JP3391967B2 - Substrate for inkjet recording head, inkjet recording head, and inkjet recording apparatus - Google Patents

Substrate for inkjet recording head, inkjet recording head, and inkjet recording apparatus

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JP3391967B2
JP3391967B2 JP1091496A JP1091496A JP3391967B2 JP 3391967 B2 JP3391967 B2 JP 3391967B2 JP 1091496 A JP1091496 A JP 1091496A JP 1091496 A JP1091496 A JP 1091496A JP 3391967 B2 JP3391967 B2 JP 3391967B2
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、熱エネルギーを利
用して液体、例えばインクを吐出、好ましくは飛翔させ
て、普通紙、加工紙、布、OHP用紙等の媒体に所望の
画像を形成するための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、更に、インクジェット記録ヘッ
ド用発熱部材(基体)に関し、特に、ノズル内に複数の
発熱素子を有する多値インクジェット記録ヘッドの高密
度化の実現と発熱抵抗体がTaN0.8 の結晶構造を含む
ことで耐久性、発熱状態の安定化を達成できるヘッドに
関する。本発明のインクジェット記録ヘッドは、プリン
タ、ファクシミリや複写機、あるいは複合機等の各種の
出力機能を持つ機器や、それを用いて所望記録を所望媒
体にプリントするシステムにも適用可能である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention utilizes thermal energy to eject a liquid, for example, an ink, preferably to fly it to form a desired image on a medium such as plain paper, processed paper, cloth or OHP paper. an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus for further relates heat generating member for Lee inkjet recording head (substrate), in particular, heating resistors and realization of high density multi-level ink jet recording head having a plurality of heating elements in the nozzle The present invention relates to a head capable of achieving durability and stabilization of a heat generation state by including a crystal structure of TaN 0.8 . INDUSTRIAL APPLICABILITY The inkjet recording head of the present invention can be applied to a device having various output functions such as a printer, a facsimile, a copying machine, or a multi-function peripheral, and a system for printing desired recording on a desired medium using the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱エネルギーを利用してインクを吐出、
好ましくは飛翔させて、普通紙、加工紙、布、OHP用
紙等の媒体に所望の画像を形成するための記録装置とし
ては、インクジェット方式が有効であることが確認され
ている。中でも、バブルジェット方式は膜沸騰をインク
に対して生じせしめ、インク滴を吐出させて、安定した
オンデマンド記録を達成できるもので、その基本的な特
許としては米国特許第4,849,774号明細書(西
ドイツ登録第2843064号明細書)に記載されたも
のがある。
2. Description of the Related Art Ink is ejected using heat energy,
It has been confirmed that the inkjet method is effective as a recording apparatus for forming a desired image on a medium such as plain paper, processed paper, cloth, or OHP paper, which is preferably caused to fly. Among them, the bubble jet method is capable of causing film boiling to ink and ejecting ink droplets to achieve stable on-demand recording. A basic patent thereof is US Pat. No. 4,849,774. There is one described in the specification (West German Registration No. 2843064 specification).

【0003】この特許には、インク吐出用発熱抵抗体の
例として窒化タンタル(tantalum nitride)、HfB2
等が挙げられている。これらの基本的な特許が完成する
段階では、これらの発熱抵抗体は、当時(1977年以
前)の水準でのプリント速度やプリント条件を満足させ
ていた。しかし、10〜64等の多数の吐出口に対する
安定化や耐久性等の近年(1983年以降現在)の市場
要求を満足して実用化されているものは、窒化タンタル
ではなく、HfB2 やTaAlに限られている。つま
り、上記公報で認識されていた窒化タンタルは、米国特
許第3,242,006号明細書に記載されているよう
な、TaN抵抗体単体、Ta2 N抵抗体単体あるいはこ
れらを混在させた抵抗体に過ぎなかった。
In this patent, as an example of a heating resistor for ejecting ink, tantalum nitride, HfB 2
Etc. are listed. At the stage of completion of these basic patents, these heat generating resistors satisfied the printing speed and printing conditions at the level of those days (before 1977). However, it is not tantalum nitride that has been put into practical use that satisfies the recent market requirements (currently since 1983) such as stability and durability for a large number of discharge ports such as 10 to 64, but HfB 2 or TaAl. Is limited to. That is, the tantalum nitride recognized in the above publication is a TaN resistor single body, a Ta 2 N resistor single body or a mixed resistance thereof as described in US Pat. No. 3,242,006. It was just a body.

【0004】窒化タンタルを発熱抵抗体として使用し、
感熱紙やインクリボンに直接接触するサーマルヘッドに
関する公知資料は数多くある。しかし、この発熱抵抗体
は、上記米国特許第3,242,006号明細書におい
て開示される抵抗体と同等である。特殊なものとして
は、米国特許第4,737,709号明細書に記載され
ている(101)方向に配向されたTa2 N発熱抵抗体
がある。この米国特許の発明は、Ta2 N発熱抵抗体の
中でも配向性に注目し、耐久性を向上できるものとして
(101)方向の配向のTa2 N発熱抵抗体を採用した
ものである。
Using tantalum nitride as a heating resistor,
There are many known documents regarding thermal heads that come into direct contact with thermal paper or ink ribbon. However, this heating resistor is equivalent to the resistor disclosed in the above-mentioned US Pat. No. 3,242,006. Of particular interest is the Ta 2 N heating resistor oriented in the (101) direction described in US Pat. No. 4,737,709. The US patent invention is focused on orientation among Ta 2 N heating resistors, employing a Ta 2 N heating resistors aligned in the (101) direction as being capable of improving the durability.

【0005】ここで注目すべきは、サーマルヘッドでは
主として実用化されているTaN発熱抵抗体が、インク
ジェット記録ヘッドには実用化されていない現状が存在
することである。この現実を検討すると、以下の理由を
挙げることができる。即ち、サーマルヘッドでは、発熱
抵抗体に印加される電力は1msecの間に1W程度で
あるのに対して、インクジェット記録ヘッドでは、短時
間にインクを気化させるために、例えば7μsecの間
に3W以上4W以下の電力を発熱抵抗体に印加すること
になる。これは、サーマルヘッドの発熱抵抗体に印加す
る電力の数倍の大きさである。したがって、従来の窒化
タンタル(TaN抵抗体単体、Ta2 N抵抗体単体ある
いはこれらを混在させた抵抗体)をインクジェット記録
ヘッドの発熱抵抗体として使用して駆動すると、この発
熱抵抗体は電力の印加により短期間でその抵抗値が大き
くなる傾向を示す。この抵抗値変化は、サーマルヘッド
でも多少見られるが画像の急激な劣化を引き起こすもの
ではない。これに対して、インクジェット記録ヘッドで
は、気泡の発生を不安定な状態にして、インク滴自体の
量の減少を招き、その結果として記録品位を低下させて
しまうのである。同様にTa2 N抵抗体は、同様の電力
印加により逆に抵抗値が著しく減少し、初期的に断線に
至り、ヘッドとしては実用化できないものであることが
わかった。
It should be noted here that the TaN heating resistor, which is mainly used in the thermal head, is not used in the ink jet recording head. Considering this reality, the following reasons can be given. That is, in the thermal head, the electric power applied to the heating resistor is about 1 W in 1 msec, whereas in the ink jet recording head, in order to vaporize the ink in a short time, for example, 3 W or more in 7 μsec. Power of 4 W or less is applied to the heating resistor. This is several times as large as the electric power applied to the heating resistor of the thermal head. Therefore, when the conventional tantalum nitride (TaN resistor alone, Ta 2 N resistor alone or a resistor in which these are mixed) is used as a heating resistor of the ink jet recording head and driven, the heating resistor applies power. Therefore, the resistance value tends to increase in a short period of time. This change in resistance value can be seen in the thermal head to some extent, but does not cause a rapid deterioration of the image. On the other hand, in the ink jet recording head, the generation of bubbles is made unstable so that the amount of ink droplets itself is reduced, and as a result, the recording quality is degraded. Similarly, it was found that the Ta 2 N resistor had a resistance value remarkably decreased by the same application of electric power, and the wire was initially broken, so that it could not be put to practical use as a head.

【0006】以上の点から、従来知られているサーマル
ヘッドの分野におけるTaN発熱抵抗体は、現実的には
近来のインクジェットヘッドには実用化されておらず、
その実用レベルでは、主としてHfB2 が使用されてい
る。
From the above points, the TaN heating resistor in the field of the conventionally known thermal head has not been practically used in the recent ink jet head,
At its practical level, HfB 2 is mainly used.

【0007】そのような中で、インクジェット記録ヘッ
ドに関しては、特公昭62−48585号公報に記載さ
れているようにノズル内に複数の発熱素子を設けた多値
出力のカラーインクジェットヘッドが考案されている。
例えば、ノズル内に2つの発熱素子を設けてそれぞれ個
別に駆動ドライバに接続し、独立駆動できるように構成
し、さらに素子サイズを、例えば1:2のように別にす
る。このとき、小ヒーターによる印字ドットを1とすれ
ば、大ヒーターによる印字ドットは2となり、両ヒータ
ーを同時に駆動させると印字ドットは4となることを利
用して、1ノズルで4値の諧調性を得ようとするもので
ある。この素子構成を以下ダブルヒーターと称する。
Under such circumstances, as for the ink jet recording head, a multi-value output color ink jet head having a plurality of heating elements in the nozzle was devised as described in Japanese Patent Publication No. 62-48585. There is.
For example, two heating elements are provided in the nozzle and are individually connected to drive drivers so that they can be independently driven, and the element sizes are made different, for example, 1: 2. At this time, if the print dot by the small heater is set to 1, the print dot by the large heater is set to 2, and if both heaters are driven simultaneously, the print dot is set to 4. By utilizing the fact, the gradation value of 4 values with 1 nozzle is obtained. Is what you are trying to get. This element structure is hereinafter referred to as a double heater.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】HfB2 は、上記窒化
タンタル(TaN単体、Ta2hex 単体)に比べて、
インクジェット記録ヘッドの発熱抵抗体の材料として実
用化水準を満足するものとして評価され使用されてはい
るものの、更なる市場要求を満足するに足るレベルを安
定して得ることが難しく、本発明者達によって、特に、
多値出力のインクジェット記録ヘッドには、不都合な問
題点があることが見い出された。
HfB 2 is, in comparison with tantalum nitride (TaN alone, Ta 2 N hex alone),
Although it has been evaluated and used as a material for a heating resistor of an ink jet recording head, it is difficult to stably obtain a level enough to satisfy further market demands. By, in particular,
It has been found that the multi-valued inkjet recording head has an inconvenient problem.

