JP2001138521A - インクジェット記録ヘッドおよび該記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置 - Google Patents
インクジェット記録ヘッドおよび該記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インクジェット記録ヘッドのシリコン基板に
対する良好な電気的接続を得ることである。 【解決手段】 電気的に接続する電極の膜構成が、金属
突起の下の一部に耐キャビテーション膜から引き出され
た配線部とインクで腐食しない金属膜とが重なり合うよ
う形成されている。
対する良好な電気的接続を得ることである。 【解決手段】 電気的に接続する電極の膜構成が、金属
突起の下の一部に耐キャビテーション膜から引き出され
た配線部とインクで腐食しない金属膜とが重なり合うよ
う形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録用液体（以下
インクと称する）を飛翔的液滴としてインク吐出口（ノ
ズル）から吐出させて被記録材に付着させることにより
記録を行うインクジェット記録ヘッド、および該インク
ジェット記録ヘッドを用いるインクジェット記録装置に
関するものである。
インクと称する）を飛翔的液滴としてインク吐出口（ノ
ズル）から吐出させて被記録材に付着させることにより
記録を行うインクジェット記録ヘッド、および該インク
ジェット記録ヘッドを用いるインクジェット記録装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、インクジェット記録ヘッドにおい
て、プリント配線板を接着したアルミニウムの支持部材
上にシリコン基板を配置してワイヤーボンディングによ
って電気的接続を行い、シリコン基板の電気熱変換体を
配置した側と同じ側、或いは裏面側にプリンター本体と
の接続部を配置して成る構成のものが開示されている。
て、プリント配線板を接着したアルミニウムの支持部材
上にシリコン基板を配置してワイヤーボンディングによ
って電気的接続を行い、シリコン基板の電気熱変換体を
配置した側と同じ側、或いは裏面側にプリンター本体と
の接続部を配置して成る構成のものが開示されている。
【０００３】本構成の場合に、具体的にはプリント配線
板を曲げることが不可能なために電気熱変換体を配置し
た側と同一面、或いは電気熱変換体を配置した側に対向
する面にのみプリンターとの接続部分を設けることが出
来なかった。
板を曲げることが不可能なために電気熱変換体を配置し
た側と同一面、或いは電気熱変換体を配置した側に対向
する面にのみプリンターとの接続部分を設けることが出
来なかった。
【０００４】また、別のインクジェット記録ヘッドにお
いて、例えば米国特許第４、６３５、０７３号、或いは
米国特許第４、８２７、２９４号明細書において開示さ
れているような、インク吐出用電気熱変換体を備えたシ
リコン基板を、テープ上の絶縁フィルム上に配線部材
（以下ＴＡＢフィルムと称する）で囲む形態のインクジ
ェット記録ヘッドが開示されている。
いて、例えば米国特許第４、６３５、０７３号、或いは
米国特許第４、８２７、２９４号明細書において開示さ
れているような、インク吐出用電気熱変換体を備えたシ
リコン基板を、テープ上の絶縁フィルム上に配線部材
（以下ＴＡＢフィルムと称する）で囲む形態のインクジ
ェット記録ヘッドが開示されている。
【０００５】通常、ＴＡＢフィルムを用いる半導体素
子、或いはインクジェット記録ヘッドの場合には、チッ
プの４辺がＴＡＢフィルムで囲まれている。
子、或いはインクジェット記録ヘッドの場合には、チッ
プの４辺がＴＡＢフィルムで囲まれている。
【０００６】更に、特公平５−１６９６６２号公報に開
示されているようにガラスエポキシ基板の裏打ちを行っ
たフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を用い、シリコ
ン基板と裏打ちを行ったフレキシブルプリント基板のボ
ンディング部をアルミニウム（Ａｌ）板の支持部材の上
に接着し、ワイヤーボンディングによって電気的接続を
行い、フレキシブルプリント基板を途中から曲げること
により印字装置本体との電気的接続面を、電気熱変換体
を設けた面との支持部材の裏面側に配置することを可能
にしている。
示されているようにガラスエポキシ基板の裏打ちを行っ
たフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を用い、シリコ
ン基板と裏打ちを行ったフレキシブルプリント基板のボ
ンディング部をアルミニウム（Ａｌ）板の支持部材の上
に接着し、ワイヤーボンディングによって電気的接続を
行い、フレキシブルプリント基板を途中から曲げること
により印字装置本体との電気的接続面を、電気熱変換体
を設けた面との支持部材の裏面側に配置することを可能
にしている。
【０００７】しかし、従来のこの様な形態の場合に、シ
リコン基板の電気熱変換体を設けた面と角度を付けたプ
リンター本体との電気的接合面を設けるためにフレキシ
ブル基板を用いると、ワイヤーボンディングを行うため
にシリコン基板とフレキシブルプリント基板を同一部材
上に対向させて固定保持させる必要があり、保持部材が
必要になる。しかも、保持部材に最終的にフレキシブル
プリント基板のプリンター本体との電気的接合面を固定
する必要があり、シリコン基板と対向させてフレキシブ
ルプリント基板を固定する工程と分けて製作する必要も
生じ、従って、コストがかかって高価に付く恐れがあ
る。例えば、２つのヘッドを用い、一方のヘッドを黒イ
ンク吐出用に、他方のヘッドをカラーインク吐出用にこ
れら２つのヘッドを並列して配置した場合に、それぞれ
のヘッドに上記工程が必要となるので、コストアップと
なる。また、従来からある方法に加えて、前述のＴＡＢ
フィルムを用いたインクジェット記録ヘッドの場合に
は、前記シリコン基板の４方向がＴＡＢフィルムに囲ま
れているために電気熱変換体を用いてインクを吐出させ
る場合に障害となって問題となる。
リコン基板の電気熱変換体を設けた面と角度を付けたプ
リンター本体との電気的接合面を設けるためにフレキシ
ブル基板を用いると、ワイヤーボンディングを行うため
にシリコン基板とフレキシブルプリント基板を同一部材
上に対向させて固定保持させる必要があり、保持部材が
必要になる。しかも、保持部材に最終的にフレキシブル
プリント基板のプリンター本体との電気的接合面を固定
する必要があり、シリコン基板と対向させてフレキシブ
ルプリント基板を固定する工程と分けて製作する必要も
生じ、従って、コストがかかって高価に付く恐れがあ
る。例えば、２つのヘッドを用い、一方のヘッドを黒イ
ンク吐出用に、他方のヘッドをカラーインク吐出用にこ
れら２つのヘッドを並列して配置した場合に、それぞれ
のヘッドに上記工程が必要となるので、コストアップと
なる。また、従来からある方法に加えて、前述のＴＡＢ
フィルムを用いたインクジェット記録ヘッドの場合に
は、前記シリコン基板の４方向がＴＡＢフィルムに囲ま
れているために電気熱変換体を用いてインクを吐出させ
る場合に障害となって問題となる。
【０００８】以上のような問題点をそれぞれ解決するた
めに、本発明者らによって電気熱変換体、および電気熱
変換体を駆動するための駆動回路を配置した長方形状の
シリコン基板の４辺のうち３辺をＴＡＢフィルムで囲
み、ＴＡＢフィルムと対向しない辺に電気熱変換体を並
べて配置したことによって一体的に形成されたノズル付
きの天板に複数個のシリコン基板を接合でき、しかもプ
リンター本体との接続部を吐出方向に対して角度を付け
て配置することが可能になるインクジェット記録ヘッド
が提案されている。
めに、本発明者らによって電気熱変換体、および電気熱
変換体を駆動するための駆動回路を配置した長方形状の
シリコン基板の４辺のうち３辺をＴＡＢフィルムで囲
み、ＴＡＢフィルムと対向しない辺に電気熱変換体を並
べて配置したことによって一体的に形成されたノズル付
きの天板に複数個のシリコン基板を接合でき、しかもプ
リンター本体との接続部を吐出方向に対して角度を付け
て配置することが可能になるインクジェット記録ヘッド
が提案されている。
【０００９】更に、別の提案として、上記提案を用いた
２チップのシリコン基板を一体的に形成された天板に接
合し、一方に記録用インクを入れ、他方に前処理液を夫
々入れた形態のインクジェット記録ヘッドも提案されて
いる。
２チップのシリコン基板を一体的に形成された天板に接
合し、一方に記録用インクを入れ、他方に前処理液を夫
々入れた形態のインクジェット記録ヘッドも提案されて
いる。
【００１０】このような、上述の発明者らが提案してい
る２チップのシリコン基板を一体的に形成された天板に
