DE68925843T2 - Ink jet recording arrangement - Google Patents
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Aufzeichnungselement- Baueinheit sowie eine Aufzeichnungselement-Treibereinheit, eine Tintenstrahleinheit eine Tintenstrahl-Treibereinheit und ein Tintenstrahlgerät mittels deren Verwendung.This invention relates to a recording element assembly, a recording element driving unit, an ink jet unit, an ink jet driving unit, and an ink jet apparatus using the same.
Eine für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät usw. zu verwendende Aufzeichnungselementeinheit, z. B. eine Aufzeichnungselementeinheit, die in Fig. 19(a) dargestellt ist, ist als Stand der Technik bekanntgeworden. Ein Schnitt nach der Linie A-A' in Fig. 19(a) ist in Fig. 19(b) gezeigt.A recording element unit to be used for an ink jet recording apparatus, etc., for example, a recording element unit shown in Fig. 19(a) has been known as a prior art. A section taken along the line A-A' in Fig. 19(a) is shown in Fig. 19(b).
In Fig. 19(a) und Fig. 19(b) sind 1501 ein Tragelement, 1502 eine HfB&sub2;-Schicht als die wärmeerzeugende Widerstandsschicht, 1503 die gemeinsame Elektrode aus Al, 1504 Einzelelektroden aus Al, 1505a und 1505b Leiterstrukturen aus Al, 1506 eine SiO&sub2;-Schicht als die oxydationsbeständige und die isolierende Schicht, 1507 eine lichtempfindliche Polyimidschicht als die tintenresistente und die isolierende Schicht sowie 1508 eine Ta-Schicht als die gegen Kavitation widerstandsfähige Schicht.In Fig. 19(a) and Fig. 19(b), 1501 is a support member, 1502 is a HfB2 layer as the heat generating resistance layer, 1503 is the common electrode made of Al, 1504 is individual electrodes made of Al, 1505a and 1505b are conductor patterns made of Al, 1506 is a SiO2 layer as the oxidation resistant and the insulating layer, 1507 is a photosensitive polyimide layer as the ink resistant and the insulating layer, and 1508 is a Ta layer as the cavitation resistant layer.
Die in Fig. 19(a) und Fig. 19(b) gezeigte Aufzeichnungselement- Baueinheit führt Strom der HfB&sub2;-Schicht 1502 als der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht zu, wodurch von dieser HfB&sub2;-Schicht Wärmeenergie erzeugt wird. Im einzelnen kann, indem der Treiberstrom in die HfB&sub2;-Schicht von außen durch die Einzelelektroden 1504 sowie die Leiterstrukturen 1505a fließen gelassen wird und ferner der Strom nach außen durch die Leiterstrukturen 1505b sowie die gemeinsame Elektrode 1503 fließen gelassen wird, an der HfB&sub2;-Schicht Wärmeenergie erzeugt werden.The recording element assembly shown in Fig. 19(a) and Fig. 19(b) supplies current to the HfB2 layer 1502 as the heat generating resistance layer, thereby generating heat energy from this HfB2 layer. Specifically, by allowing the drive current to flow into the HfB2 layer from the outside through the individual electrodes 1504 and the conductor patterns 1505a and further allowing the current to flow outward through the conductor patterns 1505b and the common electrode 1503, heat energy can be generated at the HfB2 layer.
In dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät wird ein Aufzeichnen durch Ausstoßen von Flüssigkeit unter Nutzung der Wärmeenergie bewerkstelligt.In the inkjet recording device, recording is accomplished by ejecting liquid using heat energy.
Üblicherweise wird diese Kombination der HfB&sub2;-Schicht 1502, der Einzelelektroden 1504, der Leiterstrukturen 1505a sowie 1505b (was im folgenden als Wärmeerzeugungselement bezeichnet wird) in einer größeren Anzahl in der Aufzeichnungseinheit ausgebildet, wie in Fig. 19(a) gezeigt ist. Somit wird durch Vorsehen einer Mehrzahl von Wärmeerzeugungselementen an der Aufzeichnungselement-Baueinheit ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät erhalten, das imstande ist, ein gleichzeitiges Aufzeichnen einer Vielzahl von Punkten auszuführen, wodurch es möglich wird, eine höhere Aufzeichnungsgeschwindigkeit zu erzielen. Insbesondere ist derzeit, da die Anforderungen für ein Aufzeichnen mit höherer Dichte und höherer Geschwindigkeit hoch sind, ein gleichzeitiges Aufzeichnen einer einzelnen Hauptabtastzeile verallgemeinert worden, und deshalb kommen Aufzeichnungselement-Baueinheiten mit einer großen Anzahl von Wärmeerzeugungselementen mit hoher Dichte an die Öffentlichkeit.Usually, this combination of the HfB2 layer 1502, the individual electrodes 1504, the conductor patterns 1505a and 1505b (hereinafter referred to as a heat generating element) is formed in a larger number in the recording unit as shown in Fig. 19(a). Thus, by providing a plurality of heat generating elements to the recording element assembly, an ink jet recording apparatus capable of simultaneously performing recording of a plurality of dots is obtained, thereby making it possible to achieve a higher recording speed. In particular, at present, since the requirements for higher density and higher speed recording are high, simultaneous recording of a single main scanning line has been generalized, and therefore recording element assemblies having a large number of high density heat generating elements are coming to the public.
Im Fall der Durchführung eines gleichzeitigen Aufzeichnens einer Vielzahl von Punkten durch Anordnen einer Mehrzahl von Wärmeerzeugungselementen an einer einzelnen Aufzeichnungselement-Baueinheit muß eine Ein-Aus-Regelung individuell für die jeweiligen Wärmeerzeugungselemente vorgenommen werden. Die Mittel zur Durchführung dieser Regelung (im folgenden als Treiberelement bezeichnet) können auch innerhalb der Aufzeichnungselement-Baueinheit ausgebildet werden, werden jedoch im allgemeinen an einem unabhängigen Substrat (im folgenden wird dieses Substrat das Treiberelementsubstrat genannt), das mit der Aufzeichnungselementeinheit verbunden ist, gebildet, und zwar weil, falls das Aufzeichnungselement und das Treiberelement einstückig ausgebildet werden, sich das Problem stellt, wenn ein Fehler in einem Teil von entweder dem Aufzeichnungselement oder dem Treiberelement eintritt, die Gesamtheit bezüglich ihrer Betätigung ausfällt.In the case of performing simultaneous recording of a plurality of dots by arranging a plurality of heat generating elements on a single recording element assembly, on-off control must be performed individually for the respective heat generating elements. The means for performing this control (hereinafter referred to as a driving element) may also be formed within the recording element assembly, but is generally formed on an independent substrate (hereinafter referred to as the driving element substrate) connected to the recording element unit, because if the recording element and the driving element are formed integrally, there is a problem that if a failure occurs in a part of either the recording element or the driving element, the whole fails to operate.
Im Stand der Technik sind als die Verfahrenstechnik zur elektrischen Verbindung des Aufzeichnungselementsubstrats und des Treiberelementsubstrats die folgenden Methoden als Stand der Technik bekanntgeworden.In the prior art, the following methods have been known as the prior art as the process technology for electrically connecting the recording element substrate and the driving element substrate.
(1) Drahtbondmethode:(1) Wire bonding method:
Die Drahtbondmethode ist ein Verfahren, das in Fig. 20 gezeigt ist, wobei die Elektrode 1614, 1615 des Aufzeichnungselementsubstrats 1604 elektrisch mit einer gewünschten Elektrode des Treiberelementsubstrats 1605 unter Verwendung eines extrem feinen Metalldrahts 1616, z. B. aus Gold usw., verbunden wird.The wire bonding method is a method shown in Fig. 20, in which the electrode 1614, 1615 of the recording element substrate 1604 is electrically connected to a desired electrode of the driving element substrate 1605 using an extremely fine metal wire 1616, e.g., made of gold, etc.
(2) Die Methode unter Verwendung eines elektrischen Verbindungskörpers:(2) The method using an electrical connector body:
Das ist eine Methode, wobei das Elektrodenteil des Aufzeichnungselementsubstrats mit dem Elektrodenteil des Treiberelementsubstrats unter Verwendung des elektrischen Verbindungskörpers verbunden wird, wie in der JP-Patentanmeldung Nr. 63-133395 beschrieben ist.This is a method in which the electrode part of the recording element substrate is connected to the electrode part of the drive element substrate using the electrical connection body as described in JP Patent Application No. 63-133395.
Die Fig. 21(a) bis 21(c) sind schematische Darstellungen zur Erläuterung dieser Methode. In den Figuren sind 1704 ein Aufzeichnungselementsubstrat, 1705 ein Treiberelementsubstrat, 1714 und 1715 Elektrodenteile sowie 1719 und 1720 Isolierfilme. Mit 1703 sind ein elektrischer Verbindungskörper, mit 1717 ein elektrisch leitfähiges Element und mit 1718 ein Halteelement, um das elektrisch leitfähige Element 1717 festzuhalten, bezeichnet. Der regelmäßige Abstand des elektrisch leitfähigen Elements 1717 ist hier enger bestimmt als der regelmäßige Abstand der Elektroden 1714 und 1715.Figs. 21(a) to 21(c) are schematic diagrams for explaining this method. In the figures, 1704 is a recording element substrate, 1705 is a driving element substrate, 1714 and 1715 are electrode parts, and 1719 and 1720 are insulating films. 1703 is an electrical connection body, 1717 is an electrically conductive member, and 1718 is a holding member for holding the electrically conductive member 1717. The pitch of the electrically conductive member 1717 is determined to be narrower than the pitch of the electrodes 1714 and 1715.
Das Aufzeichnungselementsubstrat 1704, das Treiberelementsubstrat 1705 und der elektrische Verbindungskörper 1703 werden zuerst angeordnet, wie in Fig. 21(a) gezeigt ist, und sie werden dann miteinander in Druckberührung gebracht, wie in Fig. 21(b) gezeigt ist. Die Fig. 21(c) zeigt die Gesamtansicht nach der Druckberührung.The recording element substrate 1704, the driving element substrate 1705 and the electrical connection body 1703 are first arranged as shown in Fig. 21(a), and they are then brought into pressure contact with each other as shown in Fig. 21(b). Fig. 21(c) shows the overall view after the pressure contact.
Die elektrischen Verbindungsmethoden des Standes der Technik, die oben beschrieben wurden, hatten die folgenden Aufgaben.The prior art electrical connection methods described above had the following objectives.
(1) Drahtbondmethode:(1) Wire bonding method:
(a) Um bei der Drahtbondmethode einen wechselseitigen Kontakt zwischen den benachbarten sehr feinen Metalldrähten zu vermeiden, muß jedoch der Teilungsabstand des Verbindungsteils am Aufzeichnungselementsubstrat oder am Treiberelementsubstrat (Abstand zwischen den Mitten der einander benachbarten Verbindungsteile) ein bestimmtes Intervall haben. Demzufolge wird, wenn einmal die Größen des Aufzeichnungselementsubstrats und des Treiberelementsubstrats bestimmt sind, die maximale Anzahl der Verbindungsteile notwendigerweise festgelegt. Da gemäß der Drahtbondmethode der Teilungsabstand im allgemeinen so groß wie etwa 0,2 mm ist, kann aber deshalb die Anzahl der Verbindungsteile nicht wenige sein.(a) In the wire bonding method, however, in order to avoid mutual contact between the adjacent very fine metal wires, the pitch of the connecting part on the recording element substrate or the driving element substrate (distance between the centers of the connecting parts adjacent to each other) must have a certain interval. Accordingly, once the sizes of the recording element substrate and the driving element substrate are determined, the maximum number of the connecting parts is necessarily determined. However, since according to the wire bonding method, the pitch is generally as large as about 0.2 mm, the number of the connecting parts cannot be few.
Das bedeutet umgekehrt, daß, wenn die Anzahl der Verbindungsteile des Aufzeichnungselementsubstrats oder des Treiberelementsubstrats festgelegt ist, die Größen des Aufzeichnungselementsubstrats und des Treiberelementsubstrats extrem lang gemacht werden müssen.Conversely, this means that if the number of the connecting parts of the recording element substrate or the driving element substrate is fixed, the sizes of the recording element substrate and the driving element substrate must be made extremely long.
(b) Die vom Verbindungsteil am Treiberelement gemessene Höhe h des sehr feinen Metalldrahts ist im allgemeinen 0,2 bis 0,4 mm; weil es jedoch schwierig ist, die Dicke geringer als 0,2 mm zu machen, kann keine Verringerung bewirkt werden.(b) The height h of the very fine metal wire measured from the connecting part to the driving element is generally 0.2 to 0.4 mm; however, since it is difficult to make the thickness less than 0.2 mm, no reduction can be effected.
(c) Für die Drahtbondbearbeitung wird eine lange Zeit in Anspruch genommen. Insbesondere werden, wenn die Verbindungspunktanzahlen erhöht werden, die Verbindungszeiten länger, wodurch die Produktionsleistung verschlechtert wird.(c) Wire bonding processing takes a long time. In particular, as the number of connection points is increased, the bonding time becomes longer, thus deteriorating the production efficiency.
(d) Wenn der Bereich der Transferformbedingungen um einige Einflußgrößen überschritten wird, kann der sehr feine Metalldraht verformt oder im schlimmsten Fall sogar durchgetrennt werden.(d) If the range of transfer forming conditions is exceeded by some influencing factors, the very fine metal wire may be deformed or, in the worst case, even severed.
Auch besteht am Verbindungsteil am Treiberelement eine Neigung zum Auftreten einer Al-Korrosion, weil Al, das keine Legierung mit dem sehr feinen Metalldraht bildet, exponiert wird, wodurch die Zuverlässigkeit vermindert wird.Also, Al corrosion is prone to occur at the connecting part on the driver element because Al, which does not form an alloy with the very fine metal wire, is exposed, thereby reducing reliability.
(e) Wenn das Treiberelement schadhaft wird, ist es schwierig, lediglich das Treiberelement auszuwechseln.(e) If the driver element becomes defective, it is difficult to replace only the driver element.
(2) Die Methode unter Verwendung eines elektrischen Verbindungskörpers:(2) The method using an electrical connector body:
Diese Methode hat die Vorteile, daß die Einheit miniaturisiert werden kann, keine hochpräzise genaue Einstellung erforderlich ist und die Kosten vermindert werden können usw., jedoch werden eine weitergehende Miniaturisierung und Kostenverminderung gefordert.This method has the advantages that the unit can be miniaturized, high-precision adjustment is not required, and the cost can be reduced, etc., but further miniaturization and cost reduction are required.
Es wird auf JP-A-59111338 Bezug genommen, die eine Leiterplatte mit einem Glaspastefilm offenbart, wobei sich durch Öffnungen von diesem Ansätze erstrecken, die mit Leiterplattenelektroden verbunden und mit Elektroden des Halbleiter- Bauelements verklebt sind.Reference is made to JP-A-59111338 which discloses a circuit board with a glass paste film, through openings of which extend projections which are connected to circuit board electrodes and bonded to electrodes of the semiconductor device.
Gemäß der Erfindung wird eine Aufzeichnungskopf-Baueinheit geschaffen, die mindestens zwei Moduln umfaßt, nämlich einen ersten Modul, der mindestens einen wärmeentwickelnden Widerstand enthält, und einen zweiten Modul, der mindestens eine Treiberschaltung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte erste Modul ein Substrat, eine wärmeerzeugende Widerstandsschicht, eine Verdrahtungsschicht zur Zufuhr von elektrischen Signalen zu der besagten Widerstandsschicht sowie von dem erwähnten Substrat getragene und elektrisch mit der besagten Verdrahtungsschicht verbundene Elektroden einschließt, wobei diese Elektroden von ihren jeweiligen Umgebungsflächen aus erhöht sind, so daß sie von der erwähnten Verdrahtungsschicht vorstehen, daß der genannte zweite Modul ein Treiberelementsubstrat mit einer Treiberschaltung sowie eine mit dieser Treiberschaltung verbundene Verdrahtungsschicht umfaßt, wobei die besagten vorstehenden Elektroden des ersten Moduls eine elektrische Verbindung zur Verdrahtungsschicht des genannten zweiten Moduls herstellen, und daß die genannten Moduln voneinander leicht lösbar sind, wodurch der eine oder andere Modul austauschbar ist.According to the invention there is provided a recording head assembly comprising at least two modules, namely a first module containing at least one heat-generating resistor and a second module containing at least one driver circuit, characterized in that said first module includes a substrate, a heat-generating resistor layer, a wiring layer for supplying electrical signals to said resistor layer and electrodes carried by said substrate and electrically connected to said wiring layer, said electrodes being raised from their respective surrounding surfaces so as to protrude from said wiring layer, said second module comprising a driver element substrate with a driver circuit and a wiring layer connected to said driver circuit, wherein said projecting electrodes of the first module provide an electrical connection to the wiring layer of said second module, and said modules are easily detachable from one another, whereby one or the other module is interchangeable.
Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät kann geschaffen werden, das ein Bauteil besitzt, welches dazu eingerichtet ist, die genannte Kopfbaueinheit zu lagern.An ink jet recording apparatus may be provided having a member adapted to support said head assembly.