【0009】すなわち、HfB2 膜は、通常RFスパッ
タリング法により作製されるが、HfB2 は不純物が1
%以上含まれているため抵抗体に欠陥発生確率が高く、
ヒーター耐久性のばらつきが大きい、更にダブルヒータ
ーでは、同じ印字密度を得るために、従来のヘッドの発
熱素子が1回駆動する間に、2回駆動しなければならな
い。しかも、ダブルヒーターは数μmのギャップで隣接
しているため、お互いの発熱の影響を大きく受け、その
結果、発熱素子への熱ストレスが非常に大きくなり、H
fB2 では従来素子の1/2以下の耐久性しかないこと
がわかった。
That is, the HfB 2 film is usually produced by the RF sputtering method, but HfB 2 contains 1 impurity.
%, The probability of defects occurring in the resistor is high,
Further, in the double heater, which has a large variation in durability of the heater, in order to obtain the same print density, the heating element of the conventional head must be driven twice while being driven once. Moreover, since the double heaters are adjacent to each other with a gap of several μm, they are greatly affected by the heat generation of each other, and as a result, the thermal stress on the heating element becomes extremely large,
It has been found that fB 2 has a durability no more than half that of the conventional device.

【0010】さらに、ダブルヒーターの場合、ヒーター
に1:1の駆動トランジスタが必要でありノズル密度の
倍の素子密度がトランジスタに要求される。例えば36
0DPIであれば35μmであり、900DPIであれ
ば15μmとなる。従来の発熱素子はバイポーラトラン
ジスタが一般的であり、ノズル方向の素子密度は、せい
ぜい70μmであった。それ以上素子密度を上げる場合
には、トランジスタを2段構成にする等の工夫が必要で
あって、そのような場合、配線が複雑になり、ヘッド基
体の形状が大きくなってしまうことがわかった。
Further, in the case of the double heater, the heater needs a drive transistor of 1: 1 and the element density of double the nozzle density is required for the transistor. For example 36
If it is 0 DPI, it is 35 μm, and if it is 900 DPI, it is 15 μm. A conventional heating element is generally a bipolar transistor, and the element density in the nozzle direction is at most 70 μm. It has been found that in order to increase the element density further, it is necessary to devise a transistor in two stages, and in such a case, the wiring becomes complicated and the shape of the head substrate becomes large. .

【0011】以上から、本発明の主たる目的は、多値イ
ンクジェット記録ヘッド用のダブルヒーターについて前
述した諸問題を解決し、高密度で耐久性に優れたインク
ジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置を提供
することにある。
In view of the above, a main object of the present invention is to provide an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus which solve the above-mentioned problems with a double heater for a multi-value ink jet recording head and have high density and excellent durability. It is in.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、1
ノズル内に2つの発熱抵抗体を備えたダブルヒーター
設けられる多値出力ヘッドであり、発熱抵抗体からの熱
エネルギーを用いて吐出口からインクを吐出して記録媒
体に記録を行うインクジェット記録ヘッドにおいて、
記ダブルヒーターの発熱抵抗体はTaN0.8 の結晶構造
を含み、かつ2つの発熱抵抗体は数μmのギャップで隣
接していることを特徴とするインクジェット記録ヘッド
により達成できる。
The above objects of the present invention are as follows.
An ink jet recording head in which a double heater having two heating resistors is provided in the nozzle, and the thermal energy from the heating resistors is used to eject ink from an ejection port to perform recording on a recording medium. In front
Heating resistor of the serial double heater is only contains the crystal structure of the TaN 0.8, and the two heating resistors next door with a gap of a few μm
This can be achieved by an inkjet recording head characterized by being in contact with each other .

【0013】また、本発明は、このダブルヒーターを備
えることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基
体、発熱素子の駆動トランジスタがNーMOSトランジ
スタである上記本発明のインクジェット記録ヘッド、及
び、記録媒体の被記録面に対してインクを吐出する吐出
口が設けられている上記本発明のインクジェット記録ヘ
ッドと該ヘッドを載置するための部材とを少なくとも具
備する事を特徴とするインクジェット記録装置をも包含
する。
Further, according to the present invention, there is provided an ink jet recording head substrate comprising the double heater , the ink jet recording head according to the present invention wherein the driving transistor of the heating element is an N-MOS transistor, and a recording medium. It also includes an inkjet recording apparatus comprising at least the inkjet recording head of the present invention having an ejection port for ejecting ink to a recording surface and a member for mounting the head. To do.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below.

【0015】図1は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ド用基体100のインク路に相当する部分の断面構成を
示す模式的断面図である。図1中、101はシリコン基
板、102は蓄熱層であるところの熱酸化膜を示す。1
03は蓄熱層を兼ねる層間膜であるところのSiO膜ま
たはSiN膜、104は抵抗層、105はAlまたはA
l−Si、Al−Cu等のAl合金配線、106は保護
膜であるところのSiO膜、SiN膜またはSiO膜を
示す。107は抵抗層104の発熱に伴う化学的、物理
的衝撃から保護膜106を守るための耐キャビテーショ
ン膜である。108は、電極配線105が形成されてい
ない領域の抵抗層104の熱作用部である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a sectional structure of a portion corresponding to an ink path of a substrate 100 for an ink jet recording head of the present invention. In FIG. 1, 101 is a silicon substrate, and 102 is a thermal oxide film which is a heat storage layer. 1
Reference numeral 03 is an SiO film or SiN film which is an interlayer film also serving as a heat storage layer, 104 is a resistance layer, and 105 is Al or A.
Al alloy wiring such as l-Si and Al-Cu, and 106 are SiO films, SiN films or SiO films which are protective films. Reference numeral 107 is a cavitation resistant film for protecting the protective film 106 from chemical and physical shocks due to heat generation of the resistance layer 104. Reference numeral 108 denotes a heat acting portion of the resistance layer 104 in a region where the electrode wiring 105 is not formed.

【0016】抵抗層104は、機能素子としての発熱抵
抗体を電極としての配線105間に位置せしめる層であ
る。本発明は抵抗層104により構成さえれる発熱抵抗
体がTaN0.8 の結晶構造を含むことを特徴としてい
る。これは、例えば、TaN0. 8 及びTa2 Nを含み、
より好ましくはそのTaN0.8 が17mol%以上10
0mol%未満であるかあるいは、TaN0.8 及びTa
Nを含み、より好ましくはそのTaN0.8 が20mol
%以上100mol%未満である。製法としては、例え
ば、タンタル(Ta)材料(純度99.99%)をター
ゲットに使用し、アルゴンガス(Ar)及び窒素ガス
(N2 )をスパッタリングガスに使用し、N 2 分圧、雰
囲気温度及び基板温度をそれぞれ所定範囲にコントロー
ルして反応性スパッタリング法により前記タンタルター
ゲットを前記スパッタリングガスでスパッタすることに
より、TaN0.8 を有する微細な多結晶質膜が得られ
る。このTaN0.8 を有する膜をダブルヒーター用発熱
抵抗体に使用すれば、該発熱抵抗体は、長期の連続使用
にあっても抵抗値の変動は極めて少なく、長寿命で信頼
性の高いものとなる。図1の例では発熱抵抗体部分は無
論のこと、抵抗層104全体がTaN0.8 を含む構成と
なっている。このTaN0.8 を含む発熱抵抗体は、製造
上のばらつきが少なく、同一基板(あるいは基体)に多
数の発熱抵抗体を形成しても、機能効果の安定性が得ら
れる。さらに、通電を各種の条件で行っても、抵抗変化
が少なく、多数の発熱抵抗体夫々の機能が安定して同等
の作用を発揮することができる。
The resistance layer 104 serves as a heat generating resistor as a functional element.
A layer for positioning the antibody between the wires 105 as electrodes
It The present invention relates to a heat generating resistor which is constituted by the resistance layer 104.
Body is TaN0.8 Is characterized by including the crystal structure of
It This is, for example, TaN0. 8 And Ta2 Including N,
More preferably that TaN0.8 Is 17 mol% or more 10
Less than 0 mol% or TaN0.8 And Ta
N, and more preferably its TaN0.8 Is 20 mol
% Or more and less than 100 mol%. As a manufacturing method, for example
For example, tantalum (Ta) material (purity 99.99%)
Used for getting, argon gas (Ar) and nitrogen gas
(N2 ) Is used as the sputtering gas and N 2 Partial pressure, atmosphere
Control the ambient temperature and substrate temperature within the specified range.
The tantalum tar by the reactive sputtering method
Sputtering the get with the sputtering gas
Than TaN0.8 A fine polycrystalline film with
It This TaN0.8 Film with a double heater for heat generation
If used as a resistor, the heating resistor will be used continuously for a long period of time.
Even if there is, there is very little change in resistance value, long life and reliable
It will be highly responsive. In the example of FIG. 1, there is no heating resistor part.
By the way, the entire resistance layer 104 is TaN.0.8 Including the configuration
Has become. This TaN0.8 Heating resistors including
There is little variation in the above, and many on the same substrate (or base)
Even if several heating resistors are formed, the stability of the functional effect can be obtained.
Be done. In addition, resistance changes even when energized under various conditions.
The number of heat generating resistors is stable and the functions are the same.
Can exert the action of.

