JP2008221712A - Manufacturing method for liquid jet recording head, liquid jet recording head manufactured by the method, and liquid jet recorder equipped with the liquid jet recording head - Google Patents

Manufacturing method for liquid jet recording head, liquid jet recording head manufactured by the method, and liquid jet recorder equipped with the liquid jet recording head Download PDF

Info

Publication number
JP2008221712A
JP2008221712A JP2007065285A JP2007065285A JP2008221712A JP 2008221712 A JP2008221712 A JP 2008221712A JP 2007065285 A JP2007065285 A JP 2007065285A JP 2007065285 A JP2007065285 A JP 2007065285A JP 2008221712 A JP2008221712 A JP 2008221712A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid jet
recording head
jet recording
liquid
heating resistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007065285A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Iwase
秀夫 岩瀬
Koji Kitani
耕治 木谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2007065285A priority Critical patent/JP2008221712A/en
Publication of JP2008221712A publication Critical patent/JP2008221712A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress change in resistance of a heater when a head is used in the liquid jet recording head which uses a TaXN (X=Si, B) thin film as the heater. <P>SOLUTION: In any of phases before the liquid jet recording head is completed by forming the TaXN (X=Si, B) thin film, a treatment for stabilizing Ta-N coupling in the thin film is carried out. Specifically, a vacuum annealing treatment is carried out after the TaXN thin film is formed into a film, and a protecting film is fabricated on it, thereby determining an optimum annealing condition while observing a change of Ta-N coupling by the X-ray diffraction method. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、液体噴射記録ヘッドの製造方法および該方法により製造された液体噴射記録ヘッドおよび該液体噴射記録ヘッドを装着した液体噴射記録装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a liquid jet recording head, a liquid jet recording head manufactured by the method, and a liquid jet recording apparatus equipped with the liquid jet recording head.

液体噴射記録方法は、インク等の記録液により飛翔的液滴を形成し、これを紙等の被記録材に付着させて記録が行なわれるもので、かかる記録方法を採用した液体噴射記録装置は、低騒音で高速印字、高密度記録ができ、しかも普通紙に対して、現像,定着などの処理が不要であることから、装置自体を小型化することが可能であり、かつ、大量生産時の生産性が良く、製造費用も廉価にできるものとして特に注目されている。   The liquid jet recording method is a method in which flying droplets are formed by a recording liquid such as ink, and this is attached to a recording material such as paper, and recording is performed. A liquid jet recording apparatus employing such a recording method is High-speed printing and high-density recording with low noise, and because it does not require processing such as development and fixing for plain paper, the device itself can be miniaturized and in mass production It is particularly attracting attention as a product that can be manufactured at low cost and with low production costs.

特にオンデマンド型液体噴射記録装置は、コンティニアス型液体噴射記録装置で必要とされる高電圧発生装置および不要インクの回収装置を必要とせず、装置を小型化できることからその応用が有望視されている。その中でも、特公昭61−59914号公報に記載のものは、液体が充填された液路中の一部を熱して前記液体に急激に発泡による体積増加に伴う圧力変位を与えることにより、前記液路中に連通する吐出口から液体を吐出させて飛翔用液滴を形成し、このような液滴を被記録材に付着させて記録する液体噴射記録ヘッドを使用することで液体噴射記録装置として特に注目されている。しかも、上述の液体噴射記録ヘッドは、ノズルを高密度化、マルチ化し易い特徴を持つので、ヘッドを長尺化することにより印字速度を向上させ、かつ、高品位の画像を得ることができるという特色がある。   In particular, the on-demand type liquid jet recording apparatus does not require a high voltage generator and an unnecessary ink collecting apparatus required for the continuous type liquid jet recording apparatus, and can be miniaturized. Yes. Among them, the one described in Japanese Examined Patent Publication No. 61-59914 is a method in which a part of a liquid path filled with a liquid is heated to give the liquid a pressure displacement accompanying a volume increase due to foaming. As a liquid jet recording apparatus, a liquid jet recording head that records liquid droplets by ejecting liquid from ejection ports that communicate with the path and depositing such liquid droplets on a recording material is used. Particular attention has been paid. In addition, since the above-described liquid jet recording head has the feature that the nozzles are easily densified and multi-purpose, the printing speed can be improved and a high-quality image can be obtained by lengthening the head. There is a special feature.

この飛翔的液滴を形成するために熱エネルギーを利用する液体噴射記録ヘッドにおいて、記録液を加熱する手段は、電気信号を印加することにより発熱して記録液を加熱することのできる発熱抵抗体(以後、ヒーターと称する。)と、かかる発熱抵抗体に電気信号を印加するための一対の電極とを有する電気熱変換体を具えている。また、ここで使用される記録液は、一般に顔料や染料などの記録成分と、これを溶解または分散させるための水、あるいは水と水溶性有機溶剤とからなる溶媒成分とによって形成されている。   In the liquid jet recording head that uses thermal energy to form this flying droplet, the means for heating the recording liquid is a heating resistor that can generate heat by applying an electrical signal to heat the recording liquid. (Hereinafter referred to as a heater) and a pair of electrodes for applying an electrical signal to the heating resistor. The recording liquid used here is generally formed of a recording component such as a pigment or dye and water for dissolving or dispersing the recording component or a solvent component composed of water and a water-soluble organic solvent.