In den beigefügten Zeichnungen sind:The attached drawings show:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung, die einen Zustand zeigt, in welchem das Aufzeichnungselementsubstrat mit dem Treiberelementsubstrat verbunden wird;Fig. 1 is a schematic sectional view showing a state in which the recording element substrate is bonded to the driving element substrate;
Fig. 2A(a) bis 2F(c) schematische Darstellungen zur Erläuterung der Herstellungsschritte der Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß einem ersten Beispiel dieser Erfindung, wobei (a) eine Draufsicht und (b) sowie (c) Schnittansichten jeweils darstellen;2A(a) to 2F(c) are schematic diagrams for explaining the manufacturing steps of the recording element assembly according to a first example of this invention, in which (a) is a plan view and (b) and (c) are sectional views, respectively;
Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung, die das Verbindungsteil der Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß dem ersten Beispiel dieser Erfindung zeigt;Fig. 3 is a schematic sectional view showing the connecting part of the recording element assembly according to the first example of this invention;
Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung, die ein Beispiel der Tintenstrahleinheit und der Tintenstrahl-Treibereinheit gemäß dieser Erfindung zeigt;Fig. 4 is a schematic sectional view showing an example of the ink jet unit and the ink jet driving unit according to this invention;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des Hauptteils des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts vom seriellen Abtasttyp gemäß dieser Erfindung zeigt;Fig. 5 is a perspective view showing an example of the main part of the serial scanning type ink jet recording apparatus according to this invention;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des Hauptteils des Tintenstrahl -Aufzeichnungsgeräts vom planaren Abtasttyp gemäß dieser Erfindung zeigt;Fig. 6 is a perspective view showing an example of the main part of the planar scanning type ink jet recording apparatus according to this invention;
Fig. 7 eine schematische Schnittdarstellung, die die Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß einem dritten Beispiel dieser Erfindung zeigt;Fig. 7 is a schematic sectional view showing the recording element assembly according to a third example of this invention;
Fig. 8A(a) bis 8G(c) schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Beispiels der Herstellungsschritte der Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß dem dritten Beispiel dieser Erfindung, wobei (a) eine Draufsicht und (b) sowie (c) Schnittansichten jeweils darstellen;8A(a) to 8G(c) are schematic diagrams for explaining an example of the manufacturing steps of the recording element assembly according to the third example of this invention, wherein (a) is a plan view and (b) and (c) are sectional views, respectively;
Fig. 9A und 9B schematische Schnittdarstellungen, die die Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß einem vierten Beispiel dieser Erfindung zeigen, wobei Fig. 9A ein Schema ist, das die Aufzeichnungselement-Baueinheit ohne eine gemeinsame Elektrode zeigt, und Fig. 9B ein Schema ist, das die Aufzeichnungselement-Baueinheit mit einer gemeinsamen Elektrode zeigt;9A and 9B are schematic sectional views showing the recording element assembly according to a fourth example of this invention, wherein Fig. 9A is a diagram showing the recording element assembly without a common electrode and Fig. 9B is a diagram showing the recording element assembly with a common electrode;
Fig. 10A(a) bis 10F(c) schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Beispiels der Herstellungsschritte der Aufzeichnungselement-Baueinheit nach dem vierten Beispiel dieser Erfindung, wobei (a) eine Draufsicht und (b) sowie (c) Schnittansichten jeweils darstellen;10A(a) to 10F(c) are schematic diagrams for explaining an example of the manufacturing steps of the recording element assembly according to the fourth example of this invention, in which (a) is a plan view and (b) and (c) are sectional views, respectively;
Fig. 11 eine schematische Schnittdarstellung, die die Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß einem fünften Beispiel dieser Erfindung zeigt;Fig. 11 is a schematic sectional view showing the recording element assembly according to a fifth example of this invention;
Fig. 12A(a) bis 12G(c) schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Beispiels der Herstellungsschritte der Aufzeichnungselement-Baueinheit nach dem fünften Beispiel dieser Erfindung, wobei (a) eine Draufsicht und (b) sowie (c) Schnittansichten jeweils darstellen;12A(a) to 12G(c) are schematic diagrams for explaining an example of the manufacturing steps of the recording element assembly according to the fifth example of this invention, in which (a) is a plan view and (b) and (c) are sectional views, respectively;
Fig. 13 eine schematische Schnittdarstellung, die die Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß einem sechsten Beispiel dieser Erfindung zeigt;Fig. 13 is a schematic sectional view showing the recording element assembly according to a sixth example of this invention;
Fig. 14A(a) bis 14G(c) schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Beispiels der Herstellungsschritte der Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß dem sechsten Beispiel dieser Erfindung, wobei (a) eine Draufsicht und (b) sowie (c) Schnittansichten jeweils darstellen;14A(a) to 14G(c) are schematic diagrams for explaining an example of the manufacturing steps of the recording element assembly according to the sixth example of this invention, in which (a) is a plan view and (b) and (c) are sectional views, respectively;
Fig. 15A(a) bis 15F(c) schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Beispiels der Herstellungsschritte der Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß einem weiteren Beispiel dieser Erfindung, wobei (a) eine Draufsicht und (b) sowie (c) Schnittansichten jeweils darstellen;15A(a) to 15F(c) are schematic diagrams for explaining an example of the manufacturing steps of the recording element assembly according to another example of this invention, in which (a) is a plan view and (b) and (c) are sectional views, respectively;
Fig. 16 eine schematische Schnittdarstellung, die das Verbindungsteil der Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß dem obigen weiteren Beispiel dieser Erfindung zeigt;Fig. 16 is a schematic sectional view showing the connecting part of the recording element assembly according to the above further example of this invention;
Fig. 17 eine schematische, perspektivische Übersichtsdarstellung, die ein Beispiel des Kopfbauteils der Tintenstrahleinheit und der Tintenstrahl-Treibereinheit dieser Erfindung zeigt;Fig. 17 is a schematic perspective view showing an example of the head assembly of the ink jet unit and the ink jet driving unit of this invention;
Fig. 18 eine schematische Perspektivdarstellung, die ein Beispiel des äußeren Aussehens des Tintenstrahlgeräts gemäß dieser Erfindung zeigt;Fig. 18 is a schematic perspective view showing an example of the external appearance of the ink jet apparatus according to this invention;
Fig. 19(a) und Fig. 19(b) schematische Darstellungen, die die Aufzeichnungselement-Baueinheit des Standes der Technik zeigen, wobei Fig. 19(a) eine Draufsicht und Fig. 19(b) eine Schnittdarstellung wiedergeben;Fig. 19(a) and Fig. 19(b) are schematic diagrams showing the prior art recording element assembly, Fig. 19(a) being a plan view and Fig. 19(b) being a sectional view;
Fig. 20(a) und 20(b) schematische Darstellungen zur Erläuterung des Verbindungsverfahrens nach der Drahtbondmethode bei der Aufzeichnungselement-Baueinheit nach dem Stand der Technik;Figs. 20(a) and 20(b) are schematic diagrams for explaining the connection process by the wire bonding method in the recording element assembly according to the prior art;
Fig. 21(a) bis 21(c) schematische Darstellungen zur Erläuterung des Verbindungsverfahrens unter Verwendung eines elektrischen Verbindungskörpers bei der Aufzeichnungselement- Treibereinheit nach dem Stand der Technik.Fig. 21(a) to 21(c) are schematic diagrams for explaining the connection method using an electrical connection body in the recording element driving unit according to the prior art.
Die vorliegende Erfindung wird bezüglich ihrer Beschaffenheit im einzelnen nachstehend beschrieben.The present invention will be described in detail below as to its nature.
Als das Aufzeichnungselement können bei dieser Erfindung beispielsweise ein Wärmeenergie erzeugender, elektrisch beheizter Wandler (Wärmeerzeugungselement) und andere Aufzeichnungselemente, wie ein piezoelektrisches Element, zur Anwendung kommen.As the recording element in this invention, for example, a heat energy generating electrically heated transducer (heat generating element) and other recording elements such as a piezoelectric element can be used.
Die Leiterstruktur des Aufzeichnungselementsubstrats (Aufzeichnungselement-Baueinheit) und des Treiberelementsubstrats werden an der Oberfläche des Tragelements ausgebildet. Wenn ein Schutzfilm an der Oberfläche des Tragelements zum Schutz und zur Isolierung der Leiterstruktur ausgebildet wird, kann auch eine Leiterstruktur mit einer ausreichenden Fläche zur Ausbildung einer vorstehenden Elektrode exponiert werden.The conductor structure of the recording element substrate (recording element assembly) and the driving element substrate are formed on the surface of the support member. When a protective film is formed on the surface of the support member to protect and insulate the conductor pattern, a conductor pattern having a sufficient area to form a protruding electrode can also be exposed.
Die Leiterstruktur kann beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie Al usw., gebildet werden.The conductor structure can be formed, for example, from an electrically conductive material such as Al, etc.
Für die Leiterstruktur des Aufzeichnungselementsubstrats (der Aufzeichnungselement-Baueinheit) wird ein Verbindungsteil, das eine vorstehende Elektrode umfaßt, ausgebildet.For the conductor pattern of the recording element substrate (the recording element assembly), a connecting part including a protruding electrode is formed.
Die vorstehende Elektrode kann nur allein oder in einer Mehrzahl pro einem einzelnen Verbindungsteil ausgestaltet werden. Andererseits ist es nicht erforderlich, daß eine vorstehende Elektrode an der Leiterstruktur des Treiberelementsubstrats auszubilden ist. Das eine vorstehende Elektrode umfassende Verbindungsteil ist dazu vorgesehen, eine elektrische Verbindung zu einer anderen Leiterplatte (z. B. dem Treiberelementsubstrat) herzustellen, d. h. , es wird eine elektrische Kopplung durch direktes Verbinden mit dem Verbindungsteil eines anderen Schaltungssubstrats bewirkt.The protruding electrode may be formed only alone or in a plurality per a single connection part. On the other hand, it is not necessary that a protruding electrode be formed on the conductor structure of the driver element substrate. The connection part comprising a protruding electrode is intended to establish an electrical connection to another circuit board (e.g. the driver element substrate), i.e., an electrical coupling is effected by directly connecting to the connection part of another circuit substrate.
Die vorstehende Elektrode kann aus demselben Material wie die Leiterstruktur oder einem dazu unterschiedlichen Material hergestellt werden. Als das Material zur Ausbildung der vorstehenden Elektrode können beispielsweise Metalle, wie Cu, Ni, Au, Cr, Rh usw., oder Legierungen, die Kombinationen von diesen umfassen, zur Verfügung stehen. Auch können die vorstehende Elektrode und die Leiterstruktur als Einheit von Anfang an ausgestaltet werden oder kann alternativ die Leiterstruktur zuerst und dann die vorstehende Elektrode an dieser gebildet werden. Wenn die vorstehende Elektrode nach Ausbilden der Leiterstruktur erzeugt wird, soll sie aus dem unten beschriebenen Grund erwünschterweise nach der Elektroplattiermethode mit der genannten Leiterstruktur als der Elektrode ausgebildet werden. In diesem Fall sollte die genannte Leiterstruktur erwünschterweise aus Cu hergestellt werden.The protruding electrode may be made of the same material as the conductor pattern or a different material therefrom. As the material for forming the protruding electrode, for example, metals such as Cu, Ni, Au, Cr, Rh, etc., or alloys comprising combinations of these may be available. Also, the protruding electrode and the conductor pattern may be formed as a unit from the beginning, or alternatively, the conductor pattern may be formed first and then the protruding electrode may be formed thereon. When the protruding electrode is formed after forming the conductor pattern, it is desirably formed by the electroplating method with the conductor pattern as the electrode for the reason described below. In this case, the conductor structure should desirably be made of Cu.
Bei der vorliegenden Erfindung kann aus dem unten beschriebenen Grund die Leiterstruktur, die die gemeinsame Elektrode wird, auch am Treiberelementsubstrat lieber als am Aufzeichnungselementsubstrat vorgesehen werden.In the present invention, for the reason described below, the conductor pattern that becomes the common electrode may also be provided on the driving element substrate rather than on the recording element substrate.
Im Aufzeichnungselementsubstrat (in der Aufzeichnungselement- Baueinheit) bei der vorliegenden Erfindung ist es erwünscht, Aufzeichnungselemente und die den Aufzeichnungselementen entsprechenden Leiterstrukturen in einer Anzahl, die um Eins größer oder größer als die notwendige Anzahl ist, vorzusehen. Wenn so vorgegangen wird, kann die Verbindung zwischen dem Verbindungsteil des Aufzeichnungselementsubstrats und der Leiterstruktur des Treiberelementsubstrats ohne das Erfordernis einer strikten genauen Einstellung bewirkt werden. Auch ist es aus demselben Grund erwünscht, Treiberelemente und Leiterstrukturen des Treiberelementsubstrats in Anzahlen, die um Eins größer oder größer als die notwendigen Anzahlen sind, vorzusehen.In the recording element substrate (in the recording element assembly) in the present invention, it is desirable to provide recording elements and the conductor patterns corresponding to the recording elements in numbers one or more than the necessary number. By doing so, the connection between the connection part of the recording element substrate and the conductor pattern of the driving element substrate can be effected without the need for strict precise adjustment. Also, for the same reason, it is desirable to provide driving elements and conductor patterns of the driving element substrate in numbers one or more than the necessary number.
Bei dem Aufzeichnungselementsubstrat (der Aufzeichnungselement-Baueinheit) dieser Erfindung sollte zum Schutz und zur Isolierung der Leiterstruktur eine Schutzschicht an der Oberfläche des Drahtelements erwünschterweise ausgebildet werden. Diese Schutzschicht kann beispielsweise eine oxydationsbeständige, aus SiO&sub2; gebildete Schutzschicht, eine Schutzschicht, die gegen Kavitation widerstandsfähig und aus Ta gebildet ist, eine tintenresistente Schutzschicht, die aus einem lichtempfindlichen Polyimid gebildet ist, usw. einschließen. Die Schutzschicht kann eine einzelne sein, oder es können in Abhängigkeit vom Zweck zwei oder mehr Schichten auch vorhanden sein.In the recording element substrate (the recording element assembly) of this invention, a protective layer should desirably be formed on the surface of the wire member for protecting and insulating the conductor pattern. This protective layer may include, for example, an oxidation-resistant protective layer formed of SiO2, a protective layer resistant to cavitation formed of Ta, an ink-resistant protective layer formed of a photosensitive polyimide, etc. The protective layer may be a single one, or two or more layers may also be present depending on the purpose.
Bei dem Aufzeichnungselementsubstrat (der Aufzeichnungselement- Baueinheit) dieser Erfindung ist es aus dem unten erläuterten Grund erwünscht, ferner eine Isolierschicht an der Schutzschicht vorzusehen. Als das Material zur Ausbildung der Isolierschicht werden Phenolharz, Melaminharz, Polyesterharz, Silikonharz, Epoxyharz, Vinylchloridharz, Styrolharz, Akrylharz, Polyimidharz, Polykarbonatharz, Polypropylen, Harnstoffharz usw. verwendet. Da diese Erfindung dazu vorgesehen ist, den Einfluß einer Wölbung oder Unebenheit der Oberfläche der Baueinheit zu eliminieren, indem die Isolierschicht, wie später beschrieben wird, vorgesehen wird, sollte vorzugsweise die Dicke der Schicht so dick wie möglich sein.In the recording element substrate (recording element assembly) of this invention, it is desirable to further provide an insulating layer on the protective layer for the reason explained below. As the material for forming the insulating layer, phenol resin, melamine resin, polyester resin, silicone resin, epoxy resin, vinyl chloride resin, styrene resin, acrylic resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polypropylene, urea resin, etc. are used. Since this invention is intended to eliminate the influence of warpage or unevenness of the surface of the assembly by providing the insulating layer as described later, the thickness of the layer should preferably be as thick as possible.
Anstelle der Ausbildung einer Isolierschicht kann auch ein Isolierfilm an der Schutzschicht vorgesehen werden.Instead of forming an insulating layer, an insulating film can also be provided on the protective layer.
Als das Material zur Ausbildung des Isolierfilms dieser Erfindung kann ähnlich wie im Fall der Isolierschicht Phenolharz, Melaminharz, Polyesterharz, Silikonharz, Epoxyharz, Vinylchloridharz, Styrolharz, Akrylharz, Polyimidharz, Polykarbonatharz, Polypropylenharz, Harnstoffharz usw. zur Anwendung kommen.As the material for forming the insulating film of this invention, similarly to the case of the insulating layer, phenol resin, melamine resin, polyester resin, silicone resin, epoxy resin, vinyl chloride resin, styrene resin, acrylic resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polypropylene resin, urea resin, etc. can be used.
Der Isolierfilm hat ein Durchgangsloch, und die vorstehende Elektrode wird von der Oberfläche dort hindurch freigelegt. Die Position, Größe und Anzahl der Durchgangslöcher sind nicht speziell begrenzt. Beispielsweise ist es nicht erforderlich, daß sie nur am die Elektrode bildenden Teil positioniert werden, sie können auch an anderen Teilen, ohne irgendeine Beeinflussung auszuüben, vorhanden sein. Auch kann ein einzelnes Durchgangsloch in Übereinstimmung mit einer einzelnen vorstehenden Elektrode ausgebildet werden, oder kann eine große Anzahl von Durchgangslöchern auch um das Verbindungsteil herum ausgestaltet werden, wie in den unten beschriebenen Fig. 14F und 14G gezeigt ist. Wenn eine große Anzahl von Durchgangslöchern um das Verbindungsteil herum ausgebildet wird, besteht der Vorteil, daß keine strikte Präzision im regelmäßigen Abstand bei der Ausbildung des Isolierfilms oder keine strikte Präzision bei der genauen Einstellung während eines Auftragens des Isolierfilms gefordert werden (oder keine genaue Einstellung gefordert sein mag).The insulating film has a through hole, and the protruding electrode is exposed from the surface therethrough. The position, size and number of the through holes are not particularly limited. For example, they are not required to be positioned only at the electrode forming part, they may be present at other parts without exerting any influence. Also, a single through hole may be formed in correspondence with a single protruding electrode, or a large number of through holes may also be formed around the connecting part, as shown in Figs. 14F and 14G described below. When a large number of through holes are formed around the connecting part is advantageous in that no strict precision in the regular interval in the formation of the insulating film or no strict precision in the exact adjustment during an application of the insulating film is required (or no exact adjustment may be required).
Weil diese Erfindung dazu vorgesehen ist, den Einfluß einer Wölbung oder Unebenheit der Oberfläche der Baueinheit zu beseitigen, indem der Isolierfilm, wie später beschrieben wird, vorgesehen wird, sollte vorzugsweise die Dicke des Films so dick wie möglich sein.Since this invention is intended to eliminate the influence of curvature or unevenness of the surface of the assembly by providing the insulating film as described later, it is preferable that the thickness of the film be as thick as possible.
Die Verbindung wird, wie in Fig. 1 gezeigt ist, verwirklicht. In dieser Figur sind 104 ein Aufzeichnungselementsubstrat, 105 ein Treiberelementsubstrat, 106 ein Treiberelement und 107 eine Basisplatte. Für die Oberfläche des Treiberelementsubstrats, an der das Treiberelement vorgesehen ist, und die Fläche, die das Verbindungsteil besitzt, ist es nicht erforderlich, dieselben zu sein, sondern können es die entgegengesetzten Flächen sein.The connection is realized as shown in Fig. 1. In this figure, 104 is a recording element substrate, 105 is a driving element substrate, 106 is a driving element, and 107 is a base plate. The surface of the driving element substrate on which the driving element is provided and the surface having the connection part are not required to be the same, but may be the opposite surfaces.
Die vorliegende Erfindung entfaltet insbesondere ihren Effekt, wenn das Verbindungsteil des Aufzeichnungselementsubstrats (der Aufzeichnungselement-Baueinheit) und das Verbindungsteil des Treiberelementsubstrats gemäß der Druckbondmethode verbunden werden. Auch ist ein Verbinden mittels einer Metallisierung und/oder Legierungsbildung oder sind andere Methoden als eine Metallisierung und/oder Legierungsbildung möglich, und diese Methoden können auch in Verbindung mit der Druckbondmethode zur Anwendung kommen.The present invention is particularly effective when the connecting part of the recording element substrate (the recording element assembly) and the connecting part of the driving element substrate are connected according to the pressure bonding method. Also, connecting by means of metallization and/or alloying or methods other than metallization and/or alloying are possible, and these methods can also be used in conjunction with the pressure bonding method.
Im folgenden sollen ein Verbinden mittels Metallisierung und/ oder Legierungsbildung und ein Verbinden gemäß anderen Methoden als Metallisierung und/oder Legierungsbildung beschrieben werden.In the following, joining by means of metallization and/or alloying and joining by methods other than metallization and/or alloying are described.
(1) Verbinden mittels Metallisierung und/oder Legierungsbildung:(1) Joining by metallization and/or alloying:
Wenn die vorstehende Elektrode des Aufzeichnungselementsubstrats und die Leiterstruktur des Treiberelementsubstrats (von der Leiterstruktur wird das Teil, das mit der vorstehenden Elektrode des Aufzeichnungselementsubstrats zu verbinden ist, im folgenden nur als das Verbindungsteil bezeichnet), die miteinander verbunden werden sollen, dieselbe Art eines reinen Metalls umfassen, entwickelt sich die durch Metallisierung zu bildende Schicht dazu, dieselbe Art einer kristallinen Struktur der vorstehenden Elektrode des Aufzeichnungselementsubstrats oder der Leiterstruktur des Treiberelementsubstrats zu erlangen. Als die Methode zur Metallisierung können beispielsweise, nachdem die höckerartige Elektrode des Aufzeichnungselementsubstrats mit dem der genannten vorstehenden Elektrode entsprechenden Verbindungsteil des Treiberelementsubstrats in Berührung gebracht wurde, die sich berührenden Teile auf eine geeignete Temperatur erhitzt werden. In diesem Fall tritt eine Diffusion von Atomen usw. in der Nachbarschaft der sich berührenden Teile durch Erhitzen auf, und die Diffusionsteile werden metallisiert, um eine Metallschicht zu bilden.When the protruding electrode of the recording element substrate and the conductor pattern of the driving element substrate (of the conductor pattern, the part to be connected to the protruding electrode of the recording element substrate is hereinafter referred to only as the connecting part) to be connected to each other comprise the same kind of pure metal, the layer to be formed by metallization develops to acquire the same kind of crystalline structure of the protruding electrode of the recording element substrate or the conductor pattern of the driving element substrate. As the method of metallization, for example, after the bump-like electrode of the recording element substrate is brought into contact with the connecting part of the driving element substrate corresponding to the above-mentioned protruding electrode, the contacting parts may be heated to an appropriate temperature. In this case, diffusion of atoms, etc. occurs in the vicinity of the contacting parts by heating, and the diffusion parts are metallized to form a metal layer.