【0017】図2は、図1の基体構成を応用したダブル
ヒーターをレイアウトしたインクジェット記録ヘッド用
基体の1ノズル分の要部上面図である。ダブルヒーター
は、図1の構成を発熱抵抗体201として備えており、
201、202、2素子1組のsegmentで1ノズ
ル用である。ダブルヒーター2素子間は、数μmで構成
されている。201と202は、個別に駆動ドライバ2
03と204に接続されている。203は電力供給ライ
ンである。
FIG. 2 is a top view of a main portion of one nozzle of a substrate for an ink jet recording head in which a double heater is applied to which the substrate structure of FIG. 1 is applied. The double heater has the configuration of FIG. 1 as the heating resistor 201,
A segment of 201, 202 and 2 elements is for one nozzle. The space between the two elements of the double heater is several μm. 201 and 202 are drive drivers 2 separately
It is connected to 03 and 204. 203 is a power supply line.

【0018】図3は、インクジェット記録ヘッド基体の
等価回路である。図3中、1ノズル内に構成されるダブ
ルヒーター(発熱抵抗体201、202)と駆動トラン
ジスタであるN−MOSトランジスタ301の他、CM
OSトランジスタで構成される駆動信号処理のためのシ
フトレジスタ302、データを保持するラッチ303、
ノズルをブロック分割するためのブロック選択信号30
4及びそれらのデータと駆動パルス信号305をAND
する306等から構成される。さらに、温度調整用サブ
ヒーター307、温度センサー308、ヒーターの抵抗
値モニター用ヒーター309などが構成されている。こ
れら駆動素子は、半導体技術によりSi基板に形成さ
れ、熱作用部が同一基板に更に形成される。
FIG. 3 is an equivalent circuit of the ink jet recording head substrate. In FIG. 3, in addition to the double heater (heating resistors 201 and 202) configured in one nozzle and the N-MOS transistor 301 which is a drive transistor, CM
A shift register 302 composed of an OS transistor for processing a drive signal, a latch 303 for holding data,
Block selection signal 30 for dividing the nozzle into blocks
AND the 4 and those data with the drive pulse signal 305
306 and the like. Further, a temperature adjustment sub-heater 307, a temperature sensor 308, a heater resistance value monitor heater 309, and the like are configured. These driving elements are formed on a Si substrate by semiconductor technology, and the heat acting portion is further formed on the same substrate.

【0019】図4に、基体の主要素子を縦断するよう切
断した時の模式的断面図を示す。P導電体のSi基板4
01上に、一般的なMOSプロセスを用いイオンプラン
テーション等の不純物導入及び拡散によりN型ウエル領
域402にP−MOS450、P型ウエル領域403に
N−MOS451が構成される。P−MOS450及び
N−MOS451は、それぞれ厚さ数百オングストロー
ムのゲート絶縁膜408を介して4000オングストロ
ーム以上5000オングストローム以下の厚さにCVD
法で堆積したpoly−Siによるゲート配線415及
びN型あるいはP型の不純物導入をしたソース領域40
5、ドレイン領域406等で構成され、それらP−MO
SとN−MOSによりC−MOSロジックが構成され
る。また、素子駆動用N−MOSトランジスタは、やは
り不純物導入及び拡散等の工程によりP−ウエル基板中
にドレイン領域411、ソース領域412、及びゲート
配線413等で構成される。
FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of the main element of the substrate cut longitudinally. Si substrate 4 of P conductor
01, a P-MOS 450 is formed in the N-type well region 402 and an N-MOS 451 is formed in the P-type well region 403 by introducing and diffusing impurities such as ion plantation using a general MOS process. The P-MOS 450 and the N-MOS 451 are formed to have a thickness of 4000 angstroms or more and 5000 angstroms or less through a gate insulating film 408 having a thickness of several hundred angstroms.
Gate wiring 415 made of poly-Si deposited by the method and the source region 40 introduced with N-type or P-type impurities
5, drain region 406, etc., and these P-MO
A C-MOS logic is composed of S and N-MOS. The element driving N-MOS transistor is also composed of the drain region 411, the source region 412, the gate wiring 413, etc. in the P-well substrate by the steps of impurity introduction and diffusion.

【0020】ここで、素子駆動ドライバに、N−MOS
トランジスタを使うと、1つのトランジスタを構成する
ドレインゲート間の距離Lは、最小値で約10μmであ
りダブルヒーターでも十分900DPI以上の密度が可
能である。10μmの内訳は、ソースとドレインのコン
ダクト417が2×2μmであるが、実際の半分は隣の
トランジスタと兼用なのでその1/2で、2μmであ
り、コンダクト417とゲート413間が2×2μmで
4μm、ゲート413が4μmであり、計10μmとな
る。また、各素子間は、5000オングストローム以上
10000オングストローム以下の厚さのフィールド酸
化により、酸化膜分離領域453を形成し、素子分離さ
れている。このフィールド酸化膜は、熱作用部108下
においては一層目蓄熱層414として作用する。
Here, the element driving driver includes an N-MOS.
When a transistor is used, the distance L between the drain gates forming one transistor is about 10 μm at the minimum value, and a double heater can achieve a density of 900 DPI or more. The breakdown of 10 μm is that the source / drain conduct 417 is 2 × 2 μm, but since half of it is also used as an adjacent transistor, it is half that, which is 2 μm, and between the conduct 417 and the gate 413 is 2 × 2 μm. 4 μm, the gate 413 is 4 μm, and the total is 10 μm. In addition, an oxide film isolation region 453 is formed between the respective elements by field oxidation with a thickness of 5000 angstroms or more and 10000 angstroms or less to isolate the elements. This field oxide film acts as a first-layer heat storage layer 414 under the heat acting portion 108.

【0021】各素子が形成された後、層間絶縁膜416
が約7000オングストロームの厚さにCVD法による
PSG、BPSG等で堆積され、熱処理により平坦化処
理等をされてからコンタクトホールを介し、一層目Al
電極417(コンダクト)により配線が行われている。
その後、プラズマCVD法によるSiO等の層間絶縁膜
418を10000オングストローム以上15000オ
ングストローム以下の厚さに堆積し、更にスルーホール
を介して、抵抗層104として約1000オングストロ
ームの厚さの本発明にかかるTaN0.8 hex 膜をDCス
パッタ法により形成する。その後、各発熱体への配線と
なる二層目Al電極を形成する。次に、保護膜106と
しては、プラズマCVDによるSiN膜が、約1000
0オングストロームの厚さに成膜される。最上層には耐
キャビテーション膜107としてTa等で約2000オ
ングストロームの厚さに堆積される。
After each element is formed, the interlayer insulating film 416 is formed.
Is deposited to a thickness of about 7,000 angstroms by PSG, BPSG, etc. by the CVD method, is planarized by heat treatment, and then through the contact hole, the first layer of Al
Wiring is performed by electrodes 417 (conduct).
Then, an interlayer insulating film 418 of SiO or the like is deposited by plasma CVD to a thickness of 10000 angstroms or more and 15000 angstroms or less, and TaN of the present invention having a thickness of about 1000 angstroms is formed as a resistance layer 104 through a through hole. A 0.8 hex film is formed by the DC sputtering method. After that, a second-layer Al electrode which will be a wiring to each heating element is formed. Next, as the protective film 106, a SiN film formed by plasma CVD is used for about 1000
The film is formed to a thickness of 0 angstrom. A cavitation resistant film 107 is deposited on the uppermost layer of Ta or the like to a thickness of about 2000 angstroms.

【0022】記録ヘッド基体完成後は、図5に示すよう
に、インクの吐出のための吐出口等が形成されてインク
ジェット記録ヘッドとなる。図5中、100は基体、1
10は発熱部、500は吐出口、501は液路壁部材、
502は天板、503はインク供給口、504は共通液
室、505は液路、506は配線、510は記録ヘッド
である。図6は、インクジェットヘッドの発熱素子の駆
動と発泡とインク液滴の吐出模式図である。図6中、6
01はインク吐出液、602は発泡、603はインク、
604は駆動手段、605はシフトレジスタ、207は
インク吐出口である。
After the recording head substrate is completed, as shown in FIG. 5, ejection ports for ejecting ink are formed to form an ink jet recording head. In FIG. 5, 100 is a substrate, 1
10 is a heat generating part, 500 is a discharge port, 501 is a liquid path wall member,
Reference numeral 502 is a top plate, 503 is an ink supply port, 504 is a common liquid chamber, 505 is a liquid passage, 506 is wiring, and 510 is a recording head. FIG. 6 is a schematic diagram of driving of a heating element of an inkjet head, foaming, and ejection of ink droplets. 6 in FIG.
01 is an ink discharge liquid, 602 is a bubble, 603 is ink,
Reference numeral 604 is a driving unit, 605 is a shift register, and 207 is an ink ejection port.

