JPH08267761A - Manufacture of thermal head - Google Patents

Manufacture of thermal head

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JPH08267761A
JPH08267761A JP31557794A JP31557794A JPH08267761A JP H08267761 A JPH08267761 A JP H08267761A JP 31557794 A JP31557794 A JP 31557794A JP 31557794 A JP31557794 A JP 31557794A JP H08267761 A JPH08267761 A JP H08267761A
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thermal head
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layer
tantalum
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Abstract

PURPOSE: To provide a manufacturing method for a thermal head which can print at high speed, and is of low power consumption, and low cost. CONSTITUTION: The manufacturing of a thermal head comprises a first process of forming conductors 3 and 3' on a base across a heating section 2 formed on the given area on an insulation base 1, a second process of forming a resistor provided with a lower layer 4-1 composed of a tantalum nitride coating continuously the heating section 2 and conductors 3 and 3' and an upper layer 4-2 composed of tantalum and a third process of anodizing the whole of the upper layer 4-2, or the whole of the upper layer 4-2 and a part of the lower layer 4-1 of the resistor.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、加熱によりインクの小
滴を発生させ、これを印字用紙等に付着させて記録を行
うインクジェットプリンタに使用されるサーマルヘッド
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a thermal head used in an ink jet printer for generating a droplet of ink by heating and adhering the droplet onto a printing paper or the like for recording.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクの小滴を発生させ、それを紙など
の記録媒体に付着させて記録を行うインクジェット記録
方式の一つに、サーマルインクジェット方式がある。サ
ーマルインクジェット方式は、動作時の騒音が小さく、
記録速度が高速であり、普通紙を用いることができると
いう利点がある。さらに、カラー記録が安価にできるこ
とからパーソナルユースとして最近注目されている。
2. Description of the Related Art A thermal ink jet method is one of ink jet recording methods in which a small ink droplet is generated and adhered to a recording medium such as paper for recording. The thermal inkjet system produces less noise during operation,
There is an advantage that the recording speed is high and plain paper can be used. Further, since it is possible to make color recording at a low cost, it has recently attracted attention as a personal use.

【0003】この方式で用いられるサーマルヘッドとし
ては、例えば、特開平1−145158号公報、特開平
2−515号公報に開示されている。これについて、図
3で、このサーマルヘッドの構造について示す。このサ
ーマルヘッドは、基板(21)上に抵抗体(22)が形
成されており、その上に導体(23)、(23´)が発
熱部(26)を挟む形で形成された構造となっており、
さらに、その上に絶縁膜からなる保護層(24)と、金
属膜からなる耐キャビテーション層(25)で覆われて
いる。
Thermal heads used in this system are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 1-145158 and 2-515. Regarding this, FIG. 3 shows the structure of the thermal head. This thermal head has a structure in which a resistor (22) is formed on a substrate (21), and conductors (23) and (23 ') are formed on the resistor (22) so as to sandwich a heating portion (26). And
Further, a protective layer (24) made of an insulating film and a cavitation resistant layer (25) made of a metal film are covered therewith.

【0004】図3に示すような構造のサーマルヘッドに
おいて、導体(23)、(23´)にパルス電圧を印加
すると、発熱部(26)で発熱し、これに保護層(2
4)、耐キャビテーション層(25)を介して接するイ
ンク(図示せず)が加熱され、バブルが発生する。この
バブルの圧力により、インクの小滴がノズル(図示せ
ず)から吐出し、ノズルに近接して配設される紙(図示
せず)に付着して記録が行われる。
In the thermal head having the structure shown in FIG. 3, when a pulse voltage is applied to the conductors (23) and (23 '), heat is generated in the heat generating portion (26), and the protective layer (2
4), the ink (not shown) in contact with the anti-cavitation layer (25) is heated to generate bubbles. The pressure of the bubble causes a small droplet of ink to be ejected from a nozzle (not shown) and adhere to a paper (not shown) arranged in the vicinity of the nozzle for recording.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】一般にインクジェット
プリンタに使用されるサーマルヘッドはインク雰囲気中
に置かれる。図3に示すような構造のサーマルヘッドに
おいて、導体(23)、(23´)にはアルミニウムま
たは銅などが使用されるが、これらはインクに接するこ
とにより腐食するため、保護層(24)は、インクの侵
入を防止する必要がある。
Generally, a thermal head used in an ink jet printer is placed in an ink atmosphere. In the thermal head having the structure as shown in FIG. 3, aluminum or copper is used for the conductors (23) and (23 ′), but these are corroded when they come into contact with ink, so the protective layer (24) is , It is necessary to prevent the invasion of ink.

