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JP2003226020A - Adjusting method of resistance value of thermal inkjet head - Google Patents

Adjusting method of resistance value of thermal inkjet head

Info

Publication number
JP2003226020A
JP2003226020A JP2002188764A JP2002188764A JP2003226020A JP 2003226020 A JP2003226020 A JP 2003226020A JP 2002188764 A JP2002188764 A JP 2002188764A JP 2002188764 A JP2002188764 A JP 2002188764A JP 2003226020 A JP2003226020 A JP 2003226020A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heating element
resistance value
ink
trimming
speed
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
JP2002188764A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Moto
洋一 元
Jun Komori
順 小森
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.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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 Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2002188764A priority Critical patent/JP2003226020A/en
Publication of JP2003226020A publication Critical patent/JP2003226020A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】記録紙に鮮明な画像を形成することができ、高
速記録にも対応可能なサーマルインクジェットヘッドを
得ることができる抵抗値調整方法を提供する。 【解決手段】ベースプレートの上面に、抵抗薄膜から成
る複数個の発熱素子と、該発熱素子に電気的に接続され
る給電配線とを被着させてなるヘッド基板上に、間に所
定の間隙を形成するようにして天板を配設し、前記間隙
にインクを充填して成るサーマルインクジェットヘッド
であって、前記発熱素子の電気抵抗値を、各発熱素子に
所定の電力パルスを印加してインク吐出孔よりインクを
吐出させ、その速度を測定する工程1と、工程1で得た
吐出速度と基準速度とを比較して両者の速度差を求め、
該速度差に対応するトリミングパルスを選択する工程2
と、工程2で選択したトリミングパルスを対応する発熱
素子に印加して発熱素子の電気抵抗値を調整する工程3
とを経て調整する。
(57) [Problem] To provide a resistance value adjusting method capable of forming a clear image on recording paper and obtaining a thermal ink jet head capable of coping with high-speed recording. A predetermined gap is provided between a plurality of heating elements made of a resistive thin film and a power supply wiring electrically connected to the heating elements on a top surface of a base plate. A thermal ink jet head comprising a top plate disposed as described above and filling the gap with ink, wherein the electric resistance value of the heating elements is determined by applying a predetermined power pulse to each heating element. Ink is ejected from the ejection holes and the speed is measured. Step 1 is compared with the ejection speed obtained in Step 1 and the reference speed, and the speed difference between the two is determined.
Step 2 of selecting a trimming pulse corresponding to the speed difference
And 3) adjusting the electric resistance of the heating element by applying the trimming pulse selected in step 2 to the corresponding heating element.
And adjust through.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、記録紙にインク滴
を所定パターンに付着させて画像を記録するサーマルイ
ンクジェットヘッドの抵抗値調整方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resistance value adjusting method for a thermal ink jet head, in which ink droplets are adhered in a predetermined pattern on a recording paper to record an image.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、記録紙に画像を形成するため
の記録デバイスとしてインクジェットヘッドが用いられ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ink jet head has been used as a recording device for forming an image on recording paper.

【0003】インクジェットヘッドの記録方式には、イ
ンク滴を記録紙に向けて吐出させるのに発熱素子の発す
る熱エネルギーを利用するものや圧電素子の変形を利用
するもの、更には電磁波の照射に伴って発生する熱を利
用するもの等があり、これらの中でも発熱素子の熱エネ
ルギーを利用するサーマルインクジェットタイプのもの
は、発熱素子のパターニングが容易である上に、小さな
面積の発熱素子であっても比較的大きな熱エネルギーを
発生させることができることから、高密度記録に適した
ものとして注目されている。
The ink jet head recording system uses a thermal energy generated by a heating element to eject ink droplets toward a recording sheet, a deformation of a piezoelectric element, and an electromagnetic wave irradiation. The thermal inkjet type that uses the heat energy of the heating element is easy to pattern the heating element, and even if the heating element has a small area. Since it can generate a relatively large amount of heat energy, it is attracting attention as being suitable for high-density recording.

【0004】かかるサーマルインクジェットヘッドとし
ては、例えば図7に示す如く、単結晶シリコン等から成
るベースプレート22の上面に、直線状に配列された複
数個の発熱素子23と該発熱素子23に電気的に接続さ
れる給電配線24とを被着させてなるヘッド基板21上
に、前記発熱素子23と1対1に対応する複数個のイン
ク吐出孔26を有する天板25を、間に所定の間隙を形
成するようにして配設するとともに、ヘッド基板21−
天板25間の間隙にインク27を充填した構造のものが
知られており、記録紙を天板25の外表面に沿って搬送
しながら、複数個の発熱素子23を外部からの画像デー
タに基づいて個々に選択的にジュール発熱させ、発熱素
子23上のインク27中で気泡Aを発生させるととも
に、該発生した気泡Aによる圧力でもって発熱素子23
上のインク27をインク吐出孔26側へ押し上げ、イン
ク27の一部をインク吐出孔26より記録紙に向かって
吐出させることにより所定の画像が記録される。
As such a thermal ink jet head, for example, as shown in FIG. 7, a plurality of heating elements 23 linearly arranged on the upper surface of a base plate 22 made of single crystal silicon or the like and the heating elements 23 are electrically connected to each other. A top plate 25 having a plurality of ink discharge holes 26 corresponding to the heating elements 23 in a one-to-one correspondence is formed on a head substrate 21 to which a power supply wiring 24 to be connected is attached, with a predetermined gap therebetween. The head substrate 21-
It is known that the gap between the top plates 25 is filled with the ink 27, and while the recording paper is conveyed along the outer surface of the top plate 25, the plurality of heating elements 23 are converted into image data from the outside. Based on this, Joule heat is selectively generated individually to generate bubbles A in the ink 27 on the heating elements 23, and the heating elements 23 are generated by the pressure of the generated bubbles A.
A predetermined image is recorded by pushing up the upper ink 27 to the ink ejection hole 26 side and ejecting a part of the ink 27 toward the recording paper from the ink ejection hole 26.

【0005】尚、前記ヘッド基板21上に設けられる発
熱素子23や給電配線24のパターニングは、通常、従
来周知の薄膜形成技術によって行なわれる。具体的に
は、まずベースプレート22の上面にTaSiO等から
成る抵抗薄膜とアルミニウム等から成る金属薄膜とをス
パッタリング等によって順次被着させ、これらをフォト
リソグラフィーやエッチング技術等で微細加工すること
により発熱素子23及び給電配線24のパターニングが
行なわれていた。
The heating element 23 and the power supply wiring 24 provided on the head substrate 21 are usually patterned by a well-known thin film forming technique. Specifically, first, a resistance thin film made of TaSiO or the like and a metal thin film made of aluminum or the like are sequentially deposited on the upper surface of the base plate 22 by sputtering or the like, and these are finely processed by photolithography, etching technique, or the like to generate a heating element. 23 and the power supply wiring 24 were patterned.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のサーマルインクジェットヘッドにおいては、発
熱素子23を従来周知の薄膜形成技術によって形成する
際、発熱素子23の形状や厚みが製造条件のバラツキ等
に起因して不均一になることが多い。そのため、発熱素
子23の電気抵抗値を全て等しく揃えることは難しく、
このような抵抗値バラツキを有したサーマルインクジェ
ットヘッドを用いて記録動作を行なった場合、発熱素子
23の発する熱エネルギーやインクの吐出速度が発熱素
子毎に相違し、画像の歪みが発生する欠点を有してい
た。
However, in the above-described conventional thermal ink jet head, when the heating element 23 is formed by the conventionally known thin film forming technique, the shape and thickness of the heating element 23 may cause variations in manufacturing conditions. This often results in non-uniformity. Therefore, it is difficult to make all the electric resistance values of the heating elements 23 equal.
When a recording operation is performed using a thermal ink jet head having such resistance variation, the thermal energy generated by the heating elements 23 and the ink ejection speed differ from one heating element to another, causing image distortion. Had.