【0023】本発明のインクジェット記録ヘッドに適用
し得る記録用の液体(インク)としては様々なものが使
用可能であるが、一般的には、染料0.5wt%〜20
wt%、(多価)アルコール、ポリアルキレングリコー
ル等の水溶性有機溶剤10wt%〜90wt%のインク
組成を持つものを好ましく用いることができ、その具体
的なインク組成の一例としては、C.I.フードブラッ
ク2を3wt%、ジエチレングリコールを25wt%、
N−メチル−2−ピロリドンを20wt%、水を52w
t%とする構成を挙げることができる。
As the recording liquid (ink) applicable to the ink jet recording head of the present invention, various liquids can be used, but generally, the dye is 0.5 wt% to 20%.
Those having an ink composition of 10% by weight to 90% by weight of a water-soluble organic solvent such as (wt%) (polyhydric) alcohol or polyalkylene glycol can be preferably used. As an example of the specific ink composition, C.I. I. 3% by weight of Food Black 2 and 25% by weight of diethylene glycol,
20 wt% N-methyl-2-pyrrolidone, 52 w water
An example of the structure is t%.

【0024】次に、本発明の記録ヘッドを用いたインク
ジェット記録装置について図7を参照して説明する。図
7は本発明が適用されるインクジェット記録装置210
0の一例を示す概観斜視図である。
Next, an ink jet recording apparatus using the recording head of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows an inkjet recording apparatus 210 to which the present invention is applied.
It is a general | schematic perspective view which shows an example of 0.

【0025】記録ヘッド2200は、駆動モータ210
1の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア2102、21
03を介して回転するリードスクリュー2104の螺旋
溝2121に対して係合するキャリッジ2120上に搭
載されており、前記駆動モータ2101の動力によって
キャリッジ2120とともにガイド2119に沿って矢
印a、b方向に往復移動される。図示しない記録媒体給
送装置によってプラテン2106上に搬送される記録用
紙P用の紙押え板2105は、キャリッジ移動方向にわ
たって記録用紙Pをプラテン2106に対して押圧す
る。
The recording head 2200 has a drive motor 210.
The driving force transmission gears 2102, 21
It is mounted on a carriage 2120 that engages with a spiral groove 2121 of a lead screw 2104 that rotates via a guide screw 2104, and reciprocates in the directions of arrows a and b along a guide 2119 together with the carriage 2120 by the power of the drive motor 2101. Be moved. The paper pressing plate 2105 for the recording paper P that is conveyed onto the platen 2106 by a recording medium feeding device (not shown) presses the recording paper P against the platen 2106 in the carriage movement direction.

【0026】2107、2108はフォトカプラであ
り、キャリッジ2120のレバー2109のこの域での
存在を確認して駆動モータ2101の回転方向切換等を
行うためのホームポジション検知手段である。2110
は上述の記録ヘッド2110の全面をキャップするキャ
ップ部材2111を支持する支持部材で、2112は前
記キャップ部材2111内を吸引する吸引手段で、キャ
ップ内開口2113を介して記録ヘッド2200の吸引
回復を行う。2114はクリーニングブレードで、21
15はこのブレードを前後方向に移動可能にする移動部
材であり、本体支持板2116に、これらは支持されて
いる。クリーニングブレード2114は、この形態でな
く周知のクリーニングブレードが本実施例に適用できる
ことはいうまでもない。
Reference numerals 2107 and 2108 denote photocouplers, which are home position detecting means for confirming the presence of the lever 2109 of the carriage 2120 in this area and switching the rotation direction of the drive motor 2101. 2110
Reference numeral 2112 is a support member that supports the cap member 2111 that caps the entire surface of the recording head 2110 described above. Reference numeral 2112 is suction means that sucks the inside of the cap member 2111, and performs suction recovery of the recording head 2200 through the opening 2113 in the cap. . 2114 is a cleaning blade, 21
Reference numeral 15 denotes a moving member that allows the blade to move in the front-rear direction, and these are supported by the main body support plate 2116. Needless to say, the cleaning blade 2114 is not limited to this type and a known cleaning blade can be applied to this embodiment.

【0027】また、2117は、吸引回復の吸引を開始
するためのレバーで、キャリッジ2120と係合するカ
ム2118の移動に伴って移動し、駆動モータ2101
からの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達手段で移動
制御される。前記記録ヘッド2200に設けられた発熱
部2110に信号を付与したり、上述した各機構の駆動
制御を司ったりする記録制御部は、記録装置本体側に設
けられている(不図示)。
Further, reference numeral 2117 is a lever for starting suction for suction recovery, which moves in accordance with the movement of the cam 2118 engaging with the carriage 2120, and the drive motor 2101.
Movement of the driving force from the vehicle is controlled by known transmission means such as clutch switching. A recording control unit that gives a signal to the heating unit 2110 provided in the recording head 2200 and controls the drive of each mechanism described above is provided on the recording apparatus main body side (not shown).

【0028】上述のような構成のインクジェット記録装
置2100は、前記記録媒体給送装置によってプラテン
2106上に搬送される記録用紙Pに対し、記録ヘッド
2200が前記記録用紙Pの全幅にわたって往復移動し
ながら記録を行うものであり、記録ヘッド2200は上
述したような方法で製造したものを用いているため、高
精度で高速な記録が可能である。
In the ink jet recording apparatus 2100 having the above-mentioned structure, the recording head 2200 reciprocates over the entire width of the recording sheet P with respect to the recording sheet P conveyed onto the platen 2106 by the recording medium feeding apparatus. Since recording is performed and the recording head 2200 manufactured by the method described above is used, high-accuracy and high-speed recording is possible.

【0029】また、インクジェット記録装置には、記録
ヘッドに対してインクを吐出させるための電気信号を付
与するための電気信号付与手段を有している。また、イ
ンクジェット記録装置としては、上述のような記録媒体
に記録を行う形態だけではなく、布等に模様を描いて記
録する捺染装置も、その一態様である。この捺染装置に
おいては、長い反物に連続して記録を行うため、記録途
中での断線や抵抗値の変動の大きな変動による記録品位
の低下の生じにくい本発明の発熱抵抗体を備えるインク
ジェット記録ヘッドの適用は特に望ましいものである。
Further, the ink jet recording apparatus has an electric signal applying means for applying an electric signal for ejecting ink to the recording head. Further, the inkjet recording apparatus is not limited to the above-described mode for recording on a recording medium, and is also a printing apparatus for recording a pattern on a cloth or the like for recording. In this printing apparatus, since recording is continuously performed on a long piece of cloth, the ink jet recording head provided with the heating resistor of the present invention is unlikely to cause deterioration of recording quality due to wire breakage during recording or large fluctuation of resistance value. The application is particularly desirable.

【0030】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でもキャノン(株)の提唱する、熱エネルギーを利用
してインクを吐出する方式の記録ヘッド、記録装置にお
いて、優れた効果をもたらすものである。
The present invention is particularly effective in a recording head and a recording apparatus of the type which ejects ink by utilizing thermal energy, which is proposed by Canon Inc. among ink jet recording systems.

【0031】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4,723,129号明細書、同第4,
740,796号明細書に開示されている基本的な原理
を用いて行うものが好ましい。
With regard to its typical structure and principle, see, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,4.
What is done using the basic principles disclosed in 740,796 is preferred.

【0032】この方式はいわゆるオンデマンド型、コン
ティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、
オンデマンド型の場合には、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いて核沸騰を越える急速な
温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を印加する
ことによって、電気熱変換体に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させて、結果的にこ
の駆動信号に一対一対応し液体(インク)内の気泡を形
成できるので有効である。この気泡の成長、収縮により
吐出用開口を介して液体(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4,463,359号明細書、同第4,
345,262号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、前記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第4,313,124号明細書に記載さ
れている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うこ
とができる。
This system is applicable to both the so-called on-demand type and continuous type, but in particular,
In the case of the on-demand type, the electrothermal converter arranged corresponding to the sheet or liquid path holding the liquid (ink) corresponds to the recorded information and has a rapid temperature rise exceeding nucleate boiling. By applying at least one drive signal that gives a heat energy to the electrothermal converter, the film is boiled on the heat-acting surface of the recording head, and as a result, the liquid (ink It is effective because bubbles can be formed inside. The liquid (ink) is ejected through the ejection openings by the growth and contraction of the bubbles to form at least one droplet. It is more preferable to make the driving signal into a pulse shape because bubbles can be grown and contracted immediately and appropriately, and thus a liquid (ink) with excellent responsiveness can be ejected. This pulse-shaped drive signal is described in U.S. Pat. No. 4,463,359 and U.S. Pat.
Those as described in 345,262 are suitable. If the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 relating to the rate of temperature rise of the heat acting surface are adopted, more excellent recording can be performed.

【0033】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、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成(直線状液流路または直角液流路)の
他に、熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を
開示する米国特許第4,558,333号明細書、米国
特許第4,459,600号明細書を用いた構成も本発
明に含まれるものである。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部と
する構成を開示する特開昭59−123670号公報や
熱エネルギーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応さ
せる構成を開示する特開昭59−138461号公報に
基づいた構成においても本発明は有効である。
As the constitution of the recording head, in addition to the combination constitution of the ejection port, the liquid passage, and the electrothermal converter (the linear liquid passage or the right-angled liquid passage) as disclosed in the above-mentioned respective specifications. The present invention also includes configurations using US Pat. No. 4,558,333 and US Pat. No. 4,459,600, which disclose configurations in which a heat acting portion is arranged in a bending region. It is a thing. In addition, Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-123670 discloses a structure in which a common slit is used as a discharge portion of a plurality of electrothermal converters, and an opening for absorbing a pressure wave of thermal energy is discharged. The present invention is also effective in a structure based on Japanese Patent Laid-Open No. 59-138461 which discloses a structure corresponding to a part.

【0034】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満た
す構成や一体的に形成された一個の記録ヘッドとしての
構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を一
層有効に発揮することができる。
Further, as a full line type recording head having a length corresponding to the maximum recording medium width that can be recorded by the recording apparatus, the length can be increased by combining a plurality of recording heads as disclosed in the above-mentioned specification. The present invention can exert the above-mentioned effects more effectively, although it may have a configuration that satisfies the above requirements or a configuration as one recording head integrally formed.

