JPH06183005A - インクジェット記録ヘッド、その製造方法およびそのヘッドを用いた記録装置 - Google Patents
インクジェット記録ヘッド、その製造方法およびそのヘッドを用いた記録装置Info
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- JPH06183005A JPH06183005A JP34202892A JP34202892A JPH06183005A JP H06183005 A JPH06183005 A JP H06183005A JP 34202892 A JP34202892 A JP 34202892A JP 34202892 A JP34202892 A JP 34202892A JP H06183005 A JPH06183005 A JP H06183005A
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- Japan
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- liquid
- ink jet
- ink
- jet recording
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
- B41J2/14088—Structure of heating means
- B41J2/14112—Resistive element
- B41J2/14129—Layer structure
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 熱エネルギーを発生する電気熱変換体上の上
部保護層にTEOSを原料としたCVD法による膜を用
いる。 【効果】 インク吐出耐久性が向上する。
部保護層にTEOSを原料としたCVD法による膜を用
いる。 【効果】 インク吐出耐久性が向上する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液体をオリフィスから
噴射して液滴を形成するインクジェット記録ヘッドに関
する。
噴射して液滴を形成するインクジェット記録ヘッドに関
する。
【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
ンクジェット記録法は、熱エネルギーを液体に作用させ
て、液滴吐出の原動力を得るという点において、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。即
ち、上述の公報に開示されている記録法は、熱エネルギ
ーの作用を受けた液体が過熱されて気泡を発生し、この
気泡発生に基づく作用力によって、記録ヘッド部先端の
オリフィスから液滴が形成され、この液滴が被記録部材
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。
し、例えば特開昭54−51837に記載されているイ
ンクジェット記録法は、熱エネルギーを液体に作用させ
て、液滴吐出の原動力を得るという点において、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。即
ち、上述の公報に開示されている記録法は、熱エネルギ
ーの作用を受けた液体が過熱されて気泡を発生し、この
気泡発生に基づく作用力によって、記録ヘッド部先端の
オリフィスから液滴が形成され、この液滴が被記録部材
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。
【0003】この記録法に適用される記録ヘッドは、一
般に液体を吐出するために設けられたオリフィスと、こ
のオリフィスに連通して液滴を吐出するための熱エネル
ギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成の一部
とする液流路とを有する液吐出部及び熱エネルギーを発
生する手段である熱変換体としての発熱抵抗体とそれを
インクから保護する上部保護層を具備している。
般に液体を吐出するために設けられたオリフィスと、こ
のオリフィスに連通して液滴を吐出するための熱エネル
ギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成の一部
とする液流路とを有する液吐出部及び熱エネルギーを発
生する手段である熱変換体としての発熱抵抗体とそれを
インクから保護する上部保護層を具備している。
【0004】熱エネルギー発生手段は、発生する熱エネ
ルギーを効率良く記録液に作用させること、記録液への
熱作用の応答速度を高めることなどのために、記録液に
直接接触する様に設けられるのが望ましいとされてい
る。
ルギーを効率良く記録液に作用させること、記録液への
熱作用の応答速度を高めることなどのために、記録液に
直接接触する様に設けられるのが望ましいとされてい
る。
【0005】しかしながら、前記の熱エネルギー発生手
段は通電されることによって発熱する発熱抵抗層と発熱
抵抗層に通電するための一対の電極とで基本的には構成
されているために、発熱抵抗層が直に記録液に接する状
態であると、記録液の電気抵抗値によっては液を通じて
電気が流れたり、記録液を通じての電気の流れによって
記録液自身が電気分解したり、あるいは発熱抵抗層への
通電の際に発熱抵抗層と記録液が反応して、発熱抵抗層
の破壊や抵抗変化が起こったりする場合があった。
段は通電されることによって発熱する発熱抵抗層と発熱
抵抗層に通電するための一対の電極とで基本的には構成
されているために、発熱抵抗層が直に記録液に接する状
態であると、記録液の電気抵抗値によっては液を通じて
電気が流れたり、記録液を通じての電気の流れによって
記録液自身が電気分解したり、あるいは発熱抵抗層への
通電の際に発熱抵抗層と記録液が反応して、発熱抵抗層
の破壊や抵抗変化が起こったりする場合があった。
【0006】そのために、従来においては、ZrB2 、