ところで、このような水系記録液において急激な気化を行なうための加熱限界温度、すなわち、ヒーターの面と液体との間で極めて薄く、かつ、安定した蒸気膜を介して、その熱伝導で伝えられる熱量により蒸気が生ずる温度は250℃〜350℃である。したがって、この様な温度特性の記録液を用いて、ヒーターに電気信号を与えることにより記録液を発泡させ、飛翔的液滴を形成させて被記録材に記録するためには、ヒーターは電気信号が与えられる毎に、雰囲気温度から300℃〜800℃までの温度で繰り返して加熱されることになる。   By the way, the heating limit temperature for rapid vaporization in such an aqueous recording liquid, that is, the heat conduction is transmitted through a very thin and stable vapor film between the surface of the heater and the liquid. The temperature at which steam is generated by the amount of heat is 250 ° C to 350 ° C. Therefore, in order to record the recording liquid on the recording material by foaming the recording liquid by applying an electric signal to the heater by using the recording liquid having such temperature characteristics, and recording the recording material on the recording material, the heater Is given repeatedly at a temperature from the ambient temperature to 300 ° C to 800 ° C.

なおヒーターおよび電極等は半導体プロセスによって形成されるもので、例えば、基板上(例えば、Si,硝子,セラミックス等)に設けられた発熱抵抗体(例えば、HfB2 ,ZrB2 ,TaN2,TaSi等の耐熱抵抗材)上に、中間層(例えば、Ti,Cr等)を介して、電気良導体である金属からなる配線部(電極、例えば、Al,Au,Ag,Cu等)を上記中間層が露出するように積層して形成され、その露出した部分がヒーターとなる。また、記録液からの電食,酸化を防ぐための、耐熱性,記録液遮断性に優れた保護膜等が必要に応じてヒーターおよび電極上に形成される。 The heater, the electrode, and the like are formed by a semiconductor process. For example, a heating resistor (for example, HfB 2 , ZrB 2 , TaN 2 , TaSi, etc.) provided on the substrate (for example, Si, glass, ceramics, etc.) The intermediate layer has a wiring portion (electrode, for example, Al, Au, Ag, Cu, etc.) made of a metal that is a good electrical conductor via an intermediate layer (for example, Ti, Cr, etc.) on the intermediate layer. It is formed by being laminated so as to be exposed, and the exposed portion becomes a heater. Further, a protective film excellent in heat resistance and recording liquid blocking property for preventing electrolytic corrosion and oxidation from the recording liquid is formed on the heater and the electrode as necessary.

発熱抵抗体として上に挙げた耐熱抵抗体以外に、チッ化タンタルに第三の成分としてSiもしくはBを添加したサーメット薄膜(TaXN薄膜:X=Si, B)が挙げられる。TaXN薄膜は、高抵抗が達成でき、他の高抵抗薄膜と比較して抵抗温度係数(TCR)小さく使用する環境の温度が変化しても発熱量が安定していることから、該液体噴射記録装置のヒーターに使用する発熱抵抗体として最も優れた材料の一つである。
特公昭61−59914号公報
In addition to the heat resistant resistors listed above as the heat generating resistors, cermet thin films (TaXN thin films: X = Si, B) in which Si or B is added as a third component to tantalum nitride can be cited. TaXN thin film can achieve high resistance, and its temperature coefficient of resistance (TCR) is small compared to other high resistance thin films, and its calorific value is stable even if the temperature of the environment changes. It is one of the most excellent materials for heating resistors used in the heaters of equipment.
Japanese Examined Patent Publication No. 61-59914

しかし、該TaXN薄膜をヒーターとして使用した液体吐出記録ヘッドは、短時間の使用に対しては安定した吐出が得られるものの、長期に渡って該液体吐出記録ヘッドを使用しつづけた場合、ヒーターの抵抗Rが変化することにより吐出特性が安定しないという問題を抱えていた。現在、多くの液体噴射記録装置は、消費者の費用負担を抑える為、ヘッドを長寿命化する方向で開発が進められており、該TaXN薄膜ヒーターの抵抗変化は、液体噴射記録装置を開発する上で、大きな足かせとなっていた。   However, the liquid discharge recording head using the TaXN thin film as a heater can obtain stable discharge for a short time use, but if the liquid discharge recording head is used for a long time, There was a problem that the discharge characteristics were not stable due to the change in the resistance R. Currently, many liquid jet recording devices are being developed in order to extend the life of the head in order to reduce the cost burden on consumers, and the resistance change of the TaXN thin film heater develops the liquid jet recording device. It was a big hindrance above.