接合し、一方に記録用インクを、他方に前処理液を夫々
入れた形態のインクジェット記録ヘッドにおいて、シリ
コン基板の電極に設けられる金属突起（バンプと称す
る）は、１チップ当たりに設けられる電極数が３０個程
度と少ないために、機械的に形成されるスタッドバンプ
を用いていた。この様なスタッドバンプの場合には、シ
リコン基板上のアルミニウム電極を全て金（Ａｕ）金属
で覆い隠すことが出来ず、必ず部分的に下のアルミニウ
ムの電極が露出することになる。
る２チップのシリコン基板を一体的に形成された天板に
接合し、一方に記録用インクを、他方に前処理液を夫々
入れた形態のインクジェット記録ヘッドにおいて、シリ
コン基板の電極に設けられる金属突起（バンプと称す
る）は、１チップ当たりに設けられる電極数が３０個程
度と少ないために、機械的に形成されるスタッドバンプ
を用いていた。この様なスタッドバンプの場合には、シ
リコン基板上のアルミニウム電極を全て金（Ａｕ）金属
で覆い隠すことが出来ず、必ず部分的に下のアルミニウ
ムの電極が露出することになる。
【００１１】この場合に、特に前処理液は、記録用イン
クがアルカリ性で、中和する必要があるために、前処理
液は酸性となることが知られている。また、前処理液中
に存在する塩素イオン（Ｃｌ-）によってシリコン基板
上の電極部分に電界をかけた場合に、シリコン基板上の
電極部分に機械的に形成された金属突起（以下スタッド
バンプと称する）の周囲に露出するアルミニウムの電極
が腐食してしまうことが分かった。
クがアルカリ性で、中和する必要があるために、前処理
液は酸性となることが知られている。また、前処理液中
に存在する塩素イオン（Ｃｌ-）によってシリコン基板
上の電極部分に電界をかけた場合に、シリコン基板上の
電極部分に機械的に形成された金属突起（以下スタッド
バンプと称する）の周囲に露出するアルミニウムの電極
が腐食してしまうことが分かった。
【００１２】そこで、前記前処理液による腐食を防止す
るために、電極部の構成を腐食しない構成にする方式が
提案されている。すなわち、前処理液があっても電極部
分を腐食させない構造とは、外部との電気接続を行うア
ルミニウム（Ａｌ）電極の腐食を防止するために、通常
バリアーメタルとして用いられるチタンタングステン
（ＴｉＷ）をスパッタリングし、さらに、金（Ａｕ）を
めっきで形成するバンプを用いる。チタンタングステン
（ＴｉＷ）は酸性の前処理液、および前処理液中に存在
する塩素イオン（Ｃｌ-）で腐食されないために、前記
チタンタングステン（ＴｉＷ）で電極周囲の保護膜であ
る窒化ケイ素（ＳｉＮ）とオーバーラップさせ、アルミ
ニウム（Ａｌ）電極部を完全に覆い隠すことによって前
処理液で電気配線部が腐食しないようにすることがで
き、さらに、前記チタンタングステン（ＴｉＷ）膜の下
にタンタル（Ｔａ）の引出し配線を配設することによ
り、従来、最上部のタンタル（Ｔａ）配線をチップ外部
に引出すために保護膜にコンタクトホールを開けてから
タンタル（Ｔａ）を成膜し、パターン加工していたのを
保護膜のコンタクトホールが不要になるために工程を１
工程省略することができ、より安価にシリコン基板を提
供することができ、かつ一層安価にインクジェット記録
ヘッドを供給できるようにするものである。
るために、電極部の構成を腐食しない構成にする方式が
提案されている。すなわち、前処理液があっても電極部
分を腐食させない構造とは、外部との電気接続を行うア
ルミニウム（Ａｌ）電極の腐食を防止するために、通常
バリアーメタルとして用いられるチタンタングステン
（ＴｉＷ）をスパッタリングし、さらに、金（Ａｕ）を
めっきで形成するバンプを用いる。チタンタングステン
（ＴｉＷ）は酸性の前処理液、および前処理液中に存在
する塩素イオン（Ｃｌ-）で腐食されないために、前記
チタンタングステン（ＴｉＷ）で電極周囲の保護膜であ
る窒化ケイ素（ＳｉＮ）とオーバーラップさせ、アルミ
ニウム（Ａｌ）電極部を完全に覆い隠すことによって前
処理液で電気配線部が腐食しないようにすることがで
き、さらに、前記チタンタングステン（ＴｉＷ）膜の下
にタンタル（Ｔａ）の引出し配線を配設することによ
り、従来、最上部のタンタル（Ｔａ）配線をチップ外部
に引出すために保護膜にコンタクトホールを開けてから
タンタル（Ｔａ）を成膜し、パターン加工していたのを
保護膜のコンタクトホールが不要になるために工程を１
工程省略することができ、より安価にシリコン基板を提
供することができ、かつ一層安価にインクジェット記録
ヘッドを供給できるようにするものである。
【００１３】また、耐キャビテーション膜であるタンタ
ル（Ｔａ）を電極として、記録ヘッドの外側にもう一方
の電極を配置して両電極間の容量成分でインクの有無を
検出する方法、例えば、同一のシリコン基板上に複数個
の液室を有するインクジェット記録ヘッドにより前記タ
ンタル（Ｔａ）電極を液室毎に分割し、さらにタンタル
（Ｔａ）電極をシリコン基板外部に引き出して、共通液
室内のインクが無くなったことを検出することができる
提案が行われている。
ル（Ｔａ）を電極として、記録ヘッドの外側にもう一方
の電極を配置して両電極間の容量成分でインクの有無を
検出する方法、例えば、同一のシリコン基板上に複数個
の液室を有するインクジェット記録ヘッドにより前記タ
ンタル（Ｔａ）電極を液室毎に分割し、さらにタンタル
（Ｔａ）電極をシリコン基板外部に引き出して、共通液
室内のインクが無くなったことを検出することができる
提案が行われている。
【００１４】また、前処理液室用のシリコン基板のアル
ミニウム（Ａｌ）電極部を耐腐食構造にすることにより
シリコン基板のチップサイズを、前処理液を吐出するた
めの電気熱変換体を配設したシリコン基板のサイズを記
録用インク側と同一サイズにすることにより生産装置の
共有化を図ることができ、これによって装置の設計効率
およびラインの稼動効率を向上することができる。
ミニウム（Ａｌ）電極部を耐腐食構造にすることにより
シリコン基板のチップサイズを、前処理液を吐出するた
めの電気熱変換体を配設したシリコン基板のサイズを記
録用インク側と同一サイズにすることにより生産装置の
共有化を図ることができ、これによって装置の設計効率
およびラインの稼動効率を向上することができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】前述の耐キャビテーシ
ョン膜であるタンタル（Ｔａ）を電極として、記録ヘッ
ドの外側にもう一方の電極を配置して両電極間の容量成
分でインクの有無を検出する方法においては、例えば、
図２の２５０はアルミニウム（Ａｌ）配線とタンタル
（Ｔａ）とのコンタクトホールで、２７０はコンタクト
ホールの段差のカバー部分である。図示されるように、
タンタル（Ｔａ）電極を液室毎に分割し、さらに、タン
タル（Ｔａ）電極をシリコン基板の外部に引出した場合
に、シリコン基板外部との接続信頼性を確保するため
に、保護膜上に配置されたタンタル（Ｔａ）電極配線が
保護膜に設けられたコンタクトホールを介して保護膜の
下に設けられたアルミニウム（Ａｌ）電極と接続する必
要がある。
ョン膜であるタンタル（Ｔａ）を電極として、記録ヘッ
ドの外側にもう一方の電極を配置して両電極間の容量成
分でインクの有無を検出する方法においては、例えば、
図２の２５０はアルミニウム（Ａｌ）配線とタンタル
（Ｔａ）とのコンタクトホールで、２７０はコンタクト
ホールの段差のカバー部分である。図示されるように、
タンタル（Ｔａ）電極を液室毎に分割し、さらに、タン
タル（Ｔａ）電極をシリコン基板の外部に引出した場合
に、シリコン基板外部との接続信頼性を確保するため
に、保護膜上に配置されたタンタル（Ｔａ）電極配線が
保護膜に設けられたコンタクトホールを介して保護膜の
下に設けられたアルミニウム（Ａｌ）電極と接続する必
要がある。
【００１６】しかしながら、前記耐キャビテーション膜
は０．３μｍと薄いために保護膜に設けられたコンタク
トホールの段差のカバー部分２７０でアルミニウム（Ａ
ｌ）配線部をカバーしきれずにクラックが発生する場合
がある。さらに、前記クラック部に前処理液が来た場合
に、コンタクトホール部の耐キャビテーション膜の下に
あるアルミニウム（Ａｌ）配線部が腐食してしまうこと
になる。
は０．３μｍと薄いために保護膜に設けられたコンタク
トホールの段差のカバー部分２７０でアルミニウム（Ａ
ｌ）配線部をカバーしきれずにクラックが発生する場合
がある。さらに、前記クラック部に前処理液が来た場合
に、コンタクトホール部の耐キャビテーション膜の下に
あるアルミニウム（Ａｌ）配線部が腐食してしまうこと
になる。
【００１７】従って、本発明の目的は、この様な従来に
おける問題を解決するために、電気的に接続する電極の
膜構成が、金属突起の下の一部に耐キャビテーション膜
から引出された配線部とインクで腐食しない金属膜が重