HfB2 等の金属硼化物などの発熱抵抗材料としての特
性に優れた無機材料で発熱抵抗層を形成すると共に、発
熱抵抗層上にSiO2 などの耐酸化性に優れた材料で構
成された保護層を設けることで発熱抵抗層が記録液に直
に接触するのを防止して、前記の諸問題を解決し信頼性
と繰り返し使用耐久性の向上を図ろうとすることが提案
されている。
HfB2 等の金属硼化物などの発熱抵抗材料としての特
性に優れた無機材料で発熱抵抗層を形成すると共に、発
熱抵抗層上にSiO2 などの耐酸化性に優れた材料で構
成された保護層を設けることで発熱抵抗層が記録液に直
に接触するのを防止して、前記の諸問題を解決し信頼性
と繰り返し使用耐久性の向上を図ろうとすることが提案
されている。
【0007】ところで、このような液体噴射記録ヘッド
の熱エネルギー発生手段を形成するに関しては、上記発
熱抵抗層を順次積層していくのが一般的であり、このよ
うな熱エネルギー発生手段の保護層には、上記のような
発熱抵抗層の破壊防止あるいは電極間の短絡防止などの
保護層として各種機能を十分に果たすべく、これら発熱
抵抗層や電極の主要部をピンホールなどの膜欠陥を有す
ることなく一様に覆うことが要求される。
の熱エネルギー発生手段を形成するに関しては、上記発
熱抵抗層を順次積層していくのが一般的であり、このよ
うな熱エネルギー発生手段の保護層には、上記のような
発熱抵抗層の破壊防止あるいは電極間の短絡防止などの
保護層として各種機能を十分に果たすべく、これら発熱
抵抗層や電極の主要部をピンホールなどの膜欠陥を有す
ることなく一様に覆うことが要求される。
【0008】また、このような液体噴射記録ヘッドで
は、前述したように、一般には電極が発熱抵抗層上に形
成されるため、電極及び発熱抵抗層に段差(ステップ)
が生じるが、このような段差部には、層厚の不均一など
が発生しやすいため、露出部分を生じることのないよう
に段差を十分覆う(ステップカバレージ)ように層形成
が実施されなければならない。すなわち、ステップカバ
レージが不十分な状態では、発熱抵抗層の露出部分と記
録液が直に接触して、記録液が電気分解されたり、記録
液と発熱抵抗層が反応して発熱抵抗層が破壊されてしま
うことがあった。また、このような段差部には、膜質の
不均一なども生じやすく、このような膜質の不均一は、
熱発生の繰り返しによって保護層に生じる熱ストレスの
部分集中を招き、保護層に亀裂(クラック)を生じる原
因ともなり、このクラックから記録液が侵入して発熱抵
抗層が破壊されることもあった。
は、前述したように、一般には電極が発熱抵抗層上に形
成されるため、電極及び発熱抵抗層に段差(ステップ)
が生じるが、このような段差部には、層厚の不均一など
が発生しやすいため、露出部分を生じることのないよう
に段差を十分覆う(ステップカバレージ)ように層形成
が実施されなければならない。すなわち、ステップカバ
レージが不十分な状態では、発熱抵抗層の露出部分と記
録液が直に接触して、記録液が電気分解されたり、記録
液と発熱抵抗層が反応して発熱抵抗層が破壊されてしま
うことがあった。また、このような段差部には、膜質の
不均一なども生じやすく、このような膜質の不均一は、
熱発生の繰り返しによって保護層に生じる熱ストレスの
部分集中を招き、保護層に亀裂(クラック)を生じる原
因ともなり、このクラックから記録液が侵入して発熱抵
抗層が破壊されることもあった。
【0009】従来、このような問題の解決に当たって
は、保護層の膜厚を厚くし、ステップカバレージの向上
やピンホールの減少をはかることが一般に行われてい
る。しかしながら発泡面と発熱抵抗層の間の熱的抵抗が
大きいことにより発熱抵抗層に大電力を投入することに
なり熱応答性、耐久性に不利になる。したがって、保護
層の膜厚をステップカバレージを悪くすることなく薄く
する提案がなされてきた。特開昭60−234850で
は保護膜の成膜方法としてステップカバレージが良いバ
イアススパッタが提案されており、特開昭62−452
83、45237では保護膜を成膜後エッチバック、ス
パッタエッチなどでステップの形状を変えてステップカ
バレージをよくすることが提案されており、特開昭62
−45286では保護膜をリフローすることによってス
テップカバレージを良くすることが提案されている。ま
た、電極の形状をテーパにして保護膜のステップカバレ
ージを良くすることがHPジャーナル1985,5月号
に提案されている。
は、保護層の膜厚を厚くし、ステップカバレージの向上
やピンホールの減少をはかることが一般に行われてい
る。しかしながら発泡面と発熱抵抗層の間の熱的抵抗が
大きいことにより発熱抵抗層に大電力を投入することに
なり熱応答性、耐久性に不利になる。したがって、保護
層の膜厚をステップカバレージを悪くすることなく薄く
する提案がなされてきた。特開昭60−234850で
は保護膜の成膜方法としてステップカバレージが良いバ
イアススパッタが提案されており、特開昭62−452
83、45237では保護膜を成膜後エッチバック、ス
パッタエッチなどでステップの形状を変えてステップカ
バレージをよくすることが提案されており、特開昭62
−45286では保護膜をリフローすることによってス
テップカバレージを良くすることが提案されている。ま
た、電極の形状をテーパにして保護膜のステップカバレ
ージを良くすることがHPジャーナル1985,5月号
に提案されている。
【0010】しかしながら、バイアススパッタは、膜厚
安定性が悪く、ターゲット周りからのゴミの発生等の欠
点があった。また、エッチバック、スパッタエッチ、リ
フローなどの方法は、工程数の増加を招きコストアップ
の原因となった。また、電極の形状をテーパにする方法
は、形状の場所による均一性、再現性などが悪く、特に
大型基板等で作成する場合不利であった。
安定性が悪く、ターゲット周りからのゴミの発生等の欠
点があった。また、エッチバック、スパッタエッチ、リ
フローなどの方法は、工程数の増加を招きコストアップ
の原因となった。また、電極の形状をテーパにする方法