Wenn die vorstehende Elektrode des Aufzeichnungselementsubstrats und das Verbindungsteil des Treiberelementsubstrats, die miteinander zu verbinden sind, unterschiedliche Arten von reinen Metallen umfassen, wird die auszubildende Verbindungsschicht eine Legierung der beiden Metalle. Als die Methode zur Legierungsbildung können, ähnlich wie oben beschrieben wurde, beispielsweise, nachdem die vorstehende Elektrode des Aufzeichnungselementsubstrats mit dem Verbindungsteil des Treiberelementsubstrats, das der genannten vorstehenden Elektrode entspricht, in Berührung gebracht sind, die in Berührung befindlichen Teile auf eine geeignete Temperatur erhitzt werden. In diesem Fall tritt eine Diffusion von Atomen usw. in der Nähe der in Berührung befindlichen Teile durch Erhitzen auf, wobei eine Legierungsschicht, die ein Mischkristall oder eine intermetallische Phase umfaßt, in der Nähe der sich berührenden Teile gebildet wird.When the projecting electrode of the recording element substrate and the connecting part of the driving element substrate to be connected to each other comprise different kinds of pure metals, the connecting layer to be formed becomes an alloy of the two metals. As the method of alloy formation, similarly to that described above, for example, after the projecting electrode of the recording element substrate is brought into contact with the connecting part of the driving element substrate corresponding to the above-mentioned projecting electrode, the contacted parts are heated to an appropriate temperature. In this case, diffusion of atoms, etc. occurs in the vicinity of the contacted parts by heating, whereby an alloy layer comprising a solid solution or an intermetallic phase is formed in the vicinity of the contacted parts.
Die Heiztemperatur kann vorzugsweise mit 200-350ºC angesetzt werden, wenn z. B. das Verbindungsteil (die vorstehende Elektrode) des Aufzeichnungselementsubstrats aus Au und das Verbindungsteil des Treiberelementsubstrats aus Al gebildet sind.The heating temperature may preferably be set at 200-350°C when, for example, the connecting part (the protruding electrode) of the recording element substrate is formed of Au and the connecting part of the driving element substrate is formed of Al.
Falls das eine Teil aus der vorstehenden Elektrode des Aufzeichnungselementsubstrats und dem Verbindungsteil des Treiberelementsubstrats, die miteinander zu verbinden sind, ein reines Metall und das andere eine Legierung umfaßt oder falls beide dieselbe Art einer Legierung oder unterschiedliche Arten von Legierungen umfassen, enthält die Verbindungsgrenzfläche eine Aluminiumlegierung.If one of the projecting electrode of the recording element substrate and the connecting part of the driving element substrate to be connected to each other comprises a pure metal and the other comprises an alloy, or if both comprise the same kind of alloy or different kinds of alloys, the connecting interface contains an aluminum alloy.
Hinsichtlich von gegenseitig vorstehenden Elektroden des Aufzeichnungselementsubstrats können der Fall, wenn die jeweiligen vorstehenden Elektroden dieselbe Art eines. Metalls oder einer Legierung umfassen, der Fall, wenn die jeweiligen Elektroden unterschiedliche Arten von Metallen oder Legierungen aufweisen, und andere Fälle einbezogen sein, jedoch wird in jedem Fall die obige Metallisierung oder Legierungsbildung, die oben beschrieben wurden, bewirkt. Andererseits ist dasselbe der Fall mit dem Verbindungsteil des Treiberelementsubstrats.Regarding mutually projecting electrodes of the recording element substrate, the case where the respective projecting electrodes comprise the same kind of metal or alloy, the case where the respective electrodes comprise different kinds of metals or alloys, and other cases may be included, but in any case, the above metallization or alloying described above is effected. On the other hand, the same is the case with the connecting part of the driving element substrate.
Die vorstehende Elektrode des Aufzeichnungselementsubstrats oder das Verbindungsteil des Treiberelementsubstrats können ein Metall oder eine Legierung an den in Berührung gebrachten Teilen der beiden sein, und sie können auch im Zustand von beispielsweise einem Metall, das mit einem anorganischen Material, z. B. Glas, ausgebildet ist, oder einem Metall, das mit einem organischen Material, wie z. B. Harz usw. ausgebildet ist, vorliegen.The protruding electrode of the recording element substrate or the connecting part of the driving element substrate may be a metal or an alloy at the contacted parts of the both, and they may also be in the state of, for example, a metal formed with an inorganic material such as glass or a metal formed with an organic material such as resin, etc.
Auch kann an der zu verbindenden Oberfläche eine galvanisierte Schicht ebenfalls vorgesehen sein, die ein Metall, das leicht zu einer Legierung auszubilden ist, oder eine Legierung umfaßt.A galvanized layer comprising a metal that is easily formed into an alloy or an alloy may also be provided on the surface to be joined.
Als die Beheizungsmethode können neben der Methode von beispielsweise der Druckadhäsion unter Wärme usw. auch die Innenbeheizungsmethoden, wie die Schallheizmethode, die HF-Induktionsheizmethode, die dielektrische HF-Heizmethode, die Mikrowellen-Heizmethode usw. oder andere Außenbeheizungsmethoden zur Anwendung kommen, und die obigen Beheizungsmethoden können auch in Kombination angewendet werden. In jeder der Beheizungsmethoden werden die Verbindungsteile der Treiberelementsubstrate direkt oder indirekt erhitzt, um ein Verbinden zu bewirken.As the heating method, in addition to the method of, for example, pressure adhesion under heat, etc., the internal heating methods such as the sonic heating method, the RF induction heating method, the RF dielectric heating method, the microwave heating method, etc. or other external heating methods may be used, and the above heating methods may also be used in combination. In each of the heating methods, the bonding parts of the driving element substrates are directly or indirectly heated to effect bonding.
(2) Verbinden nach anderen Methoden als der Metallisierung und/oder Legierungsbildung:(2) Joining by methods other than metallization and/or alloying:
Um ein Verbinden nach anderen Methoden als die obige Metallisierung oder Legierungsbildung zu bewirken, kann beispielsweise ein Verbinden durch Pressen des Verbindungsteils des Treiberelementsubstrats gegen die vorstehende Elektrode des Aufzeichnungselementsubstrats mittels einer geeigneten Einrichtung bewerkstelligt werden.To effect bonding by methods other than the above metallization or alloying, for example, bonding can be effected by pressing the bonding part of the driving element substrate against the protruding electrode of the recording element substrate by means of an appropriate means.
Als weitere Verbindungsmethoden können die Verbindungsmethoden unter Anwendung eines Haftmittels usw. einbezogen werden, d. h. , es stehen die Methoden zur Verfügung, wobei ein Verbinden durch Ankleben des Treiberelementsubstrats an die vorstehende Elektrode des Aufzeichnungselementsubstrats an mindestens einem Teil unter Ausschluß des Treiberelementsubstrats bewirkt wird.As other bonding methods, the bonding methods using an adhesive, etc. may be included, that is, the methods are available wherein bonding is effected by adhering the driving element substrate to the protruding electrode of the recording element substrate at least at a part excluding the driving element substrate.
Hinsichtlich des Verbindens zwischen dem Aufzeichnungselement und dem Treiberelementsubstrat sollte das Verbinden bevorzugterweise frei lösbar bewirkt werden.Regarding the bonding between the recording element and the driving element substrate, the bonding should preferably be effected freely detachably.
Die Aufzeichnungselement-Treibereinheit ist bei der vorliegenden Erfindung eine Einheit, die die in der Aufzeichnungselement-Baueinheit ausgebildeten Aufzeichnungselemente infolge der von außen eingegebenen Bildsignale betreibt. Die Aufzeichnungselement-Treibereinheit umfaßt das oben genannte Treiberelementsubstrat und das obige Aufzeichnungselementsubstrat (die Aufzeichnungselement-Baueinheit).The recording element driving unit in the present invention is a unit that drives the recording elements formed in the recording element assembly in response to the image signals input from the outside. The recording element driving unit comprises the above-mentioned driving element substrate and the above recording element substrate (the recording element assembly).
Die Tintenstrahleinheit besitzt einen Flüssigkeitskanal, der mit einer Ausstoßöffnung, um am Aufzeichnungselementsubstrat (an der Aufzeichnungselement-Baueinheit), das (die) ein Ausstoßen von Tinte ausführt, indem ermöglicht wird, daß die Energie des Aufzeichnungselements auf Tinte einwirkt, entwickelte Tinte auszustoßen. Die Gestalt, Abmessungen usw. des Flüssigkeitskanals können irgendwelche nach Wunsch sein.The ink jet unit has a liquid passage provided with a discharge port for discharging ink developed on the recording element substrate (recording element assembly) that performs ink discharge by allowing the energy of the recording element to act on ink. The shape, dimensions, etc. of the liquid passage may be any as desired.
Die Tintenstrahl-Treibereinheit ist eine Einheit, um durch die Ausstoßöffnung Tinte zufolge der von außen eingegebenen Bildsignale auszustoßen, und umfaßt eine Tintenstrahleinheit sowie ein Treiberelementsubstrat.The ink jet driving unit is a unit for discharging ink through the ejection port in accordance with the image signals input from the outside, and includes an ink jet unit and a driving element substrate.
Das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät ist bei dieser Erfindung ein Gerät, das ein Aufzeichnen ausführt, indem Tinte durch eine Ausstoßöffnung infolge von von außen eingegebenen Bildsignalen ausgestoßen und zum Haften der Tinte an einem Aufzeichnungspapier gebracht wird. Dieses Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät besitzt mindestens die obige Tintenstrahl-Treibereinheit und eine Einrichtung, um die Tintenstrahl-Treibereinheit zu lagern. Als der typische Vertreter des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts gibt es den sog. seriellen Abtasttyp (ein Drucken wird bewirkt, während sich der Druckkopf in einer hin- und hergehenden Weise in der Querrichtung mit Bezug zum Papier bewegt) und den Ganzzeilentyp (ein Aufzeichnen einer einzelnen Haupt-Abtastzeile wird gleichzeitig unter Anwendung eines Druckkopfes mit einer Haupt-Abtastzeilenbreite bewirkt). Die Fig. 5 und 6 zeigen ein Beispiel der hauptsächlichen Bauteile des Tintenstrahl- Aufzeichnungsgeräts dieser Erfindung, wobei die Fig. 5 den seriellen Abtasttyp und die Fig. 6 den Ganzzeilentyp veranschaulichen. In Fig. 5 ist mit 512 die Tintenstrahl-Treibereinheit bezeichnet.The ink jet recording apparatus in this invention is an apparatus which performs recording by discharging ink through a discharging port in response to image signals input from the outside and causing the ink to adhere to a recording paper. This ink jet recording apparatus has at least the above ink jet driving unit and means for supporting the ink jet driving unit. As the typical member of the ink jet recording apparatus, there are the so-called serial scanning type (printing is effected while the print head moves in a reciprocating manner in the transverse direction with respect to the paper) and the full line type (recording of a single main scanning line is effected simultaneously using a print head having a main scanning line width). Figs. 5 and 6 show an example of the main components of the ink jet recording apparatus of this invention, with Fig. 5 illustrating the serial scanning type and Fig. 6 illustrating the full-line type. In Fig. 5, 512 denotes the ink jet driving unit.
Die vorliegende Erfindung entfaltet ihren Effekt insbesondere bei einer sehr langen Tintenstrahl-Treibereinheit, und deshalb ist es vorzuziehen, den Ganzzeilentyp anzuwenden.The present invention exhibits its effect particularly in a very long ink jet driving unit, and therefore it is preferable to adopt the full line type.
(1) Da bei dieser Erfindung eine vorstehende Elektrode am Anschlußteil des Aufzeichnungselementsubstrats (der Aufzeichnungselement-Baueinheit) vorgesehen ist, kann eine elektrische Kopplung hoher Zuverlässigkeit bewirkt werden, indem das genannte Aufzeichnungselementsubstrat und Treiberelementsubstrat unmittelbar verbunden werden.(1) In this invention, since a protruding electrode is provided at the connecting part of the recording element substrate (the recording element assembly), electrical coupling of high reliability can be effected by directly connecting the above-mentioned recording element substrate and driving element substrate.
Demzufolge ist es möglich geworden zuzulassen, daß die Verbindungsteile des Aufzeichnungselement- sowie des Treiberelementsubstrats mit hoher Dichte vorhanden sind, wodurch eine höhere Verdichtung möglich wird.As a result, it has become possible to allow the connecting portions of the recording element and the driving element substrate to be present at a high density, thereby enabling higher density.
Darüber hinaus wird selbst in einer sehr langen Einheit eine Miniaturisierung ermöglicht.In addition, miniaturization is possible even in a very long unit.
Weil überhaupt kein Teil für einen elektrischen Anschluß erforderlich ist, wird es auch möglich, die Dicke der Einheit und deren Kosten zu vermindern.Because no part is required for electrical connection at all, it also becomes possible to reduce the thickness of the unit and its cost.
Weil ferner die Menge der für die vorstehende Elektrode des Aufzeichnungselementsubstrats verwendeten Metallelemente klein ist, wird es, selbst wenn ein teures Metallteil verwendet werden mag, möglich, die Kosten zu verringern.Furthermore, since the amount of metal elements used for the protruding electrode of the recording element substrate is small, even if an expensive metal part may be used, it becomes possible to reduce the cost.
Darüber hinaus wird es durch Anordnen der Aufzeichnungselemente und der Leiterstrukturen entsprechend den Aufzeichnungselementen in einer um Eins größeren Anzahl oder mit mehr als der notwendigen Anzahl oder ferner durch Vorsehen der Treiberelemente oder der Leiterstrukturen des Treiberselementsubstrats in einer um Eins größeren Anzahl oder mit mehr als der notwendigen Anzahl selbst im Fall einer sehr langen Vorrichtung möglich, ein Verbinden zwischen dem Aufzeichnungselementsubstrat sowie dem Treiberelementsubstrat ohne eine genaue Einstellung oder ohne eine Einstellung mit hoher Präzision falls überhaupt durchzuführen.Furthermore, by arranging the recording elements and the conductor patterns corresponding to the recording elements in a number one or more than the necessary number, or further by providing the driving elements or the conductor patterns of the driving element substrate in a number one or more than the necessary number, it becomes possible to achieve connection between the recording element substrate and the driver element substrate without performing precise adjustment or without performing adjustment with high precision, if at all.
Insbesondere wenn das Blasen-Tintenstrahlsystem als das Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem verwendet wird, so kann eine genaue Einstellung nur unter Schwierigkeiten vorgenommen werden, weil eine Verdrahtung mit höherer Dichte erforderlich ist. Jedoch kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine solche genaue Einstellung mit äußerster Leichtigkeit selbst im Fall einer derart hochdichten Verdrahtung ausgeführt werden.Particularly, when the bubble ink jet system is used as the ink jet recording system, accurate adjustment can be made with difficulty because higher density wiring is required. However, according to the present invention, such accurate adjustment can be carried out with utmost ease even in the case of such high density wiring.
Weil ferner bei dieser Erfindung das Aufzeichnungselementsubstrat und das Treiberelementsubstrat frei lösbar miteinander verbunden werden können, kann das Treiberelementsubstrat ohne weiteres abgetrennt und folglich auch ohne Schwierigkeiten ausgetauscht werden.Furthermore, in this invention, since the recording element substrate and the driving element substrate can be freely detachably bonded to each other, the driving element substrate can be easily separated and thus also replaced without difficulty.
(2) Bei der vorliegenden Erfindung werden ohne Ausbildung einer gemeinsamen Elektrode an der Aufzeichnungselementeinheit jeweilige individuelle Leiterstrukturen ausgestaltet, es werden auch Verbindungsteile an diesen Leiterstrukturen ausgebildet, und ferner wird eine Leiterstruktur, die die gemeinsame Elektrode auf der Seite des Treiberelementsubstrats wird, mit einem höheren Freiheitsgrad in der Konstruktion ausgebildet, und das Verbindungsteil der Leiterstruktur auf der Seite der Aufzeichnungselement-Baueinheit wird mit der gemeinsamen Elektrode verbunden. Mit einer derartigen Ausgestaltung kann eine weitere Miniaturisierung der Aufzeichnungselement-Baueinheit oder der Aufzeichnungselement-Treibereinheit bewirkt werden.(2) In the present invention, without forming a common electrode on the recording element unit, respective individual conductor patterns are formed, connecting parts are also formed on these conductor patterns, and further, a conductor pattern which becomes the common electrode on the side of the driving element substrate is formed with a higher degree of freedom in design, and the connecting part of the conductor pattern on the side of the recording element assembly is connected to the common electrode. With such a configuration, further miniaturization of the recording element assembly or the recording element driving unit can be achieved.
Da große Ströme durch die gemeinsame Elektrode fließen, ist eine Dimension zu einem gewissen Grad (Dicke und Breite) zur Unterdrückung eines Widerstands klein zu halten, und weil die Abmessung der gemeinsamen Elektrode auch größer wird, wenn sich die Anzahl der Aufzeichnungselemente erhöht, war die Abmessung der gemeinsamen Elektrode in der Aufzeichnungselement- Baueinheit mit einer sehr langen und hochdichten Verdrahtung nicht vernachlässigbar. Durch Herbeiführen einer Ausgestaltung, um eine gemeinsame Elektrode auf der Seite des Treiberelementsubstrats mit höherer Konstruktionsfreiheit zu bilden, und durch Bewirken einer Verbindung des Verbindungsteils der gemeinsamen Elektrode mit dem Verbindungsteil auf der Seite der Aufzeichnungselement-Baueinheit wird es jedoch möglich, in hohem Ausmaß die Aufzeichnungselement-Baueinheit sowie die Aufzeichnungselement-Treibereinheit, die Tintenstrahleinheit, die Tintenstrahl-Treibereinheit und das Tintenstrahlgerät durch deren Verwendung zu miniaturisieren.Since large currents flow through the common electrode, a dimension to a certain extent (thickness and width) is to be kept small to suppress resistance, and because the dimension of the common electrode also becomes larger when the number of recording elements increases, the Dimension of the common electrode in the recording element assembly with a very long and high-density wiring is not negligible. However, by making a design to form a common electrode on the driving element substrate side with higher design freedom and by making the connection part of the common electrode connected to the connection part on the recording element assembly side, it becomes possible to greatly miniaturize the recording element assembly as well as the recording element driving unit, the ink jet unit, the ink jet driving unit and the ink jet apparatus by using them.
Insbesondere ist eine derartige Ausgestaltung sehr wirkungsvoll, wenn der Tintenstrahl ein Blasentintenstrahl ist, weil eine Verdrahtung mit höherer Dichte gefordert wird.In particular, such a configuration is very effective when the ink jet is a bubble ink jet because higher density wiring is required.
Wenn die Verbindungsmethode des Standes der Technik, z. B. die Drahtbondtechnik, angewendet wird, so ist es im wesentlichen unmöglich gewesen, eine Leiterstruktur auszubilden, die die gemeinsame Elektrode auf der Seite des Treiberelementsubstrats wird, und die individuellen, am Aufzeichnungselementsubstrat ausgebildeten Leiterstrukturen mit der Leiterstruktur der gemeinsamen Elektrode elektrisch zu verbinden. Weil die Zuverlässigkeit des Verbindungsteils schlechter als im Fall dieser Erfindung ist, liegt, wenn die Anzahl der Verbindungsteile übermäßig erhöht wird, das Problem vor, daß die Zuverlässigkeit der Einheit als Ganze erniedrigt wird, oder liegt das Problem vor, daß in nachteiliger Weise die Aufzeichnungselement-Treibereinheit usw. vergrößert werden, wenn die Anzahl der Verbindungsteile mehr ist. Im Gegensatz hierzu werden sich bei der vorliegenden Erfindung, weil ein Verbindungsteil, das eine vorstehend ausgebildete Elektrode besitzt, vorhanden ist, selbst in dem Fall, da eine Leiterstruktur, welche zur gemeinsamen Elektrode wird, auf der Seite des Treiberelementsubstrats vorgesehen wird, keine solchen Probleme ergeben, daß die Zuverlässigkeit einer Verbindung zwischen den obigen individuellen Leiterstrukturen und der Leiterstruktur der gemeinsamen Elektrode insgesamt herabgesetzt wird oder daß die Aufzeichnungselement-Treibereinheit usw. vergrößert werden.When the prior art connection method such as wire bonding is used, it has been substantially impossible to form a conductor pattern which becomes the common electrode on the side of the driving element substrate and to electrically connect the individual conductor patterns formed on the recording element substrate to the conductor pattern of the common electrode. Because the reliability of the connection part is inferior to that in the case of this invention, if the number of connection parts is excessively increased, there is a problem that the reliability of the unit as a whole is lowered, or there is a problem that the recording element driving unit, etc. are disadvantageously increased if the number of connection parts is more. In contrast, in the present invention, since a connection part having a protrudingly formed electrode is provided, even in the case where a conductor pattern which becomes the common electrode is provided on the side of the driving element substrate, no problems such that the reliability of connection between the above individual conductor patterns and the conductor pattern of the common electrode as a whole, or that the recording element driving unit, etc. are increased in size.