本発明は、電気信号を印加することで、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生するために用いられるものであって、発熱抵抗体と該発熱抵抗体に電気信号を印加するための一対の電極とを含む電気熱エネルギー変換体を有する液体噴射記録ヘッドであり、且つ窒素(N)とタンタル(Ta)に第三の成分としてSiもしくはBを添加したサーメット薄膜(TaXN薄膜:N=Si,B)を発熱抵抗体として使用した液体噴射記録ヘッドの製造方法において、前記発熱抵抗体内のTa-N結合を安定化する処理工程を含むことを特徴とする。   The present invention is used for generating thermal energy used for ejecting ink by applying an electrical signal, and for applying an electrical signal to the heating resistor and the heating resistor. A cermet thin film (TaXN thin film: N) having a liquid jet recording head having an electrothermal energy conversion body including a pair of electrodes, and adding Si or B as a third component to nitrogen (N) and tantalum (Ta) = Si, B) in a method for manufacturing a liquid jet recording head using a heating resistor, the method includes a process of stabilizing Ta-N bonds in the heating resistor.

我々は、TaとNおよび抵抗率を上げる為の第三の成分Xを構成元素とするサーメット薄膜を該発熱抵抗体として使用した液体噴射記録ヘッドにおいて、前述のヒーター抵抗率の変化は、Ta-Nの結合状態が変化することが原因であることを、詳細な検討により見出した。すなわち、本発明は、Ta-N結合を安定化する処理を該発熱抵抗体に施すことによって、前述の抵抗率の変化を抑制し、該液体吐出記録装置の吐出特性を長期に渡り安定化することを可能にするものである。   In a liquid jet recording head using a cermet thin film having Ta and N and a third component X as a constituent element for increasing the resistivity as the heating resistor, the change in the heater resistivity described above is Ta- It was found through detailed examination that the cause is a change in the binding state of N. That is, according to the present invention, the heating resistor is subjected to a treatment for stabilizing the Ta—N bond, thereby suppressing the above-described change in resistivity and stabilizing the ejection characteristics of the liquid ejection recording apparatus over a long period of time. It makes it possible.

以上説明したように、本発明によれば、記録の初期の段階から常に良好な液滴吐出状態を得るために好適な範囲内にヒーターの抵抗変化が抑えられ、特に長時間に渡る記録においても、常に良好で安定した液滴吐出状態が得られる液体噴射記録ヘッドの製造方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, the change in the resistance of the heater can be suppressed within a suitable range in order to always obtain a good droplet discharge state from the initial stage of recording, especially in recording over a long time. Therefore, it is possible to provide a method of manufacturing a liquid jet recording head that can always obtain a good and stable droplet discharge state.

また、記録装置のヒーターにおける長期に渡る繰り返し発熱に対して高耐久寿命の液体噴射記録ヘッドが得られる液体噴射記録ヘッドの製造方法を提供することができる。   Further, it is possible to provide a method for manufacturing a liquid jet recording head that can obtain a liquid jet recording head having a high durability against repeated long-term heat generation in the heater of the recording apparatus.

さらにまた、常に良好な液滴吐出状態を得るために好適な範囲内にヒーター抵抗変化が抑えられ、特に長時間に渡る記録においても、常に良好で安定した液滴吐出状態が得られる液体噴射記録ヘッドを提供するものである。   Furthermore, the change in the heater resistance is suppressed within a suitable range for always obtaining a good droplet discharge state, and liquid jet recording that can always obtain a good and stable droplet discharge state even in recording over a long period of time. The head is provided.

以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の方法により製造された液体噴射記録ヘッドを搭載する液体噴射記録装置の一例を、また図2は図1に示す液体噴射記録ヘッドの主要部の構成を、更にまた図3は図2に示す液体噴射記録ヘッドのヒーターおよびヒーターの駆動に使用されるCMOSトランジスターの断面の一例を示す。   FIG. 1 shows an example of a liquid jet recording apparatus equipped with a liquid jet recording head manufactured by the method of the present invention. FIG. 2 shows the configuration of the main part of the liquid jet recording head shown in FIG. FIG. 2 shows an example of a cross section of a heater of the liquid jet recording head shown in FIG. 2 and a CMOS transistor used for driving the heater.

