【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 forms ink droplets by ejecting ink from an ink discharge port.
【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 An ink jet recording method of this kind, for example, described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-51837, is characterized in that thermal energy is applied to ink to obtain a driving force for ink droplet ejection. In this case, it has characteristics different from those of 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, according to the recording method disclosed in the above-mentioned publication, ink that has been subjected to the action of thermal energy is heated to generate air bubbles, and the air bubbles adhere to a 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。A recording head applied to this recording method includes:
In general, an ink ejection port provided for ejecting ink droplets, a liquid path having a heat acting portion for applying thermal energy for ejecting ink droplets to the ink and communicating with the ink ejection port, A heating resistor layer as an electrothermal converter as an energy generating means, an upper protection layer for protecting the heating resistor layer from ink, a heat storage layer for storing heat energy, and a support substrate for supporting the entire recording head Is provided. In some cases, the upper protective layer is omitted.
【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 support substrate, a material having high thermal conductivity and good surface properties is preferable. Conventionally, a silicon substrate has been used. However, silicon substrates are expensive and disadvantageous in industrial economy,
Many inexpensive alternative materials have been considered.
Therefore, a metal substrate that has a high thermal conductivity, a good surface property, and is inexpensive has attracted attention. Among them, aluminum has attracted particular attention because of its low cost and 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。[0006] In order to use a metal substrate as a support substrate for an ink jet recording head, it is necessary to insulate the surface of the substrate. Generally, a substrate surface is coated with an insulator. At this time, the insulating film formed on the substrate surface on the side of the heating resistance layer is formed as a heat storage layer for storing heat energy required for ink foaming.
【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, the heat storage layer is required to have poor thermal conductivity and to be insulative. In addition, since the heat radiation to the supporting substrate is prevented adjacent to the heat generating resistance layer, it must be able to withstand a high temperature of 600 ° C. or more, which is the temperature of the heat generating resistance layer during energization. Furthermore, good surface properties are required to affect the surface properties of the heat acting portion which causes ink foaming.
【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。Accordingly, as a heat storage layer material satisfying the above requirements, an inorganic insulator is formed on the substrate surface by surface modification such as thermal oxidation, chemical vapor reaction such as CVD, or vacuum film forming method such as PVD. Have been.
【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, warping of the substrate and peeling of the heat storage layer often occur. When the warpage of the substrate is very large, there is a problem that the heat storage layer is broken. In addition, there has been a problem that the substrate is warped and the vacuum chuck is not effective in a subsequent process. Further, even when the recording head is completed by overcoming the above problems in the process, the completed recording head is warped. When a head having a recording width of 200 mm or more is warped, ink jetting in the surface direction of the heat-generating resistive layer has a line recorded in the width direction warped in the same manner as the head warpage. In the case where the ink is ejected perpendicularly to the surface direction of the layer, there is a problem that the distance between the ink ejection port and the recording material is not uniform between 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 extensive research, it has been found that the substrate temperature during the formation of the heat storage layer affects the occurrence of warpage and the separation of the heat storage layer. That is, when forming an inorganic insulator on a metal substrate by CVD, PVD, or the like, the substrate temperature during the film formation is 300 to 600 ° C.
When the temperature is lowered from this state to room temperature, the metal substrate warps toward the metal substrate having a large thermal expansion coefficient due to the stress caused by the difference in the thermal expansion coefficient between the metal substrate and the heat storage layer of the inorganic insulator. Is generated, and in some cases, the heat storage layer is peeled 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 separation of the heat storage layer. Heat storage layer thickness is 1.0μm
In the following cases, peeling does not occur, but when the thickness exceeds that, the heat storage layer peels. However, the heat storage layer needs 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 of solving the above problem, a method of lowering the substrate temperature at the time of forming the heat storage layer is conceivable. However, when the film is formed at a low temperature, the film quality such as the withstand voltage is lowered. .
【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。[0013] As a heat storage layer forming material, there is no material which satisfies insulation, low thermal conductivity and heat resistance and has a thermal expansion coefficient comparable to that of metal.