(3) Bei der vorliegenden Erfindung ist es bei Ausbildung der vorstehenden Elektrode des Verbindungsteils der Aufzeichnungselement-Baueinheit unter Verwendung von Leiterstrukturen der Aufzeichnungselement-Baueinheit in den Schritten der Herstellung der genannten vorstehenden Elektrode nicht erforderlich, die bei der Elektroplattiermethode allgemein verwendete Zwischenleitschicht, die die Elektrode werden soll, auszubilden. Dadurch können die Herstellungsschritte vereinfacht werden, und das Material zur Ausbildung der elektroplattierten Zwischenleitschicht wird unnötig, wodurch die Materialkosten verringert werden können. Insbesondere ist bei der Methode nach dem Stand der Technik für ein sehr langes Aufzeichnungselementsubstrat (eine sehr lange Aufzeichnungselement-Baueinheit) eine große Menge an Materialien zur Ausbildung der elektroplattierten Zwischenleitschicht notwendig, und deshalb ist die vorliegende Erfindung sehr effektvoll.(3) In the present invention, when the protruding electrode of the connecting part of the recording element assembly is formed using conductor patterns of the recording element assembly, in the steps of manufacturing the above protruding electrode, it is not necessary to form the intermediate conductive layer to be the electrode, which is generally used in the electroplating method. Therefore, the manufacturing steps can be simplified, and the material for forming the electroplated intermediate conductive layer becomes unnecessary, whereby the material cost can be reduced. In particular, in the prior art method, for a very long recording element substrate (a very long recording element assembly), a large amount of materials for forming the electroplated intermediate conductive layer is necessary, and therefore the present invention is very effective.
Auch kann, wenn das Elektroplattieren unter Anwendung der Leiterstruktur als die Elektrode ausgeführt wird, eine vorstehende Elektrode von konvexer Querschnittsgestalt an ihrem freien Ende ausgebildet werden, und deshalb kann der Kontaktwiderstand während einer Druckberührung niedriger gemacht werden. Wenn eine elektroplattierte Zwischenleitschicht als die Elektrode verwendet wird, wird die Querschnittsgestalt des freien Endes der vorstehenden Elektrode konkav. Selbst wenn die Querschnittsgestalt des freien Endes der vorstehenden Elektrode konkav sein mag, liegt der Kontaktwiderstand während einer Druckberührung praktisch innerhalb eines hinreichend zulässigen Bereichs. Jedoch kann nach den Untersuchungen der Erfinder dieser Erfindung der Kontaktwiderstand weiter kleiner gemacht werden, wenn die Gestalt eher konvex als konkav ist.Also, when electroplating is carried out using the conductor structure as the electrode, a protruding electrode of a convex cross-sectional shape can be formed at its free end, and therefore the contact resistance during pressure contact can be made lower. When an electroplated interconductive layer is used as the electrode, the cross-sectional shape of the free end of the protruding electrode becomes concave. Even though the cross-sectional shape of the free end of the protruding electrode may be concave, the contact resistance during pressure contact is practically within a sufficiently allowable range. However, according to the study of the inventors of this invention, the contact resistance can be made further smaller if the shape is convex rather than concave.
Mit anderen Worten ist das Elektroplattieren unter Verwendung der Leiterstruktur als die Elektrode sehr erwünscht, weil ein Aufzeichnungselementsubstrat (eine Aufzeichnungselement-Baueinheit), das (die) imstande ist, eine elektrische Verbindung mit einem kleineren Kontaktwiderstand als im Fall einer Erzeugung einer Elektrode durch Ausbildung einer elektroplattierten Zwischenleitschicht zu gewährleisten, billiger als im Fall einer Erzeugung einer Elektrode durch Ausbildung einer elektroplattierten Zwischenleitschicht erhalten werden kann.In other words, electroplating using the conductor pattern as the electrode is highly desirable because a recording element substrate (a recording element assembly) capable of ensuring electrical connection with a smaller contact resistance than in the case of forming an electrode by forming an electroplated interconductive layer can be obtained at a lower cost than in the case of forming an electrode by forming an electroplated interconductive layer.
(4) Bei der vorliegenden Erfindung kann durch Vorsehen einer Isolierschicht oder eines Isolierfilms von neuem an der Schutzschicht des Aufzeichnungselementsubstrats des Standes der Technik eine vorstehende Elektrode mit großer Fußlänge als die vorstehende Elektrode ausgestaltet werden, die das Verbindungsteil des Aufzeichnungselementsubstrats bildet, wobei eine Abweichung in der Position des freien Endes der obigen vorstehenden Elektrode, die durch eine Wölbung oder Unebenheit der Oberfläche des genannten Aufzeichnungselementsubstrats während der Druckberührung des Verbindungsteils des genannten Aufzeichnungselementsubstrats mit dem Verbindungsteil des Treiberelementsubstrats verursacht wird, absorbiert werden kann, um weiter die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem Aufzeichnungselementsubstrat und dem Treiberelementsubstrat zu steigern.(4) In the present invention, by providing an insulating layer or an insulating film newly on the protective layer of the prior art recording element substrate, a protruding electrode having a long root length can be configured as the protruding electrode forming the connecting part of the recording element substrate, whereby a deviation in the position of the free end of the above protruding electrode caused by a warpage or unevenness of the surface of said recording element substrate during the press-contact of the connecting part of said recording element substrate with the connecting part of the drive element substrate can be absorbed to further increase the reliability of the electrical connection between the recording element substrate and the drive element substrate.
Der Grund hierfür wird nachstehend im einzelnen beschrieben.The reason for this is described in detail below.
Das Aufzeichnungselement- und das Treiberelementsubstrat sollten in am meisten erwünschter Weise eine völlig ebene Platte ohne eine Wölbung oder Unebenheit sein, denn dann kann ein Verbinden leicht bewirkt werden, und deshalb kann die Zuverlässigkeit in der elektrischen Verbindung ohne Schwierigkeiten erlangt werden.The recording element and driving element substrates should most desirably be a completely flat plate without any warpage or unevenness, because then bonding can be easily effected and therefore reliability in electrical connection can be obtained without difficulty.
Jedoch sind elektrische Leiterplatten im allgemeinen nicht ebene Platten, sondern liegt eine Wölbung oder Unebenheit mehr oder weniger vor. Auch kann eine Wölbung manchmal durch eine Wärmeerzeugung während des Betreibens hervorgerufen werden. Wenn ein Substrat mit großer Wölbung oder Unebenheit verwendet wird, so besteht eine Gefahr, daß eine fehlerhafte Verbindung am elektrischen Anschluß zwischen dem Aufzeichnungselementsubstrat und dem Treiberelementsubstrat auftreten kann. Um eine fehlerhafte Verbindung zu verhindern, ist es notwendig, die Verbindung stabil zu machen oder ein Substrat ohne Krümmung oder Unebenheit (oder das schwierig gekrümmt wird) zu verwenden, jedoch schließt ein solches Verfahren das Problem ein, daß erhöhte Kosten herausgefordert werden.However, electric circuit boards are generally not flat boards, but warp or unevenness is more or less present. Also, warp may sometimes be caused by heat generation during operation. If a substrate having large warp or unevenness is used, there is a fear that faulty connection may occur at the electrical connection between the recording element substrate and the driving element substrate. In order to prevent faulty connection, it is necessary to make the connection stable or to use a substrate without warp or unevenness (or which is difficult to be curved), but such a method involves the problem of challenging increased costs.
Die vorliegende Erfindung verbessert die Zuverlässigkeit in der elektrischen Verbindung gegenüber dem Stand der Technik in einem größeren Ausmaß, und der Einfluß aus einer Wölbung und Unebenheit ist im Vergleich mit dem Stand der Technik weitaus kleiner. Demzufolge rührt im allgemeinen kein derartiges Problem hieraus. Wenngleich jedoch der Einfluß aus einer Wölbung größer wird, wenn die Aufzeichnungselement-Baueinheit in der Längsrichtung länger ist, kann die Aufzeichnungselement-Baueinheit dieser Erfindung ihren Vorteil entfalten, wenn die Erstreckung in der Längsrichtung größer ist, und deshalb kann es mit Blick auf die Möglichkeit einer Forderung zu einer Vergrößerung des Aufzeichnungspapierformats in der Zukunft als notwendig angesehen werden, die Technik zur Verfügung zu haben, um den Einfluß aus einer Wölbung des Substrats usw. zu beseitigen.The present invention improves the reliability in electrical connection to a greater extent than the prior art, and the influence from warpage and unevenness is much smaller as compared with the prior art. Accordingly, no such problem generally arises. However, although the influence from warpage becomes larger as the recording element assembly is longer in the longitudinal direction, the recording element assembly of this invention can exhibit its advantage as the length in the longitudinal direction is longer, and therefore, in view of the possibility of a demand for enlargement of the recording paper size in the future, it may be considered necessary to have the technology to eliminate the influence from warpage of the substrate, etc.
Die Erfinder haben intensiv Untersuchungen angestellt, um diese Aufgabe zu lösen, und daraus folgend die Idee bekommen, daß die obige Aufgabe gelöst werden kann, indem eine vorstehende Elektrode durch eine Schicht mit großer Filmdicke hindurch ausgebildet wird, um die Wölbung und die Unebenheit des Substrats zu absorbieren.The inventors have intensively studied to solve this problem and consequently got the idea that the above problem can be solved by forming a protruding electrode through a layer having a large film thickness to absorb the warpage and unevenness of the substrate.
Zu diesem Zweck versuchten die Erfinder zuerst, eine fehlerhafte Verbindung zu verbessern, indem die Dicke der Schutzschicht, z. B. einer oxydationsbeständigen Schicht, einer tintenresistenten Schicht usw., die bei dem Aufzeichnungselementsubstrat des Standes der Technik vorgesehen ist, größer gemacht wird. Jedoch konnte gemäß dieser Technik kein ausreichender Effekt erhalten werden. Demzufolge haben die Erfinder Untersuchungen hinsichtlich dieses Grundes angestellt und daraus folgend die nachstehenden Hinweise erlangt.For this purpose, the inventors first tried to improve defective connection by making the thickness of the protective layer such as an oxidation-resistant layer, an ink-resistant layer, etc. provided in the prior art recording element substrate larger. However, a sufficient effect could not be obtained according to this technique. Accordingly, the inventors made investigations into this reason and consequently obtained the following findings.
(1) Gemäß den Untersuchungen durch die Erfinder beträgt eine Wölbung oder Unebenheit des Aufzeichnungselementsubstrats allgemein etwa einige zehn Mikron bis einige hundert Mikron. Auch ist gemäß den Untersuchungen der Erfinder, um eine solche Krümmung oder Unebenheit ausreichend aufzunehmen, eine Schicht mit mindestens einer Filmdicke, die dieser Wölbung oder Unebenheit vergleichbar ist, erforderlich. Es ist jedoch dem Wesen nach unmöglich, eine Schutzschicht, z. B. eine oxydationsbeständige Schicht, zu einer Filmdicke von einigen hundert Mikron auszubilden. Da die oxydationsbeständige Schicht ein Schutzfilm eines wärmeerzeugenden Elements ist, wird beispielsweise, wenn die Filmdicke größer gemacht wird, die Wärmeübergangsleistung erniedrigt, und deshalb ist es erforderlich, die angelegte Spannung größer zu machen; weil jedoch die Widerstandsleistung des wärmeerzeugenden Widerstandsmaterials beschränkt ist, ist es schwierig, die Dicke auf eine bestimmte Höhe oder höher zu bringen.(1) According to the inventors' investigation, a warp or unevenness of the recording element substrate is generally about several tens of microns to several hundred microns. Also, according to the inventors' investigation, in order to sufficiently accommodate such a warp or unevenness, a layer having at least a film thickness comparable to that warp or unevenness is required. However, it is inherently impossible to form a protective layer such as an oxidation-resistant layer to a film thickness of several hundred microns. For example, since the oxidation-resistant layer is a protective film of a heat-generating element, if the film thickness is made larger, the heat transfer performance is lowered, and therefore it is necessary to make the applied voltage larger; however, since the resistance performance of the heat-generating resistance material is limited, it is difficult to make the thickness a certain level or higher.
(2) Auch haben die Erfinder herausgefunden, daß es nicht vorzuziehen ist, eine Wölbung oder Unebenheit dadurch aufzunehmen, daß die Dicke der Schutzschicht, wie der oxydationsbeständigen oder der tintenresistenten Schicht usw., größer gemacht wird, weil die Schicht zur Aufnahme der Wölbung oder Unebenheit auch in der von der oxydationsbeständigen oder der hintenresistenten Schicht geforderten Charakteristik unterschiedlich ist. Für eine oxydationsbeständige Schicht wird gefordert, daß sie eine Sauerstoffsperrschicht, Wärmeleitfähigkeit, Wärmebeständigkeit sowie keinen Fehler usw. hat, und zu diesem Zweck kann sie bevorzugterweise aus einem anorganischen Material gebildet werden. Andererseits wird für eine tintenresistente Schicht gefordert, daß sie keinen Fehler, Tintenresistenz (ausgezeichnetes Adhäsionsvermögen für Tinte oder schwierigen Qualitätsverfall in Tinte), Wärmebeständigkeit usw. hat. Im Unterschied hierzu wird als Ergebnis der Untersuchungen seitens der Erfinder für die eine Wölbung oder Unebenheit aufnehmende Schicht gefordert, daß sie eine ausgezeichnete Isoliercharakteristik, Flexibilität, Plattierwiderstand, Adhäsionsvermögen usw. sowie einen kleinen Wärmedehnungskoeffizienten und die Fähigkeit zu einer dickeren Filmbildung besitzt. Zufolge den Untersuchungen der Erfinder ist es äußerst schwierig, eine Schicht, die sowohl die für die Schicht geforderten kennzeichnenden Eigenschaften zur Absorption einer Wölbung oder Unebenheit als auch die für eine oxydationsbeständige oder tintenresistente Schicht geforderten Eigenschaften besitzt zu bilden.(2) Also, the inventors have found that it is not preferable to accommodate a warpage or unevenness by making the thickness of the protective layer such as the oxidation-resistant layer or the ink-resistant layer, etc., larger, because the layer for accommodating the warpage or unevenness is also different in the characteristic required from the oxidation-resistant layer or the back-resistant layer. An oxidation-resistant layer is required to have an oxygen barrier layer, thermal conductivity, heat resistance and no defect, etc., and for this purpose, it may preferably be formed of an inorganic material. On the other hand, an ink-resistant layer is required to have no defect, ink resistance (excellent adhesiveness to ink or difficult deterioration in ink), heat resistance, etc. In contrast, as a result of the inventors' investigations, the warpage or unevenness absorbing layer is required to have excellent insulating characteristics, flexibility, plating resistance, adhesiveness, etc., as well as a small thermal expansion coefficient and the ability to form a thicker film. According to the inventors' investigations, it is extremely difficult to form a layer having both the characteristics required for the warpage or unevenness absorbing layer and the characteristics required for an oxidation-resistant or ink-resistant layer.
Aus den obigen Gründen hatten die Erfinder den Gedanken, daß die Schutzschicht des Standes der Technik sowie die Schicht zur Absorption einer Wölbung oder Unebenheit getrennt ausgebildet werden sollten, und sie erlangten die Kenntnis, daß es vorzuziehen ist, eine neue Isolierschicht zur Absorption einer Wölbung oder Unebenheit vorzusehen.For the above reasons, the inventors thought that the protective layer of the prior art and the layer for absorbing a warp or unevenness should be formed separately, and they came to know that it is preferable to provide a new insulating layer for absorbing a warp or unevenness.
Auch unternahmen die Erfinder weitere Untersuchungen und erlangten die Idee, daß der Einfluß aus einer Wölbung oder Unebenheit des Substrats durch Ausbildung eines neuen Films mittels Auftragens eines Isolierfilms auf den Schutzfilm und Ausbildens einer vorstehenden Elektrode mit langer Fußlänge unter Verwendung von diesem vermieden werden kann. Ferner stellten die Erfinder Untersuchungen hinsichtlich der Methode zur Durchführung des Schritts eines Auftragens eines Isolierfilms mit niedrigen Kosten an, und sie fanden als Folge heraus, daß im wesentlichen keine genaue Einstellung eines Isolierfilms gefordert wird, wenn eine große Anzahl von Durchgangslöchern am Verbindungsteil und darum herum ausgestaltet wird.Also, the inventors made further investigations and obtained the idea that the influence from warpage or unevenness of the substrate can be avoided by forming a new film by applying an insulating film on the protective film and forming a protruding electrode with a long foot length using it. Furthermore, the inventors made investigations on the method of performing the step of applying an insulating film at a low cost and, as a result, found that no precise adjustment of an insulating film is substantially required when a large number of through holes are formed at and around the connecting part.
Als ein Beispiel dieser Erfindung soll die Aufzeichnungselement-Baueinheit, die im wesentlichen dieselbe Ausgestaltung wie in Fig. 19(a) sowie 19(b) hat und die eine vorstehend ausgebildete Elektrode für die Einzelelektroden 1504 besitzt, beschrieben werden.As an example of this invention, the recording element assembly having substantially the same configuration as in Figs. 19(a) and 19(b) and having a protruding electrode for the individual electrodes 1504 will be described.
Die Fertigungsschritte der Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß diesem Beispiel werden nachstehend erläutert.The manufacturing steps of the recording element assembly according to this example are explained below.
Die Fig. 2A-2F sind schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Beispiels der Fertigungsschritte der Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.Figs. 2A-2F are schematic diagrams for explaining an example of the manufacturing steps of the recording element assembly according to the present invention.
(1) Zuerst werden eine HfB&sub2;-Schicht 202 mit 350 · 10&supmin;¹&sup0; m (350 Å), eine Ti-Schicht (die in Fig. 2A weggelassen ist) mit 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (50 Å) und eine Al-Schicht 203 mit 6000 · 10&supmin;¹&sup0; m (6000 Å) an der gesamten Substratoberfläche 201 nach der Zerstäubungstechnik ausgebildet (Fig. 2A).(1) First, a HfB₂ layer 202 of 350 x 10⁻¹⁰ m (350 Å), a Ti layer (which is omitted in Fig. 2A) of 50 x 10⁻¹⁰ m (50 Å), and an Al layer 203 of 6000 x 10⁻¹⁰ m (6000 Å) are formed on the entire substrate surface 201 by the sputtering technique (Fig. 2A).
(2) Zur Ausbildung der Leiterstruktur wird ein Decklack auf den in (1) gebildeten Film aufgetragen, dann durch Belichten und Entwickeln mittels der Photolithographietechnik strukturiert, und ferner wird das Al/Ti/HfB&sub2; geätzt, um eine Verdrahtung zu bilden. Der Decklack wird nach dem Ätzen abgeschält.(2) To form the wiring pattern, a topcoat is applied on the film formed in (1), then patterned by exposure and development using the photolithography technique, and further, the Al/Ti/HfB2 is etched to form a wiring. The topcoat is peeled off after etching.
(3) Am gemäß oben (2) ausgebildeten Al/Ti/HfB&sub2;-Schaltungselektrodensubstrat wird ein Decklack unter Verwendung derselben Photolithographietechnik wie in (2) strukturiert, und ferner wird Al zum Teil durch Ätzen beseitigt, um ein Heizelementteil zu bilden. Der Decklack wird nach dem Ätzen abgeschält (Fig. 2B).(3) On the Al/Ti/HfB2 circuit electrode substrate formed in the above (2), a resist is patterned using the same photolithography technique as in (2), and further, Al is partially removed by etching to form a heater part. The resist is peeled off after etching (Fig. 2B).
(4) Eine SiO&sub2;-Schicht 204 mit 9000 · 10&supmin;¹&sup0; m (9000 Å) als die hitze- und oxydationsbeständige und die zwischenliegende Isolierschicht, eine Ta&sub2;O&sub5;-Schicht (die in Fig. 2C weggelassen ist) mit 500 · 10&supmin;¹&sup0; m (500 Å) als die SiO&sub2;-Ta-Adhäsionsschicht und eine Ta-Schicht 205 mit 5000 · 10&supmin;¹&sup0; m (5000 Å) als die gegen Kavitation widerstandsfähige Schicht werden an der gesamten Substratfläche durch ein kontinuierliches Zerstäuben ausgebildet.(4) A SiO₂ layer 204 of 9000 × 10⁻¹⁰ m (9000 Å) as the heat and oxidation resistant and intermediate insulating layer, a Ta₂O₅ layer (omitted in Fig. 2C A SiO2-Ta adhesion layer 205 of 500 x 10⁻¹⁰ m (500 Å) and a Ta layer 205 of 5000 x 10⁻¹⁰ m (5000 Å) as the cavitation resistant layer are formed on the entire substrate surface by continuous sputtering.