図1において、1は液体噴射記録ヘッド、2は記録ヘッド1およびサブインクタンク3を搭載し、案内軸4に沿って往復移動するキャリッジ、5は記録ヘッド1の対向位置に被記録材(記録シート)6を保持するプラテンである。なお、サブタンク3には記録液貯蔵用のメインタンク7から供給チューブ8によって記録液が供給され、更にここから供給管ユニット9を介して記録ヘッド1の液室10(図2参照)に導かれる。なお、上述構成は、前記記録ヘッド1,前記サブインクタンク3,前記メインタンク7,前記供給チューブ8,前記供給管ユニット9を1つにまとめてユニット化したもの、または、上述の機能をすべてもつ記録ヘッドにしたものであってもかまわない。11はフレキシブルプリント配線基板(以下でFPCという)であり、このFPC11により記録装置の吐出信号発生手段12,予備吐出処理制御手段13および予備加熱処理制御手段14等からの吐出信号を始めとする各種制御信号が記録ヘッド1に供給される。15は供給管ユニット9やFPC11の端部、更に記録ヘッド1等をベースプレート16との間に保持する押え部材である。   In FIG. 1, 1 is a liquid jet recording head, 2 is mounted with a recording head 1 and a sub ink tank 3, and reciprocally moves along a guide shaft 4, and 5 is a recording material (recording) at a position opposite to the recording head 1. Sheet) 6 is a platen holding the sheet. The sub tank 3 is supplied with the recording liquid from the main tank 7 for storing the recording liquid through the supply tube 8 and is further led to the liquid chamber 10 (see FIG. 2) of the recording head 1 through the supply pipe unit 9. . Note that the above-described configuration is a unit in which the recording head 1, the sub ink tank 3, the main tank 7, the supply tube 8, and the supply pipe unit 9 are combined into one unit, or all the above functions. It may be a recording head with a built-in recording head. Reference numeral 11 denotes a flexible printed circuit board (hereinafter referred to as FPC). By this FPC 11, various kinds of discharge signals such as discharge signals from the discharge signal generating means 12, preliminary discharge processing control means 13, and preheating processing control means 14 of the recording apparatus are provided. A control signal is supplied to the recording head 1. A pressing member 15 holds the supply pipe unit 9 and the end of the FPC 11, and the recording head 1 and the like between the base plate 16.

一方、記録を行う記録ヘッド1に対し、その記録領域外のホームポジション近傍で記録ヘッド1に当接して吐出回復動作およびキャッピング処理を行うために回復ポンプ17,キャップ部材18およびその間を連絡する吸引チューブ19が設けられていて、回復処理制御手段20によって制御される。かくして、予備吐出処理制御手段13,予備加熱処理制御手段14による記録ヘッド1側の制御と相俟って、高品位の記録を得るために、互いに独立または一連のモードによって対応した動作が行われる。   On the other hand, for the recording head 1 that performs recording, the recovery pump 17 and the cap member 18 are in contact with the recording head 1 in the vicinity of the home position outside the recording area to perform the discharge recovery operation and the capping process, and suction between them. A tube 19 is provided and is controlled by the recovery process control means 20. Thus, in combination with the control on the recording head 1 side by the preliminary discharge processing control means 13 and the preliminary heating processing control means 14, in order to obtain high-quality recording, operations corresponding to each other or in a series of modes are performed. .

ついで、図2に従って記録ヘッド1の構成について説明しておく。ここで、1Aはヘッド基板であり、ヘッド基板1A上には共通液室10と、これに連通する液路21,記録液(以下でインクという)を吐出させる吐出口22,各液路21に設けられるヒーター23がそれぞれ設けられ、更にその上部に天板24を重ね合わせた形で記録ヘッド1が構成される。   Next, the configuration of the recording head 1 will be described with reference to FIG. Here, 1A is a head substrate. On the head substrate 1A, a common liquid chamber 10, a liquid path 21 communicating therewith, a discharge port 22 for discharging recording liquid (hereinafter referred to as ink), and each liquid path 21 are provided. Each of the heaters 23 to be provided is provided, and the recording head 1 is configured in such a manner that a top plate 24 is overlapped thereon.

さらに、図3に従って記録ヘッド1のインクに熱エネルギーを与えるヒーター部について、さらに説明を加える。1Aは基板であり、その表面には、CMOSを形成する為の熱酸化膜25が設けられている。26〜27は、電極28,29を通して発熱抵抗体30にインクを発泡させるのに十分な電力を供給する為の、CMOSトランジスターの各要素である。発熱抵抗体30とインクの間には、インクと発熱抵抗体を絶縁する為の絶縁膜31と、発熱抵抗体30から熱エネルギーが付与されることにより発生するインク内の気泡が、該熱エネルギーの付与が遮断されて消失するときに生ずる衝撃から、発熱抵抗体30および絶縁膜31を保護する為の保護膜32が形成される。   Further, the heater unit that applies thermal energy to the ink of the recording head 1 will be further described with reference to FIG. Reference numeral 1A denotes a substrate, on which a thermal oxide film 25 for forming a CMOS is provided. Reference numerals 26 to 27 denote elements of the CMOS transistor for supplying power sufficient to cause the heating resistor 30 to foam through the electrodes 28 and 29. Between the heat generating resistor 30 and the ink, an insulating film 31 for insulating the ink and the heat generating resistor, and bubbles in the ink generated by the application of heat energy from the heat generating resistor 30 include the heat energy. A protective film 32 is formed to protect the heating resistor 30 and the insulating film 31 from an impact that occurs when the application of the metal is interrupted and disappears.