は、形状の場所による均一性、再現性などが悪く、特に
大型基板等で作成する場合不利であった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の実状に鑑み、従来と変わらない製造工程で吐出耐久
性の良好なヘッドを提供することを目的とする。
術の実状に鑑み、従来と変わらない製造工程で吐出耐久
性の良好なヘッドを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】かかる目的は次の手段に
より達成できる。即ち、本発明は、液体吐出用のオリフ
ィスに連通して前記液体中に熱エネルギーを与えて該液
体中に気泡を形成させる熱作用部と、前記熱エネルギー
を発生する電気熱変換体と上部保護層を有するインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、上部保護層がTEOS(テ
トラエチルオルソシリケート)を原材料としたCVD法
で成膜した膜であることを特徴とするインクジェット記
録ヘッドである。
より達成できる。即ち、本発明は、液体吐出用のオリフ
ィスに連通して前記液体中に熱エネルギーを与えて該液
体中に気泡を形成させる熱作用部と、前記熱エネルギー
を発生する電気熱変換体と上部保護層を有するインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、上部保護層がTEOS(テ
トラエチルオルソシリケート)を原材料としたCVD法
で成膜した膜であることを特徴とするインクジェット記
録ヘッドである。
【0013】すなわち、上部保護層の成膜方法をCVD
(化学気相堆積)法を用いて原料ガスとしてTEOSを
使うことによって、工程数が増加せず、再現性均一性の
良く、ゴミの少ない膜が得られる。したがって、作成コ
ストが変わらず歩留りが良く耐久性の高いヘッドを得る
ことができ、また、保護層の膜厚を薄くすることができ
熱応答性など性能も向上する。
(化学気相堆積)法を用いて原料ガスとしてTEOSを
使うことによって、工程数が増加せず、再現性均一性の
良く、ゴミの少ない膜が得られる。したがって、作成コ
ストが変わらず歩留りが良く耐久性の高いヘッドを得る
ことができ、また、保護層の膜厚を薄くすることができ
熱応答性など性能も向上する。
【0014】また、CVD法はプラズマCVD、常圧C
VDどちらでも良い膜が得られる。ただし、基板温度が
異なるため電極材料によってプラズマCVD、常圧CV
Dのどちらかを選べば良い。
VDどちらでも良い膜が得られる。ただし、基板温度が
異なるため電極材料によってプラズマCVD、常圧CV
Dのどちらかを選べば良い。
【0015】TEOSの分子式を化1に示す。
【0016】
【化1】 TEOSを原料とした熱CVD法によって得られるSi
O2 膜は、電気的性質、平坦性に優れ、半導体集積回路
用絶縁膜として期待されているものであり、現在、16
M DRAMの保護層に適用されている。但し、TEO
Sの反応による膜形成機構は未だ未明な点が多く、膜制
御に課題があり、例えば膜の成長が下地の影響、パター
ン形状、O3 /TEOSの流量比、成膜温度等に大きく
依存し、均一な膜形成がかならずしも達成されていな
い。一方、半導体集積回路以外の分野では、TEOSを
用いたCVD技術はほとんど開発されておらず、知られ
ていない。また、成膜特性は下地等により大きく影響さ
れることから、半導体用の下地とそれ以外の下地を用い
る場合を同一視することはできない。更に、適用技術分
野によりTEOSによる固有の作用効果が期待できる。
O2 膜は、電気的性質、平坦性に優れ、半導体集積回路
用絶縁膜として期待されているものであり、現在、16
M DRAMの保護層に適用されている。但し、TEO
Sの反応による膜形成機構は未だ未明な点が多く、膜制
御に課題があり、例えば膜の成長が下地の影響、パター
ン形状、O3 /TEOSの流量比、成膜温度等に大きく
依存し、均一な膜形成がかならずしも達成されていな
い。一方、半導体集積回路以外の分野では、TEOSを
用いたCVD技術はほとんど開発されておらず、知られ
ていない。また、成膜特性は下地等により大きく影響さ
れることから、半導体用の下地とそれ以外の下地を用い
る場合を同一視することはできない。更に、適用技術分
野によりTEOSによる固有の作用効果が期待できる。
【0017】本発明の特徴は、TEOSを使ったCVD
技術を、インクジェット記録ヘッドにおける熱作用部に
適用することによりインク吐出耐久性を大幅に改善した
ことである。TEOSによる優れた被覆特性が、インク
ジェット記録ヘッドの熱エネルギーを発生する電気熱変
換体上の上部保護層として極めて有効に作用するという
従来全く知られていなかった知見に基づき本発明は完成
された。
技術を、インクジェット記録ヘッドにおける熱作用部に
適用することによりインク吐出耐久性を大幅に改善した
ことである。TEOSによる優れた被覆特性が、インク
ジェット記録ヘッドの熱エネルギーを発生する電気熱変
換体上の上部保護層として極めて有効に作用するという
従来全く知られていなかった知見に基づき本発明は完成
された。
【0018】本発明におけるインクジェット記録ヘッド
の基本的構成は公知のものと同様でよく、従って、製造
プロセスは基本的に変えることなく製造できるものであ
る。即ち、基板としてはシリコン、アルミナ等、蓄熱層
(0.5〜5.0μm)としてはSiO2 、Si3N4
等、電気熱変換体(発熱抵抗層)(0.01〜0.5μ
m)としてはHfB2、Ta2N等、電極(0.1〜2μ
m)としてはTi、Al等、上部保護層(第一保護層)
(0.5〜2μm)としてはSiO2、Si3N 4等、第
二保護層(0.1〜1.0μm)としてはTa、Ti
等、第三保護層としては感光性ポリイミド、感光性アク
リル等を用いることができる。
の基本的構成は公知のものと同様でよく、従って、製造
プロセスは基本的に変えることなく製造できるものであ
る。即ち、基板としてはシリコン、アルミナ等、蓄熱層
