JPH07314678A - Ink-jet recording head - Google Patents
Ink-jet recording headInfo
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- JPH07314678A JPH07314678A JP6115391A JP11539194A JPH07314678A JP H07314678 A JPH07314678 A JP H07314678A JP 6115391 A JP6115391 A JP 6115391A JP 11539194 A JP11539194 A JP 11539194A JP H07314678 A JPH07314678 A JP H07314678A
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、記録装置のキャリッジ
に設置され画像形成記録するインクを記録媒体に向けて
吐出するインクジェット記録ヘッドに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head which is installed on a carriage of a recording device and ejects ink for image formation recording onto a recording medium.
【０００２】[0002]
【従来の技術】インクジェット記録装置は、インクと称
される記録用液体の小液滴を種々の吐出方式で吐出し、
それを紙等の記録媒体に付着させて記録を行う装置であ
る。インクを吐出する方法としては、種々の方法がある
が、中でも熱エネルギを液体に作用させて液滴吐出の原
動力を得る方式が近年注目をあびつつある。2. Description of the Related Art An ink jet recording apparatus ejects small droplets of recording liquid called ink by various ejection methods.
This is an apparatus for recording by attaching it to a recording medium such as paper. There are various methods for ejecting ink, and in particular, a method in which thermal energy is applied to a liquid to obtain a driving force for ejecting droplets has been attracting attention in recent years.
【０００３】即ち、上記記録方法は、熱エネルギの作用
を受けた液体が急激な体積の増大を伴う状態変化を起こ
し、この状態変化に基づく作用力によって記録ヘッドの
先端の吐出口より液滴を吐出する。そして、吐出された
液滴が記録媒体に付着し記録が行われる。That is, in the above-mentioned recording method, the liquid subjected to the action of heat energy causes a state change accompanied by a rapid increase in volume, and the action force based on this state change causes a droplet to be ejected from the ejection port at the tip of the recording head. Discharge. Then, the ejected droplets adhere to the recording medium and recording is performed.
【０００４】特に、前記インクジェット記録方式は、所
謂ドロップオンデマンド記録方法に極めて有効に適用さ
れるばかりでなく、記録ヘッド部を高密度マルチノズル
化された記録ヘッドを容易に具現化できるので、高解像
度，高品質の画像を高速で得られるという特徴を有して
いる。In particular, the ink jet recording method is not only very effectively applied to a so-called drop-on-demand recording method, but also a recording head having a high density multi-nozzle recording head portion can be easily embodied. It has the feature that images with high resolution and high quality can be obtained at high speed.
【０００５】上記の記録方法による記録装置の記録ヘッ
ド部は、液滴を吐出するために設けられた吐出口と、こ
の吐出口に連通し、液滴を吐出するための熱エネルギが
液体に作用する部分である熱作用部と、熱エネルギを発
生する手段としてのエネルギ発生体とを具備している。The recording head portion of the recording apparatus according to the above-described recording method communicates with an ejection port provided for ejecting a droplet, and thermal energy for ejecting the droplet acts on the liquid. It is provided with a heat acting part which is a part to be heated and an energy generator as a means for generating heat energy.
【０００６】そして、このエネルギ発生体は、一対の電
極と、これ等の電極に接続しこれらの電極の間に発熱す
る領域（熱発生部）を有する発熱抵抗層とを具備してお
り、エネルギ発生体と電極は、一般的には、同一の基板
上に形成されている。The energy generator comprises a pair of electrodes and a heating resistance layer having a region (heat generating portion) connected to these electrodes and generating heat between these electrodes. The generator and the electrode are generally formed on the same substrate.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、インクジェット記録ヘッドの基板は、一般的
にはＳｉやＳｉＯ2 ウエハー基板を用いて、膜を積層し
ながらフォトリソグラフィによってパターンを形成し、
多数個の基板チップを同時に形成している。そのため、
基板チップのサイズがウエハー基板１枚当りの取り個数
に反映され、面積の広い基板チップとなりコスト的に不
利になる。However, in the above-mentioned conventional example, the substrate of the ink jet recording head is generally a Si or SiO 2 wafer substrate, and a pattern is formed by photolithography while laminating films,
A large number of substrate chips are simultaneously formed. for that reason,
The size of the substrate chips is reflected in the number of wafers to be taken per wafer substrate, resulting in a substrate chip having a large area, which is disadvantageous in terms of cost.