このように構成した記録装置を用いて記録を行うには、まずメインタンク7から、供給チューブ8および供給管ユニット9を介して、サブタンク2,液室10および液路21内にインクを充填する。次に、FPC11により記録ヘッド1のヒーター23に電気信号、即ち吐出信号発生手段12からの電気信号を印加する。これによってヒーター23を発熱させることにより、熱エネルギーがヒーター23近傍の液路21内に存在するインクに付与される。かくしてインクに対してヒーター23から熱エネルギーが付与されることでその部分において瞬間的にインクの体積増大を伴う気泡が発生し、ヒーター23より下流側(吐出口22側)に存在するインクが吐出口22から吐出されて、飛翔的インク滴が形成される。そこでこのインク滴を、対向位置の紙等の被記録材に付着させ所望の画像記録が行なわれる。なお、その記録時には、記録ヘッド1からのインクの吐出を適正化させ、高品位の画像を形成する目的で、予備吐出処理,予備加熱処理,記録ヘッドの回復処理が行なわれる。これらの処理は、予備吐出処理制御手段13,予備加熱処理手段14等によって制御される。   In order to perform recording using the recording apparatus configured as described above, ink is first filled from the main tank 7 into the sub tank 2, the liquid chamber 10, and the liquid path 21 through the supply tube 8 and the supply pipe unit 9. . Next, an electrical signal, that is, an electrical signal from the ejection signal generating means 12 is applied to the heater 23 of the recording head 1 by the FPC 11. By causing the heater 23 to generate heat, heat energy is applied to the ink existing in the liquid path 21 near the heater 23. Thus, when thermal energy is applied to the ink from the heater 23, bubbles accompanied by an increase in the volume of the ink are instantaneously generated at that portion, and the ink existing downstream (discharge port 22 side) from the heater 23 is discharged. The ink droplets are ejected from the outlet 22 to form flying ink droplets. Therefore, the ink droplets are attached to a recording material such as paper at the opposite position, and desired image recording is performed. During the recording, preliminary ejection processing, preliminary heating processing, and recording head recovery processing are performed for the purpose of optimizing the ejection of ink from the recording head 1 and forming a high-quality image. These processes are controlled by the preliminary discharge processing control means 13, the preliminary heating processing means 14, and the like.

なお前記予備吐出処理や予備加熱処理は、主としてインクの粘度等を調整するものである。また回復処理は、記録ヘッド1をキャップ部材18と当接させた状態で記録ヘッド1内のインクを加圧もしくは吸引することで吐出口22の目詰まりなどを回復させるものである。   The preliminary ejection process and the preliminary heating process mainly adjust the viscosity of the ink. The recovery process recovers clogging of the discharge ports 22 by pressurizing or sucking ink in the recording head 1 with the recording head 1 in contact with the cap member 18.

本発明液体噴射記録ヘッドの製造方法は、上記のような構成の装置に装着される液体噴射記録ヘッドを製造する際のいずれかの段階で、図3の発熱抵抗体30内のTa−N結合を安定化させる処理過程が組み込まれることを特徴とするものである。   The manufacturing method of the liquid jet recording head according to the present invention is a Ta—N bond in the heating resistor 30 in FIG. 3 at any stage when manufacturing the liquid jet recording head mounted on the apparatus having the above-described configuration. It is characterized in that a processing process for stabilizing the is incorporated.

発熱抵抗体内部のTa−N結合を安定させる処理としては、Ta−N結合を熱に対して安定化するのに十分変化させておく方法が挙げられる。具体的には、発熱抵抗体であるTaXNの成膜後から、上記のような構成の液体噴射記録ヘッドを製造する際のいずれかの段階でTa−N結合が熱的に安定するのに十分な熱エネルギーを該発熱抵抗体に与える方法がある。   As a process for stabilizing the Ta—N bond inside the heating resistor, there is a method in which the Ta—N bond is sufficiently changed to stabilize against heat. Specifically, after the film formation of TaXN which is a heating resistor, it is sufficient for the Ta-N bond to be thermally stabilized at any stage when manufacturing the liquid jet recording head having the above-described configuration. There is a method of giving a heat energy to the heating resistor.

以下に図面を用いて本発明の実施例を詳細かつ具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail and specifically with reference to the drawings.

図2に示したような構成のヘッドを製作する過程において、図3おけるCMOSトランジスターの基本構成26と27、配線28と29、発熱抵抗体膜30および絶縁膜31が形成された後に真空過熱処理をおこなった。ヘッドの構成および真空加熱処理の条件は以下に示す通りである。   In the process of manufacturing the head having the structure shown in FIG. 2, the vacuum overheat treatment is performed after the basic structures 26 and 27, the wirings 28 and 29, the heating resistor film 30 and the insulating film 31 in FIG. I did it. The configuration of the head and the conditions of the vacuum heat treatment are as shown below.