なり合うように構成されていることを特徴とするインク
ジェット記録ヘッド、および該インクジェット記録ヘッ
ドを用いるインクジェット記録装置を提供することにあ
る。
おける問題を解決するために、電気的に接続する電極の
膜構成が、金属突起の下の一部に耐キャビテーション膜
から引出された配線部とインクで腐食しない金属膜が重
なり合うように構成されていることを特徴とするインク
ジェット記録ヘッド、および該インクジェット記録ヘッ
ドを用いるインクジェット記録装置を提供することにあ
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に依れば、インクジェット記録ヘッドは、
記録用インクの吐出用エネルギーを発生する複数個の電
気熱変換体と該電気熱変換体を駆動するための駆動回路
を備えたシリコン基板と、インク流路であるノズルと該
ノズルにインクを供給する共通液室を備えた天板とを接
合して形成され、前記シリコン基板の４辺のうち３辺が
金属配線部材を載せた可撓性の絶縁フィルムと対向し、
前記絶縁フィルムより金属導体のリードを該シリコン基
板に延在させてシリコン基板上の電極と接合され、前記
可撓性の絶縁フィルムに配置された金属導体のリードと
の接合部に金属の突起をインクで腐食しない金属とその
上のめっき層で形成して電気的接合を行う構成のインク
ジェット記録ヘッドにおいて、電気的に接続する電極の
膜構成が、前記金属突起の下の一部に耐キャビテーショ
ン膜から引出された配線部とインクで腐食しない金属膜
とが重なり合うよう形成されていることを特徴とする。
めに、本発明に依れば、インクジェット記録ヘッドは、
記録用インクの吐出用エネルギーを発生する複数個の電
気熱変換体と該電気熱変換体を駆動するための駆動回路
を備えたシリコン基板と、インク流路であるノズルと該
ノズルにインクを供給する共通液室を備えた天板とを接
合して形成され、前記シリコン基板の４辺のうち３辺が
金属配線部材を載せた可撓性の絶縁フィルムと対向し、
前記絶縁フィルムより金属導体のリードを該シリコン基
板に延在させてシリコン基板上の電極と接合され、前記
可撓性の絶縁フィルムに配置された金属導体のリードと
の接合部に金属の突起をインクで腐食しない金属とその
上のめっき層で形成して電気的接合を行う構成のインク
ジェット記録ヘッドにおいて、電気的に接続する電極の
膜構成が、前記金属突起の下の一部に耐キャビテーショ
ン膜から引出された配線部とインクで腐食しない金属膜
とが重なり合うよう形成されていることを特徴とする。
【００１９】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
は、複数個のシリコン基板を用いたインクジェット記録
ヘッドにおいて、前記シリコン基板に設けられた突起の
金属が金（Ａｕ）で、前記突起がインクで腐食しない金
属とその上のめっき層で形成される基板と、前記金属の
突起が機械的に形成される基板を併用することを特徴と
する。
は、複数個のシリコン基板を用いたインクジェット記録
ヘッドにおいて、前記シリコン基板に設けられた突起の
金属が金（Ａｕ）で、前記突起がインクで腐食しない金
属とその上のめっき層で形成される基板と、前記金属の
突起が機械的に形成される基板を併用することを特徴と
する。
【００２０】さらに、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドは、前記シリコン基板上の電極に設けられた金属の突
起を形成する場合にアルミニウム電極上に高融点金属で
あるチタンタングステン（ＴｉＷ）を用い、該高融点金
属の上に金（Ａｕ）をめっきしてめっき層を形成したこ
とを特徴とする。
ドは、前記シリコン基板上の電極に設けられた金属の突
起を形成する場合にアルミニウム電極上に高融点金属で
あるチタンタングステン（ＴｉＷ）を用い、該高融点金
属の上に金（Ａｕ）をめっきしてめっき層を形成したこ
とを特徴とする。
【００２１】さらにまた、本発明のインクジェット記録
ヘッドは、前記インクジェット記録ヘッドが記録用イン
クと前処理液を併用するインクを用いるヘッドであり、
前記前処理液側に前記金属の突起をめっきして形成した
基板を用いることを特徴とする。
ヘッドは、前記インクジェット記録ヘッドが記録用イン
クと前処理液を併用するインクを用いるヘッドであり、
前記前処理液側に前記金属の突起をめっきして形成した
基板を用いることを特徴とする。
【００２２】本発明のインクジェット記録ヘッドは、通
常の記録用インク側には前記機械的に金属の突起を形成
した基板を用いることを特徴とする。
常の記録用インク側には前記機械的に金属の突起を形成
した基板を用いることを特徴とする。
【００２３】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
は、前記インクジェット記録ヘッドが、熱エネルギーを
利用してインクに気泡を生じさせ、該気泡の生成に伴っ
てインクを吐出することを特徴とする。
は、前記インクジェット記録ヘッドが、熱エネルギーを
利用してインクに気泡を生じさせ、該気泡の生成に伴っ
てインクを吐出することを特徴とする。
【００２４】さらに、本発明のインクジェット記録装置
は、前記いずれかのインクジェット記録ヘッドを用いる
ことを特徴とする。
は、前記いずれかのインクジェット記録ヘッドを用いる
ことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明に依れば、タンタル（Ｔ
ａ）の耐キャビテーション層をシリコン基板外部に引出
す電極構造を、保護膜上にタンタル（Ｔａ）配線の一
部、耐蝕膜兼バリアーメタル、チタンタングステン（Ｔ
ｉＷ）、金（Ａｕ）バンプの順で形成し、耐キャビテー
ション膜から引出された配線部とインクで腐食しない金
属膜が重なる構造にすることにより、タンタル（Ｔａ）
と保護膜下のアルミニウム（Ａｌ）配線を接続するため
のコンタクトホールを無くすことが可能になり、タンタ
ル（Ｔａ）のステップ段差でアルミニウム（Ａｌ）配線
部をカバーしきれない部分を無くし、前処理液により腐
食して配線が断線するのを防止することが可能であり、
さらに、保護膜にコンタクトホールを開ける必要が無い
ために、マスク１枚、露光、現像、エッチング工程が１
工程減少して省略できるためので、より安価にインクジ
ェット用のシリコン基板を供給でき、より安価にインク
ジェット記録ヘッドを提供することを可能にしている。
ａ）の耐キャビテーション層をシリコン基板外部に引出
す電極構造を、保護膜上にタンタル（Ｔａ）配線の一
部、耐蝕膜兼バリアーメタル、チタンタングステン（Ｔ
ｉＷ）、金（Ａｕ）バンプの順で形成し、耐キャビテー
ション膜から引出された配線部とインクで腐食しない金
属膜が重なる構造にすることにより、タンタル（Ｔａ）
と保護膜下のアルミニウム（Ａｌ）配線を接続するため
のコンタクトホールを無くすことが可能になり、タンタ
ル（Ｔａ）のステップ段差でアルミニウム（Ａｌ）配線
部をカバーしきれない部分を無くし、前処理液により腐
食して配線が断線するのを防止することが可能であり、
さらに、保護膜にコンタクトホールを開ける必要が無い
ために、マスク１枚、露光、現像、エッチング工程が１
工程減少して省略できるためので、より安価にインクジ
ェット用のシリコン基板を供給でき、より安価にインク
ジェット記録ヘッドを提供することを可能にしている。
【００２６】本発明のその他の目的と特徴および利点は
以下の添付図面に沿っての詳細な説明から明らかになろ
う。
以下の添付図面に沿っての詳細な説明から明らかになろ
う。
【００２７】（実施例）図１は、本発明のインクジェッ
ト記録ヘッドの一実施例におけるＴＡＢフィルムを接続
したシリコン基板を示す図で、図３は本発明における図
１の接続部断面図で、めっきで形成され、チタンタング
ステン（ＴｉＷ）と耐キャビテーション膜のタンタル
（Ｔａ）を重ねた場合のＴＡＢフィルムのリードとの接
続部断面図であり、図４は２チップのシリコン基板を用
いたインクジェット記録ヘッドの構成図である。
ト記録ヘッドの一実施例におけるＴＡＢフィルムを接続
したシリコン基板を示す図で、図３は本発明における図
１の接続部断面図で、めっきで形成され、チタンタング
ステン（ＴｉＷ）と耐キャビテーション膜のタンタル
（Ｔａ）を重ねた場合のＴＡＢフィルムのリードとの接
続部断面図であり、図４は２チップのシリコン基板を用
いたインクジェット記録ヘッドの構成図である。
【００２８】図１に示される様に、本発明のインクジェ
ット記録ヘッドは、電気熱変換体１１０の駆動回路等が
内蔵されたシリコン基板１００と、半導体プロセスで作
られた電気熱変換体１１０と、インク吐出の邪魔になら
ないようにＴＡＢフィルム１２０の切断時にシリコン基
板１００の電気熱変換体１１０を並べた辺に対向する部