【０００８】そのため、エネルギ発生体に電気的接続を
とる配線幅はより細くする必要があるが、抵抗値が増大
することにより細くするには限界がでてくるために基板
チップサイズを小さくするには限界がある。Therefore, the wiring width for electrically connecting to the energy generator needs to be made narrower, but there is a limit to making the wiring thinner due to an increase in the resistance value. Therefore, it is necessary to reduce the substrate chip size. Has a limit.
【０００９】また、温度制御のための温度センサーを配
線の形成時に同時に作り込むことは安価な製造方法であ
るが、そのことさえも基板チップサイズの増大をまねい
ている。Further, it is an inexpensive manufacturing method to simultaneously form a temperature sensor for controlling the temperature at the time of forming the wiring, but this also leads to an increase in the substrate chip size.
【００１０】本発明は、上記従来の問題点を解消するた
めに成されたもので、小型に構成し、高い解像度の記録
が可能なインクジェット記録ヘッドを提供することを目
的とするものである。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an ink jet recording head which is small in size and capable of recording with high resolution.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】このため、本発明に係る
インクジェット記録ヘッドは、記録装置のキャリッジに
設置されインクを記録媒体に向けて吐出するインクジェ
ット記録ヘッドであって、基板と天板とで挟まれたイン
ク流路内のインクを吐出させるエネルギを発生する電気
熱変換素子と、該電気熱変換素子の発熱をインクに伝達
して気泡を形成する熱作用部と、前記インク流路を構成
する溝が形成され、基板部のコモン配線に電気的に接続
した個別配線とを備えた天板部を有することを特徴とす
る構成によって、前記の目的を達成しようとするもので
ある。Therefore, an ink jet recording head according to the present invention is an ink jet recording head that is installed in a carriage of a recording device and ejects ink toward a recording medium, and includes a substrate and a top plate. An electrothermal conversion element that generates energy for ejecting ink in the sandwiched ink flow path, a heat acting portion that transmits heat of the electrothermal conversion element to the ink to form bubbles, and the ink flow path are configured. The above-mentioned object is achieved by a structure characterized by having a top plate portion having a groove formed therein and having an individual wiring electrically connected to the common wiring of the substrate portion.
【００１２】更に、上記構成に加えて、前記インク流路
の温度を検出する温度センサを、或は天板部分に金属膜
を積層して形成したコンデンサを備えた構成によって、
また蓄熱層は基板Ｓｉを熱酸化させて形成したＳｉＯ2
の３μｍ膜であり、電気熱変換素子、基板部のコモン配
線、および天板部の個別配線はフォトリソグラフィおよ
びエッチング形成により前記位置に配設された構成によ
って、前記の目的を達成しようとするものである。Further, in addition to the above structure, a temperature sensor for detecting the temperature of the ink flow path or a structure provided with a capacitor formed by laminating a metal film on the top plate portion,
The heat storage layer is SiO2 formed by thermally oxidizing the substrate Si.
The electrothermal conversion element, the common wiring of the substrate portion, and the individual wiring of the top plate portion are formed by photolithography and etching formation at the above-mentioned positions to achieve the above object. Is.
【００１３】[0013]
【作用】以上の構成により、電気熱変換素子は基板部の
コモン配線から個別配線を介した入力によって発熱しイ
ンクを急激に加熱蒸発させ、その圧力によってインクを
記録媒体に向けて吐出させることができる。With the above-described structure, the electrothermal conversion element generates heat from the common wiring of the substrate portion by the input through the individual wiring to rapidly heat and evaporate the ink, and the pressure can eject the ink toward the recording medium. it can.
【００１４】なお、配線の一部を基板上のノズルおよび
天板部に形成することにより、また温度センサーを基板
上のノズルおよび天板部に形成することにより、基板チ
ップサイズを小さくすることが可能である。そして、基
板チップを安価に製造することができる。The substrate chip size can be reduced by forming a part of the wiring in the nozzle and the top plate portion on the substrate and by forming the temperature sensor in the nozzle and the top plate portion on the substrate. It is possible. Then, the substrate chip can be manufactured at low cost.
【００１５】[0015]
【実施例】図１は本発明の一実施例のインクジェット記
録ヘッドを構成する基板の平面図であり、図２は図１に
示すＸ−Ｙ線に沿った断面図である。1 is a plan view of a substrate constituting an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line XY shown in FIG.