(0.5〜5.0μm)としてはSiO2 、Si3N4
等、電気熱変換体(発熱抵抗層)(0.01〜0.5μ
m)としてはHfB2、Ta2N等、電極(0.1〜2μ
m)としてはTi、Al等、上部保護層(第一保護層)
(0.5〜2μm)としてはSiO2、Si3N 4等、第
二保護層(0.1〜1.0μm)としてはTa、Ti
等、第三保護層としては感光性ポリイミド、感光性アク
リル等を用いることができる。
【0019】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。
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。
【0020】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。
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。
【0021】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
縮により吐出孔を介して液体(インク)を吐出させて、
少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス
形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行なわれる
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。
(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
縮により吐出孔を介して液体(インク)を吐出させて、
少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス
形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行なわれる
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。
【0022】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出孔、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成(直線状液流路又は直角液流路)
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。
書に開示されているような吐出孔、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成(直線状液流路又は直角液流路)
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。
【0023】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出孔とする構成を開
示する特開昭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。
通するスリットを電気熱変換体の吐出孔とする構成を開
示する特開昭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。
【0024】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。
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。
【0025】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。
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。
【0026】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。
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。
【0027】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。
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。
【0028】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。
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。
【0029】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。
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。
【0030】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。
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。
【0031】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。
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。
【0032】図3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。
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。
【0033】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。
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。