【0035】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, by being attached to the apparatus main body, it can be electrically connected to the apparatus main body and can be supplied with ink from the apparatus main body by a replaceable chip type recording head or the recording head itself. The present invention is also effective when a cartridge-type recording head that is specially provided is used.

【0036】また、本発明の記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段などを付加することは本発明の効果を一層安定化で
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、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体ある
いはこれとは別の加熱素子あるい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う予備吐出
モードを行なうことも安定した記録を行うために有効で
ある。
Further, it is preferable to add recovery means for the recording head, preliminary auxiliary means, etc., which are provided as a constitution of the recording apparatus of the present invention, because the effects of the present invention can be further stabilized. . Specific examples thereof include capping means, cleaning means, pressurization or suction means, an electrothermal converter or a heating element other than this, a preheating means for the recording head, and a recording head for the recording head. It is effective to perform a preliminary ejection mode in which another ejection is performed for stable recording.

【0037】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってで
もよいが、異なる色の複色カラー、または、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 recording mode of the recording apparatus is not limited to the recording mode of only the mainstream color such as black, but the recording head may be integrally formed or a plurality of combinations may be used. Alternatively, the present invention is extremely effective for an apparatus provided with at least one of full colors by color mixing.

【0038】以上説明した本発明実施例においては、イ
ンクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固
化するインクであって、室温で軟化もしくは液体あるい
は、上述のインクジェットではインク自体を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
のであればよい。加えて、積極的に熱エネルギーによる
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防止するか、または
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
クを用いるかして、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などのような、熱エネルギーによっ
て初めて液化する性質のインク使用も本発明には適用可
能である。このような場合インクは、特開昭54−56
847号公報あるいは特開昭60−71260号公報に
記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液
状また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よい。本発明にお
いては、上述した各インクに対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 embodiments of the present invention described above, the ink is described as a liquid, but it is an ink that solidifies at room temperature or lower, and is softened or liquid at room temperature, or the ink itself is 30 in the above ink jet. It is common to adjust the temperature within a range of ℃ to 70 ℃ to control the temperature of the ink so that the viscosity of the ink is in a stable ejection range. Good. In addition, it is possible to prevent the temperature rise due to thermal energy from being positively used as the energy for changing the state of the ink from the solid state to the liquid state, or to use the ink that solidifies when left standing for the purpose of preventing ink evaporation. In any case, due to the heat energy, such as ink that is liquefied by the application of heat energy according to the recording signal and ejected as an ink liquid, or that has already started to solidify when it reaches the recording medium. The use of an ink having a property of liquefying for the first time is also applicable to the present invention. In such a case, the ink is disclosed in JP-A-54-56.
No. 847 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-71260, such that it faces the electrothermal converter in the state of being held as a liquid or solid in the recesses or through holes of the porous sheet. May be In the present invention, the most effective ones for the above inks are
The film boiling method described above is executed.

【0039】[0039]

【実施例】以下、本発明をより具体的な実施例に基づい
て更に詳細に説明する。
EXAMPLES The present invention will now be described in more detail based on more specific examples.

【0040】一般的に、発熱素子への印加電圧は、膜沸
騰が始まるレベルをVthとした時、Vthの1.2倍
の電圧を印加し、上限は1.3である。ところが、発熱
体材料がHfB2 の場合、1.3のK値で使用すると、
通常20000枚の記録が可能なプリンタ本体の寿命と
同等程度の寿命を得る事はできず、更には、ダブルヒー
ター駆動によりインク吐出を行うと、益々HfB2 発熱
体の寿命が短くなるので、インクタンクとヘッドとが一
体であって記録可能枚数の限られた比較的短寿命の交換
型ヘッドとしての製品化が限界とされている。このよう
な記録ヘッドの使用条件の下における本発明の利点を含
めて、本発明の発熱抵抗体を用いたより好ましい実施例
を説明する。
Generally, the applied voltage to the heating element is 1.2 times the Vth when the level at which film boiling starts is Vth, and the upper limit is 1.3. However, when the heating element material is HfB 2 , when it is used with a K value of 1.3,
Normally, it is not possible to obtain the same life as the life of the printer main body capable of recording 20,000 sheets, and furthermore, when ink is ejected by driving the double heater, the life of the HfB 2 heating element becomes shorter and shorter. There is a limit to the commercialization of a replaceable head having a relatively short service life in which the tank and the head are integrated and the number of recordable sheets is limited. A more preferred embodiment using the heating resistor of the present invention will be described, including the advantages of the present invention under the use condition of the recording head.

【0041】本発明の発熱抵抗体は、図8のX線回折パ
ターン(I)に示すように、主となる結晶として、Ta
0.8 hex のピークを有している。ここで、Ta、Nの
組成比xの好ましい条件を検討すると、TaN0.8 hex
を有する抵抗体としてTaxNのx値の値が1.05以
上1.85以下の間において、図9のX線回折パターン
であるTaN0.8 hex と図10のX線回折パターンであ
るTa2hex とTaNhex+cubic の3つの結晶構造
が、表1に示すように得られた。
As shown in the X-ray diffraction pattern (I) of FIG. 8, the heating resistor of the present invention has Ta as a main crystal.
It has a peak of N 0.8 hex . Here, considering preferable conditions of the composition ratio x of Ta and N, TaN 0.8 hex
When the value of the x value of Ta x N is 1.05 or more and 1.85 or less as a resistor having, TaN 0.8 hex which is the X-ray diffraction pattern of FIG. 9 and Ta 2 which is the X-ray diffraction pattern of FIG. Three crystal structures of N hex and TaN hex + cubic were obtained as shown in Table 1.

【0042】[0042]

【表1】 表1に示すように、得られた各結晶構造中のTaとNと
の各組成比xの値は、EPMA(電子プローブマイクロ
アナライザー)、より好ましくはRBS(Rutherford Ba
ckscattering spectrometry)で測定し、各結晶構造はX
線回折法により決定され、TaN0.8 hex 、Ta2
hex 及びTaNhex+cubic の各量比(mol%)が算出
される。また、各組成比xの値の決定は、同一試料を3
回測定してその測定値の平均値とすることにより行っ
た。表1の最下欄には、以下に記載する対応実施例の番
号を示した。
[Table 1] As shown in Table 1, the value of each composition ratio x of Ta and N in each obtained crystal structure is EPMA (electron probe microanalyzer), more preferably RBS (Rutherford Ba).
ckscattering spectrometry) and each crystal structure is X
Determined by the line diffraction method, TaN 0.8 hex , Ta 2 N
Each quantitative ratio (mol%) of hex and TaN hex + cubic is calculated. In addition, the value of each composition ratio x was determined using the same sample.
It was performed by measuring the number of times and averaging the measured values. In the bottom column of Table 1, the numbers of corresponding examples described below are shown.

【0043】〔実施例1〕図1に示した構成を有するイ
ンクジェット記録ヘッド用の基板を以下のようにして作
製した。まず、成膜直前に同一装置内で基板表面をプラ
ズマクリーニングにより該表面を清浄化した。蓄熱層1
02として熱酸化法によりSiO2 を1.2μmの厚さ
に形成し、更に層間絶縁を兼ねる蓄熱層103として、
プラズマCVD法によりSiONを1.2μmの厚さに
堆積した。
Example 1 A substrate for an ink jet recording head having the structure shown in FIG. 1 was manufactured as follows. First, immediately before film formation, the substrate surface was cleaned by plasma cleaning in the same apparatus. Heat storage layer 1
As the heat storage layer 103, SiO 2 having a thickness of 1.2 μm is formed by a thermal oxidation method as 02, and the heat storage layer 103 also serves as interlayer insulation.
SiON was deposited to a thickness of 1.2 μm by the plasma CVD method.

【0044】次に、抵抗層104として、Tax Nの組
成比xの値をx=1.25にして、図8(X線回折パタ
ーン(I))のように、結晶としてTaN0.8 hex のピ
ークのみを示す膜(TaN0.8 hex 100mol%)を
1000オングストロームの厚さに形成した。該TaN
0.8 hex 膜は、反応性スパッタリング法により、窒素ガ
ス分圧比が24%、アルゴンガスと窒素ガスの混合ガス
の全圧が7.5mTorr、スパッタリングDCパワー
が2.0kW、雰囲気温度が200℃、基板温度が20
0℃の条件で成膜した。このTaN0.8 hex 膜の上に、
インクを吐出させるために発生する熱エネルギーを供給
するための導電体であるAlを5500オングストロー
ムの厚さにスパッタリング法により堆積させた。該Al
層は、発熱抵抗体の堆積後、大気中に取り出す前に同一
装置内で連続的にスパッタリングにより成膜した。この
連続成膜により、抵抗層とAl配線とは、不純物や水分
の侵入が抑制されるとともに、両層の密着性が良く信頼
性の高い記録ヘッド基体の作製が可能であった。その
後、前記Al層とTaN0.8 hex 層とを所定の形状にパ
ターニングした。熱作用部108は、図1に示したよう
にTaN0.8 hex 層上のAl層を取り除いた領域であ
る。次に、保護膜106として、プラズマCVD法によ
り、SiNを1μmの厚さに堆積させ、その後、耐キャ
ビテーション層107として、DCスパッタリング法に
よりTa膜を2000オングストロームの厚さに堆積さ
せて、本発明のインクジェット記録ヘッド用基体を完成
した。
Next, as the resistance layer 104, the value of the composition ratio x of Ta x N was set to x = 1.25, and as shown in FIG. 8 (X-ray diffraction pattern (I)), TaN 0.8 hex as a crystal was formed. A film showing only the peak (TaN 0.8 hex 100 mol%) was formed in a thickness of 1000 angstrom. The TaN
The 0.8 hex film has a nitrogen gas partial pressure ratio of 24%, a total pressure of a mixed gas of argon gas and nitrogen gas of 7.5 mTorr, a sputtering DC power of 2.0 kW, an ambient temperature of 200 ° C., and a substrate by a reactive sputtering method. Temperature is 20
The film was formed under the condition of 0 ° C. On this TaN 0.8 hex film,
Al, which is a conductor for supplying thermal energy generated for ejecting ink, was deposited to a thickness of 5500 angstrom by a sputtering method. The Al
The layer was continuously formed by sputtering in the same apparatus after the heating resistor was deposited and before being taken out into the atmosphere. By this continuous film formation, the resistance layer and the Al wiring were prevented from invading impurities and moisture, and the recording head substrate having good adhesion between both layers and high reliability could be manufactured. Then, the Al layer and the TaN 0.8 hex layer were patterned into a predetermined shape. The heat acting portion 108 is a region where the Al layer on the TaN 0.8 hex layer is removed as shown in FIG. Next, as the protective film 106, SiN is deposited to a thickness of 1 μm by the plasma CVD method, and then, as the cavitation resistant layer 107, a Ta film is deposited to the thickness of 2000 angstrom by the DC sputtering method, and the present invention is performed. The ink jet recording head substrate was completed.