【0006】保護層(24)は、通常スパッタリングに
よって成膜されるが、スパッタリング膜は微視的には多
孔性であり、スパッタリング膜を保護層として使用する
場合、膜厚を厚くする必要がある。例えば上記した特開
平1−145158号公報記載のサーマルヘッドは、保
護層(24)として厚さ1μmのSiO膜をスパッタ
リングで成膜しており、また上記した特開平2−515
号公報記載のサーマルヘッドは厚さ1.9μmのSiO
膜を2回のスパッタリングによって形成している。
The protective layer (24) is usually formed by sputtering, but the sputtering film is microscopically porous, and it is necessary to increase the film thickness when using the sputtering film as the protective layer. . For example, in the thermal head described in JP-A-1-145158, a SiO 2 film having a thickness of 1 μm is formed as a protective layer (24) by sputtering, and the above-mentioned JP-A-2-515.
The thermal head described in Japanese Patent Publication No.
Two films are formed by sputtering twice.

【0007】したがって、従来のサーマルヘッドは、保
護層が厚くなっているため、保護層の部分の熱容量が大
きく、熱応答性が悪く、印字速度を速くできないばかり
でなく、入力電力を大きくしなければならず、消費電力
が大きいという問題点を有している。また、従来のサー
マルヘッドの抵抗体(22)、導体(23)、(23
´)、保護層(24)、耐キャビテーション層(25)
は、スパッタリングで成膜するため、スパッタリングプ
ロセスが4回ないしは5回必要となる。スパッタリング
プロセスは、その設備及びスパッタリング用ターゲット
が高価であるため、サーマルヘッドの製造コストが高く
なるという問題がある。
Therefore, in the conventional thermal head, since the protective layer is thick, the heat capacity of the protective layer is large, the thermal response is poor, the printing speed cannot be increased, and the input power must be increased. However, it has a problem that the power consumption is large. Further, the conventional thermal head resistor (22), conductor (23), (23
′), Protective layer (24), anti-cavitation layer (25)
Since the film is formed by sputtering, the sputtering process is required 4 or 5 times. The sputtering process has a problem that the manufacturing cost of the thermal head increases because the equipment and the sputtering target are expensive.

【0008】したがって、本発明は上記した従来の問題
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、高速印字が可能で低消費電力のサーマルヘッドの製
造方法を提供することにある。またもう一つの目的は、
コストの安いサーマルヘッドの製造方法を提供すること
である。
Therefore, the present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thermal head capable of high-speed printing and low power consumption. Another purpose is
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a thermal head that is low in cost.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のサーマルヘッドの製造方法は、絶縁基板上
の所定の領域に定められた発熱部を挟んで前記基板上に
導体を形成する第1の工程と、前記発熱部及び前記導体
を連続的に被覆する、タンタル窒化物からなる下部層と
タンタルからなる上部層とを有する抵抗体を形成する第
2の工程と、前記抵抗体の上部層の全部、もしくは上部
層の全部と下部層の一部を陽極酸化して保護層を形成す
る第3の工程を含むことを特徴としている。また、本発
明のサーマルヘッドの製造方法は、前記抵抗体の上部層
がバイアススパッタリングで成膜されることを特徴とし
ているものである。
To achieve this object, a method of manufacturing a thermal head according to the present invention forms a conductor on a substrate by sandwiching a heating portion defined in a predetermined region on an insulating substrate. A first step, a second step of forming a resistor having a lower layer made of tantalum nitride and an upper layer made of tantalum, which continuously covers the heat generating portion and the conductor; It is characterized by including a third step of forming the protective layer by anodizing the entire upper layer, or the entire upper layer and a part of the lower layer. The method of manufacturing a thermal head of the present invention is characterized in that the upper layer of the resistor is formed by bias sputtering.

【0010】[0010]

【作用】本発明においては、絶縁基板上の所定の領域に
定められた発熱部を挟んで前記基板上に導体を形成する
第1の工程と、前記発熱部及び前記導体を連続的に被覆
する、タンタル窒化物からなる下部層とタンタルからな
る上部層とを有する抵抗体を形成する第2の工程と、前
記抵抗体の上部層の全部、もしくは上部層の全部と下部
層の一部を陽極酸化する第3の工程とをゆうしているの
で、従来のサーマルヘッドに比べ、保護層を薄くするこ
とができ、そのため保護層の部分の熱容量が小さく、熱
応答性がよく、印字速度を速くすることができ、また入
力電力も小さく、消費電力も少なくできるものである。
In the present invention, the first step of forming a conductor on the substrate sandwiching the heat generating portion defined in a predetermined region on the insulating substrate, and continuously covering the heat generating portion and the conductor. A second step of forming a resistor having a lower layer made of tantalum nitride and an upper layer made of tantalum, and an entire upper layer of the resistor, or an entire upper layer and a part of the lower layer are anodes. Since the third step of oxidation is performed, the protective layer can be made thinner than the conventional thermal head. Therefore, the thermal capacity of the protective layer is small, the thermal response is good, and the printing speed is high. In addition, the input power is low and the power consumption is low.