(5) Gemäß derselben Methode wie oben bei (2) wird ein Decklack strukturiert und Ta teilweise durch Ätzen entfernt, um eine Ta-Struktur zu bilden. Der Decklack wird nach dem Ätzen abgeschält (Fig. 2C).(5) According to the same method as in (2) above, a top resist is patterned and Ta is partially removed by etching to form a Ta pattern. The top resist is peeled off after etching (Fig. 2C).
(6) Nach derselben Methode wie oben bei (2) wurde ein Decklack strukturiert und eine SiO&sub2;-Strukturierung durch teilweises Entfernen von SiO&sub2; durch Ätzen bewirkt. Der Decklack wurde nach dem Atzen abgetragen (Fig. 2D).(6) Following the same method as in (2) above, a topcoat was patterned and SiO2 patterning was achieved by partially removing SiO2 by etching. The topcoat was stripped after etching (Fig. 2D).
(7) Ein organischer Isolierfilm 206 mit 2,5 µm als die tintenbeständige Schicht und die zwischenliegende Isolierschicht wird aufgetragen, und nach derselben Methode wie bei (2) wird eine Struktur ausgebildet oder wird durch Auftragen eines lichtempfindlichen organischen Isolierfilms mit 2,5 µm, an das sich eine Belichtung und Entwicklung anschließen, eine Struktur ausgestaltet (Fig. 2E).(7) An organic insulating film 206 of 2.5 µm as the ink-resistant layer and the intermediate insulating layer is coated, and a pattern is formed by the same method as in (2), or a pattern is formed by coating a photosensitive organic insulating film of 2.5 µm, followed by exposure and development (Fig. 2E).
(8) Als die elektroplattierte (in Fig. 2F weggelassene) Zwischenleitschicht wurden eine Gu-Schicht mit 3000 · 10&supmin;¹&sup0; m (3000 Å) und eine Ti-Schicht mit 500 · 10&supmin;¹&sup0; m (500 Å) an der gesamten Substratfläche ausgebildet.(8) As the electroplated intermediate conductive layer (omitted in Fig. 2F), a Gu layer of 3000 x 10⁻¹⁰ m (3000 Å) and a Ti layer of 500 x 10⁻¹⁰ m (500 Å) were formed on the entire substrate surface.
(9) Ein Decklack zur Ausbildung einer Galvanisierstruktur wird aufgetragen, belichtet und entwickelt.(9) A top coat to form a plating structure is applied, exposed and developed.
(10) Gemäß dem Elektroplattieren wird ein leitfähiges erhabenes Teil 207a, 207b mit beispielsweise Cu, Ni, Au, Cr, Rh usw. gebildet. Die Filmdicke wird mit einigen Mikron bis einigen zehn Mikron gefertigt. Letztlich wird der Decklack abgeschält (Fig. 2F).(10) According to the electroplating, a conductive raised part 207a, 207b is formed with, for example, Cu, Ni, Au, Cr, Rh, etc. The film thickness is made to be several microns to several tens of microns. Finally, the top coat is peeled off (Fig. 2F).
Ein typischer Fall der Herstellungsschritte dieses Beispiels ist oben beschrieben worden.A typical case of the manufacturing steps of this example has been described above.
Bei diesem Beispiel wird das erhabene Teil 207a, das nach (10) hergestellt wurde, das vorbereitete Verbindungsteil. Die Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung dieses Teils. Durch Verbinden dieses Teils mit dem Verbindungsteil eines anderen Substrats, wie in Fig. 1 gezeigt ist, kann eine elektrische Kopplung mit einem anderen Leitersubstrat (z. B. einem Treiberelementsubstrat) hergestellt werden.In this example, the raised part 207a prepared in (10) becomes the prepared connection part. Fig. 3 shows an enlarged view of this part. By connecting this part to the connection part of another substrate as shown in Fig. 1, electrical coupling with another conductor substrate (e.g., a driving element substrate) can be established.
Somit kann gemäß diesem Beispiel allein durch Verbinden mit einem anderen Schaltungssubstrat, z. B. einem Treiberelementsubstrat usw., eine elektrische Kopplung der Substrate mit einer hohen Zuverlässigkeit bewirkt werden.Thus, according to this example, only by connecting to another circuit substrate, e.g., a drive element substrate, etc., electrical coupling of the substrates can be effected with high reliability.
Im obigen Beispiel 1 wurde die Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß einem typischen Fall dieser Erfindung beschrieben. Beispiele der Aufzeichnungselement-Treibereinheit, der Tintenstrahleinheit, der Tintenstrahl-Treibereinheit und des Tintenstrahlgeräts gemäß dieser Erfindung werden hier jeweils beschrieben.In the above Example 1, the recording element assembly according to a typical case of this invention was described. Examples of the recording element driving unit, the ink jet unit, the ink jet driving unit and the ink jet apparatus according to this invention are described here, respectively.
Die Aufzeichnungselement-Treibereinheit gemäß diesem Beispiel wird durch Verbinden eines Treiberelementsubstrats mit der Aufzeichnungselement-Baueinheit, die, wie im obigen Beispiel 1 beschrieben wurde, hergestellt wurde, gebildet und nimmt eine Ausgestaltung an, wie in Fig. 1 gezeigt ist. In dieser Figur sind 104 ein Aufzeichnungselementsubstrat (d. h. die Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß dem Beispiel 1), 105 ein Treiberelementsubstrat und 106 ein Treiberelement.The recording element driving unit according to this example is formed by bonding a driving element substrate to the recording element assembly manufactured as described in Example 1 above, and takes a configuration as shown in Fig. 1. In this figure, 104 is a recording element substrate (i.e., the recording element assembly according to Example 1), 105 is a driving element substrate, and 106 is a driving element.
Nachfolgend werden die Tintenstrahleinheit und die Tintenstrahl-Treibereinheit gemäß diesem Beispiel beschrieben. Die Tintenstrahleinheit nach diesem Beispiel hat einen Flüssigkeitskanal, der mit einer an dem nach dem obigen Beispiel hergestellten Aufzeichnungselement-Baueinheit ausgestalteten Ausstoßöffnung in Verbindung steht, und die Tintenstrahl-Treibereinheit besitzt ein Treiberelementsubstrat, das mit der Tintenstrahleinheit verbunden ist. Die Fig. 4 zeigt den typischen Fall der Tintenstrahleinheit sowie der Tintenstrahl- Treibereinheit nach diesem Beispiel. In Fig. 4 sind 408 die Tintenstrahleinheit gemäß dieser Erfindung, 405 ein Treiberelementsubstrat und 406 ein Treiberelement.The ink jet unit and the ink jet driving unit according to this example are described below. The ink jet unit according to this example has a liquid channel, which communicates with an ejection port formed on the recording element assembly manufactured in the above example, and the ink jet driving unit has a driving element substrate connected to the ink jet unit. Fig. 4 shows the typical case of the ink jet unit and the ink jet driving unit according to this example. In Fig. 4, 408 is the ink jet unit according to this invention, 405 is a driving element substrate, and 406 is a driving element.
Schließlich soll das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät gemäß diesem Beispiel beschrieben werden. Die Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, die einen typischen Fall des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts gemäß dieser Erfindung zeigt. Nach der Fig. 5 wird ein Aufzeichnungsblatt 503 durch eine (nicht dargestellte) Papiertransportwalze den Blatttransportwalzen 501 sowie 502 zugeführt, die unter Einhaltung eines vertikalen vorbestimmten Abstandes zueinander angeordnet sind, und das Blatt wird in der Richtung eines Pfeils A ausgetragen.Finally, the ink jet recording apparatus according to this example will be described. Fig. 5 is a schematic diagram showing a typical case of the ink jet recording apparatus according to this invention. In Fig. 5, a recording sheet 503 is fed by a paper feed roller (not shown) to sheet feed rollers 501 and 502 which are arranged at a predetermined vertical distance from each other, and the sheet is discharged in the direction of an arrow A.
Auch ist ein Schlitten 510 vorgesehen, der sich vor dem genannten Aufzeichnungsblatt 503 längs der Führungsstange 513 bewegt. Wie gesagt wurde, ist am Schlitten 510 die Tintenstrahl-Treibereinheit 512 angebracht.Also, a carriage 510 is provided which moves in front of the above-mentioned recording sheet 503 along the guide rod 513. As mentioned, the ink jet driving unit 512 is mounted on the carriage 510.
Der genannte Schlitten 510 wird durch den Riementriebmechanismus 501 mittels eines (nicht dargestellten) Schlittenantriebsmotors in hin- und hergehender Weise betrieben.The aforementioned carriage 510 is driven in a reciprocating manner by the belt drive mechanism 501 by means of a carriage drive motor (not shown).
Während eines Aufzeichnens, das mit dem Betreiben des Schlittens 510 in der Breitenrichtung des Aufzeichnungsblatts 503 synchronisiert ist, wird ein Aufzeichnen bewirkt, während Tinte als Tröpfchen aus der Ausstoßöffnung der genannten Tintenstrahl-Treibereinheit zum Aufzeichnungsblatt 503 hin ausgestoßen wird. In der Tintenstrahl-Treibereinheit ist eine zur Seite des Aufzeichnungsblatts 503 hin gerichtete Ausstoßöffnung ausgebildet, und Tintentröpfchen fliegen in Übereinstimmung mit den Signalen vom Treiberelement aus der Ausstoßöffnung heraus.During recording synchronized with the operation of the carriage 510 in the width direction of the recording sheet 503, recording is effected while ink is ejected as droplets from the ejection port of the above-mentioned ink jet driving unit toward the recording sheet 503. In the ink jet driving unit, an ejection port directed toward the side of the recording sheet 503 is formed, and ink droplets fly in accordance with the signals from the driver element out of the ejection opening.
Die Fig. 6 zeigt ein weiteres Beispiel des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts;dieser Erfindung. Der Unterschied zwischen diesem Beispiel und dem obigen Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät liegt darin, daß die Tintenstrahl-Treibereinheit 512 dieses Beispiels Aufzeichnungselemente besitzt, die der Aufzeichnungsbreite des Aufzeichnungspapiers entsprechen. Demzufolge ist kein hin- und hergehendes Betreiben des Schlittens notwendig, und deshalb kann der Mechanismus einfach sein, wie auch ein Aufzeichnen mit hoher Geschwindigkeit möglich ist. Da bei diesem Beispiel eine sehr lange Einheit zur Anwendung kommt, ist der Effekt des Umsetzens dieser Erfindung in die Praxis enorm.Fig. 6 shows another example of the ink jet recording apparatus of this invention. The difference between this example and the above ink jet recording apparatus is that the ink jet driving unit 512 of this example has recording elements corresponding to the recording width of the recording paper. Accordingly, reciprocating operation of the carriage is not necessary, and therefore the mechanism can be simple, as well as high-speed recording is possible. Since a very long unit is used in this example, the effect of putting this invention into practice is enormous.
Als ein drittes Beispiel dieser Erfindung wird der Fall beschrieben, wobei keine gemeinsame Elektrode an der Aufzeichnungselement-Baueinheit vorgesehen ist.As a third example of this invention, the case will be described where no common electrode is provided on the recording element assembly.
Die Fig. 7 ist eine schematische Schnittdarstellung, die die Aufzeichnungselement-Baueinheit nach diesem Beispiel zeigt. In Fig. 7 sind 701 ein Tragelement, 702 eine HfB&sub2; -Schicht als die wärmeerzeugende Widerstandsschicht, 703 und 704 Einzelelektroden aus Al, 705a und 705b Leiterstrukturen aus Al, 706 eine SiO&sub2;-Schicht als die oxydationsbeständige und isolierende Schicht, 707 eine lichtempfindliche Polyimidschicht als die tintenresistente und die isolierende Schicht sowie 708 eine Ta-Schicht als die gegen Kavitation widerstandsfähige Schicht.Fig. 7 is a schematic sectional view showing the recording element assembly according to this example. In Fig. 7, 701 is a support member, 702 is an HfB₂ layer as the heat-generating resistance layer, 703 and 704 are single electrodes made of Al, 705a and 705b are conductor patterns made of Al, 706 is an SiO₂ layer as the oxidation-resistant and insulating layer, 707 is a photosensitive polyimide layer as the ink-resistant and insulating layer, and 708 is a Ta layer as the cavitation-resistant layer.
Im folgenden wird ein typischer Fall der Herstellungsschritte der Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß diesem Beispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 8A-8G beschrieben.A typical case of the manufacturing steps of the recording element assembly according to this example will be described below with reference to Figs. 8A-8G.
(1) Zuerst werden die HfB&sub2;-Schicht 702 (Dicke 350 · 10&supmin;¹&sup0; in (350 Å)), die (in Fig. 8A weggelassene) Ti-Schicht (Dicke 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (50 Å)) und die Al-Schicht 705 (Dicke 6000 · 10&supmin;¹&sup0; m (6000 Å)) an der gesamten Substratfläche nach der Zerstäubungstechnik ausgebildet (Fig. 8A).(1) First, the HfB₂ layer 702 (thickness 350 × 10⁻¹⁰ in (350 Å)), the Ti layer (omitted in Fig. 8A) (thickness 50 · 10⁻¹⁰ m (50 Å)) and the Al layer 705 (thickness 6000 · 10⁻¹⁰ m (6000 Å)) were formed on the entire substrate surface by the sputtering technique (Fig. 8A).
(2) Zur Ausbildung der Leiterstruktur wird auf den in (1) ausgebildeten Film ein Decklack aufgebracht, dieser dann durch Belichten und Entwickeln unter Anwendung der Photolithographietechnik einer Strukturierung unterworfen, und ferner werden die Al/Ti/HfB&sub2;-Schichten zur Ausbildung von Leitern geätzt. Der Decklack wird nach dem Ätzen entfernt.(2) To form the conductor pattern, a topcoat is applied to the film formed in (1), then the film is patterned by exposure and development using the photolithography technique, and further the Al/Ti/HfB2 layers are etched to form conductors. The topcoat is removed after etching.
(3) Auf dem Al/Ti/HfB&sub2;-Schaltungselektrodensubstrat, das gemäß (2) ausgebildet wurde, wird ein Decklack unter Anwendung derselben Photolithographietechnik wie in (2) strukturiert, und ferner wird Al teilweise durch Ätzen entfernt, um ein Heizelementteil auszubilden. Nach dem Ätzen wird der Decklack abgeschält (Fig. 8B).(3) On the Al/Ti/HfB2 circuit electrode substrate formed in (2), a resist is patterned using the same photolithography technique as in (2), and further, Al is partially removed by etching to form a heater part. After etching, the resist is peeled off (Fig. 8B).
(4) Die SiO&sub2;-Schicht 706 (Dicke 9000 · 10&supmin;¹&sup0; m (9000 Å)) als die hitze- sowie oxydationsbeständige Widerstandsschicht sowie die zwischenliegende Isolierschicht, die (in Fig. 8C weggelassene) Ta&sub2;O&sub5;-Schicht (Dicke 500 · 10&supmin;¹&sup0; m (500 Å)) als die SiO&sub2;-Ta-Adhäsionsschicht und die Ta-Schicht 708 (Dicke 5000 · 10&supmin;¹&sup0; m (5000 Å)) als die gegen Kavitation widerstandsfähige Schicht werden an der gesamten Substratfläche durch kontinuierliche Zerstäubung ausgebildet.(4) The SiO2 layer 706 (thickness 9000 x 10-10 m (9000 Å)) as the heat and oxidation resistant resistive layer and the intermediate insulating layer, the Ta2O5 layer (thickness 500 x 10-10 m (500 Å)) (omitted in Fig. 8C) as the SiO2-Ta adhesion layer and the Ta layer 708 (thickness 5000 x 10-10 m (5000 Å)) as the cavitation resistant layer are formed on the entire substrate surface by continuous sputtering.
(5) Nach derselben Methode wie oben bei (2) wird ein Decklack strukturiert, und Ta wird durch Ätzen teilweise entfernt, um eine Ta-Struktur zu erzeugen. Der Decklack wird nach dem Ätzen abgetragen (Fig. 8C).(5) Following the same method as in (2) above, a top resist is patterned and Ta is partially removed by etching to form a Ta pattern. The top resist is removed after etching (Fig. 8C).
(6) Nach derselben Methode wie oben bei (2) wurde ein Decklack strukturiert, und durch teilweises Entfernen von SiO&sub2; durch Ätzen wird eine SiO&sub2;-Struktur hergestellt. Der Decklack wird nach dem Ätzen entfernt (Fig. 8D).(6) A topcoat was patterned by the same method as in (2) above, and a SiO2 structure is prepared by partially removing SiO2 by etching. The topcoat is removed after etching (Fig. 8D).
(7) Ein organischer Isolierfilm (Filmdicke 2,5 µm) als die tintenresistente sowie die zwischenliegende isolierende Schicht wird aufgetragen, und gemäß derselben Methode wie in (2) wird eine Struktur ausgebildet, oder es wird eine Struktur durch Auftragen eines lichtempfindlichen organischen Isolierfilms 707 (Filmdicke 2,5 µm), an das sich ein Belichten und Entwickeln anschließt, gebildet (Fig. 8E).(7) An organic insulating film (film thickness 2.5 µm) as the ink-resistant and intermediate insulating layers is coated, and a pattern is formed according to the same method as in (2), or a pattern is formed by coating a photosensitive organic insulating film 707 (film thickness 2.5 µm), followed by exposure and development (Fig. 8E).
(8) Als die elektroplattierte Zwischenleitschicht 709 wurden an der gesamten Substratfläche eine Cu-Schicht (Dicke 3000 · 10&supmin;¹&sup0; m (3000 Å)) und eine Ti-Schicht (Dicke 500 · 10&supmin;¹&sup0; m (500 Å)) ausgebildet.(8) As the electroplated interconductive layer 709, a Cu layer (thickness 3000 × 10⁻¹⁰ m (3000 Å)) and a Ti layer (thickness 500 × 10⁻¹⁰ m (500 Å)) were formed on the entire substrate surface.
(9) Ein Decklack zur Ausbildung einer Galvanisierstruktur wurde aufgetragen, belichtet und entwickelt.(9) A topcoat to form a plating pattern was applied, exposed and developed.
(10) Gemäß dem Elektroplattieren wird eine leitfähige vorstehende Elektrode 710 mit beispielsweise Cu, Ni, Au, Cr, Rh usw. oder einer Kombination von diesen ausgebildet, und der Decklack wird abgetragen.(10) According to the electroplating, a conductive protruding electrode 710 is formed with, for example, Cu, Ni, Au, Cr, Rh, etc., or a combination of these, and the resist is removed.
(11) Schließlich wird die elektroplattierte Zwischenleitschicht durch Atzen entfernt (Fig. 8G). Bei diesem Beispiel wurde zuerst das Cu durch Eintauchen in 1 g/cm³ von Ammoniumpersulfat für etwa 60 sec entfernt, und anschließend wurde Ti durch Eintauchen in eine 2%ige wäßrige Flußsäurelösung für etwa 10 sec entfernt.(11) Finally, the electroplated interconductive layer is removed by etching (Fig. 8G). In this example, first, Cu was removed by immersion in 1 g/cm3 of ammonium persulfate for about 60 sec, and then Ti was removed by immersion in a 2% aqueous hydrofluoric acid solution for about 10 sec.
Es wurde oben eine Beschreibung hinsichtlich eines typischen Falls der Herstellungsschritte der Aufzeichnungselement-Baueinheit dieses Beispiels gegeben.A description has been given above regarding a typical case of the manufacturing steps of the recording element assembly of this example.
Durch Verbinden eines Treiberelementsubstrats mit einer solchen Aufzeichnungselement-Baueinheit in ähnlicher Weise wie zum Beispiel 2 beschrieben wurde, konnte die Aufzeichnungselement- Treibereinheit miniaturisiert werden.By bonding a driving element substrate to such a recording element assembly in a similar manner as described in Example 2, the recording element driving unit could be miniaturized.
Auch konnte durch Ausbilden eines Flüssigkeitskanals an der Aufzeichnungselement-Baueinheit dieses Beispiels, der mit einer Ausstoßöffnung zum Ausstoßen von Tinten in Verbindung ist, die Tintenstrahleinheit miniaturisiert werden.Also, by forming a liquid passage on the recording element assembly of this example, which communicates with an ejection port for ejecting inks, the ink jet unit could be miniaturized.
