JPH01145158A - 液体噴射記録ヘッド及び該ヘッド用基板 - Google Patents
液体噴射記録ヘッド及び該ヘッド用基板Info
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- JPH01145158A JPH01145158A JP62303713A JP30371387A JPH01145158A JP H01145158 A JPH01145158 A JP H01145158A JP 62303713 A JP62303713 A JP 62303713A JP 30371387 A JP30371387 A JP 30371387A JP H01145158 A JPH01145158 A JP H01145158A
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- 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
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- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
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- B41J2/14112—Resistive element
- B41J2/14129—Layer structure
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- B41J2002/14379—Edge shooter
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- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
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- B41J2202/03—Specific materials used
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明はインク等の記録用液体を熱エネルギーを利用し
て吐出し、その液滴を形成し、これを紙などの被記録材
に付着させて記録を行なう液体噴射記録ヘッド及び該ヘ
ッド用基板に関する。
て吐出し、その液滴を形成し、これを紙などの被記録材
に付着させて記録を行なう液体噴射記録ヘッド及び該ヘ
ッド用基板に関する。
[従来の技術]
熱エネルギーを、吐出される液滴の形成に利用する液体
噴射記録法に用いる記録ヘッドは、一般にインク等の記
録用液体を吐出する吐出口と;該吐出口に連通し、液体
を吐出するために利用される熱エネルギーが液体に作用
する部分を有する液路と;基体上に設けられた発熱抵抗
体と該発熱抵抗体に電気的に接続された一対の電極とを
有する前記熱エネルギーを発生させるための電気熱変換
体とを有し、例えば第2図の模式的展開斜視図に示すよ
うな構造を有する。
噴射記録法に用いる記録ヘッドは、一般にインク等の記
録用液体を吐出する吐出口と;該吐出口に連通し、液体
を吐出するために利用される熱エネルギーが液体に作用
する部分を有する液路と;基体上に設けられた発熱抵抗
体と該発熱抵抗体に電気的に接続された一対の電極とを
有する前記熱エネルギーを発生させるための電気熱変換
体とを有し、例えば第2図の模式的展開斜視図に示すよ
うな構造を有する。
このような構成を有していた記録ヘッドのなかで、例え
ば、特開昭55−128467号公報、特開昭59−1
94866号公報に開示された記録ヘッドは、第1図に
示すように、基体表面に熱エネルギーを発生するための
発熱抵抗体201と、これに電気信号を供給するための
電極209 、210およびこれらを液体から保護する
保護層(213,214)を薄膜形成技術等により積層
し、この基板上に発熱抵抗体201と対応する液路20
4と、吐出口217を構成したものであった。
ば、特開昭55−128467号公報、特開昭59−1
94866号公報に開示された記録ヘッドは、第1図に
示すように、基体表面に熱エネルギーを発生するための
発熱抵抗体201と、これに電気信号を供給するための
電極209 、210およびこれらを液体から保護する
保護層(213,214)を薄膜形成技術等により積層
し、この基板上に発熱抵抗体201と対応する液路20