【0011】[0011]

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。 [実施例1]本発明の第1の実施例について図1ないし
は図2に基づいて説明する。図1は本発明のサーマルヘ
ッドの製造方法を示す工程図で、図2は図1の方法で作
製するサーマルヘッドの平面図である。図1(a)にお
いて、表面に1.35μmの熱酸化膜のついたシリコン
基板(1)上に、アルミニウムをスパッタリングで0.
5μm成膜し、フォトリソグラフィーの手法を用いて図
2の破線で囲まれた領域のパターンの導体(3)、(3
´)を形成する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. [Embodiment 1] A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a process diagram showing a method of manufacturing a thermal head according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a thermal head manufactured by the method of FIG. In FIG. 1A, aluminum is sputtered on a silicon substrate (1) having a thermal oxide film of 1.35 μm on its surface to a thickness of 0.
A film having a thickness of 5 μm is formed, and the conductors (3) and (3) in the region surrounded by the broken line in FIG.
′) Is formed.

【0012】次に、この導体(3)、(3´)の上にス
パッタリングで厚さ0.11μmのタンタル窒化物から
なる抵抗体の下部層(4−1)を成膜し、さらにその上
にスパッタリングで厚さ0.12μmのタンタルからな
る抵抗体の上部層(4−2)を成膜した後、導体(3)
及び発熱部(2)を連続的に覆うように、フォトリソグ
ラフィーの手法を用いて図2の実線で囲まれたような抵
抗体パターン(6)を形成する(図1(b))。
Next, a lower layer (4-1) of a resistor made of tantalum nitride having a thickness of 0.11 μm is formed on the conductors (3) and (3 ') by sputtering, and further thereon. After depositing an upper layer (4-2) of a resistor made of tantalum having a thickness of 0.12 μm by sputtering, a conductor (3)
Then, a resistor pattern (6) surrounded by a solid line in FIG. 2 is formed by a photolithography method so as to continuously cover the heat generating part (2) (FIG. 1B).

【0013】次に、0.1容量%の燐酸水溶液中で抵抗
体の下部層(4−1)、上部層(4−2)を陽極として
165Vの電圧を印加し、抵抗体の上部層(4−2)の
全部と下部層(4−1)の一部を陽極酸化すると、保護
層として0.3μmのタンタル酸化物が形成され、0.
1μmのタンタル窒化物が抵抗体(4)として残る(図
1(c))。
Next, a voltage of 165 V is applied in a 0.1% by volume phosphoric acid aqueous solution with the lower layer (4-1) and the upper layer (4-2) of the resistor as anodes, and the upper layer of the resistor ( 4-2) and part of the lower layer (4-1) are anodized to form 0.3 μm tantalum oxide as a protective layer.
1 μm tantalum nitride remains as the resistor (4) (FIG. 1 (c)).

【0014】本実施例の製造方法で作製したサーマルヘ
ッドは、保護層にタンタルの陽極酸化膜を用いるため、
膜質が緻密であり、従来例のスパッタリングで成膜する
保護層に比べて膜厚を薄くできる。このため、20kH
z以上の高速で駆動ができ高速印字が可能となる。ま
た、バブルを発生させるために必要な入力電力は、70
0W/mm程度であり消費電力が低い。さらに、スパ
ッタリング成膜を行う回数が導体(3)、(3´)、抵
抗体の下部層(4−1)と上部層(4−2)の3回であ
り、かつ、陽極酸化されて保護層となる上部層(4−
2)の膜厚が薄いのでスパッタリング時間が短く、従来
例に比べコストが安くなる。
Since the thermal head manufactured by the manufacturing method of this embodiment uses the tantalum anodic oxide film as the protective layer,
The film quality is dense, and the film thickness can be made smaller than that of the protective layer formed by sputtering in the conventional example. Therefore, 20kH
It can be driven at a high speed of z or higher, and high-speed printing becomes possible. Also, the input power required to generate bubbles is 70
The power consumption is low, which is about 0 W / mm 2 . Furthermore, the number of times of sputtering film formation is three times, that is, the conductors (3) and (3 ′), the lower layer (4-1) and the upper layer (4-2) of the resistor, and the layers are anodized and protected. The upper layer (4-
Since the film thickness of 2) is thin, the sputtering time is short and the cost is lower than that of the conventional example.