【0034】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。
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。
【0035】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。
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。
【0036】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。
る。
【0037】図1は、本発明に用い得るヒータボードの
一例を示す詳細図、図2は、図1のX−Y断面図であ
る。
一例を示す詳細図、図2は、図1のX−Y断面図であ
る。
【0038】まず、基板101としてシリコン上に、蓄
熱層102として熱酸化によってSiO2 を2.0μm
形成する。次に、発熱抵抗層103としてスパッタによ
ってHfB2 を0.1μm成膜する。次に電極層104
としてTiを0.005μm、更に実施例1はAlを
0.6μm、実施例2ではAl−Cuを0.6μm蒸着
で成膜する。そして、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
発熱部分201を形成する。次に、第1の保護層105
としてSiO2 を表1に示すような原料ガス、条件で成
膜する。表1に示すように実施例1、比較例はプラズマ
CVD法で、実施例2は常圧CVD法で成膜した。次
に、第2の保護層106としてTaをスパッタで0.5
μm成膜し、フォトリソ技術によって図1に示すような
バー状パターンにする。最後に、第3の保護層107と
して感光性ポリイミドを塗布し、図1に示すようなパタ
ーンにする。このようにして、ヒータボードが完成す
る。
熱層102として熱酸化によってSiO2 を2.0μm
形成する。次に、発熱抵抗層103としてスパッタによ
ってHfB2 を0.1μm成膜する。次に電極層104
としてTiを0.005μm、更に実施例1はAlを
0.6μm、実施例2ではAl−Cuを0.6μm蒸着
で成膜する。そして、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
発熱部分201を形成する。次に、第1の保護層105
としてSiO2 を表1に示すような原料ガス、条件で成
膜する。表1に示すように実施例1、比較例はプラズマ
CVD法で、実施例2は常圧CVD法で成膜した。次
に、第2の保護層106としてTaをスパッタで0.5
μm成膜し、フォトリソ技術によって図1に示すような
バー状パターンにする。最後に、第3の保護層107と
して感光性ポリイミドを塗布し、図1に示すようなパタ
ーンにする。このようにして、ヒータボードが完成す
る。
【0039】ここで、表1に示した条件は一具体例であ
るが、一般的には、プラズマCVD法ではガス種として
H2 O−TEOSを用い、流量比(H2 O/TEOS)
は0.01〜1、ガス圧は0.1〜10Torr、基板
温度は100〜350℃、放電電力は0.5〜2kW程
度である。一方、常圧CVD法ではガス種としてO3−
TEOSを用い、流量比(O3 /TEOS)は0.01
〜1、ガス圧は760Torr、基板温度は350〜6
00℃程度である。成膜速度はいずれのCVD法によっ
ても0.01〜0.1μ/min程度でよい。以上の範
囲を外れれば、いずれの場合も、被覆特性が劣り、膜質
が悪くなる。
るが、一般的には、プラズマCVD法ではガス種として
H2 O−TEOSを用い、流量比(H2 O/TEOS)
は0.01〜1、ガス圧は0.1〜10Torr、基板
温度は100〜350℃、放電電力は0.5〜2kW程
度である。一方、常圧CVD法ではガス種としてO3−
TEOSを用い、流量比(O3 /TEOS)は0.01
〜1、ガス圧は760Torr、基板温度は350〜6
00℃程度である。成膜速度はいずれのCVD法によっ
ても0.01〜0.1μ/min程度でよい。以上の範
囲を外れれば、いずれの場合も、被覆特性が劣り、膜質
が悪くなる。
【0040】このようにしてできたヘッドのヒータ付近
の電極の上の保護膜のステップカバレージを評価した。
ステップ部の膜質を見るためソフトエッチして観察し
た。実施例1、2はステップの膜のエッチングはほとん
どなく、ステップの膜質は良好であった。それに比較し
て比較例はステップがエッチングされてなくなってお
り、ステップ部の膜質が悪いことがわかった。
の電極の上の保護膜のステップカバレージを評価した。
ステップ部の膜質を見るためソフトエッチして観察し
た。実施例1、2はステップの膜のエッチングはほとん
どなく、ステップの膜質は良好であった。それに比較し
て比較例はステップがエッチングされてなくなってお
り、ステップ部の膜質が悪いことがわかった。
【0041】次に、できたヘッドの吐出耐久試験をおこ
なった。試験条件は、駆動周波数3kHz、パルス幅1
0usec、駆動電圧は発泡電圧の1.2倍とした。そ
して、1×109 パルスまで各ヘッドとも500ビット
の試験をおこなった。結果を表2に示す。表2に示すよ
うに実施例1、2とも断線は1ビットもなく良好な結果
を示した。比較例は3×107 パルスから断線が始まり
1×109 パルスでは50%も断線した。従って、上部
保護層がTEOS(テトラエチルオルソシリケート)を
原材料としたCVD法で成膜することで、吐出耐久性の
良いインクジェット記録ヘッドを得ることができた。
なった。試験条件は、駆動周波数3kHz、パルス幅1
0usec、駆動電圧は発泡電圧の1.2倍とした。そ
して、1×109 パルスまで各ヘッドとも500ビット
の試験をおこなった。結果を表2に示す。表2に示すよ
うに実施例1、2とも断線は1ビットもなく良好な結果
を示した。比較例は3×107 パルスから断線が始まり
1×109 パルスでは50%も断線した。従って、上部