4と、吐出口217を構成したものであった。
上記保護層(213,214)の下部層213は主に電
極209.210間の絶縁性を保つための層として、ま
たその上部層214は耐液性と機械的強度の補強のため
の層として設けられる。
極209.210間の絶縁性を保つための層として、ま
たその上部層214は耐液性と機械的強度の補強のため
の層として設けられる。
上部層214の形成用材料としては、従来より貴金属、
(■族の元素等)、高融点遷移金属(■、■、■、■族
の元素等)、これらの合金、あるいはこれらの金属の窒
化物、ホウ化物、ケイ化物、炭化物または非晶質シリコ
ン等が知られている。
(■族の元素等)、高融点遷移金属(■、■、■、■族
の元素等)、これらの合金、あるいはこれらの金属の窒
化物、ホウ化物、ケイ化物、炭化物または非晶質シリコ
ン等が知られている。
[発明が解決しようとする問題点]
上記のような発熱抵抗体上に保護層を設けた構成の記録
ヘッドにおいては、その耐久寿命は発熱抵抗体上の保護
層の′性能に大きく依存する。
ヘッドにおいては、その耐久寿命は発熱抵抗体上の保護
層の′性能に大きく依存する。
つまり、この保護層は液体を気化するための熱及び液滴
吐出の際に生じるキャビテーション衝γおよび液体の化
学的作用を受るため、耐熱性、耐破傷性、耐液性、耐酸
化性等に優れたものでなければならない。
吐出の際に生じるキャビテーション衝γおよび液体の化
学的作用を受るため、耐熱性、耐破傷性、耐液性、耐酸
化性等に優れたものでなければならない。
ところが、これらの全ての要求を十分に満足する保護層
、特に保護層の上部層形成用材料は知られていなかった
。
、特に保護層の上部層形成用材料は知られていなかった
。
例えば、上記金属の窒化物、ホウ化物、ケイ化物、炭化
物からなる保護層では、キャビテーション衝撃による機
械的衝撃に弱い場合があり、これは化合物の原子結合が
共有結合性のためと推測される。
物からなる保護層では、キャビテーション衝撃による機
械的衝撃に弱い場合があり、これは化合物の原子結合が
共有結合性のためと推測される。
本発明者らは、上記の問題を解決するために、上述した
要求を満足する保護層形成用材料について種々の検討を
行なフなところ、上記の要求を全て満足する保護層の構
成を見い出すに至り本発明を完成した。
要求を満足する保護層形成用材料について種々の検討を
行なフなところ、上記の要求を全て満足する保護層の構
成を見い出すに至り本発明を完成した。
本発明の目的は、耐衝5性、耐熱性、耐破傷性、耐液性
、耐酸化性等に優れた保護層を有する液体噴射記録ヘッ
ド及び該ヘッド用基板を提供することにある。
、耐酸化性等に優れた保護層を有する液体噴射記録ヘッ
ド及び該ヘッド用基板を提供することにある。
[問題点を解決するための手段]
上記の目的を達成する本発明の液体噴射記録ヘッドは、
液体を吐出する吐出口と;該吐出口に連通し、液体を吐
出するために利用される熱エネルギーが液体に作用する
部分を有する液路と;発熱抵抗体と該発熱抵抗体に電気
的に接続された一対の電極とを有する前記熱エネルギー
を発生させるための電気熱変換体とを有する液体噴射記
録ヘッドにおいて、少なくとも前記発熱抵抗体上に、絶
縁層と、該絶縁層上の設けられたTi、Z「、Hf、N
b、Ta、Wからなる群より選ばれた1種以上の元素と
Fe、NiおよびCrを含むアモルファス合金層とを有
する上部層を設けたことを特徴とする。
液体を吐出する吐出口と;該吐出口に連通し、液体を吐
出するために利用される熱エネルギーが液体に作用する
部分を有する液路と;発熱抵抗体と該発熱抵抗体に電気
的に接続された一対の電極とを有する前記熱エネルギー
を発生させるための電気熱変換体とを有する液体噴射記
録ヘッドにおいて、少なくとも前記発熱抵抗体上に、絶
縁層と、該絶縁層上の設けられたTi、Z「、Hf、N
b、Ta、Wからなる群より選ばれた1種以上の元素と
Fe、NiおよびCrを含むアモルファス合金層とを有
する上部層を設けたことを特徴とする。
本発明の記録ヘッドの保護層の上部層の形成に用いる合
金の組成は、 My (F e+oo−y−z N i 、 Crz
) +00−xで表わされ、Xはこの合金がアモルフ
ァス化する値に選ばれるものであり、例えば10〜70
原千%、好ましくは20〜70原子%の範囲とされる。
金の組成は、 My (F e+oo−y−z N i 、 Crz
) +00−xで表わされ、Xはこの合金がアモルフ
ァス化する値に選ばれるものであり、例えば10〜70
原千%、好ましくは20〜70原子%の範囲とされる。
また、yは、5〜30原子%、Zは10〜30原千%と