【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。Furthermore, since the heat-generating resistor layer, the electrode layer and, if necessary, the upper protective layer also need to be formed at a high temperature after the formation of the heat storage layer, there is a risk that the substrate may be warped during 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。Accordingly, an object of the present invention is to provide an ink jet recording head having good printing characteristics by preventing warpage of a substrate and peeling of a heat storage layer without lowering the substrate temperature when forming 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 In order to achieve the above object, the present invention provides an energy generating element for applying thermal energy to an ink, a heat acting portion for forming a bubble in the ink by the energy generating element, In an ink jet recording head having an insulating heat storage layer that stores heat energy adjacent to the generating element and a support substrate that supports the heat storage layer, the support substrate contains a metal as a main component, and the support substrate An ink jet recording head comprising a stress relaxation layer 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。According to the present invention, there is provided an energy generating element for applying thermal energy to ink, a heat acting portion for forming a bubble in the ink by the energy generating element, and an insulating element for storing heat energy adjacent to the energy generating element. In an ink jet recording head having a heat storage layer having properties and a support substrate supporting the heat storage layer, the support substrate has a metal as a main component, and the heat storage layer contains at least a material constituting the support substrate. An ink jet recording head 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 above-mentioned 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 ports are provided over the entire width of the 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 resistor layer are sequentially formed on a substrate, electrodes are formed thereon, and a desired circuit pattern is formed by photolithography. This is a method for producing the above-mentioned ink jet recording head, wherein after forming an action portion, a protective layer is formed 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 comprising 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. This is an inkjet recording apparatus that performs the following.
【００２２】以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.
【００２３】まず、第１の本発明記録ヘッドについて説
明する。First, the first recording head of the 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 those 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。The material constituting the heat storage layer is SiO.
2 , an inorganic insulator such as Si3 N4 or Ta2 O5 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 support substrate, an ordinary metal substrate used for an ink jet recording head can be used. Among them, aluminum is particularly preferable because it has high 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 constituting the stress relaxation layer, a heat-resistant resin which can withstand high temperatures during film formation and has a large elastic modulus, 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 heating resistance layer, the electrode layer and the upper protective layer, those commonly 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 is a method in which the above-mentioned materials are sequentially formed on a 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, general methods such as CVD and 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:
It is preferable to set the thickness to 00 to 400 ° C. and the film thickness to 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 employing the above-described structure, even if stress is generated due to a difference in thermal expansion coefficient 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 level is the same level as the warpage of a substrate observed in a recording head using a conventional silicon substrate, and refers to a level at which no problem occurs in a manufacturing process or a manufactured recording head.
【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 employing the stress relaxation layer, an ink jet recording head capable of obtaining good printing without warping of the substrate even after formation of the heating 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, a heat storage layer is formed on the same support substrate as in the first invention. At this time, the configuration of the heat storage layer changes from the composition close to the material of the support substrate to the composition ratio of the inorganic insulator such as SiO2 gradually increasing from the support substrate side toward the heat generation resistance layer side. . The manner of 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。Other materials constituting the ink jet recording head and the manufacturing method thereof conform to 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。As described above, by changing the composition of the heat storage layer with respect to the normal direction of the film-forming surface as described above, the stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion at the interface between the supporting substrate and the heat storage layer may be caused. This can prevent the heat storage layer from being separated.
【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 provides an excellent effect particularly in a recording head and a recording apparatus of an ink jet recording system in which flying droplets are formed by utilizing thermal energy and recording is performed among the ink jet recording systems. 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。The typical configuration and principle are described in, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740.
No. 796, and the present invention is preferably performed using these basic principles. This recording method can be applied to both 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。The recording method will be briefly described. An electrothermal transducer arranged corresponding to a sheet or a liquid path holding the liquid (ink) is used to convert the liquid (ink) to the liquid (ink) corresponding to the recording information. Heat energy is generated by applying at least one drive signal for providing a rapid temperature rise that exceeds the nucleate boiling phenomenon and causes a film boiling phenomenon, thereby causing film boiling on the heat-acting surface of the recording head. . As described above, since bubbles corresponding to the drive signal applied to the electrothermal converter from the liquid (ink) can be formed one-to-one, it is particularly effective for an on-demand type recording method. By discharging the liquid (ink) through the discharge port by the growth and contraction of the bubble,
Form at least one drop. When the drive signal is formed into a pulse shape, the growth and shrinkage of the bubble are performed immediately and appropriately, so that the ejection of a liquid (ink) having particularly excellent responsiveness can be achieved, which is more preferable. Examples of the drive signal in the form of a pulse include U.S. Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345.
No. 262 are suitable. If the conditions described in U.S. Pat. No. 4,313,124 relating to the temperature rise rate of the heat acting surface described above 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。As the configuration of the recording head, a configuration combining a discharge port, a liquid flow path, and an electrothermal converter as disclosed in the above-mentioned respective specifications (linear liquid flow path or right-angled liquid flow path)
In addition, the present invention also includes those having a configuration in which a heat acting portion is arranged in a bent region as disclosed in US Pat. No. 4,558,333 and US Pat. No. 4,459,600.
