JPH07153603A - インクジェット用発熱抵抗体の製造方法及びインクジェットプリンタ - Google Patents

インクジェット用発熱抵抗体の製造方法及びインクジェットプリンタ

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JPH07153603A
JPH07153603A JP5297005A JP29700593A JPH07153603A JP H07153603 A JPH07153603 A JP H07153603A JP 5297005 A JP5297005 A JP 5297005A JP 29700593 A JP29700593 A JP 29700593A JP H07153603 A JPH07153603 A JP H07153603A
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JP
Japan
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thin film
heating resistor
ink jet
resistor
ink
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Withdrawn
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JP5297005A
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English (en)
Inventor
Kenji Yamada
健二 山田
Masao Mitani
正男 三谷
Kazuo Shimizu
一夫 清水
Osamu Machida
治 町田
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.)
Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱抵抗体の熱エネルギーを利用してインク
液滴を吐出させるインクジェット記録装置において、従
来よりも耐電食性、耐食性に優れたインクジェット用発
熱抵抗体を得るための製造方法を提供する。 【構成】 絶縁基板11上にCr−Si−SiO合金薄
膜抵抗体12とTa薄膜導体13を形成し、該Ta薄膜
導体13上の発熱抵抗体に相当する部分をエッチング
し、該発熱抵抗体部のTa薄膜の全てがTa25層14
となるまで熱酸化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装
置、更に詳しく言えば、熱エネルギーを利用し、インク
液滴を記録媒体に向けて飛翔させる形式の記録装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】パルス加熱によってインクの一部を急速
に気化させ、その膨張力によってインク液滴をオリフィ
スから吐出させる方式のインクジェット記録装置は特開
昭48−9622号公報、特開昭54−51837号公
報等によって開示されている。
【0003】このパルス加熱の最も簡便な方法は発熱抵
抗体にパルス通電することであり、その具体的な方法が
日経メカニカル1992年12月28日号58ページ、
及びHewlett-Packard-Journal,Aug.1988で発表されてい
る。これら従来の発熱抵抗体の共通する基本的構成は、
薄膜抵抗体と薄膜導体を酸化防止層で被覆し、この上に
該酸化防止層のキャビテーション破壊を防ぐ目的で、耐
キャビテーション層を1〜2層被覆するというものであ
った。
【0004】これを抜本的に簡略化するものとして、特
願平4−138498号に記載のように、前記酸化防止
層と耐キャビテーション層を不要とする発熱抵抗体を用
いて印字する方法がある。該発熱抵抗体は薄膜発熱抵抗
体が直接インクと接触しているため、パルス通電による
インクの気化と、それによるインクの吐出性能が大幅に
向上し、熱効率の大幅な向上を得ることができた。更
に、薄膜発熱抵抗体形状を非対称化させることによって
気泡の発生に方向性を持たせることも可能となり、イン
クの吐出周波数も1.2〜1.3倍に高速化することがで
きた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この保護層の不要な発
熱抵抗体には、導体としてNiまたはW薄膜が用いられ
ており、中性の水−アルコール系のインクを吐出させる
場合には優れた耐電食特性を示す。
【0006】しかし、水−アルコール系溶媒よりも高い
沸点の溶媒をインクとして用いる場合には、発熱抵抗体
に高い電圧を印加しなければならず、NiまたはWの薄
膜導体では耐電食特性が不十分となる恐れがあった。
【0007】また、例えば繊維に酸性染料を直接吐出さ
せることによりプリント模様を染色するような場合、す
なわちインクとして強酸性水溶液を用いる場合にも、N
iやWの薄膜導体では耐食性が不十分であった。
【0008】これらNi、Wよりも耐電食特性、耐食性
に優れた薄膜電極材料として、Ta薄膜があることは一
般的に知られている。該Ta薄膜は、フッ酸以外の強