【0007】そこで上述の欠点を解消するために、発熱
素子23の電気抵抗値を個々に測定するとともに該測定
した抵抗値に基づいて補正データを作成し、この補正デ
ータを用いて発熱素子23への印加電力を調整すること
により、発熱素子23の発する熱エネルギーを均一化す
ることが提案されている。
Therefore, in order to solve the above-mentioned drawbacks, the electric resistance value of the heating element 23 is individually measured, and the correction data is created based on the measured resistance value. It has been proposed that the heat energy generated by the heating element 23 be made uniform by adjusting the power applied to the heating element 23.

【0008】しかしながら、各発熱素子23への印加電
力を補正データを使って調整する場合、全ての発熱素子
23に与える補正データを格納しておくための大きなメ
モリや複雑な補正回路,電源回路等が別途、必要にな
り、サーマルインクジェットヘッドやそれが組み込まれ
るプリンタ本体の構成が大幅に複雑化する上に、このよ
うな補正は印画ライン毎に行なわれることから、記録動
作に要する時間が長引いてしまい、記録速度の低下を招
く欠点が誘発される。
However, when adjusting the electric power applied to each heating element 23 using the correction data, a large memory for storing the correction data to be applied to all the heating elements 23, a complicated correction circuit, a power supply circuit, etc. Is required separately, and the configuration of the thermal inkjet head and the printer body in which it is incorporated is significantly complicated, and since such correction is performed for each printing line, the time required for recording operation is prolonged. As a result, a defect that causes a decrease in recording speed is induced.

【0009】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、記録紙に歪みの少ない鮮明な画像を形
成することができ、しかも構成を簡素に維持して記録速
度の高速化にも対応可能な高性能のサーマルインクジェ
ットヘッドを得ることができるサーマルインクジェット
ヘッドの抵抗値調整方法を提供することにある。
The present invention has been devised in view of the above-mentioned drawbacks, and an object thereof is to form a clear image with little distortion on a recording paper, and to maintain a simple structure to increase the recording speed. Another object of the present invention is to provide a method for adjusting the resistance value of a thermal inkjet head that can provide a high-performance thermal inkjet head that is also compatible with the above.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルインク
ジェットヘッドの抵抗値調整方法は、ベースプレートの
上面に、抵抗薄膜から成る複数個の発熱素子と、該発熱
素子に電気的に接続される給電配線とを被着させてなる
ヘッド基板上に、間に所定の間隙を形成するようにして
天板を配設してなり、前記間隙に充填されるインクを前
記発熱素子の発する熱エネルギーによりインク吐出孔よ
り吐出させて画像を形成するサーマルインクジェットヘ
ッドであって、前記発熱素子の電気抵抗値が、各発熱素
子に所定の電力パルスを印加してインク吐出孔よりイン
クを吐出させるとともに、該吐出したインクの吐出速度
を測定する工程1、工程1で測定されたインクの吐出速
度と所定の基準速度とを比較して両者の速度差を求め、
該速度差に対応するトリミングパルスを選択する工程
2、工程2で選択したトリミングパルスを対応する発熱
素子に印加して発熱素子の電気抵抗値を調整する工程3
を経て調整されることを特徴とするものである。
According to a method of adjusting a resistance value of a thermal ink jet head of the present invention, a plurality of heating elements made of a resistive thin film are provided on an upper surface of a base plate, and a power supply wiring electrically connected to the heating elements. A head plate is formed on a head substrate formed by adhering and, and a top plate is disposed so as to form a predetermined gap therebetween, and ink filled in the gap is ejected by thermal energy generated by the heating element. A thermal ink jet head for forming an image by ejecting from a hole, wherein the electric resistance value of the heating element causes a predetermined power pulse to be applied to each heating element to eject ink from the ink ejection hole, Step 1 for measuring the ink ejection speed, the ink ejection speed measured in Step 1 is compared with a predetermined reference speed to obtain a speed difference between the two,
Step 2 of selecting a trimming pulse corresponding to the speed difference, Step 3 of applying the trimming pulse selected in Step 2 to the corresponding heating element to adjust the electric resistance value of the heating element
It is characterized by being adjusted through.

【0011】また本発明のサーマルインクジェットヘッ
ドの抵抗値調整方法は、前記発熱素子がシリコン及び酸
素を含む無機質材料からなる保護膜で被覆されており、
トリミングパルスが印加された前記発熱素子の一部を保
護膜中の酸素と反応させて発熱素子の表面に酸化膜を形
成し、発熱素子の抵抗値を上昇させることで抵抗値を調
整するようにしたことを特徴とするものである。
In the method of adjusting the resistance value of the thermal ink jet head of the present invention, the heating element is covered with a protective film made of an inorganic material containing silicon and oxygen.
A part of the heating element to which the trimming pulse is applied reacts with oxygen in the protective film to form an oxide film on the surface of the heating element, and the resistance value of the heating element is increased to adjust the resistance value. It is characterized by having done.

【0012】更に、本発明のサーマルインクジェットヘ
ッドの抵抗値調整方法は、前記保護膜中の酸素含有量が
2.0質量%〜10.0質量%に設定されていることを
特徴とするものである。
Further, the resistance value adjusting method of the thermal ink jet head of the present invention is characterized in that the oxygen content in the protective film is set to 2.0% by mass to 10.0% by mass. is there.

【0013】また更に、本発明のサーマルインクジェッ
トヘッドの抵抗値調整方法は、前記給電配線の途中で、
かつインクの充填領域外に設けられたトリミング用のパ
ッドを介してトリミングパルスが対応する発熱素子に印
加されることを特徴とするものである。
Furthermore, in the resistance value adjusting method of the thermal ink jet head of the present invention, in the middle of the power supply wiring,
In addition, the trimming pulse is applied to the corresponding heating element through the pad for trimming provided outside the ink filling area.

【0014】本発明の調整方法によれば、発熱素子を薄
膜形成技術によって形成した際に発熱素子に生じた抵抗
値バラツキをパルストリミングにて精度良く補正するこ
とができるため、発熱素子の発する熱エネルギーやイン
クの吐出速度は略等しく揃えられ、歪みの少ない鮮明な
画像を形成することが可能な高性能のサーマルインクジ
ェットヘッドが得られるようになる。
According to the adjusting method of the present invention, the variation in the resistance value generated in the heating element when the heating element is formed by the thin film forming technique can be accurately corrected by pulse trimming. It is possible to obtain a high-performance thermal inkjet head capable of forming a clear image with less distortion, by making energy and ink ejection speed substantially equal.