【００１６】図示の１００はノズルのインク流路、１０
１は基板、１０２は蓄熱層、１０３はコモン配線、１０
４は保護層、１０５はノズル壁、１０６は個別配線、１
０７は発熱抵抗体、１０８はコモン配線１０３と上部配
線を接続するスルーホール、１０９は上部配線、１１０
は天板部である。Reference numeral 100 denotes an ink flow path of a nozzle, 10
1 is a substrate, 102 is a heat storage layer, 103 is common wiring, 10
4 is a protective layer, 105 is a nozzle wall, 106 is individual wiring, 1
Reference numeral 07 is a heating resistor, 108 is a through hole connecting the common wiring 103 and the upper wiring, 109 is the upper wiring, 110
Is the top plate.
【００１７】まず第１実施例の記録ヘッドについて説明
する。First, the recording head of the first embodiment will be described.
【００１８】エネルギ発生素子としては従来と同様のも
のが使用でき、例えば、発熱抵抗体１０７等の電気熱変
換体が望ましい。インクを加熱する熱作用部の形状，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
となっている。As the energy generating element, the same element as the conventional one can be used, and for example, an electrothermal converter such as the heating resistor 107 is desirable. The shape and size of the heat acting portion that heats the ink is the same as that of the conventional ink jet recording head.
【００１９】基板１０１を構成する材料としては、通常
Ｓｉ基板が用いられる。その他絶縁材料としてはＡｌ2
Ｏ3 ，ＳｉＯ2 ，ガラス等セラミックを用いても良い。
配線材料としては安価で熱安定性が良く、抵抗率の低い
ものを選んであり、第１実施例においてはアルミニウム
を使用する。アルミニウムは製造プロセスの制約上、若
干の不純物、例えばＳｉやＣｕなどの金属を０．０１〜
５％程度含んでも良い。また、上部配線１０９の材料と
しては、上記金属あるいはスクリーン印刷法を用いるた
めに金属をペースト状にしたものを用いる。As a material for forming the substrate 101, a Si substrate is usually used. Other insulating materials include Al 2
Ceramics such as O 3 , SiO 2 and glass may be used.
As the wiring material, a material which is inexpensive, has good thermal stability and low resistivity is selected, and aluminum is used in the first embodiment. Due to the limitation of the manufacturing process, aluminum contains 0.01 to 0.01% of some impurities, for example, metals such as Si and Cu.
You may include about 5%. Further, as the material of the upper wiring 109, the above-mentioned metal or a metal-made paste is used because the screen printing method is used.
【００２０】図１および図２に示される構成のインクジ
ェット記録ヘッドの実施例は以下のようにして形成して
ある。An embodiment of the ink jet recording head having the structure shown in FIGS. 1 and 2 is formed as follows.
【００２１】支持する基板１０１はＳｉ基板とし、熱酸
化法でＳｉＯ2 膜を３μｍ形成し蓄熱層となっている。
次にスパッタ法で、発熱抵抗体１０７としてのＨｆＢ
2 ，配線としてのＡｌをそれぞれ０．１μｍ，０．６μ
ｍ成膜してある。The substrate 101 to be supported is a Si substrate, and a SiO 2 film having a thickness of 3 μm is formed by a thermal oxidation method to form a heat storage layer.
Next, HfB as the heating resistor 107 is formed by a sputtering method.
2 、 Al as wiring 0.1μm, 0.6μ respectively
m film is formed.
【００２２】次にフォトリソグラフィ(Photo Lithograp
hy) およびエッチングによって、図１に示すように、コ
モン配線１０３，個別配線１０６，発熱抵抗部１０７が
形成されている。次に保護膜としてＴａ／ＳｉＯ2 多層
膜をそれぞれ０．５μｍ，１μｍ形成し、次にフォトリ
ソグラフィおよびエッチングによってワイヤーボンデン
グ用パッド、およびスルーホール１０８が形成してあ
る。Next, photolithography (Photo Lithograp
hy) and etching, as shown in FIG. 1, the common wiring 103, the individual wiring 106, and the heat generating resistance portion 107 are formed. Next, Ta / SiO 2 multilayer films are formed as protective films to 0.5 μm and 1 μm respectively, and then wire bonding pads and through holes 108 are formed by photolithography and etching.
【００２３】次に、一般的な方法として、フォトニース
をフォトリソ技術によって形成し、ノズル壁１０５を形
成する。この壁１０５は従来の構成とは異なり、壁に下
側のスルーホール１０８へと貫通する穴が形成されてい
る。そして、その穴を通して、スルーホール部１０８の
コモン配線Ａｌに接続するようにＡｌをスパッタ法で４
μｍの厚さに形成し、フォトリソ法によって配線を形成
する。次にＡｌ保護およびノズル部の強度の向上のため
にフォトニース膜を上面に形成し、インク供給口と接続
するガラスを貼付けて天板部１１０としてある。Next, as a general method, a photonice is formed by a photolithography technique to form the nozzle wall 105. Unlike the conventional structure, the wall 105 is formed with a hole penetrating to the lower through hole 108 in the wall. Then, Al is sputtered through the hole so as to be connected to the common wiring Al of the through hole portion 108.