されるのが望ましい。
されるのが望ましい。
MはTi、Zr、Hf、Nb、Ta、Wからなる群より
選ばれた1種以上の元素を表わす。すなわち、所望に応
じてこれらの元素を単独で、あるいはその複数を用いる
。
選ばれた1種以上の元素を表わす。すなわち、所望に応
じてこれらの元素を単独で、あるいはその複数を用いる
。
上記組成式で表わされるアモルファス合金膜は、耐熱性
、耐食性、機械的強度等の液体と直接接触する上部層の
構成材料として優れた性質を有する。
、耐食性、機械的強度等の液体と直接接触する上部層の
構成材料として優れた性質を有する。
このアモルファス合金膜を用い上部層(第1図で214
で示されたもの)の形成には、通常の薄膜堆積技術等を
適用可能であるが、緻密で高強度のアモルファス合金膜
か得易いという観点からは、スパッタリング法が好適で
ある。
で示されたもの)の形成には、通常の薄膜堆積技術等を
適用可能であるが、緻密で高強度のアモルファス合金膜
か得易いという観点からは、スパッタリング法が好適で
ある。
また、その形成時の基板を100〜200℃に加熱して
おくことによりより強い付着力が得られる。
おくことによりより強い付着力が得られる。
この上部層の膜厚は0.1〜5μm、好ましくは0.2
〜3μmとされることが好ましい。
〜3μmとされることが好ましい。
本発明の液体噴射記録ヘッドの上部層214以外の構成
は例えば第1図および第2図で示した構成に限られず、
いかなる構成を有していても良い。
は例えば第1図および第2図で示した構成に限られず、
いかなる構成を有していても良い。
なお、下部層形成用材料としては、5in2、SiNな
どの耐熱性絶縁材料を挙げることができる。
どの耐熱性絶縁材料を挙げることができる。
[実施例]
以下実施例および比較例に従い本発明を更に詳細に説明
する。
する。
実施例1
その表面に熱酸化処理によって蓄熱層207としての5
μmの5in2膜が設けられているSiウェハー206
を基体として用い、その蓄熱層207上に発熱抵抗体層
208としてHfB2を1500人の膜厚で成膜し、更
にその上にA1層を5000Aの膜厚でスパッタリング
法により成膜した。
μmの5in2膜が設けられているSiウェハー206
を基体として用い、その蓄熱層207上に発熱抵抗体層
208としてHfB2を1500人の膜厚で成膜し、更
にその上にA1層を5000Aの膜厚でスパッタリング
法により成膜した。
次に、フォトリソ工程により第2図に示しような所望の
形状にA1層および発熱抵抗体層をバターニングして、
発熱抵抗体201と一対の電極209.210を有する
電気熱変換体を形成した。
形状にA1層および発熱抵抗体層をバターニングして、
発熱抵抗体201と一対の電極209.210を有する
電気熱変換体を形成した。
更に、この基板の上に保護層の下部層213としてのS
iO2を1μmの厚さにスパッタリング法で積層した後
、スパッタリング法で膜厚0.5μmのTa5o(Fe
73Ni+oCr+y)soをSin□層上に積層した
。
iO2を1μmの厚さにスパッタリング法で積層した後
、スパッタリング法で膜厚0.5μmのTa5o(Fe
73Ni+oCr+y)soをSin□層上に積層した
。
以上のようにして保護層により保護した電気熱変換体を
有する基板202上に、液路204となる溝を有するガ
ラス板203をエポキシ系接着剤を介して積層して第1
図および第2図に示したような構成を有する液体噴射記
録ヘッドを得た。
有する基板202上に、液路204となる溝を有するガ
ラス板203をエポキシ系接着剤を介して積層して第1
図および第2図に示したような構成を有する液体噴射記
録ヘッドを得た。
実施例2
上部層として厚さ2300人のTi25(Fe73Ni
、。Cr、、)、5をスパッタリングした以外は実施例
1と同様にして記録ヘッドを作製した。
、。Cr、、)、5をスパッタリングした以外は実施例
1と同様にして記録ヘッドを作製した。
実施例3
上部層として厚さ2000人のZr2a(Fe73N
i 1oCr 17) 72をスパッタリングした以外
は実施例1と同様にして記録ヘッドを作製した。
i 1oCr 17) 72をスパッタリングした以外
は実施例1と同様にして記録ヘッドを作製した。
実施例4
上部層として厚さ2100人のHf 211 (F e
73N i +oCr 17) 72をスパッタリン
グした以外は実施例1と同様にして記録ヘッドを作製し
た。
73N i +oCr 17) 72をスパッタリン
グした以外は実施例1と同様にして記録ヘッドを作製し
た。
実施例5