記録ヘッドの構成
基板 Si(SiO2の熱酸化膜付) 1mm
発熱抵抗体 TaSiN(スパッタ膜) 0.1μm
電極 Cu 0.5μm
保護層 SiO2 2μm
真空加熱処理の条件
真空度:1×10−5Pa
加熱保持時間:30分
加熱温度は100℃〜800℃の間で熱電対に連結した加熱システムにより制御し、異なった加熱温度で処理をした複数の記録ヘッドを作成した。真空加熱処理前後のTa−N結合の変化の様子は、X線回折装置を用いて観察した。記録ヘッドに対するTa−N結合の安定化処理の効果は、液体噴射記録装置に装着する前、かつ記録液を充填した状態で吐出口から記録液を吐出させたときの、ヒーター抵抗率の変化率ΔR/Rを測定することにより評価した。
Recording head configuration Substrate Si (with SiO 2 thermal oxide film) 1mm
Heating resistor TaSiN (Sputtered film) 0.1μm
Electrode Cu 0.5μm
Protective layer SiO 2 2μm
Vacuum heat treatment conditions Vacuum degree: 1 × 10 −5 Pa
Heat holding time: 30 minutes The heating temperature was controlled between 100 ° C. and 800 ° C. by a heating system connected to a thermocouple, and a plurality of recording heads processed at different heating temperatures were prepared. The state of the Ta—N bond change before and after the vacuum heat treatment was observed using an X-ray diffractometer. The effect of stabilizing the Ta-N bond on the recording head is that the rate of change in the heater resistivity when the recording liquid is ejected from the ejection port before being installed in the liquid jet recording apparatus and filled with the recording liquid. Evaluation was made by measuring ΔR / R.

図4と図5は、真空加熱処理を行う前と、800℃で真空加熱処理を行った後の、発熱抵抗体のX線回折パターンである。矢印2Aで示したピークはSi基板による信号である。真空加熱処理を行う前は、2θ=37°の近傍になだらかな信号が確認できるが、その構造はアモルファス状態であるといってよい。それに対し、真空加熱処理を行った後の図5では、急峻なピークが確認される。これらのピークは、Ta2Nの結晶構造から生ずるものと一致する。図6は、加熱温度を変えて真空過熱処理を行ったときの、X線回折ピークの大きさである。図6から、Ta-Nの結合状態は、処理温度によって変化し、600℃以上でほぼ安定化することが分かる。 4 and 5 are X-ray diffraction patterns of the heating resistor before the vacuum heat treatment and after the vacuum heat treatment at 800 ° C. The peak indicated by the arrow 2A is a signal from the Si substrate. Before the vacuum heat treatment, a gentle signal can be confirmed in the vicinity of 2θ = 37 °, but it can be said that the structure is in an amorphous state. On the other hand, a steep peak is confirmed in FIG. 5 after the vacuum heat treatment. These peaks are consistent with those arising from the Ta 2 N crystal structure. FIG. 6 shows the size of the X-ray diffraction peak when the vacuum overheat treatment is performed while changing the heating temperature. From FIG. 6, it can be seen that the bonding state of Ta—N varies depending on the processing temperature and is almost stabilized at 600 ° C. or higher.

また、X線回折ピークの大きさと、ヒーター抵抗値変化率の関係を調べたところ図7に示した結果が得られた。図7から、X線回折のカウント数が25000を超えてTa−N結合が安定化した後は、ヒーター抵抗変化率ΔR/Rが小さく、記録ヘッドを液体噴射記録装置に装着して使用したとき、長時間に渡る記録においても常に良好で安定した液滴吐出状態が得られる。   Further, when the relationship between the size of the X-ray diffraction peak and the rate of change in the heater resistance value was examined, the result shown in FIG. 7 was obtained. From FIG. 7, after the count number of X-ray diffraction exceeds 25000 and the Ta-N bond is stabilized, the heater resistance change rate ΔR / R is small, and the recording head is mounted on a liquid jet recording apparatus and used. Even in recording over a long time, a good and stable droplet discharge state can always be obtained.

なお、ΔR/Rは、108文字使用後のヒーターの抵抗率Rの変化率の平均である。   ΔR / R is an average of the rate of change of the resistivity R of the heater after using 108 characters.

更にまた、以上に述べたTa−Nの結合を安定化させる処理は、必ずしも前述の実施例に述べられた成膜後の加熱処理である必要はない。すなわち、該Ta−N結合の安定化処理は、成膜中に行われる処理、たとえば成膜中の基板加熱であってもよい。   Furthermore, the treatment for stabilizing the Ta—N bond described above does not necessarily need to be the heat treatment after film formation described in the above embodiment. That is, the Ta—N bond stabilization process may be a process performed during film formation, for example, substrate heating during film formation.