It is formed to a thickness of μm, and wiring is formed by the photolithography method. Next, in order to protect Al and improve the strength of the nozzle portion, a photonice film is formed on the upper surface, and glass for connecting to the ink supply port is attached to form the top plate portion 110.
【００２４】上記のように構成を形成することによっ
て、小型化することが可能であり、多数のノズルを有す
るインクジェット記録ヘッドをコスト低減して供給する
ことができる。By forming the structure as described above, the size can be reduced, and an ink jet recording head having a large number of nozzles can be supplied at a reduced cost.
【００２５】（第２実施例）第２実施例では、図３に示
すように、基板上に配線と発熱体を集積し保護膜を形成
した後、フォトリソ技術でフォトニースや樹脂やガラス
を使用し、ノズル部や天板部を形成し平坦な面とする。
その表面にＡｌを約０．５μｍスパッタ法により膜付け
し、フォトリソ技術およびエッチング法によりパターニ
ングを行い、Ａｌの温度センサー１１１が形成してあ
る。この温度センサー１１１によりインク吐出の制御を
適切に実施することができる。(Second Embodiment) In the second embodiment, as shown in FIG. 3, after wiring and heating elements are integrated on a substrate to form a protective film, photonice, resin or glass is used by photolithography technique. Then, the nozzle portion and the top plate portion are formed into a flat surface.
An Al temperature sensor 111 is formed by forming a film of Al on the surface by a sputtering method of about 0.5 μm and performing patterning by a photolithography technique and an etching method. The temperature sensor 111 can appropriately control the ink ejection.
【００２６】（第３実施例）第３実施例では、図４に示
すように、基板上に配線と発熱体を集積し保護膜を形成
した後に、フォトリソ技術でフォトニースや樹脂やガラ
スを使用し、ノズル部や天板部を形成し平坦な面とす
る。その表面にＡｌを約０．５μｍスパッタ法により形
成し、フォトリソ法によりコンデンサ用パターン１１２
を形成する。次にフォトニース１１３を１μｍ塗布し、
再びＡｌを０．５μｍスパッタ法により形成し、フォト
リソ法によりコンデンサ用パターンを図４に示すように
形成する。(Third Embodiment) In the third embodiment, as shown in FIG. 4, after a wiring and a heating element are integrated on a substrate to form a protective film, photolithography, resin or glass is used by a photolithography technique. Then, the nozzle portion and the top plate portion are formed into a flat surface. Al is formed on its surface by a sputtering method of about 0.5 μm, and the capacitor pattern 112 is formed by a photolithography method.
To form. Next, apply Photo Nice 113 to 1 μm,
Al is again formed by a 0.5 μm sputtering method, and a capacitor pattern is formed by a photolithography method as shown in FIG.
【００２７】上記構成により、誘電率＝３のフォトニー
スを用いたコンデンサが形成できており、ノイズの防止
効果が優れている。With the above structure, a capacitor using a photonice with a dielectric constant of 3 can be formed, and the effect of preventing noise is excellent.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電気熱変換素子は基板部のコモン配線から個別配線を介
した入力によって発熱しインクを急激に加熱蒸発させ、
その圧力によってインクを記録媒体に向けて吐出させる
ことができる。As described above, according to the present invention,
The electrothermal conversion element generates heat from the common wiring of the board through the individual wiring and heats and evaporates the ink rapidly,
The pressure allows the ink to be ejected toward the recording medium.
【００２９】そして、インクを吐出させるための基板上
のノズルおよび天板部に電極を形成することにより、共
通電極の抵抗を下げ、発熱抵抗体へかかる電圧にバラツ
キをなくし、インク吐出を安定させることができ、また
ノズルピッチを小さくでき、記録画像の高解像度化，高
速化に優れたインクジェット記録ヘッドを提供すること
ができる。By forming electrodes on the nozzles and the top plate portion on the substrate for ejecting ink, the resistance of the common electrode is reduced, variations in the voltage applied to the heating resistors are eliminated, and ink ejection is stabilized. In addition, it is possible to provide an ink jet recording head which is capable of reducing the nozzle pitch and is excellent in high resolution and high speed of a recorded image.
【００３０】また、天板部にコンデンサを形成して、電
源側に入れることにより、ノイズの影響を少なくし、イ
ンク吐出を安定にする効果がある。Further, by forming a capacitor on the top plate and putting it on the power supply side, the effect of noise is reduced and the ink ejection is stabilized.