Durch elektrisches Verbinden einer Treiberelementeinheit mit der Tintenstrahleinheit konnte eine Tintenstrahl-Treibereinheit miniaturisiert werden. Ferner konnte durch Herstellen eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts unter Verwendung der Tintenstrahl-Treibereinheit das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät miniaturisiert werden. Wenn darüber hinaus ein Aufzeichnungstest für das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät durchgeführt wurde, konnte ein stabiles Aufzeichnen bewerkstelligt werden.By electrically connecting a driving element unit to the ink jet unit, an ink jet driving unit could be miniaturized. Furthermore, by manufacturing an ink jet recording apparatus using the ink jet driving unit, the ink jet recording apparatus could be miniaturized. Moreover, when a recording test was conducted for the ink jet recording apparatus, stable recording could be accomplished.
Im folgenden wird als ein vierter typischer Fall dieser Erfindung derjenige der Ausbildung einer vorstehenden Elektrode gemäß dem Elektroplattierverfahren unter Anwendung der Leiterstruktur als die Elektrode beschrieben.Next, as a fourth typical case of this invention, that of forming a protruding electrode according to the electroplating method using the conductor pattern as the electrode will be described.
Die Fig. 9A und 9B sind schematische Schnittdarstellungen, die die Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß diesem Beispiel zeigen, wobei die Fig. 9A die Aufzeichnungselement-Baueinheit ohne eine gemeinsame Elektrode und die Fig. 9B die Aufzeichnungselement-Baueinheit mit einer gemeinsamen Elektrode darstellen. In Fig. 9A und 9B sind 901 ein Tragelement, 902 eine HfB&sub2;-Schicht als die wärmeerzeugende Widerstandsschicht, 903 eine gemeinsame Elektrode aus Cu, 904 eine Einzelelektrode aus Cu, 905a und 905b Leiterstrukturen aus Cu, 906 eine SiO&sub2;- Schicht als oxydationsbeständige und die isolierende Schicht, 907 eine lichtempfindliche Polyimidschicht als die tintenresistente und die isolierende Schicht sowie 908 eine Ta-Schicht als die gegen Kavitation widerstandsfähige Schicht.9A and 9B are schematic sectional views showing the recording element assembly according to this example, in which Fig. 9A shows the recording element assembly without a common electrode and Fig. 9B shows the recording element assembly with a common electrode. In Figs. 9A and 9B, 901 is a support member, 902 is an HfB2 layer as the heat-generating resistance layer, 903 is a common electrode made of Cu, 904 is a single electrode made of Cu, 905a and 905b are conductor patterns made of Cu, 906 is an SiO2 layer as the oxidation-resistant and the insulating layer, 907 is a photosensitive polyimide layer as the ink-resistant and the insulating layer, and 908 is a Ta layer as the cavitation-resistant layer.
Wie in den Fig. 9A und 9B gezeigt ist, ist bei diesem Beispiel die Querschnittsgestalt des freien Endes der vorstehenden Elektrode konvex.As shown in Figs. 9A and 9B, in this example, the cross-sectional shape of the free end of the protruding electrode is convex.
Anschließend wird ein typischer Fall der Fertigungsschritte der Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß diesem Beispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 10 beschrieben, wobei der Fall mit einer gemeinαmen Elektrode betrachtet wird.Next, a typical case of the manufacturing steps of the recording element assembly according to this example will be described with reference to Fig. 10, considering the case of a common electrode.
(1) Zuerst werden eine HfB&sub2;-Schicht 902 (Dicke 350 · 10&supmin;¹&sup0; m (350 Å)), eine (in Fig. 10 weggelassene) Ti-Schicht (Dicke 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (50 Å)) und eine Cu-Schicht (Dicke 6000 · 10&supmin;¹&sup0; m (6000 Å)) an der gesamten Substratfläche 901 gemäß der Zerstäubungstechnik ausgebildet (Fig. 10A).(1) First, an HfB2 layer 902 (thickness 350 x 10-10 m (350 Å)), a Ti layer (thickness 50 x 10-10 m (50 Å)) (omitted in Fig. 10), and a Cu layer (thickness 6000 x 10-10 m (6000 Å)) are formed on the entire substrate surface 901 according to the sputtering technique (Fig. 10A).
(2) Unter Anwendung der Photolithographietechnik wird auf den in (1) gebildeten Film ein Decklack aufgetragen, dieser wird durch Belichten und Entwickeln einer Strukturierung unterworfen, und des weiteren werden die Cu/Ti/HfB&sub2;-Schichten jeweils geätzt, um eine Leiterstruktur zu erzeugen. Nach dem Ätzen wird der Decklack entfernt.(2) Using the photolithography technique, a topcoat is applied to the film formed in (1), the film is subjected to patterning by exposure and development, and further, the Cu/Ti/HfB₂ layers are each etched to form a conductor pattern. After etching, the topcoat is removed.
(3) An dem gemäß (2) gebildeten Schaltungselektrodensubstrat aus der Cu/Ti/HfB&sub2;-Schicht wird unter Anwendung derselben Photolithographietechnik wie in (2) ein Decklack strukturiert und ferner Cu teilweise durch Ätzen entfernt, um ein Heizelementteil auszubilden. Nach dem Ätzen wird der Decklack abgeschält (Fig. 10B).(3) On the circuit electrode substrate made of the Cu/Ti/HfB2 layer formed in (2), a resist is patterned using the same photolithography technique as in (2), and further Cu is partially removed by etching to form a heater part. After etching, the resist is peeled off (Fig. 10B).
(4) Eine SiO&sub2;-Schicht 906 (Dicke 9000 · 10&supmin;¹&sup0; m (9000 Å)) als die hitze- und oxydationsbeständige Schicht sowie die zwischenliegende Isolierschicht, eine (in Fig. 10C weggelassene) Ta&sub2;O&sub5;-Schicht (Dicke 500 · 10&supmin;¹&sup0; m (500 Å)) als die SiO&sub2;- Ta-Adhäsionsschicht und eine Ta-Schicht (Dicke 5000 · 10&supmin;¹&sup0; m (5000 Å)) als die gegen Kavitation widerstandsfähige Schicht werden an der gesamten Substratfläche durch kontinuierliche Zerstäubung ausgestaltet.(4) A SiO2 layer 906 (thickness 9000 x 10-10 m (9000 Å)) as the heat and oxidation resistant layer and the intermediate insulating layer, a Ta2O5 layer (thickness 500 x 10-10 m (500 Å)) (omitted in Fig. 10C) as the SiO2-Ta adhesion layer and a Ta layer (thickness 5000 x 10-10 m (5000 Å)) as the cavitation resistant layer are formed on the entire substrate surface by continuous sputtering.
(5) Nach derselben Methode wie oben bei (2) wird ein Decklack strukturiert und Ta teilweise durch Ätzen entfernt, um eine Ta- Struktur zu erzeugen. Der Decklack wird nach dem Ätzen abgetragen (Fig. 10C).(5) Following the same method as in (2) above, a top resist is patterned and Ta is partially removed by etching to produce a Ta pattern. The top resist is removed after etching (Fig. 10C).
(6) Nach derselben Methode wie oben bei (2) wurde ein Decklack strukturiert und eine SiO&sub2;-Strukturierung durch teilweises Entfernen von SiO&sub2; mittels Ätzens hergestellt. Der Decklack wird nach dem Ätzen abgeschält (Fig. 10D).(6) Following the same method as in (2) above, a topcoat was patterned and a SiO2 pattern was prepared by partially removing SiO2 by etching. The topcoat is peeled off after etching (Fig. 10D).
(7) Ein organischer Isolierfilm (Filmdicke 2,5 µm) als die tintenresistente und die zwischenliegende isolierende Schicht wird aufgetragen, und gemäß derselben Methode wie bei (2) wird eine Struktur ausgebildet, oder es wird durch Auftragen eines lichtempfindlichen organischen Isolierfilms 907 (Filmdicke 2,5 µm), an das sich ein Belichten und Entwickeln anschließt, eine Struktur erzeugt (Fig. 10E).(7) An organic insulating film (film thickness 2.5 µm) as the ink-resistant and intermediate insulating layers is coated, and a pattern is formed according to the same method as in (2), or a pattern is formed by coating a photosensitive organic insulating film 907 (film thickness 2.5 µm), followed by exposure and development (Fig. 10E).
(8) Schließlich wird gemäß der Elektroplattiermethode beispielsweise eine leitfähige vorstehende Elektrode 904 mit z. B. Cu, Ni, Au, Cr, Rh usw. oder einer Kombination von diesen ausgestaltet.(8) Finally, according to the electroplating method, for example, a conductive protruding electrode 904 is formed with, for example, Cu, Ni, Au, Cr, Rh, etc. or a combination of these.
Wenn hierbei die Aufzeichnungselement-Baueinheit eine gemeinsame Elektrode besitzt, so kann die gemeinsame Elektrode 903 gleichzeitig mit der vorragenden Elektrode 904 ebenfalls ausgebildet werden. Dabei entwickelt sich anfangs ein galvanischer Überzug pro einzelnem Teilstück am gemeinsamen Elektrodenteil , jedoch muß der galvanische Überzug fortgesetzt werden, bis der Überzug zwischen den benachbarten Teilstücken in ausreichender Weise verbunden ist. Andererseits müssen hierbei die Einzelelektroden so gefertigt werden, daß kein Kontakt zwischen den benachbarten Teilstücken auftreten kann (Fig. 10F).Here, if the recording element assembly has a common electrode, the common electrode 903 can also be formed simultaneously with the projecting electrode 904. In this case, a plating coating is initially developed per individual section on the common electrode part, but the plating must be continued until the plating between the adjacent sections is sufficiently bonded. On the other hand, the individual electrodes must be manufactured so that no contact can occur between the adjacent sections (Fig. 10F).
Ein typischer Fall der Herstellungsschritte des Aufzeichnungselements dieses Beispiels ist oben beschrieben worden.A typical case of the manufacturing steps of the recording element of this example has been described above.
Somit erfordert die Aufzeichnungselement-Baueinheit dieses Beispiels keinen der Schritte des Ausbildens einer elektroplattierten Zwischenleitschicht an der ganzen Substratfläche, des Strukturierens durch Auftragen eines Decklacks und des Entfernens des Decklacks durch Ätzen usw., die im Stand der Technik bei dessen Herstellung erforderlich gewesen sind, und deshalb konnte diese mit sehr niedrigen Kosten gefertigt werden.Thus, the recording element assembly of this example does not require any of the steps of forming an electroplated interconductive layer on the entire substrate surface, patterning by applying a resist, and removing the resist by etching, etc., which are required in the prior art. technology was required in its production and therefore it could be manufactured at very low cost.
Da eine vorstehende Elektrode mit einer konvexen Querschnittsgestalt am freien Ende gebildet werden konnte, wurde es auch möglich, den Kontaktwiderstand am Verbindungsteil weiter zu erniedrigen.Since a protruding electrode with a convex cross-sectional shape could be formed at the free end, it also became possible to further lower the contact resistance at the connecting part.
Durch Verbinden eines Treiberelementsubstrats mit einer solchen Aufzeichnungselement-Baueinheit, wie in Fig. 1 gezeigt ist, konnte eine Aufzeichnungselement-Treibereinheit mit niedrigem Kontaktwiderstand am Verbindungsteil bei niedrigen Kosten hergestellt werden.By bonding a driving element substrate to such a recording element assembly as shown in Fig. 1, a recording element driving unit having a low contact resistance at the bonding portion could be manufactured at a low cost.
Durch Ausbilden eines Flüssigkeitskanals, der mit einer Ausstoßöffnung in der Aufzeichnungselement-Baueinheit dieses Beispiels in Verbindung steht, um Tinte auszustoßen, konnte auch eine Tintenstrahleinheit mit niedrigen Kosten gefertigt werden.By forming a liquid passage communicating with an ejection port in the recording element assembly of this example to eject ink, an ink jet unit could also be manufactured at a low cost.
Durch elektrisches Verbinden einer Treiberelementeinheit mit der Tintenstrahleinheit konnte mit niedrigen Kosten eine Tintenstrahl-Treibereinheit mit niedrigem Kontaktwiderstand am Verbindungsteil gefertigt werden.By electrically connecting a driving element unit to the inkjet unit, an inkjet driving unit with low contact resistance at the connecting part could be manufactured at a low cost.
Wenn ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät bei niedrigen Kosten mit niedrigem Kontaktwiderstand am Verbindungsteil unter Verwendung der Tintenstrahl-Treibereinheit hergestellt und ein Aufzeichnungstest für das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät durchgeführt wurde, konnte ferner ein stabiles Aufzeichnen bewerkstelligt werden.Furthermore, when an ink jet recording apparatus was manufactured at a low cost with low contact resistance at the connecting part by using the ink jet driving unit and a recording test for the ink jet recording apparatus was conducted, stable recording could be accomplished.
Im folgenden soll als fünftes Beispiel der vorliegenden Erfindung der Fall mit einer vorstehenden Elektrode einer in der Substrat-Dickenrichtung lang ausgebildeten Einzelelektrode, indem von neuem eine Isolierschicht an der Oberfläche der Aufzeichnungselement-Baueinheit vorgesehen wird, beschrieben werden.In the following, as a fifth example of the present invention, the case with a protruding electrode of a single electrode formed long in the substrate thickness direction, by newly providing an insulating layer on the surface of the recording element assembly.
Die Fig. 11 ist eine schematische Schnittdarstellung, die die Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß diesem Beispiel zeigt. In Fig. 11 sind 1101 ein Tragelement, 1102 eine HfB&sub2;Schicht als die wärmeerzeugende Widerstandsschicht, 1103 eine gemeinsame Elektrode aus Al, 1104 eine Einzelelektrode aus Al, 1105 eine Leiterstruktur aus Al, 1106 eine SiO&sub2;-Schicht als die oxydationsbeständige und die isolierende Schicht, 1107 eine lichtempfindliche Polyimidschicht als die tintenresistente und die isolierende Schicht, 1108 eine Ta-Schicht als die gegen Kavitation beständige Schicht und 1109 eine Isolierschicht, um die vorstehende Elektrode einer in der Substratdickenrichtung langen Einzelelektrode auszubilden.Fig. 11 is a schematic sectional view showing the recording element assembly according to this example. In Fig. 11, 1101 is a support member, 1102 is an HfB₂ layer as the heat generating resistance layer, 1103 is a common electrode made of Al, 1104 is a single electrode made of Al, 1105 is a conductor pattern made of Al, 1106 is an SiO₂ layer as the oxidation resistant and the insulating layer, 1107 is a photosensitive polyimide layer as the ink resistant and the insulating layer, 1108 is a Ta layer as the cavitation resistant layer, and 1109 is an insulating layer for forming the protruding electrode of a single electrode long in the substrate thickness direction.
Da die vorstehende Elektrode der Einzelelektrode in der Substrat-Dickenrichtung lang ausgebildet wird, indem somit eine neue Isolierschicht bei dieser Erfindung vorgesehen wird, kann der Einfluß aus einer Wölbung des Substrats beseitigt werden.Since the protruding electrode of the single electrode is made long in the substrate thickness direction by thus providing a new insulating layer in this invention, the influence from warpage of the substrate can be eliminated.
Im folgenden wird ein typischer Fall der Fertigungsschritte der Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß diesem Beispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 12A-12G beschrieben.A typical case of the manufacturing steps of the recording element assembly according to this example will be described below with reference to Figs. 12A-12G.
(1) Zuerst werden eine HfB&sub2;-Schicht 1102 (Dicke 350 · 10&supmin;¹&sup0; m (350 Å)), eine (in Fig. 12A weggelassene) Ti-Schicht (Dicke 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (50 Å)) und eine Al-Schicht (Dicke 6000 · 10&supmin;¹&sup0; m (6000 Å)) an der gesamten Substratfläche nach der Zerstäubungstechnik ausgebildet (Fig. 12A).(1) First, an HfB2 layer 1102 (thickness 350 x 10-10 m (350 Å)), a Ti layer (thickness 50 x 10-10 m (50 Å)) (omitted in Fig. 12A), and an Al layer (thickness 6000 x 10-10 m (6000 Å)) are formed on the entire substrate surface by the sputtering technique (Fig. 12A).
(2) Zur Ausbildung der Leiterstruktur wird unter Anwendung der Photolithographietechnik am in (1) gebildeten Film ein Decklack aufgebracht, dieser wird dann einer Strukturierung durch Belichten und Entwickeln unterworfen, und ferner wird die Al-Schicht/Ti-Schicht/HfB&sub2;-Schicht zur Ausbildung einer Verdrahtung geätzt. Der Decklack wird nach dem Ätzen abgetragen.(2) To form the conductor structure, a topcoat is applied to the film formed in (1) using the photolithography technique, which is then subjected to structuring by exposure and development, and further the Al layer/Ti layer/HfB₂ layer is etched to form a wiring. The top coat is removed after etching.
(3) Am Al/Ti/HfB&sub2;-Schaltungselektrodensubstrat, das nach dem obigen Schritt (2) ausgebildet wurde, wird ein Decklack unter Anwendung derselben Photolithographietechnik wie in (2) strukturiert, und ferner wird Al teilweise durch Ätzen entfernt, um ein Heizelementteil auszubilden. Nach dem Atzen wird der Decklack abgeschält (Fig. 12B).(3) On the Al/Ti/HfB2 circuit electrode substrate formed after the above step (2), a resist is patterned using the same photolithography technique as in (2), and further Al is partially removed by etching to form a heater part. After etching, the resist is peeled off (Fig. 12B).
(4) Eine SiO&sub2;-Schicht 1106 (Dicke 9000 · 10&supmin;¹&sup0; m (9000 Å)) als die hitze- und oxydationsbeständige Schicht sowie die zwischenliegende Isolierschicht, eine (in Fig. 12C weggelassene) Ta&sub2;O&sub5;-Schicht (Dicke 500 · 10&supmin;¹&sup0; m (500 Å)) als die SiO&sub2;- Ta-Adhäsionsschicht und eine Ta-Schicht 1108 (Dicke 5000 · 10&supmin;¹&sup0; m (5000 Å)) als die gegen Kavitation beständige Schicht werden durch kontinuierliches Zerstäuben an der gesamten Substratfläche ausgebildet.(4) A SiO2 layer 1106 (thickness 9000 x 10-10 m (9000 Å)) as the heat and oxidation resistant layer and the intermediate insulating layer, a Ta2O5 layer (thickness 500 x 10-10 m (500 Å)) (omitted in Fig. 12C) as the SiO2-Ta adhesion layer, and a Ta layer 1108 (thickness 5000 x 10-10 m (5000 Å)) as the cavitation resistant layer are formed by continuous sputtering on the entire substrate surface.
(5) Nach derselben Methode wie oben bei (2) wird ein Decklack strukturiert und Ta durch Ätzen teilweise entfernt, um eine Ta-Struktur zu erzeugen. Der Decklack wird nach dem Ätzen abgetragen (Fig. 12C).(5) Following the same method as in (2) above, a top resist is patterned and Ta is partially removed by etching to produce a Ta pattern. The top resist is removed after etching (Fig. 12C).
(6) Nach derselben Methode wie oben in (2) wird ein Decklack strukturiert und eine SiO&sub2;-Strukturierung durch teilweises Entfernen von SiO&sub2; mittels Ätzens hergestellt. Der Decklack wird nach dem Ätzen entfernt (Fig. 12D).(6) Following the same method as in (2) above, a top resist is patterned and a SiO2 pattern is prepared by partially removing SiO2 by etching. The top resist is removed after etching (Fig. 12D).
(7) Ein organischer Isolierfilm 1107 (Filmdicke 2,5 µm) als die tintenresistente und die zwischenliegende Isolierschicht wird aufgetragen, und nach derselben Methode wie bei (2) wird eine Struktur erzeugt, oder es wird durch Auftragen eines lichtempfindlichen organischen Isolierfilms (Filmdicke 2,5 µm), woran sich ein Belichten und Entwickeln anschließen, eine Struktur erzeugt (Fig. 12E).(7) An organic insulating film 1107 (film thickness 2.5 µm) as the ink-resistant and intermediate insulating layer is coated, and a pattern is formed by the same method as in (2), or a pattern is formed by coating a photosensitive organic insulating film (film thickness 2.5 µm), followed by exposure and development (Fig. 12E).