上部層として厚さ2400人のNb5s(FeeaN
i 目Cr2+) 44をスパッタリングした以外は実
施例1と同様にして記録ヘッドを作製した。
i 目Cr2+) 44をスパッタリングした以外は実
施例1と同様にして記録ヘッドを作製した。
実施例6
上部層として厚さ2100人のW31 (F e 66
N s 11Cr2.)69をスパッタリングした以外
は実施例1と同様にして記録ヘッドを作製した。
N s 11Cr2.)69をスパッタリングした以外
は実施例1と同様にして記録ヘッドを作製した。
実施例7
上部層として厚さ2500人のT a *2T 1 +
a (F e 、3N i 、、Cr 、、) soを
スパッタリングした以外は実施例1と同様にして記録ヘ
ッドを作製した。
a (F e 、3N i 、、Cr 、、) soを
スパッタリングした以外は実施例1と同様にして記録ヘ
ッドを作製した。
実施例8
上部層として厚さ2500人のN b 282 r 2
0 (F e 73N i 1oCr 17) 52を
スパッタリングした以外は実施例1と同様にして記録ヘ
ッドを作製した。
0 (F e 73N i 1oCr 17) 52を
スパッタリングした以外は実施例1と同様にして記録ヘ
ッドを作製した。
実施例9
上部層トシテ厚さ2500人のHf 3SW22 (F
e 73N i 10Cr 17) 43をスパッタ
リングした以外は実施例1と同様にして記録ヘッドを作
製した。
e 73N i 10Cr 17) 43をスパッタ
リングした以外は実施例1と同様にして記録ヘッドを作
製した。
実施例10
上部層として厚さ2500人のT a 4oT i 1
3N b z(F e 73N i +oCr I7)
36をスパッタリングした以外は実施例1と同様にし
て記録ヘッドを作製した。
3N b z(F e 73N i +oCr I7)
36をスパッタリングした以外は実施例1と同様にし
て記録ヘッドを作製した。
比較例1
上部層として厚さ2400人のT19 (Fe、:+N
i+。Cr 、7) g、をスパッタリングした以外は
実施例1と同様にして記録ヘッドを作製した。
i+。Cr 、7) g、をスパッタリングした以外は
実施例1と同様にして記録ヘッドを作製した。
なお、この組成を有する膜をX線回折測定で分析したと
ころ多結晶膜であった。
ころ多結晶膜であった。
以上の実施例1〜6および比較例1で得た記録ヘッドを
それぞれ用いて液体噴射記録用のインクを用いて以下の
条件で記録を行ない、その耐久性を試験した。
それぞれ用いて液体噴射記録用のインクを用いて以下の
条件で記録を行ない、その耐久性を試験した。
記録条件;駆動パルスを2KHz、5μsecとし、印
加エネルギーは液体噴射閾値エネルギーの1.3倍とし
た。
加エネルギーは液体噴射閾値エネルギーの1.3倍とし
た。
得られた結果から作成した故障率のワイブルプロットを
第3図に示す。なお、発熱抵抗体の抵抗値が初期値の1
20%を越えた時点を故障と認定した。
第3図に示す。なお、発熱抵抗体の抵抗値が初期値の1
20%を越えた時点を故障と認定した。
第3図からも明らかであるように、比較例1で作製した
記録ヘッドに対し、実施例1〜lOの本発明の記録ヘッ
ドは全て長寿命であった。
記録ヘッドに対し、実施例1〜lOの本発明の記録ヘッ
ドは全て長寿命であった。
なお、上記耐久性試験における故障原因を調査したとこ
ろ、保護層の上部層の侵食が、保護層の下部層、さらに
は発熱抵抗体にまで及んだ結果故障が引き起されたこと
が判明した。
ろ、保護層の上部層の侵食が、保護層の下部層、さらに
は発熱抵抗体にまで及んだ結果故障が引き起されたこと
が判明した。
[発明の効果]
本発明の液体噴射記録ヘッド用基板を用いた記録ヘッド
は、液体と接触する保護層の上部層に特定の組成を有し
、耐熱性、耐液性、耐機械衝箪性等に優れたアモルファ
ス合金膜を用いたことにより、十分な耐久性を有し、極
めて長寿命で信頼性の高いものとなった。
は、液体と接触する保護層の上部層に特定の組成を有し
、耐熱性、耐液性、耐機械衝箪性等に優れたアモルファ
ス合金膜を用いたことにより、十分な耐久性を有し、極
めて長寿命で信頼性の高いものとなった。
第1図は液体噴射記録ヘッドの主要部の構造を示す部分
断面図、第2図は液体噴射記録ヘッドの主要部の構造を
示す展開斜視図、第3図は実施例および比較例で得た液
体噴射記録ヘッドの耐久性試験の結果を表わすワイブル
プロットである。 201;発熱抵抗体 202;基板 203;天板 204;液路 205;液路壁 206;基体 207;蓄熱層 208;発熱抵抗体層209.