【0045】ここで、蓄熱層103と保護膜106は同
一のプラズマCVD成膜装置を用い、成膜条件を所定の
条件に制御して形成し、さらに、抵抗層104と耐キャ
ビテーション層107も同一の反応性スパッタリング成
膜装置で同じTaターゲットを用い、成膜条件を所定の
条件に制御して2種の膜を形成した。これにより成膜装
置数が少なく、装置内のコンタミネーションが少なく、
更にはバッチ開放を極力減らし、歩留りと稼動率の高い
生産プロセスが可能となった。
Here, the heat storage layer 103 and the protective film 106 are formed by using the same plasma CVD film forming apparatus while controlling the film forming conditions to predetermined conditions, and the resistance layer 104 and the cavitation resistant layer 107 are also the same. Using the same Ta target in the reactive sputtering film-forming apparatus of No. 2, two kinds of films were formed by controlling the film-forming conditions to predetermined conditions. As a result, the number of film forming devices is small, and the contamination in the device is small,
Furthermore, batch opening has been reduced as much as possible, enabling a production process with high yield and high availability.

【0046】図11に、SST試験を行ってその結果を
示した。SST試験とは、インク吐出Vthに対して、
0.05Vth毎に印加電圧を上げ各100000パル
ス印加し、破断電圧Kbを求める試験である。図11に
おける実施例1のTaN0.8 hex 膜を発熱抵抗体とした
場合の電気熱変換体の抵抗値の変化は極めて小さく、ま
た、その破断電圧比Kb (Kb =印加電圧/発泡電圧)
が1.8Vthと良好な特性を有している事がわかっ
た。
FIG. 11 shows the results of the SST test performed.
Indicated. The SST test refers to the ink ejection Vth
The applied voltage is increased every 0.05 Vth and 100,000 pulses each
Is applied to obtain a breaking voltage Kb. In Figure 11
TaN of Example 1 in0.8 hex The film was used as a heating resistor
In this case, the change in resistance value of the electrothermal converter is extremely small.
The breakdown voltage ratio Kb (Kb = Applied voltage / foaming voltage)
Was found to have good characteristics of 1.8 Vth
It was

【0047】図12に、最大駆動電圧である1.3Vt
hでのヒートパルス耐久試験(CST試験)の結果を示
す。CST試験は、発熱抵抗体にパルスを印加するだけ
であり、記録ヘッド内にはインクは入っていない。この
実験の結果から、実施例1のTaN0.8 hex 膜を用いた
電気熱変換体は、ほぼ0%の抵抗値変化であることがわ
かった。
FIG. 12 shows the maximum drive voltage of 1.3 Vt.
The result of the heat pulse endurance test (CST test) at h is shown. In the CST test, only a pulse is applied to the heating resistor, and no ink is contained in the recording head. From the results of this experiment, it was found that the electrothermal converter using the TaN 0.8 hex film of Example 1 had a resistance value change of almost 0%.

【0048】次に、実施例1の発熱抵抗体を備えるヘッ
ドを作製し、インクジェット記録装置に取り付けて印字
耐久試験を行った結果を説明する。該試験はA4の用紙
に該インクジェット記録装置に組み込まれている一般的
なテスト印字パターンを印字させて行なった。この時の
駆動電圧は1.3Vthに設定されるよう調整した。実
施例1のTaN0.8 hex は、表2に示すように、印字寿
命が1ページ当たり、1500文字の標準文書で、2
0,000枚以上印字可能であり、印字品位も図13に
印字耐久時の抵抗変化を示すが、CST同様、ほぼ0%
であり、表2に示すように長耐久試験による20,00
0枚印字後でも印字品位劣化がなかった。この20,0
00枚の印字耐久寿命は、ほぼプリンターの本体寿命と
同程度である。
Next, the results of a print endurance test conducted by manufacturing a head including the heating resistor of Example 1 and mounting it on an ink jet recording apparatus will be described. The test was carried out by printing a general test print pattern incorporated in the inkjet recording apparatus on A4 paper. The drive voltage at this time was adjusted to be 1.3 Vth. As shown in Table 2, the TaN 0.8 hex of Example 1 has a print life of 1500 characters per page and is a standard document with 2
It is possible to print more than 50,000 sheets, and the print quality is shown in Fig. 13 which shows the resistance change at the end of printing.
And, as shown in Table 2, the long endurance test was performed at 20,000
The print quality did not deteriorate even after printing 0 sheets. This 20,0
The printing durability life of 00 sheets is almost the same as the printer body life.

【0049】なお、1500文字の標準文書1ページ当
り、最大パルスが印加されるノズルの印加パルス数は、
約3×104 パルスである。従って、20,000枚の
印字を行うためには、連続吐出による寿命低下を考慮し
て印加パルス数としては、5×108 パルス乃至6×1
8 パルスの印加に耐える耐久性があればよいこととな
る。
The number of applied pulses of the nozzle to which the maximum pulse is applied per page of a standard document of 1500 characters is
It is about 3 × 10 4 pulses. Therefore, in order to print 20,000 sheets, the number of applied pulses is 5 × 10 8 to 6 × 1 in consideration of the life reduction due to continuous ejection.
0 durability to withstand the application of the 8 pulses so that the suffices.

【0050】〔実施例2〕実施例1のTaN0.8 hex
より構成される抵抗層104に代えて、表1のx値が
1.85の組成であって、図9に示すようなX線回折パ
ターンを示すTaN 0.8 hex とTa2hex の混合され
た実施例2の発熱抵抗体を作成し、これを使用してイン
クジェット記録ヘッドを作製した。図11のSST試験
結果に示すように、実施例2は、破断電圧比Kb が1.
8Vthと良好な結果であった。また、図12のCST
試験結果に示すように、抵抗値の変化が(−)側(抵抗
値が減少する変化)であるため実施例1より寿命が短か
く、5×108 パルスで発熱体断線が見られたが、記録
ヘッドとしての評価を行ったところ、図13に示すよう
に少なくとも10,000枚以上の印字が可能であっ
た。その際に、印字品位は断線するまで劣化は見られな
かった。
Example 2 TaN of Example 10.8 hex To
In place of the resistance layer 104 composed of
The composition was 1.85 and the X-ray diffraction pattern as shown in FIG.
TaN indicating a turn 0.8 hex And Ta2 Nhex Mixed of
The heating resistor of Example 2 was prepared and used to
A jet print head was manufactured. 11 SST test
As shown in the results, in Example 2, the breaking voltage ratio Kb Is 1.
It was a good result of 8 Vth. Also, the CST of FIG.
As shown in the test results, the change in resistance is (−) side (resistance
The life is shorter than that of the first embodiment because the value decreases.
5 x 108 The heating element was broken by the pulse, but recorded
When evaluated as a head, as shown in FIG.
Is capable of printing at least 10,000 sheets
It was At that time, the print quality did not deteriorate until it was broken.
won.

【0051】〔実施例3〕実施例1のTaN0.8 hex
より構成される抵抗層に代えて、表1のx値が1.05
の組成であって、図10に示すようなX線回折パターン
を示すTaNhexとTaNhex の混合された窒化タンタ
ル膜として実施例3の発熱抵抗体を作成し、これを使用
してインクジェット記録ヘッドを作製した。図11のS
ST試験結果に示すように、実施例3は、破断電圧比K
b が1.8Vthと良好な結果であった。また、図12
のCST試験結果に示すように、実施例3は、抵抗値の
変化が(+)側(抵抗値が増加する変化)へ変化するこ
とがわかり、記録ヘッドとしての評価を行ったところ、
図13に示すように、20,000枚以上の印字が可能
であることがわかった。
[Embodiment 3] In place of the resistance layer made of TaN 0.8 hex of Embodiment 1, the x value in Table 1 is 1.05.
The heating resistor of Example 3 was prepared as a tantalum nitride film in which TaN hex and TaN hex having the composition of FIG. 10 and having an X-ray diffraction pattern as shown in FIG. Was produced. S in FIG.
As shown in the ST test result, in the third embodiment, the breaking voltage ratio K
b was 1.8 Vth, which was a good result. In addition, FIG.
As shown in the CST test result of Example 3, it was found that in Example 3, the change in the resistance value was changed to the (+) side (change in which the resistance value was increased), and when evaluated as a recording head,
As shown in FIG. 13, it was found that printing of 20,000 sheets or more was possible.