分のフィルム部分が除去されてシリコン基板１００とＴ
ＡＢリード１３０とを接合した後にＴＡＢテープから切
断されて切り出されるＴＡＢフィルム１２０と、ＴＡＢ
フィルム１２０のリード１３０と、ＴＡＢフィルム１２
０のリード１３０と接合するためのバンプ１４０と、シ
リコン基板１００からの余分な熱を逃がす放熱ブロック
３２０（図４）と、ＴＡＢフィルム１２０の裏面に設け
られたプリンターとの電気接合部１６０とを有してい
る。
ット記録ヘッドは、電気熱変換体１１０の駆動回路等が
内蔵されたシリコン基板１００と、半導体プロセスで作
られた電気熱変換体１１０と、インク吐出の邪魔になら
ないようにＴＡＢフィルム１２０の切断時にシリコン基
板１００の電気熱変換体１１０を並べた辺に対向する部
分のフィルム部分が除去されてシリコン基板１００とＴ
ＡＢリード１３０とを接合した後にＴＡＢテープから切
断されて切り出されるＴＡＢフィルム１２０と、ＴＡＢ
フィルム１２０のリード１３０と、ＴＡＢフィルム１２
０のリード１３０と接合するためのバンプ１４０と、シ
リコン基板１００からの余分な熱を逃がす放熱ブロック
３２０（図４）と、ＴＡＢフィルム１２０の裏面に設け
られたプリンターとの電気接合部１６０とを有してい
る。
【００２９】このような本発明のインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、ＴＡＢフィルム１２０のリード１３０の
一端をシリコン基板１００に接合するために用いられる
バンプ構造には、図２に示されるようなスタッドバンプ
構造や、図３に示されるようなめっきバンプ構造等があ
る。
ッドにおいて、ＴＡＢフィルム１２０のリード１３０の
一端をシリコン基板１００に接合するために用いられる
バンプ構造には、図２に示されるようなスタッドバンプ
構造や、図３に示されるようなめっきバンプ構造等があ
る。
【００３０】先ず、図２に示されるように、スタッドバ
ンプ構造においては、リード１３０は一端がＴＡＢフィ
ルム１２０に接合されて、他端が、シリコン基板１００
上のアルミニウム電極２４０に接合されたスタッドバン
プ２１０に接合されている。また、アルミニウム電極２
４０は、シリコン基板１００上の配線部分を保護する保
護膜である窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜２５５の一部がアル
ミニウム電極２４０の周辺部分の上にオーバーラップし
ていてオーバーラップ部２５５ａを形成しており、この
オーバーラップ部２５５ａによってアルミニウム電極２
４０の配線部へのインクの進入を阻止する構造を形成し
ている。更に、シリコン基板１００上の配線部分を保護
する窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜２５５の上には、インク吐
出の発泡時の耐キャビテーション膜を形成するタンタル
（Ｔａ）耐キャビテーション膜２３０が設けられてい
る。
ンプ構造においては、リード１３０は一端がＴＡＢフィ
ルム１２０に接合されて、他端が、シリコン基板１００
上のアルミニウム電極２４０に接合されたスタッドバン
プ２１０に接合されている。また、アルミニウム電極２
４０は、シリコン基板１００上の配線部分を保護する保
護膜である窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜２５５の一部がアル
ミニウム電極２４０の周辺部分の上にオーバーラップし
ていてオーバーラップ部２５５ａを形成しており、この
オーバーラップ部２５５ａによってアルミニウム電極２
４０の配線部へのインクの進入を阻止する構造を形成し
ている。更に、シリコン基板１００上の配線部分を保護
する窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜２５５の上には、インク吐
出の発泡時の耐キャビテーション膜を形成するタンタル
（Ｔａ）耐キャビテーション膜２３０が設けられてい
る。
【００３１】また、めっきバンプ構造においては、図３
に示されるように、リード１３０は、一端がＴＡＢフィ
ルム１２０に接合されて、他端が金（Ａｕ）のめっきで
形成されたバンプ２１０とチタンタングステン（Ｔｉ
Ｗ）膜２２０を介してシリコン基板１００上のアルミニ
ウム電極２４５に接合されている。このめっきバンプ構
造において、チタンタングステン（ＴｉＷ）膜２２０は
バリアーメタルおよび耐腐食構造を形成しており、チタ
ンタングステン（ＴｉＷ）膜２２０が窒化ケイ素（Ｓｉ
Ｎ）膜２５５上にオーバーラップしてタンタル（Ｔａ）
耐キャビテーション膜２３０と共にオーバーラップ部２
８０を形成しており、このオーバーラップ部２８０によ
って下にあるアルミニウム電極２４５の配線部へのイン
クの進入を阻止する構造が形成されている。従って、電
極部においては、タンタル（Ｔａ）耐キャビテーション
膜２３０はチタンタングステン（ＴｉＷ）膜２２０の下
に配置されてタンタル（Ｔａ）耐キャビテーション膜２
３０を外部電極まで引き出せる構成になっている。
に示されるように、リード１３０は、一端がＴＡＢフィ
ルム１２０に接合されて、他端が金（Ａｕ）のめっきで
形成されたバンプ２１０とチタンタングステン（Ｔｉ
Ｗ）膜２２０を介してシリコン基板１００上のアルミニ
ウム電極２４５に接合されている。このめっきバンプ構
造において、チタンタングステン（ＴｉＷ）膜２２０は
バリアーメタルおよび耐腐食構造を形成しており、チタ
ンタングステン（ＴｉＷ）膜２２０が窒化ケイ素（Ｓｉ
Ｎ）膜２５５上にオーバーラップしてタンタル（Ｔａ）
耐キャビテーション膜２３０と共にオーバーラップ部２
８０を形成しており、このオーバーラップ部２８０によ
って下にあるアルミニウム電極２４５の配線部へのイン
クの進入を阻止する構造が形成されている。従って、電
極部においては、タンタル（Ｔａ）耐キャビテーション
膜２３０はチタンタングステン（ＴｉＷ）膜２２０の下
に配置されてタンタル（Ｔａ）耐キャビテーション膜２
３０を外部電極まで引き出せる構成になっている。
【００３２】このようなスタッドバンプ構造、またはめ
っきバンプ構造のＴＡＢフィルムの電極リード構造を用
いたインクジェット記録ヘッドの一例が図４に示されて
いる。図示されるように、このインクジェット記録ヘッ
ドは、溝付き天板３００と、オリフィスプレート３１０
と、シリコン基板１００を、放熱ブロック３２０を介し
て裏面から天板３００に押し付ける押さえばね３３０と
を有している。また、このインクジェット記録ヘッドに
おいて、ジョイントシール３４０はインク流路のシール
を行っており、ａ側には記録用インクを、ｂ側には前処
理用インクを夫々充填する構成となっている。
っきバンプ構造のＴＡＢフィルムの電極リード構造を用
いたインクジェット記録ヘッドの一例が図４に示されて
いる。図示されるように、このインクジェット記録ヘッ
ドは、溝付き天板３００と、オリフィスプレート３１０
と、シリコン基板１００を、放熱ブロック３２０を介し
て裏面から天板３００に押し付ける押さえばね３３０と
を有している。また、このインクジェット記録ヘッドに
おいて、ジョイントシール３４０はインク流路のシール
を行っており、ａ側には記録用インクを、ｂ側には前処
理用インクを夫々充填する構成となっている。
【００３３】図４において、インクジェット記録ヘッド
の記録ヘッドチップは、図４の部品を組み立てた後に、
インク流路部、シリコン基板１００と天板３００の共通
液室部の隙間、電気接合部１６０等を適宜な封止材で封
止して出来ている。この記録ヘッドチップは、図示され
るように、内部が記録用インク収納部４２０と前処理液
用収納部４３０に分離されているインクタンク４００の
頂部にジョイントシール３４０を介して接合される。
の記録ヘッドチップは、図４の部品を組み立てた後に、
インク流路部、シリコン基板１００と天板３００の共通
液室部の隙間、電気接合部１６０等を適宜な封止材で封
止して出来ている。この記録ヘッドチップは、図示され
るように、内部が記録用インク収納部４２０と前処理液
用収納部４３０に分離されているインクタンク４００の
頂部にジョイントシール３４０を介して接合される。
【００３４】この様に構成される本発明のインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、前処理液側に用いられるシリコ
ン基板１００は、記録液側のシリコン基板１００がウエ
ハー状の膜構成が出来上がった状態で、タンタル（Ｔ
ａ）の耐キャビテーション膜２３０の配線が、配線電極
の保護膜の開口部の縁まで配置されている。その後に、
チタンタングステン（ＴｉＷ）をスパッタリングで３０
００Åの厚さに成膜し、更に、レジストを塗布してフォ
トリソ工程でシリコン基板１００の電極部分に開口部を
設けて、下のチタンタングステン（ＴｉＷ）を電極にし