210;電極 213:保護層の下部層 214:保護層の上部層 217:吐出口
断面図、第2図は液体噴射記録ヘッドの主要部の構造を
示す展開斜視図、第3図は実施例および比較例で得た液
体噴射記録ヘッドの耐久性試験の結果を表わすワイブル
プロットである。 201;発熱抵抗体 202;基板 203;天板 204;液路 205;液路壁 206;基体 207;蓄熱層 208;発熱抵抗体層209.
210;電極 213:保護層の下部層 214:保護層の上部層 217:吐出口
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)液体を吐出する吐出口と;該吐出口に連通し、液体
を吐出するために利用される熱エネルギーが液体に作用
する部分を有する液路と;発熱抵抗体と該発熱抵抗体に
電気的に接続された一対の電極とを有する前記熱エネル
ギーを発生させるための電気熱変換体とを有する液体噴
射記録ヘッドにおいて、少なくとも前記発熱抵抗体上に
、絶縁層と、該絶縁層上に設けられたTi、Zr、Hf
、Nb、Ta、Wからなる群より選らばれた1種以上の
元素とFe、NiおよびCrを含むアモルファス合金層
とを有する層を設けたことを特徴とする液体噴射記録ヘ
ッド。 2)基体と、該基体上に設けられた発熱抵抗体と、所定
間隔をおいて前記発熱抵抗体に電気的に接続された一対
の電極とを有する電気熱変換体を具備する液体噴射記録
ヘッド用基板において、少なくとも前記発熱抵抗体上に
、絶縁層と、該絶縁層上に設けられたTi、Zr、Hf
、Nb、Ta、Wからなる群より選ばれた1種以上の元
素とFe、NiおよびCrを含むアモルファス合金層と
を有する層を設けたことを特徴とする液体噴射記録ヘッ
ド用基板。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62303713A JP2683350B2 (ja) | 1987-12-01 | 1987-12-01 | 液体噴射記録ヘッド及び該ヘッド用基板 |
| DE8888120023T DE3879891T2 (de) | 1987-12-01 | 1988-11-30 | Traegerschicht fuer fluessigkeitsstrahlkopf und fluessigkeitsstrahl vorrichtung, versehen mit solch einem kopf. |
| EP88120023A EP0318981B1 (en) | 1987-12-01 | 1988-11-30 | Liquid jet head, substrate for said head and liquid jet apparatus equipped with said head |
| US07/652,364 US5057856A (en) | 1987-12-01 | 1991-02-07 | Liquid jet head, substrate of (tizrhfnb) fenicr and liquid jet head and apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62303713A JP2683350B2 (ja) | 1987-12-01 | 1987-12-01 | 液体噴射記録ヘッド及び該ヘッド用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01145158A true JPH01145158A (ja) | 1989-06-07 |
| JP2683350B2 JP2683350B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=17924356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62303713A Expired - Fee Related JP2683350B2 (ja) | 1987-12-01 | 1987-12-01 | 液体噴射記録ヘッド及び該ヘッド用基板 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5057856A (ja) |
| EP (1) | EP0318981B1 (ja) |
| JP (1) | JP2683350B2 (ja) |
| DE (1) | DE3879891T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001171127A (ja) * | 1999-10-05 | 2001-06-26 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッド用基体、インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ユニットおよびインクジェット記録装置 |
| JP2001171126A (ja) * | 1999-10-05 | 2001-06-26 | Canon Inc | 発熱抵抗素子を備えたインクジェットヘッド用基板と、それを用いるインクジェットヘッド、インクジェット装置及び記録方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5483270A (en) * | 1990-02-26 | 1996-01-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrate for ink jet head |
| ATE160729T1 (de) * | 1992-04-16 | 1997-12-15 | Canon Kk | Tintenstrahlaufzeichnungskopf und verfahren zu seiner herstellung und aufzeichnungsgerät damit versehen |
| JP3513270B2 (ja) * | 1995-06-30 | 2004-03-31 | キヤノン株式会社 | インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 |
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