(8) Eine Isolierschicht 1109 wird durch Auftragen gebildet, um eine Struktur herzustellen (einige bis einige hundert µm). Die Schichtdicke kann innerhalb des zur Ausbildung einer Struktur fähigen Bereichs so dick wie möglich sein. Da diese Schicht für das Heizelementteil unnötig ist, wird sie nach der Schichtausbildung entfernt.(8) An insulating layer 1109 is formed by deposition to form a pattern (several to several hundred µm). The layer thickness may be as thick as possible within the range capable of forming a pattern. Since this layer is unnecessary for the heater part, it is removed after the layer formation.
(9) Eine Cu-Schicht (Dicke 3000 · 10&supmin;¹&sup0; m (3000 Å)) und eine Ti-Schicht (Dicke 500 · 10&supmin;¹&sup0; m (500 Å)) als die elektroplattierte (in Fig. 12F weggelassene) Zwischenleitschicht wird an der gesamten Fläche des Substrats ausgebildet.(9) A Cu layer (thickness 3000 x 10⁻¹⁰ m (3000 Å)) and a Ti layer (thickness 500 x 10⁻¹⁰ m (500 Å)) as the electroplated interconductive layer (omitted in Fig. 12F) are formed on the entire surface of the substrate.
(10) Ein Decklack zur Ausbildung einer Galvanisierstruktur wird aufgetragen, belichtet und entwickelt.(10) A topcoat to form a plating structure is applied, exposed and developed.
(11) Schließlich wird nach dem Elektroplattierverfahren eine leitfähige vorstehende Elektrode 1104 mit beispielsweise Cu, Ni, Au, Cr, Rh usw. oder aus einer Kombination von diesen gebildet und der Decklack abgeschält (Fig. 12G).(11) Finally, after the electroplating process, a conductive protruding electrode 1104 is formed with, for example, Cu, Ni, Au, Cr, Rh, etc. or a combination of these, and the topcoat is peeled off (Fig. 12G).
Ein typischer Fall der Fertigungsschritte des Aufzeichnungselements dieses Beispiels ist oben beschrieben worden.A typical case of the manufacturing steps of the recording element of this example has been described above.
Durch Verbinden eines Treiberelementsubstrats mit einem solchen Aufzeichnungselementsubstrat, wie im Beispiel 2 gezeigt ist, konnte eine Aufzeichnungselement-Treibereinheit mit ausgezeichneter Zuverlässigkeit einer elektrischen Verbindung bei niedrigen Kosten hergestellt werden.By bonding a driving element substrate to such a recording element substrate as shown in Example 2, a recording element driving unit having excellent electrical connection reliability at low cost could be manufactured.
Durch Ausbilden eines Flüssigkeitskanals, der mit einer Ausstoßöffnung zum Ausstoßen von Tinte bei der Aufzeichnungselement- Baueinheit dieses Beispiels verbunden ist, konnte auch eine Tintenstrahleinheit gefertigt werden.By forming a liquid passage connected to an ejection port for ejecting ink in the recording element assembly of this example, an ink jet unit could also be manufactured.
Eine Tintenstrahl-Treibereinheit wurde durch elektrische Verbindung einer Treiberelementeinheit mit der Tintenstrahleinheit hergestellt.An inkjet driving unit was manufactured by electrically connecting a driving element unit to the inkjet unit.
Wenn ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät unter Verwendung der Tintenstrahl-Treibereinheit hergestellt und ein Aufzeichnungstest für das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät durchgeführt wurde, konnte darüber hinaus ein stabiles Aufzeichnen bewerkstelligt werden.Furthermore, when an inkjet recording apparatus was manufactured using the inkjet driving unit and a recording test was conducted for the inkjet recording apparatus, stable recording could be achieved.
Im folgenden soll als sechstes Beispiel der vorliegenden Erfindung der Fall mit einer vorstehenden Elektrode einer in der Substrat-Dickenrichtung lang ausgebildeten Einzelelektrode, indem von neuem ein Isolierfilm an der Oberfläche der Aufzeichnungselement-Baueinheit vorgesehen wird, beschrieben werden.Next, as a sixth example of the present invention, the case of a projecting electrode of a single electrode formed long in the substrate thickness direction by newly providing an insulating film on the surface of the recording element assembly will be described.
Die Fig. 13 ist eine schematische Schnittdarstellung, die eine Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß diesem Beispiel zeigt. In Fig. 13 sind 1301 ein Tragelement, 1302 eine HfB&sub2;-Schicht als die wärmeerzeugende Widerstandsschicht, 1303 eine gemeinsame Elektrode aus Al, 1304 eine Einzelelektrode aus Al, 1305 eine Leiterstruktur aus Al, 1306 eine SiO&sub2;-Schicht als die oxydationsbeständige und die isolierende Schicht, 1307 eine lichtempfindliche Polyimidschicht als die tintenresistente und die isolierende Schicht, 1308 eine Ta-Schicht als die gegen Kavitation widerstandsfähige Schicht und 1309 ein Isolierfilm, um die vorstehende Elektrode einer in der Substrat-Dickenrichtung langen Einzelelektrode zu bilden.Fig. 13 is a schematic sectional view showing a recording element assembly according to this example. In Fig. 13, 1301 is a support member, 1302 is an HfB₂ layer as the heat generating resistance layer, 1303 is a common electrode made of Al, 1304 is a single electrode made of Al, 1305 is a conductor pattern made of Al, 1306 is an SiO₂ layer as the oxidation resistant and the insulating layer, 1307 is a photosensitive polyimide layer as the ink resistant and the insulating layer, 1308 is a Ta layer as the cavitation resistant layer, and 1309 is an insulating film for forming the protruding electrode of a single electrode long in the substrate thickness direction.
Da die vorstehende Elektrode der Einzelelektrode lang in der Substrat-Dickenrichtung ausgebildet wird, indem somit eine neue Isolierschicht bei dieser Erfindung vorgesehen wird, kann der Einfluß aus einer Wölbung des Substrats beseitigt werden.Since the protruding electrode of the single electrode is formed long in the substrate thickness direction by thus providing a new insulating layer in this invention, the influence from warpage of the substrate can be eliminated.
Im folgenden wird ein typischer Fall der Fertigungsschritte der Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß diesem Beispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 14A-14G beschrieben.A typical case of the manufacturing steps of the recording element assembly according to this example will be described below with reference to Figs. 14A-14G.
(1) Zuerst werden eine HfB&sub2;-Schicht 1302 (Dicke 350 · 10&supmin;¹&sup0; m (350 Å)), eine (in Fig. 14A weggelassene) Ti-Schicht (Dicke 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (50 Å)) und eine Al-Schicht 1305 (Dicke 6000 · 10&supmin;¹&sup0; m (6000 Å)) an der gesamten Substratfläche 1301 nach der Zerstäubungsmethode ausgebildet (Fig. 14A).(1) First, an HfB₂ layer 1302 (thickness 350 x 10⁻¹⁰ m (350 Å)), a Ti layer (thickness 50 x 10⁻¹⁰ m (50 Å)) (omitted in Fig. 14A), and an Al layer 1305 (thickness 6000 x 10⁻¹⁰ m (6000 Å)) are formed on the entire substrate surface 1301 by the sputtering method (Fig. 14A).
(2) Zur Ausbildung der Leiterstruktur wird unter Anwendung der Photolithographietechnik ein Decklack am nach (1) gebildeten Film aufgetragen, dieser wird dann einer Strukturierung durch Belichten sowie Entwickeln unterworfen, und ferner werden eine Al-Schicht/Ti-Schlcht/HfB&sub2;-Schicht geätzt, um eine Verdrahtung zu erzeugen. Der Decklack wird nach dem Ätzen beseitigt.(2) To form the wiring pattern, a topcoat is applied to the film formed in (1) using the photolithography technique, the film is then subjected to patterning by exposure and development, and an Al layer/Ti layer/HfB2 layer is etched to form a wiring. The topcoat is removed after etching.
(3) An dem im obigen Schritt (2) ausgebildeten Al/Ti/HfB&sub2;- Schaltungselektrodensubstrat wird unter Anwendung derselben Photolithographietechnik wie bei (2) ein Decklack strukturiert und ferner Al teilweise durch Ätzen entfernt, um ein Heizelementteil auszugestalten. Der Decklack wird nach dem Ätzen abgeschält (Fig. 14B).(3) On the Al/Ti/HfB2 circuit electrode substrate formed in the above step (2), a resist is patterned using the same photolithography technique as in (2), and further Al is partially removed by etching to form a heater part. The resist is peeled off after etching (Fig. 14B).
(4) Eine SiO&sub2;-Schicht 1306 (Dicke 9000 · 10&supmin;¹&sup0; m (9000 Å)) als die oxydationsbeständige Schicht und die zwischenliegende Isolierschicht, eine Ta&sub2;O&sub5;-Schicht (Dicke 500 · 10&supmin;¹&sup0; m (500 Å)) als die SiO&sub2;-Ta-Adhäsionsschicht und eine Ta-Schicht 1308 (Dicke 5000 · 10&supmin;¹&sup0; m (5000 Å)) als die gegen Kavitation widerstandsfähige Schicht werden durch kontinuierliches Zerstäuben an der gesamten Substratfläche hergestellt.(4) A SiO2 layer 1306 (thickness 9000 x 10-10 m (9000 Å)) as the oxidation-resistant layer and the intermediate insulating layer, a Ta2O5 layer (thickness 500 x 10-10 m (500 Å)) as the SiO2-Ta adhesion layer, and a Ta layer 1308 (thickness 5000 x 10-10 m (5000 Å)) as the cavitation-resistant layer are formed by continuous sputtering on the entire substrate surface.
(5) Nach derselben Methode wie oben bei (2) wird ein Decklack strukturiert und Ta teilweise durch Ätzen entfernt, um eine Ta-Struktur zu erzeugen. Der Decklack wird nach dem Ätzen abgeschält (Fig. 14C).(5) Following the same method as in (2) above, a top resist is patterned and Ta is partially removed by etching to form a Ta pattern. The top resist is peeled off after etching (Fig. 14C).
(6) Nach derselben Methode wie oben bei (2) wurde ein Decklack strukturiert, und durch teilweises Entfernen von SiO&sub2; durch Ätzen wird eine SiO&sub2;-Strukturierung bewirkt. Der Decklack wird nach dem Ätzen abgenommen (Fig. 14D).(6) A topcoat was patterned by the same method as in (2) above, and SiO2 patterning is achieved by partially removing SiO2 by etching. The topcoat is removed after etching (Fig. 14D).
(7) Ein organischer Isolierfilm (Filmdicke 2,5 µm) als die tintenresistente Schicht und die zwischenliegende Isolierschicht wird aufgebracht, und nach derselben Methode wie bei (2) wird eine Struktur ausgebildet, oder es wird eine Struktur durch Auftragen eines lichtempfindlichen organischen Isolierfilms 1307 (Filmdicke 2,5 µm), woran sich ein Belichten und Entwickeln anschließt, ausgestaltet (Fig. 14E).(7) An organic insulating film (film thickness 2.5 µm) as the ink-resistant layer and the intermediate insulating layer is applied, and a pattern is formed by the same method as in (2), or a pattern is formed by applying a photosensitive organic insulating film 1307 (film thickness 2.5 µm), followed by exposure and development (Fig. 14E).
(8) An der Oberfläche des im obigen Schritt (2) ausgebildeten organischen Isolierfilms wird ein Isolierfilm 1309, der Durchgangslöcher hat, aufgebracht.(8) On the surface of the organic insulating film formed in the above step (2), an insulating film 1309 having through holes is deposited.
(9) An der gesamten Oberfläche des Substrats werden eine Cu- Schicht (Dicke 3000 · 10&supmin;¹&sup0; m (3000 Å)) und eine Ti-Schicht (Dicke 500 · 10&supmin;¹&sup0; m (500 Å)) als die elektroplattierte Zwischenleitschicht erzeugt.(9) On the entire surface of the substrate, a Cu layer (thickness 3000 × 10⁻¹⁰ m (3000 Å)) and a Ti layer (thickness 500 × 10⁻¹⁰ m (500 Å)) are formed as the electroplated intermediate conductive layer.
(10) Ein Decklack zur Ausbildung einer Galvanisierstruktur wird aufgetragen, belichtet und entwickelt.(10) A top coat to form a plating structure is applied, exposed and developed.
(11) Schließlich wird nach der Elektroplattiermethode eine Elektrode 1304 (eine vorragende Elektrode) mit beispielsweise Cu, Ni, Au, Cr, Rh usw. oder einer Kombination von diesen ausgestaltet und der Decklack abgeschält (Fig. 14G).(11) Finally, an electrode 1304 (a protruding electrode) is formed with, for example, Cu, Ni, Au, Cr, Rh, etc. or a combination of these by the electroplating method, and the topcoat is peeled off (Fig. 14G).
Ein typischer Fall der Herstellungsschritte des Aufzeichnungselements dieses Beispiels ist oben beschrieben worden.A typical case of the manufacturing steps of the recording element of this example has been described above.
Durch Verbinden eines Treiberelementsubstrats mit einer solchen Aufzeichnungselement-Baueinheit, wie in Fig. 2 gezeigt ist, konnte eine Aufzeichnungselement-Treibereinheit mit ausgezeichneter Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung am Verbindungsteil mit niedrigen Kosten gefertigt werden.By connecting a driving element substrate to such a recording element assembly as shown in Fig. 2, a recording element driving unit having excellent reliability of electrical connection at the connecting part could be manufactured at a low cost.
Auch wurde durch Ausbilden eines Flüssigkeitskanals, der mit einer Ausstoßöffnung zum Ausstoßen von Tinte an der Aufzeichnungselement-Baueinheit dieses Beispiels verbunden ist, eine Tintenstrahl-Baueinheit hergestellt.Also, by forming a liquid passage connected to a discharge port for discharging ink on the recording element assembly of this example, an ink-jet assembly was manufactured.
Durch elektrisches Verbinden einer Treiberelementeinheit mit einer Tintenstrahleinheit wurde eine Tintenstrahl-Treibereinheit von ausgezeichneter Zuverlässigkeit in der elektrischen Verbindung erzeugt.By electrically connecting a drive element unit to an inkjet unit, an inkjet drive unit with excellent reliability in electrical connection was produced.
Wenn ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät unter Verwendung der Tintenstrahl-Treibereinheit hergestellt und ein Aufzeichnungstest für das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät durchgeführt wurde, konnte ein stabiles Aufzeichnen bewerkstelligt werden.When an inkjet recording apparatus was manufactured using the inkjet driving unit and a recording test was conducted for the inkjet recording apparatus, stable recording could be achieved.
Als ein Beispiel dieser Erfindung soll die Aufzeichnungselement- Baueinheit mit im wesentlichen demselben Aufbau, wie in Fig. 19(a) und 19(b) gezeigt ist, die eine vorstehende Elektrode, das heißt ein elektrisch leitfähiges vorstehendes Teil als die Einzelelektrode 1504, besitzt, beschrieben werden.As an example of this invention, the recording element assembly having substantially the same structure as shown in Figs. 19(a) and 19(b) which has a protruding electrode, that is, an electrically conductive protruding member as the single electrode 1504 will be described.
Zuerst wird ein typischer Fall der Herstellungsschritte der Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß dieser Erfindung im folgenden erläutert.First, a typical case of the manufacturing steps of the recording element assembly according to this invention will be explained below.
Die Fig. 15A-15F sind schematische Darstellungen zur Erläuterung der Fertigungsschritte der Aufzeichnungselement-Baueinheit gemäß dieser Erfindung.Figs. 15A-15F are schematic diagrams for explaining the manufacturing steps of the recording element assembly according to this invention.
(1) Zuerst werden eine HfB&sub2;Schicht 1402 mit 350 · 10&supmin;¹&sup0; m (350 Å)), eine (in Fig. 15A wegelassene) Ti-Schicht mit 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (50 Å) und eine Al-Schicht 1405 mit 6000 · 10&supmin;¹&sup0; m (6000 Å) an der gesamten Substratfläche 1401 nach der Zerstäubungsmethode ausgebildet (Fig. 15A).(1) First, a HfB2 layer 1402 of 350 x 10-10 m (350 Å)), a Ti layer 1402 of 50 x 10-10 m (50 Å) (omitted in Fig. 15A), and an Al layer 1405 of 6000 x 10-10 m (6000 Å) are formed on the entire substrate surface 1401 by the sputtering method (Fig. 15A).
(2) Zur Ausbildung der Leiterstruktur wird auf den in (1) gebildeten Film unter Anwendung der Photolithographietechnik ein Decklack aufgebracht, dieser wird dann einer Strukturierung durch Belichten sowie Entwickeln unterworfen, und ferner werden die Al/Ti/HfB&sub2;-Schichten zur Ausbildung einer Verdrahtung geätzt. Der Decklack wird nach dem Ätzen abgetragen.(2) To form the conductor structure, a topcoat is applied to the film formed in (1) using the photolithography technique, which is then subjected to patterning by exposure and development, and furthermore, the Al/Ti/HfB2 layers are etched to form a wiring. The topcoat is removed after etching.
(3) An dem gemäß (2) oben ausgebildeten Al/Ti/HfB&sub2;-Schaltungselektrodensubstrat wird unter Anwendung derselben Photolithographietechnik wie bei (2) ein Decklack strukturiert und ferner Al teilweise durch Ätzen entfernt, um ein Heizelementteil auszubilden. Nach dem Ätzen wird der Decklack abgeschält (Fig. 15B).(3) On the Al/Ti/HfB2 circuit electrode substrate formed in (2) above, a resist is patterned using the same photolithography technique as in (2), and further Al is partially removed by etching to form a heater part. After etching, the resist is peeled off (Fig. 15B).
(4) Eine SiO&sub2;-Schicht 1406 mit 9000 · 10&supmin;¹&sup0; m (9000 Å) als die hitze- und oxydationsbeständige Widerstandsschicht sowie die zwischenliegende Isolierschicht, eine (in Fig. 15C weggelassene) Ta&sub2;O&sub5;-Schicht mit 500 · 10&supmin;¹&sup0; m (500 Å) als die SiO&sub2;- Ta-Adhäsionsschicht und eine Ta-Schicht 1408 mit 5000 · 10&supmin;¹&sup0; m (5000 Å) als die gegen Kavitation widerstandsfähige Schicht werden durch kontinuierliches Zerstäuben an der gesamten Substratfläche hergestellt.(4) A 9000 × 10-10 m (9000 Å) SiO2 layer 1406 as the heat and oxidation resistant resistive layer and the intermediate insulating layer, a 500 × 10-10 m (500 Å) Ta2O5 layer (omitted in Fig. 15C) as the SiO2-Ta adhesion layer, and a 5000 × 10-10 m (5000 Å) Ta layer 1408 as the cavitation resistant layer are formed by continuous sputtering on the entire substrate surface.
(5) Nach derselben Methode wie oben bei (2) wird ein Decklack strukturiert, und Ta wird teilweise durch Ätzen entfernt, um eine Ta-Struktur zu erzeugen. Der Decklack wird nach dem Atzen abgeschält (Fig. 15C).(5) Following the same method as in (2) above, a top resist is patterned and Ta is partially removed by etching to form a Ta pattern. The top resist is peeled off after etching (Fig. 15C).
(6) Gemäß demselben Verfahren wie oben bei (2) wird ein Decklack strukturiert sowie eine SiO&sub2;-Strukturierung bewerkstelligt, indem SiO&sub2; teilweise durch Atzen entfernt wird. Der Decklack wird nach dem Ätzen abgetragen (Fig. 15D).(6) According to the same method as in (2) above, a top resist is patterned and SiO2 patterning is accomplished by partially removing SiO2 by etching. The top resist is removed after etching (Fig. 15D).
(7) Ein organischer Isolierfilm von 2,5 µm als die tintenresistente Schicht sowie die zwischenliegende Isolierschicht wird aufgebracht, und nach derselben Methode wie in (2) wird eine Struktur ausgebildet, oder durch Auftragen eines lichtempfindlichen organischen Isolierfilms 1407 mit 2,5 µm, woran sich ein Belichten und Entwickeln anschließt, wird eine Struktur erzeugt (Fig. 15E).(7) An organic insulating film of 2.5 µm as the ink-resistant layer and the intermediate insulating layer is deposited, and a pattern is formed by the same method as in (2), or a pattern is formed by depositing a photosensitive organic insulating film 1407 of 2.5 µm, followed by exposure and development (Fig. 15E).