酸、あるいは強アルカリに対して優れた耐電食特性、耐
食性を示す。しかし、Ta薄膜のエッチング液は、Cr
−Si−SiOまたはTa−Si−SiO合金薄膜抵抗
体のエッチング液と同じフッ酸水溶液に限られるため、
これら2層膜から選択エッチングによってTa薄膜のみ
をエッチングすることは困難であった。
【0009】本発明の目的は、Cr−Si−SiOまた
はTa−Si−SiO合金薄膜抵抗体とTa薄膜導体の
組合せによる、従来よりも耐電食性、耐食性に優れたイ
ンクジェット用発熱抵抗体を得るための製造方法を提供
することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的は、次の工程に
より達成される。
【0011】1.絶縁基板上にCr−Si−SiOまた
はTa−Si−SiO合金薄膜抵抗体とTa薄膜導体を
連続成膜する。 2.上記2層膜が所定のライン密度になるよう、フォト
エッチングする。 3.発熱抵抗体となるべき部分のTa薄膜をごく薄い層
となるまで、フォトエッチングにより取り除く。 4.発熱抵抗体部に残留しているTa層がすべて絶縁物
であるTa25層に変化する条件で基板全体を熱酸化す
る。
【0012】なお、前記発熱抵抗体となるべき部分のT
a薄膜の膜厚は、Ta薄膜形成時の膜厚の5〜10%で
あることが好ましい。
【0013】
【作用】上記のような工程で製造された発熱抵抗体は、
従来のNiまたはW薄膜導体と、Cr−Si−SiOま
たはTa−Si−SiO合金薄膜抵抗体の組合せで製造
された発熱抵抗体と同様の発熱特性を有する。というの
は、発熱抵抗体上のTa25絶縁層の厚さは1000〜
1500Å以下であり、熱的影響を無視できるほどの薄
さであるからである。
【0014】またTa導体上のTa25絶縁層も、Ta
導体の厚さの約10%が酸化されただけであり、その配
線抵抗を約10%高めるだけである。むしろ、合金薄膜
抵抗体と導体がインクと直接接触するのを防ぎ、導体間
のインク中へのもれ電流による悪影響を抑えることも可
能となる。
【0015】
【実施例】図3〜図8に示した作成工程に従い本発明の
実施例を説明する。
【0016】第3図の工程では、ガラス、セラミック、
或いは熱酸化されたシリコン等の絶縁基板11上にCr
−Si−SiO合金薄膜抵抗体12、Ta薄膜13を連
続スパッタ法で形成する。なお、これらの薄膜の厚さは
各々約0.1μm、0.5μmである。
【0017】続いて、図4及び図5に示す様に、電極及
び発熱抵抗体を形成する部分を除いてCr−Si−Si
O合金薄膜抵抗体12とTa薄膜13をフォトエッチン
グにより取り除く。本実施例の場合、Cr−Si−Si
O合金薄膜抵抗体12とTa薄膜13のエッチング液に
は5%フッ酸を用い、両薄膜を同時にエッチングするよ
うにした。このエッチングの後、Ta薄膜の膜厚を計測
し、次工程でのTa薄膜のエッチング時間を決定する。
図5は図4に於けるa−a’線切断面に相当する断面図
である。
【0018】続いて、図6に示す様に、発熱抵抗体部1
5を形成する部分のTa薄膜13をフォトエッチングす
る。この場合、エッチングされるTa薄膜13の残膜厚
は必ずしも均一とはならないため、該Ta薄膜13を成
膜時の膜厚の5%以下までエッチングするとCr−Si
−SiO合金薄膜抵抗体12をもエッチングしてしまう
恐れがある。一方、エッチングの際に、Ta薄膜13を
成膜時の膜厚の10%以上残したままにしておくと、こ
れらを全て酸化させるのに長時間を要してしまうばかり
でなく、発熱抵抗体15の熱効率も悪化してしまう。従
って、Ta薄膜13のエッチングは、その厚さが成膜時
の厚さの5〜10%となるようにエッチングされるのが
よい。本実施例の場合、スパッタによるTa薄膜の5%
フッ酸におけるエッチング速度は約0.5μm/分であ
るから、Ta薄膜13が0.5μmの場合にはエッチン
グを55〜56秒間行うと、Ta薄膜の残り厚さはバラ
ツキも含めて100〜500Åとなる。なお、図7は図
6に於けるb−b’線切断面に相当する断面図である。
【0019】続いて、図8に示す様に、基板全体を酸素
雰囲気炉に入れてTa薄膜13の上層約500Åを酸化
させ、Ta25層14を形成する。Ta薄膜を熱酸化さ
せる条件は、雰囲気炉温度550℃、酸素流量10リッ
トル/minとした。この条件であれば40〜50分
で、表面から500Åの部分のTa薄膜13が酸化さ
れ、約1500Å厚さのTa25層14に変化する。前
工程で形成した発熱抵抗体部15上のTa薄膜は厚さが
約500Å以下であるから、全てTa25層14とな
る。もちろん、Cr−Si−SiO合金薄膜抵抗体12
は非常に安定な酸化物であるため、酸素雰囲気炉による
熱処理に対しても、なんらその組成を変化させることは
ない。むしろ、本工程の熱処理により、実使用時の駆動
電圧に対して抵抗値が安定化する効果があることは、特
開昭58−84401号公報に述べた通りである。
【0020】このようにして形成した発熱抵抗体部15
は50μm×50μmの正方形で、その抵抗値は約1K
Ωである。
【0021】最後に図1及び図2に示すように、インク
吐出口21とインク流路22が一体となったノズル部2
0を前記発熱抵抗体15が形成された基板上に接着して
プリントヘッドを組立て、インク23をインク導入パイ