【0015】[実施例2]次に、本発明の第2の実施例
について説明する。陽極酸化する抵抗体の上部層(4−
2)のタンタルをバイアススパッタリングによって成膜
する以外は、第1の実施例と同様に作製する。バイアス
スパッタリングで成膜したタンタルを、陽極酸化してで
きる保護層は、上記第1の実施例の様に通常のスパッタ
リング膜を陽極酸化して作製した保護層よりも膜質がさ
らに緻密になるので、膜厚を0.25μmにまで薄くす
ることができる。これにより消費電力を650W/mm
程度にまで低下させることができる。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described. The upper layer of the anodizing resistor (4-
Except that the tantalum in 2) is formed by bias sputtering, it is manufactured in the same manner as in the first embodiment. Since the protective layer formed by anodizing tantalum formed by bias sputtering has a more dense film quality than the protective layer formed by anodizing a normal sputtering film as in the first embodiment, The film thickness can be reduced to 0.25 μm. As a result, power consumption is 650 W / mm
It can be reduced to about 2 .

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のサーマル
ヘッドの製造方法は、絶縁基板上の所定の領域に定めら
れた発熱部を挟んで前記基板上に導体を形成する第1の
工程と、前記発熱部及び前記導体を連続的に被覆するタ
ンタル窒化物からなる下部層とタンタルからなる上部層
とを有する抵抗体を形成する第2の工程と、前記抵抗体
の上部層の全部、もしくは上部層の全部と下部層の一部
を陽極酸化する第3の工程とから構成されるため、保護
層の膜厚を薄くでき、これにより低消費電力であり、高
速印字が可能であり、さらにコストの安いサーマルヘッ
ドを提供できる。また、抵抗体の上部層がバイアススパ
ッタリングで成膜されるため、さらに低消費電力化でき
るという効果を奏するものである。
As described above, the method of manufacturing a thermal head according to the present invention includes the first step of forming a conductor on the insulating substrate by sandwiching a heat generating portion defined in a predetermined region. A second step of forming a resistor having a lower layer made of tantalum nitride and an upper layer made of tantalum for continuously covering the heat generating portion and the conductor, and the entire upper layer of the resistor, or Since it is composed of the third step of anodizing all of the upper layer and a part of the lower layer, the thickness of the protective layer can be reduced, which results in low power consumption and high-speed printing. A thermal head with low cost can be provided. In addition, since the upper layer of the resistor is formed by bias sputtering, the power consumption can be further reduced.

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

【図1】 本発明の実施例を示す工程図である。FIG. 1 is a process drawing showing an example of the present invention.

【図2】 本発明の実施例を説明するための平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view for explaining an embodiment of the present invention.

【図3】 サーマルヘッドの従来例を示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view showing a conventional example of a thermal head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁基板 2 発熱部 3、3´ 導体 4 抵抗体 4−1 下部層 4−2 上部層 5 保護層 6 抵抗体パターン 21 基板 22 抵抗体 23、23´ 導体 24 保護層 25 耐キャビテーション層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulating substrate 2 Heating part 3, 3'conductor 4 Resistor 4-1 Lower layer 4-2 Upper layer 5 Protective layer 6 Resistor pattern 21 Substrate 22 Resistor 23, 23 'Conductor 24 Protective layer 25 Cavitation resistant layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁基板上の所定の領域に定められた発
熱部を挟んで前記基板上に導体を形成する第1の工程
と、前記発熱部及び前記導体を連続的に被覆する、タン
タル窒化物からなる下部層とタンタルからなる上部層を
有する抵抗体を形成する第2の工程と、前記抵抗体の上
部層の全部もしくは上部層の全部と下部層の一部を陽極
酸化して保護層を形成する第3の工程を含むことを特徴
とするサーマルヘッドの製造方法。
1. A first step of forming a conductor on the substrate while sandwiching a heat generating portion defined in a predetermined region on an insulating substrate, and tantalum nitriding for continuously covering the heat generating portion and the conductor. A second step of forming a resistor having a lower layer made of a material and an upper layer made of tantalum; and a protective layer by anodizing all of the upper layer of the resistor or all of the upper layer and part of the lower layer. A method of manufacturing a thermal head, comprising a third step of forming a.
【請求項2】 抵抗体の上部層がバイアススパッタリン
グで成膜されることを特徴とする請求項2記載のサーマ
ルヘッドの製造方法。
2. The method of manufacturing a thermal head according to claim 2, wherein the upper layer of the resistor is formed by bias sputtering.
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