【0015】また本発明の調整方法によれば、発熱素子
の電気抵抗値を調整することで発熱素子の発する熱エネ
ルギーを均一化するようにしたことから、補正データを
用いて印加電力を調整する場合に比し、補正データ格納
用のメモリや複雑な補正回路,電源回路等が不要で、サ
ーマルインクジェットヘッドやそれが組み込まれるプリ
ンタ本体の構成を簡素に維持することができる上に、記
録動作中の補正処理等も一切不要であることから、記録
速度の高速化にも容易に対応することが可能な高性能の
サーマルインクジェットヘッドを得ることができる。
Further, according to the adjusting method of the present invention, the electric energy of the heating element is adjusted by adjusting the electric resistance value of the heating element, so that the applied power is adjusted using the correction data. In comparison with the case, a memory for storing correction data, a complicated correction circuit, a power supply circuit, etc. are not required, and the structure of the thermal inkjet head and the printer body in which it is installed can be simply maintained, and at the same time, during the recording operation. Since no correction processing is required at all, it is possible to obtain a high-performance thermal inkjet head that can easily cope with an increase in recording speed.

【0016】更に、本発明の調整方法によれば、トリミ
ングパルスが印加される発熱素子はシリコン及び酸素を
含む無機質材料からなる保護膜で被覆されているため、
発熱素子の一部を保護膜中の酸素と反応させて発熱素子
の表面に薄い酸化膜を形成することにより、発熱素子の
抵抗値を上昇させることができるようになり、発熱素子
の抵抗値を上下いずれにも補正することが可能となる。
従って、抵抗値調整をする際に発熱素子への印加するト
リミングパルスのエネルギーの最大値が小さくなるよう
に目標抵抗値を設定することができ、トリミングパルス
の印加時に発熱素子が過度に高温となることに起因した
発熱素子の熱損を有効に防止することが可能となる。
Further, according to the adjusting method of the present invention, since the heating element to which the trimming pulse is applied is covered with the protective film made of the inorganic material containing silicon and oxygen,
By reacting part of the heating element with oxygen in the protective film to form a thin oxide film on the surface of the heating element, it becomes possible to increase the resistance value of the heating element. It is possible to correct both up and down.
Therefore, when adjusting the resistance value, the target resistance value can be set so that the maximum value of the energy of the trimming pulse applied to the heating element becomes small, and the heating element becomes excessively hot when the trimming pulse is applied. It is possible to effectively prevent the heat loss of the heating element due to the above.

【0017】また更に、本発明の調整方法によれば、保
護膜中の酸素含有量を2.0質量%〜10.0質量%に
設定することにより、所定のトリミングパルスを印加し
たときの抵抗値の上昇度合いが適度な大きさになり、よ
り細かな抵抗値調整が可能になるという利点もある。
Further, according to the adjusting method of the present invention, the resistance when a predetermined trimming pulse is applied is set by setting the oxygen content in the protective film to 2.0% by mass to 10.0% by mass. There is also an advantage that the degree of increase in the value becomes an appropriate size, and finer resistance value adjustment becomes possible.

【0018】更にまた、本発明の調整方法によれば、前
記給電配線の途中で、かつインクの充填領域外に設けら
れたトリミング用のパッドを介して発熱素子にトリミン
グパルスを印加することにより、サーマルインクジェッ
トヘッドを組み立てた後であっても、トリミングパルス
の印加に使用されるプロービング装置の探針(プロー
ブ)を前記パッドに対し確実かつ容易に接触させてトリ
ミングを行うことができるようになり、トリミングの作
業性が良好となる利点もある。
Furthermore, according to the adjusting method of the present invention, by applying the trimming pulse to the heating element via the trimming pad provided in the middle of the power supply wiring and outside the ink filling area, Even after assembling the thermal inkjet head, the probe (probe) of the probing device used for applying the trimming pulse can be surely and easily brought into contact with the pad for trimming. There is also an advantage that the workability of trimming becomes good.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態に係る調
整方法によって得られたサーマルインクジェットヘッド
の分解斜視図、図2は図1のインクジェットヘッドの断
面図であり、図中の1はヘッド基板、7は天板、9はイ
ンクである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is an exploded perspective view of a thermal inkjet head obtained by an adjusting method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of the inkjet head of FIG. 1, in which 1 is a head substrate and 7 is a ceiling. A plate and 9 are inks.

【0020】前記ヘッド基板1は、矩形状をなすように
形成されたベースプレート2の上面に、直線状に配列し
た複数個の発熱素子3と、該発熱素子3に電気的に接続
される給電配線4とを被着・形成し、これらを保護膜6
で被覆した構造を有している。
The head substrate 1 has a plurality of heating elements 3 linearly arranged on an upper surface of a base plate 2 formed in a rectangular shape, and a power supply wiring electrically connected to the heating elements 3. 4 and 4 are deposited and formed, and these are formed into a protective film 6
It has a structure covered with.

【0021】前記ベースプレート2は、単結晶シリコン
等の半導体材料、或いは、グレーズドアルミナセラミッ
クス等の電気絶縁性材料によって形成されており、その
上面で発熱素子3や給電配線4,保護膜6等を支持する
ための支持母材として機能する。
The base plate 2 is made of a semiconductor material such as single crystal silicon or an electrically insulating material such as glaze alumina ceramics, and supports the heating element 3, the power supply wiring 4, the protective film 6 and the like on its upper surface. It functions as a supporting base material.

【0022】このようなベースプレート2は、例えば単
結晶シリコンから成る場合、従来周知のチョコラルスキ
ー法(引き上げ法)等を採用することによって単結晶シ
リコンのインゴット(塊)を形成し、これを所定厚みに
スライスした上、外形加工することによって製作され
る。尚、この場合、ベースプレート2の表面には酸化シ
リコン(SiO2)等の電気絶縁性材料から成る絶縁膜
(図示せず)が例えば1μm〜3μmの厚みに設けら
れ、このような絶縁膜によってベースプレート2を形成
する単結晶シリコンを発熱素子3等から電気的に絶縁し
ている。
When the base plate 2 is made of, for example, single crystal silicon, a well-known Czochralski method (pulling method) or the like is used to form an ingot (lump) of single crystal silicon, and the ingot is formed to a predetermined thickness. It is manufactured by slicing into pieces and processing the outline. In this case, an insulating film (not shown) made of an electrically insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) is provided on the surface of the base plate 2 to have a thickness of, for example, 1 μm to 3 μm. The single crystal silicon forming 2 is electrically insulated from the heating element 3 and the like.

【0023】また前記ベースプレート2の上面に設けら
れている複数個の発熱素子3は、例えば600dpi
(dot per inch)の密度で主走査方向に直線状に配列さ
れており、その各々がTaNやTaSiO,TaSiN
O,TiSiO,TiSiCO,NbSiO等の電気抵
抗材料から成る抵抗薄膜により形成されている。
The plurality of heating elements 3 provided on the upper surface of the base plate 2 are, for example, 600 dpi.
They are arranged linearly in the main scanning direction at a density of (dot per inch), each of which is TaN, TaSiO, or TaSiN.
It is formed of a resistance thin film made of an electric resistance material such as O, TiSiO, TiSiCO, NbSiO.