プ24から満たした。そして、発熱抵抗体部15に24
V、1μsのパルス電圧を10kHzの繰り返し周期で
印加して、インク吐出口21から1mm離れた前方に、
連続送りをさせる記録紙(図示せず)を置いて印字させ
たところ、きれいなオンデマンド記録を行うことができ
た。
【0022】更に、PH3〜9の範囲の水溶液で調整し
たインクを用いて吐出させたところ、10億パルスにわ
たって正常な吐出性能を示し、かつ発熱抵抗体、導体と
も変化は認められなかった。
【0023】なお、上記実施例に用いたCr−Si−S
iO合金薄膜抵抗体に代えて、Ta−Si−SiO合金
薄膜抵抗体を用いても、全く同様の結果を得られること
は容易に理解されよう。
【0024】
【発明の効果】本発明の製造方法によりCr−Si−S
iOまたはTa−Si−SiO合金薄膜抵抗体とTa薄
膜導体との組合わせで、従来よりも耐電食特性、耐食性
に優れたインクジェット用発熱抵抗体を作ることができ
たので、使用可能なインクの種類も増し、インクジェッ
ト記録装置の利用分野を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例となるインクジェットプリン
トヘッドの模式的組立図。
【図2】 本発明の実施例となるインクジェットプリン
トヘッドの模式的構成断面図。
【図3】 本発明の実施例となる発熱抵抗体基板の製造
工程の説明図。
【図4】 本発明の実施例となる発熱抵抗体基板の製造
工程の説明図。
【図5】 図4のa−a´線切断面に相当する断面図。
【図6】 本発明の実施例となる発熱抵抗体基板の製造
工程の説明図。
【図7】 図6のb−b´線切断面に相当する断面図。
【図8】 本発明の実施例となる発熱抵抗体基板の製造
工程の説明図。
【符号の説明】
図において、10は発熱抵抗体基板、11は絶縁基板、
12はCr−Si−SiO合金薄膜抵抗体、13はTa
薄膜、14はTa25膜、15は発熱抵抗体部、20は
ノズル部、21はインク吐出口、22はインク流路、2
3はインク、24はインク導入パイプである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 町田 治 茨城県勝田市武田1060番地 日立工機株式 会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基板上にCr−Si−SiOまたは
    Ta−Si−SiO合金薄膜抵抗体とTa薄膜導体の2
    層膜を形成し、該2層膜を所定のライン密度となるよう
    にエッチングし、該エッチングされた2層膜上の発熱抵
    抗体に相当する部分のTa薄膜を所定の厚さまでエッチ
    ングし、該発熱抵抗体部のTa薄膜の全てがTa25
    となるまで熱酸化することを特徴とするインクジェット
    用発熱抵抗体の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記発熱抵抗体に相当する部分のTa薄
    膜の膜厚は、Ta薄膜形成時の膜厚の5〜10%である
    ことを特徴とする請求項1記載のインクジェット用発熱
    抵抗体の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記発熱抵抗体に相当する部分のTa薄
    膜の膜厚が100〜500Åであることを特徴とする請
    求項1記載のインクジェット用発熱抵抗体の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記2層膜及びTa薄膜のエッチング
    は、フッ酸を用いたエッチングであることを特徴とする
    請求項1記載のインクジェット用発熱抵抗体の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の製造方法によって形成さ
    れたインクジェット用発熱抵抗体を用いたインクジェッ
    トプリンタ。
JP5297005A 1993-11-26 1993-11-26 インクジェット用発熱抵抗体の製造方法及びインクジェットプリンタ Withdrawn JPH07153603A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2731180A1 (fr) * 1995-03-03 1996-09-06 Hitachi Koki Kk Tete d'enregistrement a jet d'encre, imprimante munie de cette tete et procede de fabrication de cette tete
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JP2017533129A (ja) * 2014-10-30 2017-11-09 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー.Hewlett‐Packard Development Company, L.P. インクジェットプリントヘッド

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