更にまた、以上に述べたTa−N結合の状態を評価する方法は、先に述べた、X線回折である必要性は無い。たとえば、赤外線分光法、または電子磁気共鳴法(EMR)核磁気共鳴法(NMR)、またはメスバウワー分光法でもよい。   Furthermore, the method for evaluating the state of the Ta—N bond described above does not need to be the X-ray diffraction described above. For example, infrared spectroscopy, electron magnetic resonance (EMR) nuclear magnetic resonance (NMR), or Mossbauer spectroscopy may be used.

なお、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法における上記ヒーターのTa−N結合の安定化処理は、従来の液体噴射記録ヘッドおよびそれを搭載した液体噴射記録装置の製造方法と同じであり、その詳細の説明は省略する。   The stabilization process of the Ta-N bond of the heater in the method of manufacturing a liquid jet recording head of the present invention is the same as the method of manufacturing a conventional liquid jet recording head and a liquid jet recording apparatus equipped with the same. Detailed description is omitted.

本発明に係る液体噴射記録装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a liquid jet recording apparatus according to the present invention. 図1の装置に装着される本発明に係る液体噴射記録ヘッドの構成の一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of a configuration of a liquid jet recording head according to the present invention mounted on the apparatus of FIG. 1. 図2で示される液体噴射記録ヘッドのヒーターおよび基板の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a heater and a substrate of the liquid jet recording head shown in FIG. 2. 発熱抵抗体薄膜を成膜直後にX線回折法で測定した結果である。It is the result of having measured the heating resistor thin film by the X ray diffraction method immediately after film-forming. Ta―N結合の安定化処理を行った後に、発熱抵抗体薄膜をX線回折法で測定した結果であるIt is the result of measuring the heating resistor thin film by X-ray diffractometry after stabilizing the Ta-N bond. 発熱抵抗体薄膜の加熱処理温度と、図5におけるX線回折信号のピーク値の関係を表した特性曲線図である。FIG. 6 is a characteristic curve diagram showing the relationship between the heat treatment temperature of the heating resistor thin film and the peak value of the X-ray diffraction signal in FIG. 5. 図5におけるX線回折信号のピーク値と、ヘッドにパルスを印加して耐久試験を行ったときの抵抗の変化率ΔR/Rの変化の関係を表す特性曲線図である。FIG. 6 is a characteristic curve diagram showing the relationship between the peak value of the X-ray diffraction signal in FIG. 5 and the change in resistance change rate ΔR / R when a durability test is performed by applying a pulse to the head.

符号の説明Explanation of symbols

1 記録ヘッド
1A 基板
2 キャリッジ
3 サブタンク
11 フレキシブルプリント配線基板
12 吐出信号発生手段
13 予備吐出処理制御手段
14 予備加熱処理制御手段
21 液路
22 吐出口
23 ヒーター
23A,23B 電極
25 Si基板の熱酸化膜
26,27 CMOSトランジスター
28,29 電極配線
30 発熱抵抗体薄膜
31 絶縁膜
32 保護膜
2A Si基板によるX線回線の信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Recording head 1A Board | substrate 2 Carriage 3 Sub tank 11 Flexible printed wiring board 12 Discharge signal generation means 13 Preliminary discharge process control means 14 Preheating process control means 21 Liquid path 22 Discharge port 23 Heater 23A, 23B Electrode 25 Thermal oxide film of Si substrate 26, 27 CMOS transistor 28, 29 Electrode wiring 30 Heating resistor thin film 31 Insulating film 32 Protective film 2A X-ray line signal by Si substrate

Claims (4)