て電解めっきによって金（Ａｕ）を付着し、更に、レジ
スト剥離後に金（Ａｕ）めっき部分をマスクにして二酸
化水素（Ｈ2Ｏ2）によってチタンタングステン（Ｔｉ
Ｗ）をエッチングして取り去る。本実施例の場合に、金
（Ａｕ）めっきは厚さが２０μｍであるが、ＴＡＢフィ
ルムのリード１３０がシリコン基板１００のエッジとシ
ョートしなければ更に厚さを薄くすることが出来る。
ト記録ヘッドにおいて、前処理液側に用いられるシリコ
ン基板１００は、記録液側のシリコン基板１００がウエ
ハー状の膜構成が出来上がった状態で、タンタル（Ｔ
ａ）の耐キャビテーション膜２３０の配線が、配線電極
の保護膜の開口部の縁まで配置されている。その後に、
チタンタングステン（ＴｉＷ）をスパッタリングで３０
００Åの厚さに成膜し、更に、レジストを塗布してフォ
トリソ工程でシリコン基板１００の電極部分に開口部を
設けて、下のチタンタングステン（ＴｉＷ）を電極にし
て電解めっきによって金（Ａｕ）を付着し、更に、レジ
スト剥離後に金（Ａｕ）めっき部分をマスクにして二酸
化水素（Ｈ2Ｏ2）によってチタンタングステン（Ｔｉ
Ｗ）をエッチングして取り去る。本実施例の場合に、金
（Ａｕ）めっきは厚さが２０μｍであるが、ＴＡＢフィ
ルムのリード１３０がシリコン基板１００のエッジとシ
ョートしなければ更に厚さを薄くすることが出来る。
【００３５】また、チタンタングステン（ＴｉＷ）膜２
２０は前処理液に腐食されず、更に、チタンタングステ
ン（ＴｉＷ）膜２２０によってアルミニウム電極２４５
部分を保護膜である窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜２５５とオ
ーバーラップさせている。本実施例においては、このよ
うなオーバーラップ量は１５μｍで、アルミニウム電極
パッドの開口部が１００μｍ□であるために、バンプ２
１０の大きさは１３０μｍ□となる。従って、シリコン
基板１００側を上記の構成にし、天板３００と接合して
押さえばね３３０で天板３００に密着させた後に、シリ
コンシーラントで周囲のインク流路部、シリコン基板１
００と天板３００の共通液室部の隙間、電気接合部等を
覆い、そしてシリコンシーラントを硬化させることによ
ってインクジェット記録ヘッドチップが出来上がる。そ
の後に、このようなインクジェット記録ヘッドチップが
インクタンク４００に接続されて共通液室にインクが充
填される。ここでＴＡＢフィルム１２０のリード１３０
は金（Ａｕ）めっきで覆われているために腐食しない。
２０は前処理液に腐食されず、更に、チタンタングステ
ン（ＴｉＷ）膜２２０によってアルミニウム電極２４５
部分を保護膜である窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜２５５とオ
ーバーラップさせている。本実施例においては、このよ
うなオーバーラップ量は１５μｍで、アルミニウム電極
パッドの開口部が１００μｍ□であるために、バンプ２
１０の大きさは１３０μｍ□となる。従って、シリコン
基板１００側を上記の構成にし、天板３００と接合して
押さえばね３３０で天板３００に密着させた後に、シリ
コンシーラントで周囲のインク流路部、シリコン基板１
００と天板３００の共通液室部の隙間、電気接合部等を
覆い、そしてシリコンシーラントを硬化させることによ
ってインクジェット記録ヘッドチップが出来上がる。そ
の後に、このようなインクジェット記録ヘッドチップが
インクタンク４００に接続されて共通液室にインクが充
填される。ここでＴＡＢフィルム１２０のリード１３０
は金（Ａｕ）めっきで覆われているために腐食しない。
【００３６】以上の構成をとることによって、弱酸性
で、かつ塩素イオン（Ｃｌ-）が８００ｐｐｍの前処理
液を共通液室に充填して使用しても腐食が発生しないこ
とが確認された。
で、かつ塩素イオン（Ｃｌ-）が８００ｐｐｍの前処理
液を共通液室に充填して使用しても腐食が発生しないこ
とが確認された。
【００３７】また、記録インクは封止材で覆われたアル
ミニウム電極を腐食しないために、図４に示すインクジ
ェット記録ヘッドのａ側の記録用インク吐出用のシリコ
ン基板１００は、図２に示されるスタッドバンプ２００
を用いたシリコン基板１００の構成を採り、前処理液側
には、ｂ側の図３に示す構成のめっきバンプ、また記録
用インク吐出用のシリコン基板１００は、図２に示すス
タッドバンプ２００を用いる構成を夫々採ることによっ
て、シリコン基板１００のコスト上昇を最小限に押さえ
ることを可能にしている。
ミニウム電極を腐食しないために、図４に示すインクジ
ェット記録ヘッドのａ側の記録用インク吐出用のシリコ
ン基板１００は、図２に示されるスタッドバンプ２００
を用いたシリコン基板１００の構成を採り、前処理液側
には、ｂ側の図３に示す構成のめっきバンプ、また記録
用インク吐出用のシリコン基板１００は、図２に示すス
タッドバンプ２００を用いる構成を夫々採ることによっ
て、シリコン基板１００のコスト上昇を最小限に押さえ
ることを可能にしている。
【００３８】上述したように、本発明においては、電気
熱変換体１１０を駆動する駆動回路を備えたシリコン基
板１００と、インク流路であるノズルを有するオリフィ
スプレート３１０と、このノズルにインクを供給する共
通液室を備えた天板３００とを接合して形成され、シリ
コン基板１００と対向した絶縁フィルム等のＴＡＢフィ
ルム１２０から金属導体のリード１３０が延在されてシ
リコン基板１００上の電極と接合されて、シリコン基板
１００に設けられた金属の突起が金（Ａｕ）のような金
属と、この金属の上にめっきによって形成されためっき
層とによって形成され、電極部分が完全に被覆保護され
るので、突起や電気配線がインクや前処理液等によって
腐食されることがなく、更に、シリコン基板１００を同
一ヘッド内でサイズを統一することができ、装置の統一
化を図って、生産装置における設計効率およびラインの
稼働率の向上を図ることができる。
熱変換体１１０を駆動する駆動回路を備えたシリコン基
板１００と、インク流路であるノズルを有するオリフィ
スプレート３１０と、このノズルにインクを供給する共
通液室を備えた天板３００とを接合して形成され、シリ
コン基板１００と対向した絶縁フィルム等のＴＡＢフィ
ルム１２０から金属導体のリード１３０が延在されてシ
リコン基板１００上の電極と接合されて、シリコン基板
１００に設けられた金属の突起が金（Ａｕ）のような金
属と、この金属の上にめっきによって形成されためっき
層とによって形成され、電極部分が完全に被覆保護され
るので、突起や電気配線がインクや前処理液等によって
腐食されることがなく、更に、シリコン基板１００を同
一ヘッド内でサイズを統一することができ、装置の統一
化を図って、生産装置における設計効率およびラインの
稼働率の向上を図ることができる。
【００３９】次に、上記のインクジェット記録装置とし
ての印字装置に付いて説明するに、図５には本発明のイ
ンクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装
置が示されている。
ての印字装置に付いて説明するに、図５には本発明のイ
ンクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装
置が示されている。
【００４０】同図に示される様に、キャリッジＨＣは駆
動モーター（図示しない）と、駆動モーターと連動する
タイミングベルト５０３０とによって正転および逆転に
連動して図中のＢ方向およびＣ方向に往復移動を行う。
動モーター（図示しない）と、駆動モーターと連動する
タイミングベルト５０３０とによって正転および逆転に
連動して図中のＢ方向およびＣ方向に往復移動を行う。
【００４１】図示のキャリッジＨＣには、ブラック（Ｂ
ｋ）インクおよび前処理液用の２チップの記録ヘッド部
５０２５、ブラックインクおよび前処理液用インクタン
ク部５０２６、１チップ３色カラー用の記録ヘッド部５
０２７、３色カラー用インクタンク部５０２８が並んで
装着されている。
ｋ）インクおよび前処理液用の２チップの記録ヘッド部
５０２５、ブラックインクおよび前処理液用インクタン
ク部５０２６、１チップ３色カラー用の記録ヘッド部５
０２７、３色カラー用インクタンク部５０２８が並んで
装着されている。
【００４２】ブラックインクおよび前処理液用インクタ
ンク部５０２６のＤ側には記録用インクが入っており、
Ｅ側には前処理液が入っていて、記録信号に応じて前記
各インクを前処理液、記録用インクの順で記録紙上に噴
射する。５０１６はブラックインク、前処理液記録ヘッ
ド５０２５のブラックインク側のキャップ部材で、５０
１７はブラックインク、前処理液記録ヘッド５０２５の
オリフィス面をキャップする前処理液側のキャップ部材
であり、５０１８はカラー記録ヘッド５０２７のオリフ