【0024】前記発熱素子3は、それ自体が電気抵抗材
料から成っているため、給電配線4等を介して電源電力
が供給されると、ジュール発熱を起こし、インク9中で
気泡Aを発生させるのに必要な所定の熱エネルギーを発
生する。
Since the heating element 3 itself is made of an electric resistance material, when power source power is supplied through the power supply wiring 4 and the like, Joule heat is generated and bubbles A are generated in the ink 9. Generates the required thermal energy required for

【0025】そして、これらの発熱素子3には後述する
パルストリミングによって抵抗値補正がなされており、
記録動作時、全ての発熱素子3が略均一な熱エネルギー
を発生するように調整されている。
The heating elements 3 are subjected to resistance value correction by pulse trimming, which will be described later,
All the heating elements 3 are adjusted so as to generate substantially uniform heat energy during the recording operation.

【0026】更に前記発熱素子3に接続されている給電
配線4は、先に述べた発熱素子3に電源電力を印加する
ためのものであり、その一端は後述するインク9の充填
領域外まで導出され、該導出部で図示しないドライバー
IC等の端子に接続されている。
Further, the power supply wiring 4 connected to the heat generating element 3 is for applying power source power to the heat generating element 3 described above, and one end of the power supply wiring 4 is led out to the outside of the ink 9 filling area described later. The lead-out portion is connected to a terminal such as a driver IC (not shown).

【0027】また前記給電配線4は、各々の途中で、イ
ンク9の充填領域外に、配線4の線幅よりも大きな円形
状もしくは四角形状のトリミング用パッド5を有してお
り、これらのパッド5を発熱素子3の配列方向と平行な
方向(主走査方向)に一列状に配列させている。
In addition, each of the power supply wirings 4 has a trimming pad 5 having a circular shape or a square shape larger than the line width of the wiring 4 outside the filling area of the ink 9 in the middle of each of these pads. 5 are arranged in a line in a direction (main scanning direction) parallel to the arrangement direction of the heating elements 3.

【0028】前記パッド5は、従来周知のパルストリミ
ング法にて発熱素子3の電気抵抗値を調整する際、トリ
ミングパルスを印加するプロービング装置の探針(プロ
ーブ)を接触させるためのもので、サーマルインクジェ
ットヘッドを組み立てた後であってもトリミング作業を
簡単に行うことができるように、天板7のエッジよりも
外側に位置させてある。
The pad 5 is for contacting a probe of a probing device for applying a trimming pulse when adjusting the electric resistance value of the heating element 3 by a conventionally well-known pulse trimming method. It is positioned outside the edge of the top plate 7 so that the trimming work can be easily performed even after the inkjet head is assembled.

【0029】尚、前記発熱素子3及び給電配線4は、従
来周知の薄膜形成技術、例えば、スパッタリング、フォ
トリソグラフィー、エッチング技術等によって行なわれ
る。具体的には、まずTaSiO等の抵抗材料とアルミ
ニウム等の金属材料を従来周知のスパッタリングにより
ベースプレート2の上面に順次被着させることによって
抵抗薄膜及び金属薄膜から成る積層体を形成し、これを
従来周知のフォトリソグラフィー及びエッチング技術に
て微細加工することにより発熱素子23及び給電配線4
が所定形状にパターニングされ、サーマルインクジェッ
トヘッドの組み立て工程が完了した後で、各発熱素子3
の電気抵抗値を後述の調整方法により調整する。
The heating element 3 and the power supply wiring 4 are formed by a conventionally known thin film forming technique such as sputtering, photolithography, etching technique, or the like. Specifically, first, a resistive material such as TaSiO and a metallic material such as aluminum are sequentially deposited on the upper surface of the base plate 2 by the conventionally well-known sputtering to form a laminated body composed of a resistive thin film and a metallic thin film. The heating element 23 and the power supply wiring 4 are formed by fine processing using well-known photolithography and etching techniques.
Are patterned into a predetermined shape, and after the assembly process of the thermal inkjet head is completed, each heating element 3
The electric resistance value of is adjusted by the adjusting method described later.

【0030】また前記給電配線4のパッド5は、給電配
線4の所定箇所に従来周知の無電解めっき法等によって
ニッケルめっきや金めっき等を施すことにより、例えば
2μm〜5μmの厚みに被着・形成される。
The pad 5 of the power supply wiring 4 is applied to a predetermined portion of the power supply wiring 4 by nickel plating, gold plating or the like by a well-known electroless plating method or the like to have a thickness of, for example, 2 μm to 5 μm. It is formed.

【0031】そして前記発熱素子3や給電配線4等を被
覆する保護膜6は、インク9中に含まれているアルカリ
イオンや水分等が発熱素子3や給電配線4に接触してこ
れらを腐食したり、或いは、インク9中に含まれている
染料の固まり等が発熱素子3の表面に付着するのを有効
に防止するためのものであり、シリコン及び酸素を含む
無機質材料、例えばSiO2(酸化珪素)やSiONに
よって例えば0.2μm〜2.0μmの厚みに形成され
る。
The protective film 6 covering the heating element 3 and the power supply wiring 4 is corroded by the alkali ions and water contained in the ink 9 coming into contact with the heating element 3 and the power supply wiring 4. Alternatively, it is for effectively preventing the solidification of the dye contained in the ink 9 from adhering to the surface of the heating element 3, and an inorganic material containing silicon and oxygen, such as SiO 2 (oxidation). Silicon) or SiON is formed to have a thickness of, for example, 0.2 μm to 2.0 μm.

【0032】かかる保護膜6中の酸素は、パルストリミ
ングにて発熱素子3の抵抗値を上昇させる際に、発熱素
子3を形成する抵抗材料と結合して発熱素子3の表面に
薄い酸化膜を形成する作用を為すためのものであり、そ
の含有量が2.0質量%〜10.0質量%に設定されて
いる。
The oxygen in the protective film 6 is combined with the resistance material forming the heating element 3 when the resistance value of the heating element 3 is increased by pulse trimming, and a thin oxide film is formed on the surface of the heating element 3. It has a function of forming, and its content is set to 2.0% by mass to 10.0% by mass.

【0033】また、前記保護膜6は、前記パッド5が露
出するように、その端部をパッド5よりも発熱素子3側
に位置させてあり、従来周知のスパッタリングや真空蒸
着法,プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)
等を採用し、発熱素子3や給電配線4等の表面に前述の
無機質材料を所定厚みに被着させることによって形成さ
れる。
Further, the protective film 6 has its end located closer to the heating element 3 side than the pad 5 so that the pad 5 is exposed, and the conventionally known sputtering, vacuum deposition method, plasma CVD ( Chemical Vapor Deposition)
Etc., and the above-mentioned inorganic material is applied to the surface of the heating element 3, the power supply wiring 4, etc. to a predetermined thickness.

【0034】また一方、上述したヘッド基板1上には、
間に所定の間隙を形成するようにして天板7が配設され
る。
On the other hand, on the above-mentioned head substrate 1,
The top plate 7 is arranged so as to form a predetermined gap therebetween.

【0035】前記天板7は、ヘッド基板1との間隙に充
填されるインク9から成るインク流路を塞ぐためのもの
であり、発熱素子3と1対1に対応する複数個のインク
吐出孔8を有し、その外形は副走査方向の寸法がヘッド
基板1よりも小型となるように、具体的には、天板7の
一端がパッド5の位置よりも発熱素子3側に位置するよ
うに配置されている。
The top plate 7 is for closing the ink flow path made of the ink 9 filled in the gap with the head substrate 1, and has a plurality of ink ejection holes corresponding to the heating elements 3 in a one-to-one correspondence. 8 so that the outer dimension thereof is smaller than that of the head substrate 1 in the sub-scanning direction. Specifically, one end of the top plate 7 is located closer to the heating element 3 than the pad 5 is. It is located in.