電気信号を印加することで、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生するために用いられるものであって、発熱抵抗体と該発熱抵抗体に電気信号を印加するための一対の電極とを含む電気熱エネルギー変換体を有し、且つ窒素(N)とタンタル(Ta)に第三の成分を添加したサーメット薄膜を発熱抵抗体として使用した液体噴射記録ヘッドの製造方法において、前記発熱抵抗体内のTa-N結合を安定化する処理工程を含むことを特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。   A heating resistor and a pair of electrodes for applying an electrical signal to the heating resistor are used to generate thermal energy used for ejecting ink by applying an electrical signal. In the method of manufacturing a liquid jet recording head using a cermet thin film in which a third component is added to nitrogen (N) and tantalum (Ta) as a heating resistor. A method of manufacturing a liquid jet recording head, comprising a processing step of stabilizing Ta-N bonds in a resistor. 第三の成分はSiもしくはBであり、該発熱抵抗体は、TaXN薄膜(X=SiもしくはB)で表されるサーメット薄膜であることを特徴とする、請求項1に記載の液体噴射記録ヘッドの製造法。   3. The liquid jet recording head according to claim 1, wherein the third component is Si or B, and the heating resistor is a cermet thin film represented by a TaXN thin film (X = Si or B). Manufacturing method. Ta−N結合を安定化させる処理工程は、前記発熱抵抗体に熱エネルギーを付与する工程であることを特徴とする、請求項1に記載の液体噴射記録ヘッドの製造法。   2. The method of manufacturing a liquid jet recording head according to claim 1, wherein the processing step of stabilizing the Ta-N bond is a step of applying thermal energy to the heating resistor. 電気信号を印加することで、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生するために用いられるものであって、発熱抵抗体と該発熱抵抗体に電気信号を印加するための一対の電極とを含む電気熱エネルギー変換体を有し、且つ窒素(N)とタンタル(Ta)に第三の成分を添加したサーメット薄膜を発熱抵抗体として使用した液体噴射記録ヘッドにおいて、前記発熱抵抗体内のTa-N結合を安定化する処理工程を含んで製造されたことを特徴とする液体噴射記録ヘッド。   A heating resistor and a pair of electrodes for applying an electrical signal to the heating resistor are used to generate thermal energy used for ejecting ink by applying an electrical signal. In a liquid jet recording head using a cermet thin film in which a third component is added to nitrogen (N) and tantalum (Ta) as a heating resistor. A liquid jet recording head manufactured by including a processing step for stabilizing Ta-N bonds.
JP2007065285A 2007-03-14 2007-03-14 Manufacturing method for liquid jet recording head, liquid jet recording head manufactured by the method, and liquid jet recorder equipped with the liquid jet recording head Pending JP2008221712A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007065285A JP2008221712A (en) 2007-03-14 2007-03-14 Manufacturing method for liquid jet recording head, liquid jet recording head manufactured by the method, and liquid jet recorder equipped with the liquid jet recording head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007065285A JP2008221712A (en) 2007-03-14 2007-03-14 Manufacturing method for liquid jet recording head, liquid jet recording head manufactured by the method, and liquid jet recorder equipped with the liquid jet recording head

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008221712A true JP2008221712A (en) 2008-09-25

Family

ID=39840867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007065285A Pending JP2008221712A (en) 2007-03-14 2007-03-14 Manufacturing method for liquid jet recording head, liquid jet recording head manufactured by the method, and liquid jet recorder equipped with the liquid jet recording head

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008221712A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1778497B1 (en) Ground structure for temperature-sensing resistor noise reduction
JP3576888B2 (en) Substrate for inkjet head, inkjet head, and inkjet apparatus
JP2008168631A (en) Heat generating structure for ink-jet print head, its manufacturing method, and ink-jet print head having it
JP3697196B2 (en) Substrate for recording head, recording head, and recording apparatus
US8182071B2 (en) Thermal inkjet printhead and method of driving same
TWI250086B (en) Ink jet head, method of driving the ink jet head, and ink jet recording apparatus
JP3710364B2 (en) Inkjet head
JP2008221712A (en) Manufacturing method for liquid jet recording head, liquid jet recording head manufactured by the method, and liquid jet recorder equipped with the liquid jet recording head
JP3554148B2 (en) Substrate for inkjet recording head, inkjet recording head, and inkjet recording apparatus
JP2008221711A (en) Manufacturing method for liquid jet recording head, liquid jet recording head manufactured by the method, and liquid jet recorder equipped with the liquid jet recording head
KR100723414B1 (en) Thermally driven type inkjet printhead
JP2005254815A (en) Ink-jet head substrate, method of manufacturing ink-jet head substrate, and ink-jet head
KR20040060814A (en) Heat generating resistant element film, substrate for ink jet head utilizing the same, ink jet head and ink jet apparatus
JP2828525B2 (en) Method for manufacturing liquid jet recording head, liquid jet recording head manufactured by the method, and liquid jet recording apparatus equipped with the liquid jet recording head
JP3093030B2 (en) INK JET PRINT HEAD, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND PRINTING APPARATUS HAVING THE PRINT HEAD
JPH07323577A (en) Recording head and liquid jet recording apparatus loaded therewith
JP3542369B2 (en) Method for manufacturing substrate having thin film resistance element, inkjet head and inkjet apparatus
JP3406921B2 (en) Method for manufacturing liquid jet recording head
JP2021014098A (en) Element substrate, liquid discharge head and recording device
JP2003246068A (en) Inkjet head
JPH0373350A (en) Base body for ink-jet head, ink-jet head formed by using the same base body and ink-jet device with same head
JPH04276456A (en) Liquid jet record head and recorder equipped therewith
JPH11334077A (en) Basic body for ink jet head, ink jet head, ink jet unit and manufacture of basic body for ink jet head
JPH054345A (en) Method for manufacturing liquid-jet recording head, liquid-jet recording head manufactured by the same method, and liquid-jet recording device equipped with the same head
JPH10114072A (en) Substrate for ink-jet recording head, manufacture thereof, ink-jet recording head having the substrate, and manufacture of the head

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20100201