【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 configuration in which a common slit is used as a discharge port of an electrothermal transducer for a plurality of electrothermal transducers, or a pressure wave of thermal energy is absorbed. The present invention is also effective in a configuration based on JP-A-59-138461, which discloses a configuration in which the opening to be made corresponds to the discharge section.
【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 in which the present invention is effectively used, there is a full-line type recording head having a length corresponding to the maximum width of a recording medium on which a recording apparatus can record. The full line head may be a full line configuration by combining a plurality of recording heads as disclosed in the above specification, or may be a single full line recording head formed integrally.
【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, the print head is replaceable with a print head of a chip type which can be electrically connected to the main body of the apparatus and can supply ink from the main body of the apparatus, or is integrated with the print head itself. The present invention is also effective when a cartridge-type recording head provided in a fixed manner 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。It is preferable to add recovery means for the print head, preliminary auxiliary means, and the like to the recording apparatus of the present invention, since the recording apparatus of the present invention can be further stabilized. More specifically, preheating of the recording head by capping means, cleaning means, pressurizing or suction means, an electrothermal transducer or another heating element, or a combination thereof. Means and means for performing a preliminary ejection mode for performing ejection other than printing are also effective for performing stable printing.
【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 printing mode of the printing apparatus is not limited to the mode for printing only the mainstream color such as black, and may be either a mode in which the printing head is integrally formed or a mode in which a plurality of printing heads are combined. However, the present invention is also very effective for an apparatus provided with at least one of multiple colors of different colors or 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 description is made using the liquid ink. However, in the present invention, the ink which is solid at room temperature or the ink which becomes soft at room temperature is used. Can be used. In general, in the above-described ink jet device, the temperature of the ink itself is adjusted within a range of 30 ° C. or more and 70 ° C. or less to control the temperature so that the viscosity of the ink is in a stable ejection range. It is sufficient if the ink is in a liquid state.
【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 and the ink due to thermal energy is positively prevented by using it as energy for changing the state of the ink from a solid state to a liquid state, or the purpose is to prevent evaporation of the ink. Alternatively, an ink that solidifies in a standing state may be used. In any case, the ink is liquefied for the first time by the application of heat energy, such as one in which the ink is liquefied and ejected as an ink liquid by application of the heat energy according to the recording signal, or one which already starts to solidify when reaching the recording medium. The use of an ink having the following properties 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 Patent Application Laid-Open No. 60-71260, while being held as a liquid or solid substance in a concave portion or a through hole of a porous sheet, facing the electrothermal converter. It is good also as a 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 ink jet recording apparatus (IJRA) in which the recording head obtained according to the present invention is mounted as an ink jet 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 denotes an ink jet head cartridge (IJC) having a nozzle group for discharging ink while facing a recording surface of a recording sheet sent on a platen 24. Reference numeral 16 denotes a carriage HC that holds the IJC 20, which is connected to a part of a drive belt 18 that transmits the driving force of a drive motor 17, and is slidable with two guide shafts 19A and 19B disposed in parallel with each other. By doing so, the reciprocating movement over the entire width of the recording paper of the IJC 20 becomes 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 denotes a head recovery device, which is an IJC 20
, 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
JC20 capping is performed. In connection with the capping of the IJC 20 by the cap portion 26A of the head recovery device 26, ink is suctioned by a suitable suction device provided in the head recovery device 26 or by an appropriate pressurizing device provided in an ink supply path to the IJC 20. Discharge recovery processing such as removing the thickened ink in the nozzles by performing ink pressure feeding and forcibly discharging the ink from the discharge port is performed. Also, by performing capping at the end of recording or the like, IJC is protected.
【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 denotes a blade as a wiping member which is disposed on the side surface of the head recovery device 26 and is made of silicone rubber. The blade 31 is a blade holding member 31
A is held in a cantilever form, and the head recovery device 26
Similarly to the above, it is operated by the motor 22 and the transmission mechanism 23, and can be engaged with the discharge surface of the IJC 20. Thus, at an appropriate timing in the recording operation of the IJC 20, or after the ejection recovery processing using the head recovery device 26, the blade 31 is protruded into the movement path of the IJC 20, and the ejection surface of the IJC 20 is moved with the movement operation of the IJC 20. To remove condensation, wetness, dust and the like.