【0036】かかる天板7は、インク吐出孔8が対応す
る発熱素子3の真上に位置するように位置決めされてお
り、インクジェットヘッドの記録動作時、インク吐出孔
8よりインク滴iを記録紙に向けて吐出するようになっ
ている。
The top plate 7 is positioned so that the ink ejection holes 8 are located right above the corresponding heating elements 3, and ink drops i are ejected from the ink ejection holes 8 through the ink ejection holes 8 during recording operation of the ink jet head. It is designed to discharge toward.

【0037】尚、前記天板7は、モリブデン等から成る
金属製の板体、アルミナセラミックス等から成るセラミ
ック製の板体、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂
製の板体、或いは、上記の材料を組み合わせることによ
って形成され、例えばモリブデンから成る場合、モリブ
デンのインゴット(塊)を従来周知の金属加工法により
板状に成形するとともに、該板体の所定箇所に従来周知
のエッチング技術等を採用して孔あけを行い、直径10
μm〜100μm程度のインク吐出孔8を多数、穿設す
ることによって製作され、得られた天板7を図示しない
スペーサや封止部材11等を介してヘッド基板1上に載
置・接着させることにより天板7がヘッド基板1上の所
定位置に固定される。
The top plate 7 is a plate made of metal such as molybdenum, a plate made of ceramics such as alumina ceramics, a plate made of resin such as epoxy resin or polyimide resin, or the above-mentioned materials. In the case of molybdenum, for example, a molybdenum ingot (lump) is formed into a plate shape by a conventionally known metal working method, and a conventionally known etching technique or the like is adopted at a predetermined portion of the plate body. Drilling with a diameter of 10
A top plate 7 manufactured by forming a large number of ink ejection holes 8 of about 100 μm to 100 μm is placed and adhered on the head substrate 1 via a spacer, a sealing member 11 or the like (not shown). Thus, the top plate 7 is fixed at a predetermined position on the head substrate 1.

【0038】そして前記ヘッド基板1と天板7との間隙
に充填されるインク9としては、例えば水性染料インク
等が好適に使用され、その粘度は、例えば0.3mPa
・s〜3.0mPa・s(25℃)に調整される。
As the ink 9 filled in the gap between the head substrate 1 and the top plate 7, for example, an aqueous dye ink is preferably used, and the viscosity thereof is, for example, 0.3 mPas.
-Adjusted to s-3.0 mPa-s (25 ° C).

【0039】このようなインク9は、図示しないインク
タンクからヘッド基板1−天板7間の間隙に供給される
ようになっており、前述した発熱素子3からの熱エネル
ギーによってインク9中に気泡Aが発生すると、該気泡
発生時の圧力によってインク9の一部がインク吐出孔8
よりインク滴iとなって外部に吐出され、これらのイン
ク滴iを天板7の外表面に沿って搬送される記録紙の表
面に付着させることにより所定の画像が形成される。
The ink 9 as described above is supplied from an ink tank (not shown) to the gap between the head substrate 1 and the top plate 7, and bubbles are generated in the ink 9 by the thermal energy from the heating element 3 described above. When A occurs, a part of the ink 9 is partially ejected by the ink ejection holes 8 due to the pressure when the bubbles are generated.
As a result, ink droplets i are ejected to the outside, and a predetermined image is formed by attaching these ink droplets i to the surface of the recording paper conveyed along the outer surface of the top plate 7.

【0040】次に上述したサーマルインクジェットヘッ
ドの抵抗値調整方法について図3のフローチャートを用
いて説明する。
Next, a method of adjusting the resistance value of the thermal ink jet head described above will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0041】(1)まず、従来周知の薄膜形成技術にて
パターン形成された発熱素子3等を有するヘッド基板1
と、インク吐出孔8を有する天板7とを、間に所定の間
隙を形成するようにして対向配置させた上、この間隙に
インク9を充填してサーマルインクジェットヘッドを組
み立てる。
(1) First, the head substrate 1 having the heating elements 3 and the like which are patterned by the conventionally well-known thin film forming technique.
And the top plate 7 having the ink ejection holes 8 are arranged so as to face each other so as to form a predetermined gap therebetween, and the gap 9 is filled with the ink 9 to assemble the thermal inkjet head.

【0042】(2)次に、ヘッド基板1上の各発熱素子
3に所定の電力パルス(定格パルス)を印加してインク
吐出孔8よりインク9を吐出させるとともに、該吐出し
たインク9の吐出速度を測定する。
(2) Next, a predetermined power pulse (rated pulse) is applied to each heating element 3 on the head substrate 1 to eject the ink 9 from the ink ejection hole 8 and the ejection of the ejected ink 9. Measure speed.

【0043】インク9の吐出速度は、例えば、インク吐
出孔8からインク滴iが吐出する様子を5μsec刻み
の連続写真で撮影し、これらの写真に記録されたインク
滴iの位置情報から変位量を求めるとともに、該変位量
をそれに要した時間で除すことによって得られ、これよ
うな吐出速度の測定を全ての発熱素子3について行う。
The ejection speed of the ink 9 is determined by, for example, taking a series of photographs of the ink droplet i ejected from the ink ejection hole 8 in increments of 5 μsec, and determining the displacement amount from the position information of the ink droplet i recorded in these photographs. Is obtained by dividing the displacement amount by the time required for the measurement, and such a discharge speed is measured for all the heating elements 3.

【0044】(3)次に、(2)の工程で得たインク滴
iの吐出速度と所定の基準速度とを比較して両者の速度
差を求め、インク滴iの吐出速度を基準速度に近づける
のに必要な所定のトリミングパルス、即ち、前記速度差
に対応するトリミングパルスを選択する。
(3) Next, the ejection speed of the ink drop i obtained in the step (2) is compared with a predetermined reference speed to obtain a speed difference between the two, and the ejection speed of the ink drop i is set as the reference speed. A predetermined trimming pulse required to bring them closer, that is, a trimming pulse corresponding to the speed difference is selected.

【0045】例えば、基準速度が9.0m/s、インク
滴iの吐出速度が8.5m/sの場合、両者の速度差は
−0.5m/sとなり、この速度差(吐出速度−基準速
度)に対応するトリミングパルスを図4及び図5より求
める。
For example, when the reference speed is 9.0 m / s and the ejection speed of the ink droplet i is 8.5 m / s, the speed difference between the two is -0.5 m / s, and this speed difference (ejection speed-reference The trimming pulse corresponding to the speed) is obtained from FIGS. 4 and 5.

【0046】この工程では、まず“速度差”と“抵抗値
補正幅”との関係を示す線図(図4)から、速度差に対
応する抵抗値補正幅を求め、しかる後、“抵抗値補正
幅”と“トリミングパルスのエネルギー”との関係を示
す線図(図5)から、発熱素子3に印加すべきトリミン
グパルスのエネルギーを求め、これに最も近いトリミン
グパルスを事前に準備された複数種のトリミングパルス
の中から一つ選択する。
In this step, first, the resistance value correction width corresponding to the speed difference is obtained from the diagram (FIG. 4) showing the relationship between the "speed difference" and the "resistance value correction width", and then the "resistance value correction value" is calculated. The energy of the trimming pulse to be applied to the heating element 3 is obtained from the diagram (FIG. 5) showing the relationship between the “correction width” and the “energy of the trimming pulse”, and the trimming pulse closest to this is obtained by a plurality of previously prepared trimming pulses. One of the seed trimming pulses is selected.