【００３１】更に、ノズル，天板部に電極や温度センサ
ーを形成することは基板チップの小型化に有効であり、
その結果、製造コストが安価になり、低抵抗化も可能と
なり、省エネルギ化が図れる。Further, forming electrodes and temperature sensors on the nozzle and the top plate is effective for downsizing the substrate chip,
As a result, the manufacturing cost is reduced, the resistance can be reduced, and the energy can be saved.
【図１】 第１実施例の基板のインク発泡部分を透視し
た平面図である。FIG. 1 is a plan view of an ink foam portion of a substrate of a first embodiment seen through.
【図２】 図１のＸ−Ｙ線で切断した断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line XY of FIG.
【図３】 第２実施例の特徴を示した斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the features of the second embodiment.
【図４】 第３実施例の特徴を示した斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing the features of the third embodiment.
１００ ノズルのインク流路 １０１ 基板 １０２ ＳｉＯ2 膜 １０３ Ａｌ配線 １０４ 保護層 １０５ ノズル部分の壁 １０６ Ａｌ配線 １０７ 発熱抵抗体 １０８ 基板部分のＡｌと、天板，ノズル壁部分のＡｌ
配線を接続するスルーホール １０９ 天板およびノズル壁部分に形成されたＡｌ配線 １１０ 天板部分 １１１ Ａｌセンサー部 １１２ コンデンサ用Ａｌパターン １１３ フォトニース100 Nozzle Ink Flow Path 101 Substrate 102 SiO 2 Film 103 Al Wiring 104 Protective Layer 105 Nozzle Wall 106 Al Wiring 107 Heating Resistor 108 Substrate Al and Top Plate and Nozzle Wall Al
Through hole for connecting wiring 109 Al wiring formed on the top plate and the nozzle wall portion 110 Top plate portion 111 Al sensor portion 112 Al pattern for capacitor 113 Photonice
Claims (4)
を記録媒体に向けて吐出するインクジェット記録ヘッド
であって、基板と天板とで挟まれたインク流路内のイン
クを吐出させるエネルギを発生する電気熱変換素子と、
該電気熱変換素子の発熱をインクに伝達して気泡を形成
する熱作用部と、前記インク流路を構成する溝が形成さ
れ、基板部のコモン配線に電気的に接続した個別配線と
を備えた天板部とを有することを特徴とするインクジェ
ット記録ヘッド。1. An inkjet recording head installed on a carriage of a recording device for ejecting ink toward a recording medium, wherein energy is generated for ejecting ink in an ink flow path sandwiched between a substrate and a top plate. An electrothermal conversion element,
A heat acting portion that transfers heat of the electrothermal conversion element to the ink to form bubbles, and an individual wiring in which a groove that forms the ink flow path is formed and is electrically connected to a common wiring of the substrate portion are provided. An inkjet recording head having a top plate portion.
ク流路の温度を検出する温度センサを備えたことを特徴
とするインクジェット記録ヘッド。2. An ink jet recording head comprising a temperature sensor for detecting the temperature of the ink flow path, in addition to the structure according to claim 1.
部分に金属膜を積層して形成したコンデンサを備えたこ
とを特徴とするインクジェット記録ヘッド。3. An ink jet recording head comprising, in addition to the configuration of claim 1, a capacitor formed by laminating a metal film on the top plate portion.
たＳｉＯ2 の３μｍ膜であり、電気熱変換素子、基板部
のコモン配線、および天板部の個別配線はフォトリソグ
ラフィおよびエッチング形成により前記位置に配設され
ていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
記載のインクジェット記録ヘッド。4. The heat storage layer is a 3 μm SiO 2 film formed by thermally oxidizing a substrate Si, and the electrothermal conversion element, the common wiring of the substrate portion and the individual wiring of the top portion are formed by photolithography and etching. The inkjet recording head according to any one of claims 1 to 3, wherein the inkjet recording head is disposed at a position.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6115391A JPH07314678A (en) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | Ink-jet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6115391A JPH07314678A (en) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | Ink-jet recording head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07314678A true JPH07314678A (en) | 1995-12-05 |
Family
ID=14661394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6115391A Withdrawn JPH07314678A (en) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | Ink-jet recording head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07314678A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010179608A (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Canon Inc | Liquid discharge head and inkjet recorder |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP6115391A patent/JPH07314678A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010179608A (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Canon Inc | Liquid discharge head and inkjet recorder |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010731 |