus provided therewith |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP14767692A JP3093030B2 (en) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | INK JET PRINT HEAD, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND PRINTING APPARATUS HAVING THE PRINT HEAD |
Publications (2)
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| JPH05338174A true JPH05338174A (en) | 1993-12-21 |
| JP3093030B2 JP3093030B2 (en) | 2000-10-03 |
Family
ID=15435763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14767692A Expired - Fee Related JP3093030B2 (en) | 1992-04-16 | 1992-06-08 | INK JET PRINT HEAD, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND PRINTING APPARATUS HAVING THE PRINT HEAD |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3093030B2 (en) |
-
1992
- 1992-06-08 JP JP14767692A patent/JP3093030B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP3093030B2 (en) | 2000-10-03 |
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