【0052】〔実施例4〜7〕表1のTaN0.8 hex
Ta2 Nによる発熱抵抗体のTaN0.8 混合mol比が
80%の抵抗体を実施例4、TaN0.8 混合mol比が
50%の抵抗体を実施例5、また、TaN0.8 hex とT
aNによる発熱抵抗体のTaN0.8 混合mol比が80
%の抵抗体を実施例6、TaN0.8 混合mol比が50
%の抵抗体を実施例7として、図13に各実施例の印字
耐久試験の結果を示す。実施例4及び実施例5の試験結
果は、実施例1と実施例2の間の特性を示していること
がわかった。また、実施例6及び実施例7の試験結果
は、実施例1と実施例3の間の特性を示していることが
わかった。従って、TaN0.8 の混合mol比が50%
以上であると、より一層本発明の効果を安定して奏する
ことができ、より理想的な抵抗体及びインクジェットヘ
ッドを提供できることがわかった。
[Examples 4 to 7] A heating resistor made of TaN 0.8 hex and Ta 2 N in Table 1 having a TaN 0.8 mixed molar ratio of 80% was used in Example 4, and a TaN 0.8 mixed molar ratio of 50% was used. A resistor is used in Example 5, and TaN 0.8 hex and T are used.
The TaN 0.8 mixing mol ratio of the heating resistor by aN is 80.
% Resistor in Example 6, TaN 0.8 mixed molar ratio of 50.
% Of the resistor as Example 7 and FIG. 13 shows the results of the printing durability test of each Example. The test results of Example 4 and Example 5 were found to show the characteristics between Example 1 and Example 2. Further, it was found that the test results of Example 6 and Example 7 show the characteristics between Example 1 and Example 3. Therefore, the mixing molar ratio of TaN 0.8 is 50%.
From the above, it was found that the effects of the present invention can be more stably exhibited, and a more ideal resistor and inkjet head can be provided.

【0053】次に、これら実施例の実際の印字枚数を以
下の表2にまとめる。
Next, the actual number of printed sheets in these examples is summarized in Table 2 below.

【0054】[0054]

【表2】 表2の印字耐久試験結果において、印字耐久枚数とは、
発熱抵抗体が断線するまでの印字枚数である。画像品位
に関して、一般に発熱抵抗体の抵抗値は印字字数の増加
と共に増加し、抵抗体に流れる電流が減じて、発熱エネ
ルギーが減少し、その結果寿命が伸びる。しかしなが
ら、発熱抵抗体に流れる電流が減少することで、発熱エ
ネルギーが減少し、その結果、インクの吐出量が減少し
て、印字濃度が薄くなるという印字劣化が発生すること
がある。
[Table 2] In the print durability test results in Table 2, the number of print durable sheets is
It is the number of prints until the heating resistor is disconnected. Regarding the image quality, generally, the resistance value of the heating resistor increases as the number of characters printed increases, the current flowing through the resistor decreases, the heating energy decreases, and as a result, the life is extended. However, the reduction in the current flowing through the heating resistor reduces the heat generation energy, and as a result, the amount of ink ejected decreases, which may cause print deterioration such that the print density becomes low.

【0055】表2からわかる様に実施例1の発熱体は、
20,000枚以上印字でき、しかも品位劣化がなかっ
た。すなわち、実施例1のTaN0.8 hex を用いたイン
クジェット記録ヘッドは、記録画像品位、耐久性共に優
れており、長寿命、高画質化に適している事がわかっ
た。
As can be seen from Table 2, the heating element of Example 1 is
Printing was possible on more than 20,000 sheets, and there was no deterioration in quality. That is, it was found that the inkjet recording head using TaN 0.8 hex of Example 1 was excellent in recorded image quality and durability, and was suitable for long life and high image quality.

【0056】実施例2の発熱体は、プリンタ本体の寿命
までの耐久寿命はないが、10,000枚毎に交換する
交換型ヘッド用発熱体としては有効であり、画像品位性
能を持っている事がわかった。
The heating element of Example 2 does not have a durable life up to the life of the printer body, but is effective as a heating element for a replaceable head that is replaced every 10,000 sheets, and has image quality performance. I understand.

【0057】実施例3の発熱体の場合、画像品位は劣化
するが、20,000枚程度の印字寿命を有する通常の
市販のプリンタと同等以上の耐久寿命があり、耐久面で
非常に良好な特性を持っている事が判り、画像濃度が多
少薄くなるものの、抵抗値が増加することからパーマネ
ント型のインクジェット記録ヘッドとして適しているこ
とがわかった。
In the case of the heating element of Example 3, although the image quality deteriorates, it has a durability life equal to or more than that of a normal commercial printer having a printing life of about 20,000 sheets, and is very good in terms of durability. It was found that the ink-jet recording head had characteristics, and although the image density was slightly reduced, the resistance value increased, and it was found that the ink-jet recording head was suitable as a permanent ink jet recording head.

【0058】また、実施例4乃至実施例7のそれぞれの
発熱体は、20,000枚以上の印字が行えて、しかも
品位劣化がないという上述の実施例1と同様の結果を得
ることができ、更に特性的には、TaN0.8 混合mol
比が高い程、実施例1の良好な特性に近づく事がわかっ
た。
Further, each of the heating elements of Examples 4 to 7 is capable of printing 20,000 sheets or more and has no deterioration in quality, which is the same as that of Example 1 described above. , And more specifically, TaN 0.8 mixed mol
It was found that the higher the ratio, the closer to the good characteristics of Example 1.

【0059】以上の点より、TaN0.8 とTa2 Nとの
混合物であって、TaN0.8 の混合mol比が50%以
上の発熱体を使用した記録ヘッドは、その抵抗体の抵抗
値の変化は見られるものの、20,000枚印字しても
発熱体の断線及び記録による画像劣化も無く、通常の市
販のプリンタであれば実施例1同様の使い方ができるこ
とがわかった。TaN0.8 の混合比が80%以上であれ
ば、抵抗値の変化は見られるものの、実施例1と特性差
は確認できない。
From the above points, a recording head using a heating element which is a mixture of TaN 0.8 and Ta 2 N and has a mixing molar ratio of TaN 0.8 of 50% or more does not change the resistance value of the resistor. Although visible, even if 20,000 sheets were printed, there was no image deterioration due to the breakage of the heating element and recording, and it was found that a normal commercial printer can be used in the same manner as in Example 1. When the mixing ratio of TaN 0.8 is 80% or more, the resistance value changes, but the characteristic difference from Example 1 cannot be confirmed.

【0060】また、TaN0.8 とTaNの混合との混合
物であって、TaN0.8 の混合mol比が50%以上の
発熱体を使用した記録ヘッドは、その抵抗体の抵抗値の
変化は見られるものの、20,000枚印字しても発熱
体の断線も画像劣化も無く、通常の市販のプリンタであ
れば実施例1同様の使い方ができることがわかった。T
aN0.8 の混合比が80%以上であれば、抵抗値の変化
は見られるものの、実施例1との特性差は確認できな
い。
In a recording head using a heating element which is a mixture of TaN 0.8 and TaN and has a mixing molar ratio of TaN 0.8 of 50% or more, a change in the resistance value of the resistor can be seen. It was found that even if 20,000 sheets were printed, there was no breakage of the heating element and no image deterioration, and a normal commercial printer can be used in the same manner as in Example 1. T
When the mixing ratio of aN 0.8 is 80% or more, the resistance value changes, but the characteristic difference from Example 1 cannot be confirmed.

【0061】また、表2に示した結果より、多数の発熱
抵抗体を配する記録ヘッドのそれぞれの発熱抵抗体に、
上述の実施例1乃至実施例7の抵抗体を混在させて用い
た場合であっても、交換型の記録ヘッドとしては全く問
題なく使用できる事がわかった。
Further, from the results shown in Table 2, it is found that each heating resistor of the recording head having a large number of heating resistors is
It has been found that even when the resistors of Examples 1 to 7 described above are mixed and used, they can be used as an exchangeable recording head without any problem.

【0062】ここで、実施例2及び実施例3のように、
TaN0.8 を有しているが従来から知られているTa2
N、TaNを含む抵抗体について考察する。一般に、従
来の窒化タンタル発熱体の材料として用いられたTa2
N、TaN及びTa2 N/TaNの混合物は、従来技術
で説明したように大きな抵抗値変化のためにインクジェ
ット記録ヘッドとしての耐久性能を持っていないことが
わかっている。これらの抵抗変化のメカニズムは、Ta
2 Nが、高電気エネルギーのパルス印加により、他の膜
層からの酸素で、NOx が生成され余ったTaが金属と
なり、そのTa金属が抵抗値を下げていると予想され
る。また、TaNが、パルス印加により周辺の酸素を取
り込んで、TaO+TaNの多結晶となり、抵抗値を上
げていると予想される。さらに、Ta2 N/TaNの混
合物は、抵抗変化がキャンセルされ、抵抗値変化がない
特性を示すと思われたが、実際には、混合されているT
2Nによる抵抗値変化は、自身の抵抗減少とそれによ
る印加エネルギー増加による自乗作用で大きく抵抗値が
減少するため、抵抗値変化特性は、Ta2 Nの特性が支
配的に現れて、その結果、印字によるパルス印加の増加
に伴って抵抗値が増加するというような抵抗値変化を示
すと予想される。
Here, as in the second and third embodiments,
Ta 2 which has TaN 0.8 but is conventionally known
Consider a resistor including N and TaN. In general, Ta 2 used as a material for conventional tantalum nitride heating elements
It has been found that the mixture of N, TaN and Ta 2 N / TaN does not have durability performance as an inkjet recording head due to a large change in resistance value as described in the prior art. The mechanism of these resistance changes is Ta
It is expected that 2 N is oxygen from other film layers due to the application of a pulse of high electric energy, and Ta, which is a surplus of NO x , becomes a metal, and the Ta metal lowers the resistance value. It is also expected that TaN takes in oxygen in the vicinity by pulse application and becomes TaO + TaN polycrystal, increasing the resistance value. Further, the mixture of Ta 2 N / TaN seems to exhibit the characteristic that the resistance change is canceled and the resistance value does not change.
resistance change due to a 2 N, since the larger the resistance value decreases with the square operation by applying energy increasing resistance decrease in itself and due to it, the resistance value variation characteristic, the characteristic of the Ta 2 N is appeared dominantly, the As a result, it is expected that the resistance value changes such that the resistance value increases with an increase in pulse application due to printing.