保護層がTEOS(テトラエチルオルソシリケート)を
原材料としたCVD法で成膜することで、吐出耐久性の
良いインクジェット記録ヘッドを得ることができた。
【0042】
【表1】
【0043】
【表2】
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、上部保護層がTE
OS(テトラエチルオルソシリケート)を原材料とした
CVD法で成膜することによってステップ部の膜質が向
上し吐出耐久性が向上する。従って、工数が従来と変わ
りなく吐出耐久性の良好なヘッドを得ることができる。
すなわちコストが低く信頼性の高いヘッドを得ることが
できるようになる。
OS(テトラエチルオルソシリケート)を原材料とした
CVD法で成膜することによってステップ部の膜質が向
上し吐出耐久性が向上する。従って、工数が従来と変わ
りなく吐出耐久性の良好なヘッドを得ることができる。
すなわちコストが低く信頼性の高いヘッドを得ることが
できるようになる。
【図1】本発明のヒータボードの一例を示す平面模式図
である。
である。
【図2】図1のX−Y断面図を示す。
【図3】本発明に係る液体噴射記録ヘッドを備えた記録
装置の一例を示す斜視図である。
装置の一例を示す斜視図である。
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
Claims (4)
- 【請求項1】 液体吐出用のオリフィスに連通して前記
液体中に熱エネルギーを与えて該液体中に気泡を形成さ
せる熱作用部と、前記熱エネルギーを発生する電気熱変
換体と上部保護層を有するインクジェット記録ヘッドに
おいて、 上部保護層がTEOS(テトラエチルオルソシリケー
ト)を原材料としたCVD法で成膜した膜であることを
特徴とするインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項2】 記録媒体の記録領域の全幅にわたって吐
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に記載のインクジェット記
録ヘッド。 - 【請求項3】 記録媒体の被記録面に対向してインクを
吐出する吐出口が設けられている請求項1に記載のイン
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。 - 【請求項4】 請求項1に記載のインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法であって、フォトリソ技術により回路パ
ターンを形成し熱作用部を設けた後、上部保護層を、T
EOSを含有する原料ガスを用いてプラズマCVD法又
は常圧CVD法により成膜することを特徴とするインク
ジェット記録ヘッドの製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34202892A JPH06183005A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | インクジェット記録ヘッド、その製造方法およびそのヘッドを用いた記録装置 |
EP93120612A EP0603821B1 (en) | 1992-12-22 | 1993-12-21 | Ink-jet printhead, production method thereof and printing apparatus with the ink-jet printhead |
DE69325977T DE69325977T2 (de) | 1992-12-22 | 1993-12-21 | Tintenstrahldruckkopf und Herstellungsverfahren und Druckgerät mit Tintenstrahldruckkopf |
AT93120612T ATE183140T1 (de) | 1992-12-22 | 1993-12-21 | Tintenstrahldruckkopf und herstellungsverfahren und druckgerät mit tintenstrahldruckkopf |
US08/897,952 US6352338B1 (en) | 1992-12-22 | 1997-07-24 | Ink-jet print head, production method thereof, and printing apparatus with the ink-jet print head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34202892A JPH06183005A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | インクジェット記録ヘッド、その製造方法およびそのヘッドを用いた記録装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06183005A true JPH06183005A (ja) | 1994-07-05 |
Family
ID=18350622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34202892A Pending JPH06183005A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | インクジェット記録ヘッド、その製造方法およびそのヘッドを用いた記録装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06183005A (ja) |
-
1992
- 1992-12-22 JP JP34202892A patent/JPH06183005A/ja active Pending
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