【0047】尚、インク滴iの吐出速度が基準速度より
も遅い場合は抵抗値を下降させる方向に補正することと
なるため、図5(a)の線図が用いられ、またインク滴
iの吐出速度が基準速度よりも速い場合は抵抗値を上昇
させる方向に補正することとなるため、図5(b)の線
図が用いられる。
When the ejection speed of the ink drop i is slower than the reference speed, the resistance value is corrected in the direction of decreasing it. Therefore, the diagram of FIG. When the ejection speed is higher than the reference speed, the resistance value is corrected in the direction of increasing it, and therefore the diagram of FIG. 5B is used.

【0048】(4)そして最後に、従来周知のパルスト
リミング法、具体的には、(3)の工程で選択したトリ
ミングパルスを対応する発熱素子3に印加して発熱素子
3の電気抵抗値を下降もしくは上昇させることにより発
熱素子3の電気抵抗値を調整する。
(4) Finally, the conventionally known pulse trimming method, specifically, the trimming pulse selected in the step (3) is applied to the corresponding heating element 3 to change the electric resistance value of the heating element 3. The electric resistance value of the heating element 3 is adjusted by lowering or raising it.

【0049】発熱素子3に対するトリミングパルスの印
加は、先に述べた給電配線4のパッド5を介して行なわ
れ、かかるパッド5の表面に、図6に示す如くプロービ
ング装置の探針(プローブ)10を接触させ、この状態
で、(3)の工程で選択した所定のトリミングパルスを
プロービング装置より印加することにより発熱素子3の
トリミングが行なわれ、これによって発熱素子3の電気
抵抗値が調整される。
The application of the trimming pulse to the heating element 3 is performed through the pad 5 of the power supply wiring 4 described above, and the probe 5 of the probing device is provided on the surface of the pad 5 as shown in FIG. Are brought into contact with each other, and in this state, the heating element 3 is trimmed by applying a predetermined trimming pulse selected in the step (3) from the probing device, whereby the electric resistance value of the heating element 3 is adjusted. .

【0050】かかるパルストリミング法では、例えば、
発熱素子3に対しパルス幅(通電時間)が比較的短く、
振幅(電圧値)が比較的大きなトリミングパルスを印加
することによって発熱素子3を形成する抵抗材料を結晶
化せしめ、この場合、発熱素子3がアニールされて抵抗
値の下降現象が起こる。
In the pulse trimming method, for example,
The pulse width (energization time) is relatively short for the heating element 3,
By applying a trimming pulse having a relatively large amplitude (voltage value), the resistance material forming the heating element 3 is crystallized. In this case, the heating element 3 is annealed and a decrease phenomenon of the resistance value occurs.

【0051】また一方、発熱素子3の抵抗値を上昇させ
る場合は、発熱素子3に対しパルス幅が比較的長く、振
幅が比較的小さなトリミングパルスを印加することによ
って発熱素子3を形成する抵抗材料を保護膜6中の酸素
と結合させ、表面に薄い酸化膜を形成することによって
抵抗値を上昇させる。
On the other hand, when the resistance value of the heating element 3 is increased, a resistance material for forming the heating element 3 is applied by applying a trimming pulse having a relatively long pulse width and a relatively small amplitude to the heating element 3. Is combined with oxygen in the protective film 6 to form a thin oxide film on the surface, thereby increasing the resistance value.

【0052】このとき、保護膜中の酸素含有量は2.0
質量%〜10.0質量%に設定されていることから、抵
抗値を上昇させる際の抵抗値変動量が適度な大きさにな
り、パルストリミング法によってより細かな抵抗値調整
がしやすくなるという利点がある。
At this time, the oxygen content in the protective film is 2.0.
Since it is set to mass% to 10.0 mass%, the amount of resistance variation when increasing the resistance becomes an appropriate amount, and it becomes easier to make finer resistance adjustment by the pulse trimming method. There are advantages.

【0053】ここで、保護膜中の酸素含有量が2.0質
量%よりも小さいと、抵抗値の上昇度合いが小さすぎ
て、抵抗値調整に長時間を要する不都合があり、一方、
酸素含有量が10.0質量%よりも大きいと、保護膜中
にクラック等が発生したり、あるいは保護膜の密着強度
が低下する傾向がある。従って、保護膜中の酸素含有量
を2.0質量%〜10.0質量%に設定しておくことが
好ましい。
Here, if the oxygen content in the protective film is less than 2.0% by mass, the degree of increase in the resistance value is too small, and there is the disadvantage that it takes a long time to adjust the resistance value.
If the oxygen content is greater than 10.0% by mass, cracks or the like may occur in the protective film, or the adhesion strength of the protective film tends to decrease. Therefore, it is preferable to set the oxygen content in the protective film to 2.0% by mass to 10.0% by mass.

【0054】そして、上述のトリミング作業を行った
後、トリミングを行った発熱素子3の抵抗値を測定し、
その測定値が目標抵抗値に対して十分に近づいていない
場合は、抵抗値が許容範囲に入るまで上述のトリミング
作業を繰り返し行う。
After performing the above-mentioned trimming work, the resistance value of the trimmed heating element 3 is measured,
If the measured value is not sufficiently close to the target resistance value, the above trimming work is repeated until the resistance value falls within the allowable range.

【0055】尚、このようなトリミング作業では、抵抗
値調整を、抵抗値の下降もしくは上昇のいずれかのみで
行っても良いし、抵抗値の下降、上昇の双方で行うよう
にしても良く、例えば、抵抗値の下降のみで発熱素子3
の抵抗値調整を行う場合は、当初の抵抗値が全て目標抵
抗値に対し十分に高く設定されるように抵抗薄膜の材
料、膜厚等を選択する。
In such trimming work, the resistance value may be adjusted only by decreasing or increasing the resistance value, or by both decreasing and increasing the resistance value. For example, only when the resistance value decreases, the heating element 3
When the resistance value adjustment is performed, the material and film thickness of the resistive thin film are selected so that the initial resistance value is set sufficiently higher than the target resistance value.

【0056】以上のような本実施形態の調整方法によれ
ば、発熱素子3を薄膜形成技術によって形成した際に発
熱素子3に生じた抵抗値バラツキをパルストリミングに
て精度良く補正することができるため、発熱素子3の発
する熱エネルギーやインク滴iの吐出速度は略等しく揃
えられ、歪みの少ない鮮明な画像を形成することが可能
な高性能のサーマルインクジェットヘッドが得られる。
According to the adjusting method of the present embodiment as described above, it is possible to accurately correct the variation in the resistance value generated in the heating element 3 when the heating element 3 is formed by the thin film forming technique by pulse trimming. Therefore, the thermal energy generated by the heating element 3 and the ejection speed of the ink droplet i are substantially equalized, and a high-performance thermal inkjet head capable of forming a clear image with less distortion can be obtained.