【0063】これら従来の発熱体に対して、本発明の上
述したTaN0.8 hex を有する抵抗体は、その抵抗値変
化の挙動結果から予想できるように、TaN0.8 hex
駆動パルスの印加に対して、Taの酸化もしくは還元を
抑制する結晶構造体であることが予想でき、その結果と
して、TaN0.8 hex を有さない従来の発熱体からは予
想できない本発明で得られた独自の抵抗値変化を示して
いると認められる。したがって、X線回折法による測定
でTaN0.8 hex が検出できる窒化タンタル膜は、耐印
加パルスに対し安定であると言える。
[0063] For these conventional heating elements, resistors having the above-described TaN 0.8 hex the present invention, as can be expected from the behavior the result of the change in resistance value, TaN 0.8 hex is against application of the drive pulse , A crystal structure that suppresses the oxidation or reduction of Ta, and as a result, the unique resistance value change obtained by the present invention, which cannot be predicted from the conventional heating element without TaN 0.8 hex , is expected. Recognized as showing. Therefore, it can be said that the tantalum nitride film in which TaN 0.8 hex can be detected by the measurement by the X-ray diffraction method is stable against the impressed pulse.

【0064】以上の点から、窒化タンタル膜は、多値用
インクジェット記録ヘッドのダブルヒーター用発熱抵抗
体の材料としては、その膜構造の相違によって適否があ
ることがわかり、本発明によるTaN0.8 を含む発熱抵
抗体がインクジェット記録ヘッド用の発熱抵抗体として
優れている事がわかった。
From the above points, it is understood that the tantalum nitride film is suitable as the material of the heating resistor for the double heater of the multi-valued ink jet recording head due to the difference in the film structure, and TaN 0.8 according to the present invention is used. It has been found that the heat-generating resistor containing the material is excellent as a heat-generating resistor for an ink jet recording head.

【0065】さらに、ダブルヒーターの駆動素子をN−
MOSトランジスタにすることにより900DPI以上
の高密度でも発熱素子以上の密度で基体上にレイアウト
できるので基体上に効率よくレイアウトできることがわ
かった。
Further, the drive element of the double heater is N-
It has been found that by using a MOS transistor, even if the density is 900 DPI or higher, it can be laid out on the substrate at a density higher than that of the heat generating elements, so that it can be efficiently laid out on the substrate.

【0066】[0066]

【発明の効果】本発明のTaN0.8 を有するダブルヒー
ター発熱抵抗体を持ったインクジェット記録ヘッドにお
いては、発熱抵抗体を、長期の連続使用にあっても抵抗
値の変動は極めて少なく、長寿命で信頼性の高いものと
することができ、高密度で高品質の記録を可能にするこ
とができる効果がある。
In the ink jet recording head having the double heater heating resistor having TaN 0.8 of the present invention, the heating resistor has a very small variation in the resistance value even if it is continuously used for a long time, and has a long life. There is an effect that it can be made highly reliable and high density and high quality recording can be made possible.

【0067】また、本発明によるインクジェット記録ヘ
ッドは、ダブルヒーターの駆動素子をN−MOSトラン
ジスタにすることにより900DPI以上の高密度な多
値ヘッドが構成できる。
Further, in the ink jet recording head according to the present invention, a multi-valued head having a high density of 900 DPI or more can be constructed by using the N-MOS transistor as the driving element of the double heater.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の模
式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an inkjet recording head substrate of the present invention.

【図2】本発明のダブルヒーターのレイアウト略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic layout of a double heater of the present invention.

【図3】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の等
価回路である。
FIG. 3 is an equivalent circuit of the ink jet recording head substrate of the present invention.

【図4】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体の主
要素子を縦断する模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a main element of a substrate for an inkjet recording head of the present invention which is longitudinally cut.

【図5】本発明のインクジェット記録ヘッドの模式的斜
視図である。
FIG. 5 is a schematic perspective view of an inkjet recording head of the present invention.

【図6】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体のダ
ブルパルス駆動発泡模式的断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a double pulse drive foaming of an inkjet recording head substrate of the present invention.

【図7】本発明の記録ヘッドを用いたインクジェット記
録装置の一例としての模式的斜視図である。
FIG. 7 is a schematic perspective view showing an example of an inkjet recording apparatus using the recording head of the present invention.

【図8】実施例1におけるTaN0.8 発熱抵抗体を形成
する抵抗層のX線回折測定パターンである。
8 is an X-ray diffraction measurement pattern of the resistance layer forming the TaN 0.8 heating resistor in Example 1. FIG.

【図9】実施例2におけるX線回折測定パターンであ
る。
9 is an X-ray diffraction measurement pattern in Example 2. FIG.

【図10】実施例3におけるX線回折測定パターンであ
る。
10 is an X-ray diffraction measurement pattern in Example 3. FIG.

【図11】実施例1〜3におけるSST試験の結果を示
す図である。
FIG. 11 is a diagram showing the results of the SST test in Examples 1 to 3.

【図12】実施例1〜7におけるCST試験の結果を示
す図である。
FIG. 12 is a diagram showing results of CST tests in Examples 1 to 7.

【図13】実施例1〜7における印字耐久試験の結果を
示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing the results of a print durability test in Examples 1 to 7.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 シリコン基板 102 熱酸化膜 103 層間膜 104 抵抗層 105 Al合金配線 106 保護膜 107 耐キャビテーション膜 108 熱作用部 601 インク吐出液 602 発泡 603 インク 604 駆動手段 101 Silicon substrate 102 thermal oxide film 103 Interlayer film 104 Resistance layer 105 Al alloy wiring 106 protective film 107 Anti-cavitation film 108 Heat acting part 601 ink discharge liquid 602 foam 603 ink 604 Drive means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−8395(JP,A) 特開 平7−125218(JP,A) 特開 平2−6138(JP,A) 特開 平3−224741(JP,A) 特公 昭62−48585(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/05 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-8395 (JP, A) JP-A-7-125218 (JP, A) JP-A-2-6138 (JP, A) JP-A-3- 224741 (JP, A) JP-B-62-48585 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/05

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 1ノズル内に2つの発熱抵抗体を備えた
ダブルヒーターが設けられる多値出力ヘッドであるイン
クジェット記録ヘッドに用いる基体において、前記ダブ
ルヒーターの発熱抵抗体はTaN0.8 の結晶構造を含
み、かつ2つの発熱抵抗体は数μmのギャップで隣接し
ていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基
体。
1. A heat generating resistor is provided in one nozzle .
In the substrate used in the ink jet recording head is a multi-value output head double heater is provided, the double
The heating resistor of the heater has a TaN 0.8 crystal structure.
And the two heating resistors are adjacent with a gap of several μm.
A substrate for an ink jet recording head, characterized in that
【請求項2】 1ノズル内に2つの発熱抵抗体を備えた
ダブルヒーターが設けられる多値出力ヘッドであり、発
熱抵抗体からの熱エネルギーを用いて吐出口からインク
を吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、前記ダブルヒーターの発熱抵抗体はTa
0.8 の結晶構造を含み、かつ2つの発熱抵抗体は数μ
mのギャップで隣接していることを特徴とするインクジ
ェット記録ヘッド。
2. A heat generating resistor is provided in one nozzle .
In a multi-valued output head provided with a double heater , in an ink jet recording head for recording ink on a recording medium by ejecting ink from a discharge port by using heat energy from the heat generating resistor, the heat generating resistor of the double heater is Ta.
Look including the crystal structure of N 0.8, and two heating resistors is several μ
An inkjet recording head characterized in that they are adjacent to each other with a gap of m .
【請求項3】 前記発熱抵抗体が、TaN0.8 のみの結
晶構造で構成される請求項記載のインクジェット記録
ヘッド。
3. The ink jet recording head according to claim 2 , wherein the heating resistor has a crystal structure of only TaN 0.8 .
【請求項4】 前記発熱抵抗体が、TaN0.8 及びTa
Nの結晶構造を含む請求項記載のインクジェット記録
ヘッド。
4. The heating resistor is TaN 0.8 or TaN.
The ink jet recording head according to claim 2 , comprising an N crystal structure.
【請求項5】 前記発熱抵抗体が、TaN0.8 及びTa
2 Nの結晶構造を含む請求項記載のインクジェット記
録ヘッド。
5. The heating resistor comprises TaN 0.8 and TaN.
The inkjet recording head according to claim 2 , wherein the inkjet recording head includes a 2 N crystal structure.
【請求項6】 発熱素子の駆動トランジスタが、NーM
OSトランジスタである請求項の何れか一項記載
のインクジェット記録ヘッド。
6. The driving transistor of the heating element is NM
Ink jet recording head according to any one of claims 2-5 is an OS transistor.
【請求項7】 記録媒体の被記録面に対してインクを吐
出する吐出口が設けられている請求項の何れか一
項記載のインクジェット記録ヘッドと、該ヘッドを載置
するための部材とを少なくとも具備する事を特徴とする
インクジェット記録装置。
7. A ink jet recording head according to any one of claims 2-6 in which the discharge port is provided for ejecting ink to a recording surface of the recording medium, for mounting the head An inkjet recording apparatus comprising at least a member.
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