【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。The present invention will now be described more specifically 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。Embodiment 1 FIG. 1 is an enlarged plan view of the vicinity of a heater board of an ink jet recording head used in this embodiment. FIG. 2 shows the X-
It is a sectional view along the Y section line. In this embodiment, 99.9% of aluminum was used as the support substrate 100. A polyimide (PIQ, manufactured by Hitachi Chemical) is spin-coated thereon as the stress relaxation layer 101,
Baking was performed at 400 ° C. to form a 0.2 μm-thick stress relaxation layer. Next, at a substrate temperature of 350 ° C., a SiO2 film was formed to a thickness of 3.0 μm by a sputtering method to obtain a heat storage layer 102. Next, HfB2 was deposited by a sputtering method at a substrate temperature of 150 ° C. to obtain a heat-generating resistor layer 103 having a thickness of 0.1 μm. The sheet resistance value of the heating resistance layer was 18Ω / □. Next, aluminum is deposited at a substrate temperature of 100 ° C. to form an electrode layer 104.
I got Further, a circuit pattern as shown in FIG. 1 was formed by a photolithography technique, and a heat acting portion 201 of 30 μm × 150 μm was formed. Further, as the first protective layer 105, SiO2 was formed to a thickness of 1.0 μm by a sputtering method at a substrate temperature of 350 ° C., and as the second protective layer 106, Ta was formed to a thickness of 0.5 μm by a sputtering method at a substrate temperature of 100 ° C. did. Further, a photosensitive polyimide (Photo Nice, manufactured by Toray Industries, Inc.) 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。Using the heater board prepared as described above, liquid paths, ink discharge ports, and the like are formed by a usual method.
The ink jet recording head having a width of 200 mm in which the heating surface and the ink ejection direction are the same as shown in FIG.
In FIG. 3, reference numeral 301 denotes an ink ejection port, and 302 denotes 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 was completed, when the heater board was completed, and when the recording head was completed, the warpage of the substrate was measured with a projector.
As shown in the figure, the amount of warpage when the length of the substrate was 200 mm was determined. Table 1 shows the results.
【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 configuration near the heater board is shown in FIGS. FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a Y section 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 support substrate 100, 99.9% of aluminum was used. A polyimide (PIQ, manufactured by Hitachi Chemical) was spin-coated thereon and baked at 400 ° C. to form a 0.2 μm stress relaxation layer 101. Then 4
A film of Si3 N4 was formed on a substrate at 00 ° C. by a plasma CVD method to form a heat storage layer 102 of 3.0 μm. Next, the substrate temperature was set to 150 ° C., and HfB2 was formed by a sputtering method.
The heat generating resistance layer 103 having a thickness of 0.1 μm was formed. The sheet resistance value of the heating resistance layer was 18Ω / □. Next, aluminum is deposited at a substrate temperature of 100 ° C. to form an electrode layer 104.
Was formed. Further, a circuit pattern as shown in FIG. 1 was formed by a photolithography technique, and a heat acting portion 201 of 30 × 150 μm was formed. Next, plasma CVD of Si3 N4
By a 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 the substrate at 100 ° C. by a sputtering method to form a second protective layer of 0.5 μm. Further, a photosensitive polyimide (Photo Nice, manufactured by Toray Industries, Inc.) was applied thereon and patterned, and then 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。Using the heater board prepared as described above, liquid paths, ink discharge ports and the like are formed by a usual method, and FIG.
The ink jet recording head having a width of 200 mm in which the heating surface and the ink ejection direction are the same 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. 4 and 5 show the configuration.
【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 support substrate 100. The surface of this substrate was thermally oxidized to form a heat storage layer 102 of SiO2 having a thickness of 3.0 μm. Next, HfB2 was deposited on the substrate at 150 ° C. by a sputtering method to obtain a 0.1 μm heating resistance layer 103. The sheet resistance value of the heating resistance layer was 18Ω / □. Next, after evaporating aluminum on the substrate at 100 ° C. to form the electrode layer 104, a circuit pattern as shown in FIG. 5 was formed by the photolithography technique, and the heat acting portion 201 of 30 × 150 μm was formed. Further, as the first protective layer 105, a SiO2 film was formed to a thickness of 1.0 μm on a substrate at 300 ° C. by a sputtering method.
As a protective layer 106, Ta was formed to a thickness of 0.5 μm on a substrate at 100 ° C. by a sputtering method. Further, the third protective layer 10
As No. 7, photosensitive polyimide (Photo Nice, manufactured by Toray Industries, Inc.) was applied and patterned, and then 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。Using the heater board prepared as described above, liquid paths, ink discharge ports, and the like are formed by an ordinary method.