【0057】またこの場合、個々の発熱素子3の発する
熱エネルギーは発熱素子3の抵抗値調整により均一化さ
れることから、補正データを用いて印加電力を調整する
場合に比し、補正データ格納用のメモリや複雑な補正回
路,電源回路等が不要で、サーマルインクジェットヘッ
ドやそれが組み込まれるプリンタ本体の構成を簡素に維
持することができる上に、記録動作中の補正処理等も一
切不要となることから、記録速度の高速化にも容易に対
応することが可能な高性能のサーマルインクジェットヘ
ッドが得られる。
Further, in this case, since the heat energy generated by each heating element 3 is made uniform by adjusting the resistance value of the heating element 3, the correction data is stored as compared with the case where the applied power is adjusted using the correction data. No memory, complicated correction circuit, power supply circuit, etc. are required, and the structure of the thermal inkjet head and the printer body in which it is installed can be simply maintained, and no correction processing during recording operation is required. Therefore, it is possible to obtain a high-performance thermal inkjet head that can easily cope with the increase in recording speed.

【0058】更に上述の抵抗値調整方法によれば、トリ
ミングパルスの印加に際してプロービング装置の探針1
0を接触させる給電配線4のパッド5はインク9の充填
領域外に設けてあるため、サーマルインクジェットヘッ
ドを組み立てた後であっても、プロービング装置の探針
10をパッド5に対し確実に接触させてトリミングを簡
単に行うことができ、トリミングの作業性を良好となす
ことができる利点もある。
Further, according to the above-mentioned resistance value adjusting method, the probe 1 of the probing device is applied when the trimming pulse is applied.
Since the pad 5 of the power supply wiring 4 for contacting 0 is provided outside the filling area of the ink 9, the probe 10 of the probing device can be surely brought into contact with the pad 5 even after the thermal inkjet head is assembled. There is also an advantage that the trimming can be easily performed and the workability of the trimming can be improved.

【0059】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の変更、改良等が可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the gist of the present invention.

【0060】例えば上述の実施形態において、ヘッド基
板1と天板7の間に隣接する発熱素子3を隔てるための
隔壁部材を介在させたり、或いは、このような隔壁部材
を天板7と一体的に形成するようにしても構わない。
For example, in the above embodiment, a partition member for separating the adjacent heating element 3 is interposed between the head substrate 1 and the top plate 7, or such a partition member is integrated with the top plate 7. You may make it form in.

【0061】また上述の実施形態においては、天板7の
インク吐出孔8を対応する発熱素子3の真上に位置させ
るようにしたが、これに代えて、インク吐出孔を発熱素
子の真上よりずらして配置させたり、或いは、インク滴
をヘッド基板のエッジより吐出させるエッジシュータタ
イプのサーマルインクジェットヘッドに本発明を適用し
ても良い。
Further, in the above-mentioned embodiment, the ink discharge hole 8 of the top plate 7 is positioned directly above the corresponding heating element 3, but instead of this, the ink discharge hole is directly above the heating element. The present invention may be applied to a thermal inkjet head of an edge shooter type, which is arranged more staggered or ejects ink droplets from the edge of the head substrate.

【0062】更に上述の実施形態においては、トリミン
グ用のパッド5を主走査方向に一列状に配置させるよう
にしたが、これに代えて、トリミング用のパッド5を主
走査方向に千鳥状に配列させるようにしても良く、この
場合、隣接するパッド間のスペースに余裕ができ、隣合
う給電配線、パッド間の短絡を有効に防止することがで
きる利点もある。
Further, in the above embodiment, the trimming pads 5 are arranged in a line in the main scanning direction, but instead, the trimming pads 5 are arranged in a staggered pattern in the main scanning direction. This may be done, and in this case, there is an advantage that a space can be provided between the adjacent pads and a short circuit between the adjacent power supply wirings and pads can be effectively prevented.

【0063】また更に上述の実施形態においては、まず
インク滴の吐出速度−基準速度間の速度差から抵抗値補
正幅を求め、その後で、得られた抵抗値補正幅からトリ
ミングパルスを求めるようにしたが、これに代えて、イ
ンク滴の吐出速度−基準速度間の速度差とトリミングパ
ルスとの関係を示すテーブル等を予め準備しておき、こ
のようなテーブル等を用いて上記速度差からトリミング
パルスを直接、決定するようにしても構わない。
Further, in the above-described embodiment, the resistance value correction width is first obtained from the speed difference between the ink droplet ejection speed and the reference speed, and then the trimming pulse is obtained from the obtained resistance value correction width. However, instead of this, a table or the like showing the relationship between the speed difference between the ink drop ejection speed and the reference speed and the trimming pulse is prepared in advance, and trimming is performed from the speed difference using such a table. The pulse may be determined directly.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明の調整方法によれば、発熱素子を
薄膜形成技術によって形成した際に発熱素子に生じた抵
抗値バラツキをパルストリミングにて精度良く補正する
ことができるため、発熱素子の発する熱エネルギーやイ
ンクの吐出速度は略等しく揃えられ、歪みの少ない鮮明
な画像を形成することが可能な高性能のサーマルインク
ジェットヘッドが得られるようになる。
According to the adjusting method of the present invention, it is possible to accurately correct the resistance value variation occurring in the heating element when the heating element is formed by the thin film forming technique by pulse trimming. The thermal energy emitted and the ejection speed of ink are substantially equalized, and a high-performance thermal inkjet head capable of forming a clear image with less distortion can be obtained.

【0065】また本発明の調整方法によれば、発熱素子
の電気抵抗値を調整することで発熱素子の発する熱エネ
ルギーを均一化するようにしたことから、補正データを
用いて印加電力を調整する場合に比し、補正データ格納
用のメモリや複雑な補正回路,電源回路等が不要で、サ
ーマルインクジェットヘッドやそれが組み込まれるプリ
ンタ本体の構成を簡素に維持することができる上に、記
録動作中の補正処理等も一切不要であることから、記録
速度の高速化にも容易に対応することが可能な高性能の
サーマルインクジェットヘッドを得ることができる。
Further, according to the adjusting method of the present invention, the electric resistance value of the heating element is adjusted to equalize the thermal energy generated by the heating element. Therefore, the applied power is adjusted using the correction data. In comparison with the case, a memory for storing correction data, a complicated correction circuit, a power supply circuit, etc. are not required, and the structure of the thermal inkjet head and the printer body in which it is installed can be simply maintained, and at the same time, during the recording operation. Since no correction processing is required at all, it is possible to obtain a high-performance thermal inkjet head that can easily cope with an increase in recording speed.

【0066】更に、本発明の調整方法によれば、トリミ
ングパルスが印加される発熱素子はシリコン及び酸素を
含む無機質材料からなる保護膜で被覆されているため、
発熱素子の一部を保護膜中の酸素と反応させて発熱素子
の表面に薄い酸化膜を形成することにより、発熱素子の
抵抗値を上昇させることができるようになり、発熱素子
の抵抗値を上下いずれにも補正することが可能となる。
従って、抵抗値調整をする際に発熱素子への印加するト
リミングパルスのエネルギーの最大値が小さくなるよう
に目標抵抗値を設定することができ、トリミングパルス
の印加時に発熱素子が過度に高温となることに起因した
発熱素子の熱損を有効に防止することが可能となる。
Further, according to the adjusting method of the present invention, since the heating element to which the trimming pulse is applied is covered with the protective film made of the inorganic material containing silicon and oxygen,
By reacting part of the heating element with oxygen in the protective film to form a thin oxide film on the surface of the heating element, it becomes possible to increase the resistance value of the heating element. It is possible to correct both up and down.
Therefore, when adjusting the resistance value, the target resistance value can be set so that the maximum value of the energy of the trimming pulse applied to the heating element becomes small, and the heating element becomes excessively hot when the trimming pulse is applied. It is possible to effectively prevent the heat loss of the heating element due to the above.