(8) Als die (in Fig. 15E weggelassene) elektroplattierte Zwischenleitschicht werden eine Cu-Schicht mit 3000 · 10&supmin;¹&sup0; m (3000 Å) und eine Ti-Schicht mit 500 · 10&supmin;¹&sup0; m (500 Å) an der gesamten Substratfläche ausgebildet.(8) As the electroplated intermediate conductive layer (omitted in Fig. 15E), a Cu layer with 3000 · 10⁻¹⁰ m (3000 Å) and a Ti layer of 500 x 10⁻¹⁰ m (500 Å) were formed on the entire substrate surface.
(9) Ein Decklack zur Ausbildung einer Galvanisierstruktur wird aufgetragen, belichtet und entwickelt.(9) A top coat to form a plating structure is applied, exposed and developed.
(10) Nach dem Elektroplattierverfahren wird ein elektrisch leitfähiges erhabenes Teil 1404 mit beispielsweise Cu, Ni, Au, Cr, Rh usw. erzeugt. Die Filmdicke wird mit mehreren Mikron bis einige zehn Mikron hergestellt. Letztlich wird der Decklack abgeschält (Fig. 15F).(10) After the electroplating process, an electrically conductive raised part 1404 is formed with, for example, Cu, Ni, Au, Cr, Rh, etc. The film thickness is made to be several microns to several tens of microns. Finally, the topcoat is peeled off (Fig. 15F).
Ein typischer Fall der Herstellungsschritte dieses Beispiels ist beschrieben worden.A typical case of the manufacturing steps of this example has been described.
Bei diesem Beispiel ist dasjenige Teil, das das Verbindungsteil wird, das vorstehende Teil 1404. Eine vergrößerte Darstellung dieses Teils ist in Fig. 16 gezeigt. Durch Verbinden dieses Teils mit dem Verbindungsteil eines anderen Substrats, wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird eine elektrische Verbindung zwischen den Tafeln der Substrate bewirkt.In this example, the part that becomes the connecting part is the protruding part 1404. An enlarged view of this part is shown in Fig. 16. By connecting this part to the connecting part of another substrate, as shown in Fig. 1, an electrical connection is effected between the panels of the substrates.
Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung allein durch Verbinden von zwei Tafeln von Substraten eine elektrische Verbindung von hoher Zuverlässigkeit hergestellt werden.Thus, according to the present invention, an electrical connection of high reliability can be made only by connecting two sheets of substrates.
Die Fig. 17 ist eine schematische, perspektivische Übersichtsdarstellung, die ein Beispiel des Kopfteils der Tintenstrahleinheit und der Tintenstrahl-Treibereinheit gemäß dieser Erfindung zeigt.Fig. 17 is a schematic perspective view showing an example of the head part of the ink jet unit and the ink jet driving unit according to this invention.
In Fig. 17 sind 61 eine Ausstoßöffnung, 62 ein mit der Ausstoßöffnung 61 in Verbindung stehender Tintenkanal und 63 eine Tintenkammer, die mit dem Tintenkanal 62 verbunden ist. Der Flüssigkeitsweg besitzt in diesem Beispiel den Tintenkanal 62 und die Tintenkammer 63. Bei diesem Beispiel sind der Tintenkanal 62 und die Tintenkammer 63 ausgebildet, indem das Aufzeichnungselementsubstrat 184 (zum besseren Verständnis der Beschreibung ist die Länge kürzer gezeichnet), das wandbildende Bauteil 64 und das Abdeckelement 65 untereinander verklebt sind. Ferner ist bei diesem Beispiel ein Wärmeerzeugungsteil 67 als das jedem Tintenkanal 62 zugeordnete Aufzeichnungselement vorgesehen und an diesen Wärmeerzeugungsteilen 67 sind (in Fig. 17 nicht dargestellte) Elektroden angeordnet. Mit 66 ist in Fig. 17 eine Tintenzufuhröffnung zur Tintenkammer 63 bezeichnet.In Fig. 17, 61 is an ejection opening, 62 is an ink channel communicating with the ejection opening 61, and 63 is an ink chamber communicating with the ink channel 62. The liquid path in this example has the ink channel 62 and the ink chamber 63. In this example, the ink channel 62 and the ink chamber 63 are formed by bonding the recording element substrate 184 (for better understanding of the description, the length is drawn shorter), the wall-forming member 64 and the cover member 65 are bonded to each other. Furthermore, in this example, a heat generating part 67 is provided as the recording element associated with each ink channel 62 and electrodes (not shown in Fig. 17) are arranged on these heat generating parts 67. In Fig. 17, 66 designates an ink supply opening to the ink chamber 63.
Die Fig. 18 ist eine schematische perspektivische Außenansicht, die ein Beispiel des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts gemäß dieser Erfindung zeigt. In Fig. 18 sind mit 1000 das Hauptteil des Geräts, mit 1100 der Energiequellenschalter und mit 1200 das Bedienungsfeld bezeichnet.Fig. 18 is a schematic external perspective view showing an example of the ink jet recording apparatus according to this invention. In Fig. 18, 1000 denotes the main body of the apparatus, 1100 the power source switch, and 1200 the operation panel.
Die vorliegende Erfindung bringt ausgezeichnete Effekte insbesondere bei dem Aufzeichnungskopf und dem Aufzeichnungsgerät des Blasenstrahlsystems unter den Tintenstrahl-Aufzeichnungssystemen hervor.The present invention brings about excellent effects particularly in the recording head and the recording apparatus of the bubble jet system among the ink jet recording systems.
Hinsichtlich ihrer typischen Konstruktion werden z. B. vorzugsweise diejenigen unter Anwendung des in den US-Patenten Nr. 4 723 129 und Nr. 4 740 796 offenbarten Grundgedankens bevorzugt. Obgleich dieses System sowohl auf den signalabhängigen Typ als auch den kontinuierlichen Typ anwendbar ist, ist es insbesondere im Fall des signalabhängigen Typs wirkungsvoll, weil durch Anlegen von mindestens einem Treibersignal , das einen raschen Temperaturanstieg über einen Keimbildungssiedepunkt hinaus hervorbringt, an den elektrisch beheizten Wandler' der der Schicht oder dem Flüssigkeitskanal entspricht, wo Flüssigkeit (Tinte) festgehalten wird, Wärme erzeugt wird, um eine Filmverdampfung an der Wärmewirkungsfläche des Schreibkopfes hervorzurufen, was in der Ausbildung von Blasen in der Flüssigkeit (Tinte), die einzeln nacheinander jedem der Treibersignale entsprechen, resultiert. Durch Ausstoßen der Flüssigkeit (Tinte) durch die Öffnung hindurch mittels Wachsens und Schrumpfens der Blase wird mindestens ein Tröpfchen erzeugt. Wenn das Treibersignal impulsförmig gemacht wird, kann ein adäquates Wachsen und Schrumpfen der Blase in mehr bevorzugter Weise bewirkt werden, um ein Ausstoßen der Flüssigkeit (Tinte), das insbesondere in der Ansprechcharakteristik ausgezeichnet ist, zu bewerkstelligen. Als das Treibersignal in der Form eines Impulses sind solche geeignet, wie sie in den US-Patenten Nr. 4 463 359 und Nr. 4 345 262 beschrieben sind. Durch Anwendung der im US-Patent Nr. 4 313 124 offenbarten Bedingungen bezüglich der Temperaturanstiegsrate der obigen Wärmewirkungsfläche kann ein weiteres exzellentes Aufzeichnen durchgeführt werden.As for their typical construction, those using the principle disclosed in U.S. Patent Nos. 4,723,129 and 4,740,796 are preferred, for example. Although this system is applicable to both the signal-dependent type and the continuous type, it is particularly effective in the case of the signal-dependent type because by applying at least one drive signal which causes a rapid temperature rise above a nucleation boiling point to the electrically heated transducer corresponding to the layer or liquid channel where liquid (ink) is retained, heat is generated to cause film evaporation at the heat-acting surface of the recording head, resulting in the formation of bubbles in the liquid (ink) which correspond one by one to each of the drive signals. By ejecting the liquid (ink) through the orifice by means of growth and shrinking of the bubble, at least one droplet is generated. When the driving signal is made pulse-shaped, adequate growth and shrinking of the bubble can be more preferably effected to realize ejection of the liquid (ink) which is particularly excellent in response characteristics. As the driving signal in the form of a pulse, those described in U.S. Patent No. 4,463,359 and No. 4,345,262 are suitable. By applying the conditions disclosed in U.S. Patent No. 4,313,124 regarding the temperature rise rate of the above heat acting area, further excellent recording can be performed.
Hinsichtlich der Ausgestaltung des Schreibkopfes ist zusätzlich zu der eine Kombination der Ausstoßöffnung, des Flüssigkeitskanals und des elektrisch beheizten Wandlers (linearer Flüssigkeitskanal oder rechtwinkliger Flüssigkeitskanal)Regarding the design of the writing head, in addition to the combination of the ejection opening, the liquid channel and the electrically heated transducer (linear liquid channel or rectangular liquid channel)
die das US-Patent Nr. 4 558 333 oder Nr. 4 459 600, die eine Ausbildung mit einem Beheizungsteil in einem gebogenen Abschnitt offenbaren, verwendende Ausgestaltung auch in diese Erfindung einbezogen. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auch für eine solche Ausgestaltung wirkungsvoll, die auf der ungeprüften JP-Patentveröffentlichung Nr. 59-123670, welche die einen gemeinsamen Schlitz als das Ausstoßteil eines elektrisch beheizten Wandlers für eine Mehrzahl von elektrisch beheizten Wandlern umfassende Ausbildung beschreibt, oder auf der ungeprüften JP-Patentveröffentlichung Nr. 59-138461, die die Ausbildung mit einer Öffnung offenbart, welche eine Druckwelle der Wärmeenergie absorbiert, die dem Ausstoßteil entspricht, beruht.the configuration using U.S. Patent No. 4,558,333 or No. 4,459,600 which disclose a configuration having a heating part in a bent portion is also included in this invention. Moreover, the present invention is also effective for such a configuration based on JP Unexamined Patent Publication No. 59-123670 which describes the configuration comprising a common slot as the ejection part of an electrically heated transducer for a plurality of electrically heated transducers, or JP Unexamined Patent Publication No. 59-138461 which discloses the configuration having an opening which absorbs a pressure wave of the heat energy corresponding to the ejection part.
Ferner kann als der Aufzeichnungskopf des Ganzzeilentyps mit einer der Breite des maximalen Aufzeichnungsmediums, auf dem eine Aufzeichnung mittels des Aufzeichnungsgeräts vorgenommen werden kann, entsprechenden Länge entweder eine Ausbildung, die dieser Länge genügt, oder eine Ausbildung als ein einstückig gemäß einer Kombination einer Mehrzahl von Aufzeichnungsköpfen ausgebildeter einzelner Aufzeichnungskopf verwendet werden, wie in den oben genannten Schriften offenbart ist, und die vorliegende Erfindung kann die vorstehend beschriebenen Effekte in mehr wirksamer Weise entfalten.Further, as the full-line type recording head having a length corresponding to the width of the maximum recording medium on which recording can be made by the recording apparatus, either a configuration satisfying this length or a configuration as an integrally formed according to a combination of a plurality of recording heads formed single recording head as disclosed in the above-mentioned documents can be used, and the present invention can exhibit the above-described effects more effectively.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auch im Fall einer Verwendung eines frei austauschbaren Aufzeichnungskopfes des Chip-Typs, bei dem eine elektrische Verbindung mit dem Hauptgerät oder eine Zufuhr von Tinte vom Hauptgerät ermöglicht wird, indem er im Hauptgerät montiert wird, oder im Fall einer Verwendung eines Aufzeichnungskopfes des Kartuschentyps, der integriert mit dem Schreibkopf selbst versehen ist, effektiv.Moreover, the present invention is also effective in the case of using a freely replaceable chip type recording head which enables electrical connection with the main body or supply of ink from the main body by mounting it in the main body, or in the case of using a cartridge type recording head which is provided integrally with the recording head itself.
Auch ist für ein weiters Stabilisieren der Effekte der vorliegenden Erfindung die Zufügung einer Regeneriereinrichtung, einer präliminären Hilfseinrichtung usw. für den Schreibkopf, der für die Ausgestaltung des Aufzeichnungsgeräts dieser Erfindung vorgesehen ist, vorzuziehen. Diese können insbesondere Abdeckeinrichtungen, Reinigungseinrichtungen, Druck- oder Absorptionseinrichtungen, präliminäre Heizeinrichtungen unter Verwendung elektrisch beheizter Wandler, von diesen getrennte Heizeinrichtungen oder die Kombination dieser einschließen, und das Durchführen einer präliminären Ausstoßbetriebsweise getrennt vom Aufzeichnen ist ebenfalls für ein stabiles Aufzeichnen effektvoll.Also, for further stabilizing the effects of the present invention, it is preferable to add a recovery means, a preliminary auxiliary means, etc. to the recording head provided for the embodiment of the recording apparatus of this invention. These may include, in particular, capping means, cleaning means, pressure or absorption means, preliminary heating means using electrically heated transducers, heating means separate from these, or the combination of these, and performing a preliminary ejection operation separately from recording is also effective for stable recording.
Des weiteren kann als die Aufzeichnungsart des Aufzeichnungsgeräts nicht nur die Aufzeichnungsart mit lediglich einer Hauptfarbe, wie schwarz usw., sondern eine Ausgestaltung, die den Aufzeichnungskopf einstückig oder eine Mehrzahl von Farben ausbildet, zur Anwendung kommen, und für ein Gerät mit mindestens einer von komplexen Farben,mit unterschiedlichen Farben oder mit einer Vollfarbe durch Farbmischung ist die vorliegende Erfindung extrem effektiv.Furthermore, as the recording mode of the recording apparatus, not only the recording mode with only one main color such as black, etc., but a configuration that forms the recording head integrally or a plurality of colors can be adopted, and for an apparatus having at least one of complex colors, different colors, or a full color by color mixing, the present invention is extremely effective.
(1) Wie oben beschrieben wurde, wird es gemäß der vorliegenden Erfindung, weil eine elektrische Verbindung der Substrate lediglich durch Verbinden des Aufzeichnungselementsubstrats mit dem Treiberelementsubstrat bewirkt werden kann, insofern möglich zuzulassen, daß die Verbindungsteile des Aufzeichnungselement- sowie des Treiberelementsubstrats mit hoher Dichte vorhanden sind, wodurch die Möglichkeit geboten wird, die Anzahl der Verbindungsteile der Treiberelementsubstrate zu erhöhen und eine höhere Verdichtung zu bewirken. Das führt auch zu einer Miniaturierung von sogar einer sehr langen Einheit.(1) As described above, according to the present invention, since electrical connection of the substrates can be effected only by connecting the recording element substrate to the driving element substrate, it becomes possible to allow the connecting parts of the recording element and the driving element substrate to be present at a high density, thereby offering the possibility of increasing the number of connecting parts of the driving element substrates and effecting higher densification. This also leads to miniaturization of even a very long unit.
Weil kein Teil für eine elektrische Verbindung erforderlich ist, kann auch die Einheit dünner und mit geringeren Kosten gefertigt werden.Because no part is required for electrical connection, the unit can also be made thinner and at a lower cost.
Da ferner die Menge an Metallteilen, die für das erhabene Teil des Aufzeichnungselements verwendet werden, klein ist, ist, selbst wenn ein teures Metall, wie Gold usw., zur Anwendung kommen mag, eine Kostenherabsetzung möglich.Furthermore, since the amount of metal parts used for the raised part of the recording element is small, even if an expensive metal such as gold, etc., may be used, cost reduction is possible.
Weil mindestens ein Extraelement mehr als für die Aufzeichnungselemente und die den Aufzeichnungselementen entsprechenden Leiterstrukturen notwendig ist, vorgesehen werden kann, und weil ferner mindestens ein Extraelement mehr als für die Treiberelemente oder die Leiterstrukturen des Treiberelementsubstrats notwendig ist, vorhanden sein kann, wird auch eine Verbindung ohne Durchführung einer genauen Einstellung oder ohne das Erfordernis einer hochpräzisen Einstellung falls überhaupt möglich.Also, because at least one extra element more than is necessary for the recording elements and the conductor patterns corresponding to the recording elements can be provided, and further because at least one extra element more than is necessary for the driver elements or the conductor patterns of the drive element substrate can be provided, connection without performing a precise adjustment or without requiring a high-precision adjustment, if at all, becomes possible.
Insbesondere kann in dem Fall, da der Tintenstrahl ein Blasen- Tintenstrahl ist, eine genaue Ausrichtung nur unter Schwierigkeiten vorgenommen werden, weil eine Verdrahtung mit höherer Dichte gefordert ist, jedoch kann gemäß dieser Erfindung eine genaue Ausrichtung mit äußerster Leichtigkeit selbst im Fall einer Verdrahtung mit derart hoher Dichte ausgeführt werden.Particularly, in the case where the ink jet is a bubble ink jet, accurate alignment can be performed with difficulty because higher density wiring is required, but according to this invention, accurate alignment can be performed with extreme ease even in the case of such high density wiring.
Des weiteren können bei dieser Erfindung das Aufzeichnungselementsubstrat und das Treiberelementsubstrat frei lösbar verbunden werden, und das Treiberelementsubstrat kann ohne Schwierigkeiten getrennt und folglich auch auf einfache Weise ausgetauscht werden.Furthermore, in this invention, the recording element substrate and the driving element substrate can be freely detachably connected, and the driving element substrate can be separated without difficulty and thus also easily replaced.
(2) Gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Vorsehen einer gemeinsamen Elektrode am Treiberelementsubstrat eine weitere Miniaturisierun-g der Aufzeichnungselement-Baueinheit wie auch der Aufzeichnungselement-Treibereinheit, der Tintenstrahleinheit, der Tintenstrahl-Treibereinheit sowie des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts durch deren Verwendung ermöglicht.(2) According to the present invention, by providing a common electrode on the driving element substrate, further miniaturization of the recording element assembly as well as the recording element driving unit, the ink jet unit, the ink jet driving unit and the ink jet recording apparatus is enabled by using them.
Wenn das Blasen-Tintenstrahlsystem als das Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem angewendet wird, so ist insbesondere eine sehr hochdichte Verdrahtung erforderlich, und die vorliegende Erfindung kann einen besonders großen Effekt im Fall dieser hochdichten Verdrahtung erzielen.Particularly, when the bubble ink jet system is applied as the ink jet recording system, very high density wiring is required, and the present invention can achieve a particularly large effect in the case of this high density wiring.
(3) Gemäß dieser Erfindung können durch Ausbilden von vorstehenden Elektroden unter Anwendung der Elektroplattiermethode bei Leiterstrukturen als Elektroden die Aufzeichnungselement- Baueinheit wie auch die Aufzeichnungselement-Treibereinheit, die Tintenstrahleinheit, die Tintenstrahl-Treibereinheit und das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät mit niedrigen Kosten geschaffen werden. Ferner können eine Aufzeichnungselement-Treibereinheit, eine Tintenstrahl-Treibereinheit und ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät mit einem niedrigen Kontaktwiderstand am Verbindungsteil des Aufzeichnungselementsubstrats und des Treiberelementsubstrats erzeugt werden.(3) According to this invention, by forming protruding electrodes using the electroplating method on conductor patterns as electrodes, the recording element assembly as well as the recording element driving unit, the ink jet unit, the ink jet driving unit and the ink jet recording apparatus can be provided at low cost. Furthermore, a recording element driving unit, an ink jet driving unit and an ink jet recording apparatus having a low contact resistance at the connecting part of the recording element substrate and the driving element substrate can be provided.
(4) Weil gemäß der vorliegenden Erfindung der Einfluß einer Wölbung oder Unebenheit des Substrats beseitigt werden kann, kann eine elektrische Verbindung hoher Zuverlässigkeit auch in einer langen Einheit einfach und mit niedrigen Kosten bewirkt werden.(4) According to the present invention, since the influence of warp or unevenness of the substrate can be eliminated, electrical connection of high reliability can be effected even in a long unit easily and at low cost.
Insbesondere kann, wenn die Aufzeichnungselementeinheit oder die Tintenstrahleinheit sehr lang ist, eine große Wirkung erzielt werden.In particular, when the recording element unit or the ink jet unit is very long, a great effect can be obtained.
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