The ink jet recording head having a width of 200 mm in which the heating surface and the ink ejection direction are the same 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 warpage of the substrate when the heater board was completed was 100 μm or less. Did not. Also, since the warpage of the completed recording head was about 100 μm, there was no significant effect on printing. Even if the printing performance is affected, there is no particular problem in the case of such a degree of warpage because the warpage is in a range where the warpage can be mechanically corrected. On the contrary, Comparative Example 1,
In No. 2, the warpage of the substrate at the time of completion of the heater board was 500 μm or more, which caused problems 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 warpage at the time of completion of the recording head was as large as 1000 μm or more, the printing performance was particularly poor. Further, even if a mechanical correction is attempted, it is almost impossible because problems such as breakage of a liquid path occur. This indicates that the configuration of the ink jet 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。In this embodiment, aluminum is used as the substrate material, but the material is not limited to this as long as it has a good surface property. Further, 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 a film forming temperature in a later 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 and 4 Comparative Examples 4 and 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 the present embodiment, and FIG. 8 is a cross-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 in the following manner.
【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 a substrate at 300 ° C. by sputtering 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, HfB2 was formed as a heat-generating resistor layer 103 on the substrate at 150 ° C. by sputtering to a thickness of 0.1 μm. The sheet resistance was 18 Ω / □ in both the example and the comparative example. Next, aluminum was formed as the electrode layer 104 by an evaporation method. Further, a circuit pattern as shown in FIG. 1 is formed by a photolithography technique, and a heat acting portion 2 of 30 μm × 150 μm is formed.
01 was formed. Next, as the first protective layer 105, Si
O2 is formed to a thickness of 1.0 μm by sputtering, and the second protective layer 1
As a film thickness of Ta, a film of 0.5 μm was formed by sputtering. Further, photosensitive polyimide (Photo Nice, manufactured by Toray Industries, Inc.) was applied as the third protective layer 107, followed by patterning and post-baking.
【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。Using the heater board prepared as described above, liquid paths and ink discharge ports were formed, and as shown in FIG. 3, an ink jet recording head having the same heat-generating surface and ink discharge direction 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 separation between the support substrate and the heat storage layer of the ink jet recording head prepared as described above was examined. 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, in Examples 3 and 4, peeling of the heat storage layer was not confirmed as in Comparative Example 6 using the silicon substrate, but in Comparative Examples 4 and 5, peeling of the heat storage layer was confirmed. Therefore, in the present invention, even when a metal substrate is used, a relatively thick heat storage layer can be formed.
【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。In this embodiment, aluminum is used as the substrate material. However, the material is not limited to aluminum as long as it has good surface properties.
【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。In this embodiment, the sputter power is changed stepwise in order to change the composition of the heat storage layer. However, in order to change the composition continuously, the sputter power is continuously and gradually increased. You only need to 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 supporting substrate mainly composed of a metal and the heat storage layer made of an inorganic insulator, the thermal expansion coefficient can be improved. The stress caused by the difference can be reduced, and damage to the substrate such as warpage of the substrate and cracking of the heat storage layer can be prevented.
【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 warpage of the substrate generated after the formation of the heating resistance layer and the upper protective layer is almost negligible, and even in the completed ink jet recording head, the occurrence of the warp is almost negligible. 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 is made of a heat storage layer. The separation of the heat storage layer can be prevented by preventing the stress generated at the interface with the layer.
【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 configuration example near a heater board of an ink jet recording head according to a first embodiment 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 sectional view taken along the line XY of FIG. 1;
【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 an example of a configuration near a discharge port of the ink jet 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 one configuration example near a heater board of a conventional ink jet recording head.
【図５】図４のＸ−Ｙ切断線に沿った切断断面図であ
る。FIG. 5 is a sectional view taken along the line XY in FIG. 4;
【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 to measure the amount of warpage of a substrate.
【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 configuration example near a heater board of an ink jet recording head according to a second embodiment 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。FIG. 8 is a sectional view taken along the line XY of FIG. 7;
【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 provided with a recording head according to the 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 Reference Signs List 16 carriage 17 drive motor 18 drive belt 19A, 19B guide shaft 20 ink jet head cartridge 22 cleaning motor 23 transmission mechanism 24 platen 26 head recovery device 26A cap unit 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 Heat acting section 301 Ink ejection port 302 Ink supply port
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