【0067】また更に、本発明の調整方法によれば、保
護膜中の酸素含有量を2.0質量%〜10.0質量%に
設定することにより、所定のトリミングパルスを印加し
たときの抵抗値の上昇度合いが適度な大きさになり、よ
り細かな抵抗値調整が可能になるという利点もある。
Furthermore, according to the adjusting method of the present invention, the resistance when a predetermined trimming pulse is applied is set by setting the oxygen content in the protective film to 2.0% by mass to 10.0% by mass. There is also an advantage that the degree of increase in the value becomes an appropriate size, and finer resistance value adjustment becomes possible.

【0068】更にまた、本発明の調整方法によれば、前
記給電配線の途中で、かつインクの充填領域外に設けら
れたトリミング用のパッドを介して発熱素子にトリミン
グパルスを印加することにより、サーマルインクジェッ
トヘッドを組み立てた後であっても、トリミングパルス
の印加に使用されるプロービング装置の探針(プロー
ブ)を前記パッドに対し確実かつ容易に接触させてトリ
ミングを行うことができるようになり、トリミングの作
業性が良好となる利点もある。
Furthermore, according to the adjusting method of the present invention, by applying the trimming pulse to the heating element via the trimming pad provided in the middle of the power supply wiring and outside the ink filling area, Even after assembling the thermal inkjet head, the probe (probe) of the probing device used for applying the trimming pulse can be surely and easily brought into contact with the pad for trimming. There is also an advantage that the workability of trimming becomes good.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る調整方法によって得
られたサーマルインクジェットヘッドの分解斜視図であ
る。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a thermal inkjet head obtained by an adjusting method according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のインクジェットヘッドの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the inkjet head of FIG.

【図3】本発明の一実施形態に係る調整方法を説明する
ためのフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an adjusting method according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図4】「速度差」と「抵抗値補正幅」との関係を示す
線図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a “speed difference” and a “resistance value correction width”.

【図5】(a)は抵抗値を下降させる際の「抵抗値補正
幅」と「トリミングパルスのエネルギー」との関係を示
す線図、(b)は抵抗値を上昇させる際の「抵抗値補正
幅」と「トリミングパルスのエネルギー」との関係を示
す線図である。
FIG. 5A is a diagram showing a relationship between a “resistance value correction width” and a “trimming pulse energy” when the resistance value is decreased, and FIG. 5B is a “resistance value” when the resistance value is increased. It is a diagram which shows the relationship between "correction width" and "energy of a trimming pulse."

【図6】トリミング作業を説明するための断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view for explaining a trimming operation.

【図7】従来のサーマルインクジェットヘッドの断面図
である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional thermal inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・ヘッド基板、2・・・ベースプレート、3・・
・発熱素子、4・・・給電配線、5・・・パッド、6・
・・保護膜、7・・・天板、8・・・インク吐出孔、9
・・・インク、10・・・プロービング装置の探針、A
・・・気泡、i・・・インク滴
1 ... Head substrate, 2 ... Base plate, 3 ...
・ Heating element, 4 ・ ・ ・ Power supply wiring, 5 ・ ・ ・ Pad, 6 ・
..Protective film, 7 ... Top plate, 8 ... Ink ejection hole, 9
... Ink, 10 ... Probing device probe, A
... Bubbles, i ... Ink drops

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ベースプレートの上面に、抵抗薄膜から成
る複数個の発熱素子と、該発熱素子に電気的に接続され
る給電配線とを被着させてなるヘッド基板上に、間に所
定の間隙を形成するようにして天板を配設してなり、前
記間隙に充填されるインクを前記発熱素子の発する熱エ
ネルギーによりインク吐出孔より吐出させて画像を形成
するサーマルインクジェットヘッドであって、 前記発熱素子の電気抵抗値が下記工程1乃至工程3を経
て調整されることを特徴とするサーマルインクジェット
ヘッドの抵抗値調整方法。 (工程1)各発熱素子に所定の電力パルスを印加してイ
ンク吐出孔よりインクを吐出させるとともに、該吐出し
たインクの吐出速度を測定する工程。 (工程2)工程1で測定されたインクの吐出速度と所定
の基準速度とを比較して両者の速度差を求め、該速度差
に対応するトリミングパルスを選択する工程。 (工程3)工程2で選択したトリミングパルスを対応す
る発熱素子に印加して発熱素子の電気抵抗値を調整する
工程。
1. A predetermined gap is provided between a plurality of heating elements made of a resistive thin film and a power supply wiring electrically connected to the heating elements on an upper surface of a base plate. A thermal ink jet head that forms an image by ejecting the ink filled in the gap from the ink ejection holes by the thermal energy generated by the heating element, A method for adjusting a resistance value of a thermal inkjet head, wherein the electric resistance value of the heating element is adjusted through the following steps 1 to 3. (Step 1) A step of applying a predetermined power pulse to each heating element to eject ink from the ink ejection hole and measuring the ejection speed of the ejected ink. (Step 2) A step of comparing the ink ejection speed measured in step 1 with a predetermined reference speed to obtain a speed difference between the two, and selecting a trimming pulse corresponding to the speed difference. (Step 3) A step of applying the trimming pulse selected in Step 2 to the corresponding heating element to adjust the electric resistance value of the heating element.
【請求項2】前記発熱素子がシリコン及び酸素を含む無
機質材料からなる保護膜で被覆されており、トリミング
パルスが印加された前記発熱素子の一部を保護膜中の酸
素と反応させて発熱素子の表面に酸化膜を形成し、発熱
素子の抵抗値を上昇させることで抵抗値を調整するよう
にしたことを特徴とする請求項1に記載のサーマルイン
クジェットヘッドの抵抗値調整方法。
2. The heating element is covered with a protective film made of an inorganic material containing silicon and oxygen, and a part of the heating element to which a trimming pulse is applied reacts with oxygen in the protective film to generate a heating element. The resistance value adjusting method for a thermal ink jet head according to claim 1, wherein an oxide film is formed on the surface of the heating element, and the resistance value of the heating element is increased to adjust the resistance value.
【請求項3】前記保護膜中の酸素含有量が2.0質量%
〜10.0質量%に設定されていることを特徴とする請
求項2に記載のサーマルインクジェットヘッドの抵抗値
調整方法。
3. The oxygen content in the protective film is 2.0 mass%.
The method for adjusting the resistance value of a thermal ink jet head according to claim 2, wherein the resistance value is set to -10.0 mass%.
【請求項4】前記給電配線の途中で、かつインクの充填
領域外に設けられたトリミング用のパッドを介してトリ
ミングパルスが対応する発熱素子に印加されることを特
徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のサー
マルインクジェットヘッドの抵抗値調整方法。
4. A trimming pulse is applied to a corresponding heating element via a trimming pad provided outside the ink filling area in the middle of the power supply wiring. Item 4. A method for adjusting a resistance value of a thermal inkjet head according to any one of Items 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8555216B2 (en) 2007-03-27 2013-10-08 International Business Machines Corporation Structure for electrically tunable resistor

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