ィス面をキャップするキャップ部材である。５０１９、
５０２０はそれぞれキャップ部材５０１６、５０１８内
を夫々吸引する手段で、このような吸引手段５０１９、
５０２０における吸引機構は内部で前処理液と記録用イ
ンクが混ざり合うと固まってしまうので、吸引機構はブ
ラックインク用と前処理液用とに別々に分けられてい
る。また、吸引手段５０１９、５０２０は各キャップ部
材５０１６、５０１８内の開口部を介して記録ヘッドの
吸引回復を行うことが出来る。５０２１は前処理液用の
クリーニングブレードで、５０２２はブラックインク用
のクリーニングブレードで、５０２３はカラーインク用
のクリーニングブレードであり、夫々前処理液用と記録
インク用とに別々に分けられている。
ンク部５０２６のＤ側には記録用インクが入っており、
Ｅ側には前処理液が入っていて、記録信号に応じて前記
各インクを前処理液、記録用インクの順で記録紙上に噴
射する。５０１６はブラックインク、前処理液記録ヘッ
ド５０２５のブラックインク側のキャップ部材で、５０
１７はブラックインク、前処理液記録ヘッド５０２５の
オリフィス面をキャップする前処理液側のキャップ部材
であり、５０１８はカラー記録ヘッド５０２７のオリフ
ィス面をキャップするキャップ部材である。５０１９、
５０２０はそれぞれキャップ部材５０１６、５０１８内
を夫々吸引する手段で、このような吸引手段５０１９、
５０２０における吸引機構は内部で前処理液と記録用イ
ンクが混ざり合うと固まってしまうので、吸引機構はブ
ラックインク用と前処理液用とに別々に分けられてい
る。また、吸引手段５０１９、５０２０は各キャップ部
材５０１６、５０１８内の開口部を介して記録ヘッドの
吸引回復を行うことが出来る。５０２１は前処理液用の
クリーニングブレードで、５０２２はブラックインク用
のクリーニングブレードで、５０２３はカラーインク用
のクリーニングブレードであり、夫々前処理液用と記録
インク用とに別々に分けられている。
【００４３】上述した様に、記録用インクと前処理液を
記録装置上で使用可能にした結果、前処理液を記録用イ
ンクの前に記録紙上に噴射する方法で、記録用インクと
前処理液を併用することによってインクが記録紙上でに
じむことを押さえ、エッジ、すなわち輪郭のはっきりし
た画像が得られることになる。更に、このような記録紙
における印字の耐水性を向上させることが可能になるも
のである。
記録装置上で使用可能にした結果、前処理液を記録用イ
ンクの前に記録紙上に噴射する方法で、記録用インクと
前処理液を併用することによってインクが記録紙上でに
じむことを押さえ、エッジ、すなわち輪郭のはっきりし
た画像が得られることになる。更に、このような記録紙
における印字の耐水性を向上させることが可能になるも
のである。
【００４４】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手
段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱
エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式の
記録ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすも
のである。かかる方式によれば、記録の高密度化、高精
細化が達成できるからである。
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手
段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱
エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式の
記録ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすも
のである。かかる方式によれば、記録の高密度化、高精
細化が達成できるからである。
【００４５】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４、７２３、１２９号明細書、同第４、
７４０、７９６号明細書に開示されている基本的な原理
を用いて行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマ
ンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能であ
るが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（イン
ク）が保持されているシートや液路に対応して配置され
ている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰
を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動
信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネル
ギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生
じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液
体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。こ
の気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（イ
ンク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。
この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の
成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（イ
ンク）の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形
状の駆動信号としては、米国特許第４、４６３、３５９
号明細書、同第４、３４５、２６２号明細書に記載され
ているようなものが適している。なお、上記熱作用面の
温度上昇率に関する発明の米国特許第４、３１３、１２
４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに
優れた記録を行うことができる。
ば、米国特許第４、７２３、１２９号明細書、同第４、
７４０、７９６号明細書に開示されている基本的な原理
を用いて行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマ
ンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能であ
るが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（イン
ク）が保持されているシートや液路に対応して配置され
ている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰
を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動
信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネル
ギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生
じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液
体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。こ
の気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（イ
ンク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。
この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の
成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（イ
ンク）の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形
状の駆動信号としては、米国特許第４、４６３、３５９
号明細書、同第４、３４５、２６２号明細書に記載され
ているようなものが適している。なお、上記熱作用面の
温度上昇率に関する発明の米国特許第４、３１３、１２
４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに
優れた記録を行うことができる。
【００４６】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第４、５５８、３３３号明細書、米国特許第
４、４５９、６００号明細書を用いた構成も本発明に含
まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対し
て、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構
成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネ
ルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構
成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた
構成としても本発明の効果は有効である。すなわち、記
録ヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明に
よれば記録を確実に効率よく行うことができるようにな
るからである。
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第４、５５８、３３３号明細書、米国特許第
４、４５９、６００号明細書を用いた構成も本発明に含
まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対し
て、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構
成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネ
ルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構
成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた
構成としても本発明の効果は有効である。すなわち、記
録ヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明に
よれば記録を確実に効率よく行うことができるようにな
るからである。
【００４７】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【００４８】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【００４９】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。
【００５０】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。
【００５１】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギーによる昇温を、インクの固形
状態から液体状態への状態変化のエネルギーとして使用
せしめることで積極的に防止するため、またはインクの
蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液
化するインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネル
ギーの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、
液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時
点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギ
ーの付与によって初めて液化する性質のインクを使用す
る場合も、本発明は適用可能である。このような場合の
インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開
昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質
シート凹部または貫通孔に液状又は固形物として保持さ
れた状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態
としてもよい。本発明においては、上述した各インクに
対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行す
るものである。
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギーによる昇温を、インクの固形
状態から液体状態への状態変化のエネルギーとして使用
せしめることで積極的に防止するため、またはインクの
蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液
化するインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネル
ギーの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、
液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時
点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギ
ーの付与によって初めて液化する性質のインクを使用す
る場合も、本発明は適用可能である。このような場合の
インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開
昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質
シート凹部または貫通孔に液状又は固形物として保持さ
れた状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態
としてもよい。本発明においては、上述した各インクに
対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行す
るものである。
【００５２】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。
【００５３】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の請求項
１記載のインクジェット記録ヘッドに依れば、記録用イ
ンクの吐出用エネルギーを発生する複数の電気熱変換体
を駆動するための駆動回路を備えた長方形状のシリコン
基板と、インク流路であるノズルと該ノズルにインクを
供給する共通液室を備えた天板とを接合して形成され、
前記シリコン基板の４辺のうち３辺が金属配線部材を載
せた可撓性の絶縁フィルムと対向し、前記可撓性の絶縁
フィルムより金属導体のリードを該シリコン基板に延在
させてシリコン基板上の電極と接合され、前記可撓性の
絶縁フィルムと対向しない辺に前記電気熱変換体を並
べ、前記シリコン基板を複数用い、前記可撓性の絶縁フ
ィルムに配された金属導体のリードとの接合部に金属の
突起を形成して電気的接合を行う構成のインクジェット
記録ヘッドにおいて、電気的に接続する電極の膜構成
が、前記金属突起の下の一部に耐キャビテーション膜か
ら引き出された配線部とインクで腐食しない金属膜とが
重なり合うよう形成されているので、金属の突起および
電気配線が前処理液や前処理液中に存在する塩素イオン
（Ｃｌ-）で腐食されないようにすることが出来ると共
に、シリコン基板を同一記録ヘッド内でサイズを統一す
ることが可能となり、生産装置の共通化を図ることがで
き、シリコン基板のコストの上昇を極力押さえて信頼性
の高いインクジェット記録ヘッドを安価に提供すること
が可能になる。更に、前処理液を吐出するための電気熱
変換体を配置したシリコン基板のサイズを記録用インク
側と同一サイズにすることによって生産装置の共有化を
図ることが出来ると共に、生産装置の設計効率およびラ
インの稼働率を向上することが出来る。
１記載のインクジェット記録ヘッドに依れば、記録用イ
ンクの吐出用エネルギーを発生する複数の電気熱変換体
を駆動するための駆動回路を備えた長方形状のシリコン
基板と、インク流路であるノズルと該ノズルにインクを
供給する共通液室を備えた天板とを接合して形成され、
前記シリコン基板の４辺のうち３辺が金属配線部材を載
せた可撓性の絶縁フィルムと対向し、前記可撓性の絶縁
フィルムより金属導体のリードを該シリコン基板に延在
させてシリコン基板上の電極と接合され、前記可撓性の
絶縁フィルムと対向しない辺に前記電気熱変換体を並
べ、前記シリコン基板を複数用い、前記可撓性の絶縁フ
ィルムに配された金属導体のリードとの接合部に金属の
突起を形成して電気的接合を行う構成のインクジェット
記録ヘッドにおいて、電気的に接続する電極の膜構成
が、前記金属突起の下の一部に耐キャビテーション膜か
ら引き出された配線部とインクで腐食しない金属膜とが
重なり合うよう形成されているので、金属の突起および
電気配線が前処理液や前処理液中に存在する塩素イオン
（Ｃｌ-）で腐食されないようにすることが出来ると共
に、シリコン基板を同一記録ヘッド内でサイズを統一す
ることが可能となり、生産装置の共通化を図ることがで
き、シリコン基板のコストの上昇を極力押さえて信頼性
の高いインクジェット記録ヘッドを安価に提供すること
が可能になる。更に、前処理液を吐出するための電気熱
変換体を配置したシリコン基板のサイズを記録用インク
側と同一サイズにすることによって生産装置の共有化を
図ることが出来ると共に、生産装置の設計効率およびラ
インの稼働率を向上することが出来る。
【００５４】本発明の請求項２記載のインクジェット記
録ヘッドは、複数のシリコン基板を用いたインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、シリコン基板に設けられた突起
が耐腐食性の金属である金（Ａｕ）と該金の上のめっき
層とで形成され、該突起が機械的に形成されるシリコン
基板を併用するので、突起および電気配線が前処理液で
腐食されないようにでき、シリコン基板のサイズを統一
して、生産装置の共通化を図ることができ、信頼性の高
いインクジェット記録ヘッドを得ることができる。
録ヘッドは、複数のシリコン基板を用いたインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、シリコン基板に設けられた突起
が耐腐食性の金属である金（Ａｕ）と該金の上のめっき
層とで形成され、該突起が機械的に形成されるシリコン
基板を併用するので、突起および電気配線が前処理液で
腐食されないようにでき、シリコン基板のサイズを統一
して、生産装置の共通化を図ることができ、信頼性の高
いインクジェット記録ヘッドを得ることができる。
【００５５】本発明の請求項３記載のインクジェット記
録ヘッドは、シリコン基板上の電極に設けられた金属突
起を形成する場合に、アルミニウム電極上に高融点金属
であるチタンタングステン（ＴｉＷ）を用い、該高融点
金属の上に金（Ａｕ）をめっきしてめっき層を形成して
いるので、チタンタングステン（ＴｉＷ）が酸性の前処
理液および前処理液中に存在する塩素イオン（Ｃｌ-）
で腐食されないために、アルミニウム電極部分および電
気配線が腐食しないようにすることが出来る。
録ヘッドは、シリコン基板上の電極に設けられた金属突
起を形成する場合に、アルミニウム電極上に高融点金属
であるチタンタングステン（ＴｉＷ）を用い、該高融点
金属の上に金（Ａｕ）をめっきしてめっき層を形成して
いるので、チタンタングステン（ＴｉＷ）が酸性の前処
理液および前処理液中に存在する塩素イオン（Ｃｌ-）
で腐食されないために、アルミニウム電極部分および電
気配線が腐食しないようにすることが出来る。
【００５６】本発明の請求項４記載のインクジェット記
録ヘッドは、インクジェット記録ヘッドが記録用インク
と前処理液を併用するインクを用いるヘッドであり、前
処理液側に金属突起をめっきして形成した基板を用いる
ので、電極部分が前処理液で腐食しないようにすること
が出来、シリコン基板のサイズを統一することが可能と
なる。
録ヘッドは、インクジェット記録ヘッドが記録用インク
と前処理液を併用するインクを用いるヘッドであり、前
処理液側に金属突起をめっきして形成した基板を用いる
ので、電極部分が前処理液で腐食しないようにすること
が出来、シリコン基板のサイズを統一することが可能と
なる。
【００５７】本発明の請求項５記載のインクジェット記
録ヘッドは、通常の記録液側に機械的に金属突起を形成
した基板を用いるので、シリコン基板のサイズを統一す
ることが可能となる。
録ヘッドは、通常の記録液側に機械的に金属突起を形成
した基板を用いるので、シリコン基板のサイズを統一す
ることが可能となる。
【００５８】本発明の請求項６記載のインクジェット記
録ヘッドは、熱エネルギーを利用してインクに気泡を生
じさせ、気泡の生成に伴ってインクを吐出するので、好
適にインクを吐出して良好な画像を得ることができる。
録ヘッドは、熱エネルギーを利用してインクに気泡を生
じさせ、気泡の生成に伴ってインクを吐出するので、好
適にインクを吐出して良好な画像を得ることができる。
【００５９】本発明の請求項７記載のインクジェット記
録装置は、請求項１乃至請求項６いずれか記載のインク
ジェット記録ヘッドを用いるので、前処理液を吐出する
ための電気熱変換体を配置したシリコン基板のサイズを
記録用インク側と同一サイズにすることによって生産装
置の共有化を図ることが出来ると共に、生産装置の設計
効率およびラインの稼働率を向上することが出来る。
録装置は、請求項１乃至請求項６いずれか記載のインク
ジェット記録ヘッドを用いるので、前処理液を吐出する
ための電気熱変換体を配置したシリコン基板のサイズを
記録用インク側と同一サイズにすることによって生産装
置の共有化を図ることが出来ると共に、生産装置の設計
効率およびラインの稼働率を向上することが出来る。
【図１】本発明のＴＡＢフィルムを接続したシリコン基
板を示す斜視図である。
板を示す斜視図である。
【図２】スタッドバンプで形成されたＴＡＢフィルムリ
ードの拡大断面図である。
ードの拡大断面図である。
【図３】めっきで形成されたＴＡＢフィルムとリードと
の拡大断面図である。
の拡大断面図である。
【図４】２チップのシリコン基板を用いたインクジェッ
ト記録ヘッドのインクタンクの斜視図である。
ト記録ヘッドのインクタンクの斜視図である。
【図５】インクジェット記録装置を示す斜視図である。
１００ シリコン基板 １１０ 電気熱変換体 １２０ ＴＡＢフィルム １３０ ＴＡＢフィルムのリード １４０ バンプ １５０ 放熱ブロック １６０ プリンターとの接合部 ２１０ めっきバンプ ２２０ チタンタングステン（ＴｉＷ）膜 ２３０ タンタル（Ｔａ）耐キャビテーション膜 ２４０ アルミニウム電極 ２４５ アルミニウム電極 ２５０ タンタル（Ｔａ）膜 ２５５ 窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜 ２５５ａ 窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜のオーバーラップ部 ２８０ タンタル（Ｔａ）耐キャビテーション膜のオー
バーラップ部 ３００ 溝付き天板 ３１０ オリフィスプレート ３２０ 放熱ブロック ３３０ 押さえばね ３４０ ジョイントシール ４００ インクタンク ４１０ 記録用インク収納部 ４２０ 前処理液用収納部
バーラップ部 ３００ 溝付き天板 ３１０ オリフィスプレート ３２０ 放熱ブロック ３３０ 押さえばね ３４０ ジョイントシール ４００ インクタンク ４１０ 記録用インク収納部 ４２０ 前処理液用収納部
Claims (7)
- 【請求項１】 記録用インクの吐出用エネルギーを発生
する複数個の電気熱変換体と該電気熱変換体を駆動する
ための駆動回路を備えたシリコン基板と、インク流路で
あるノズルと該ノズルにインクを供給する共通液室を備
えた天板とを接合して形成され、前記シリコン基板の４
辺のうち３辺が金属配線部材を載せた可撓性の絶縁フィ
ルムと対向し、前記絶縁フィルムより金属導体のリード
を該シリコン基板に延在させてシリコン基板上の電極と
接合され、前記可撓性の絶縁フィルムに配置された金属
導体のリードとの接合部に金属の突起をインクで腐食し
ない金属とその上のめっき層で形成して電気的接合を行
う構成のインクジェット記録ヘッドにおいて、 電気的に接続する電極の膜構成が、前記金属突起の下の
一部に耐キャビテーション膜から引出された配線部とイ
ンクで腐食しない金属膜とが重なり合うよう形成されて
いることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項２】 複数個のシリコン基板を用いたインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、前記シリコン基板に設けら
れた突起の金属が金（Ａｕ）で、前記突起がインクで腐
食しない金属とその上のめっき層で形成される基板と、
前記金属の突起が機械的に形成される基板を併用するこ
とを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッ
ド。 - 【請求項３】 前記シリコン基板上の電極に設けられた
金属の突起を形成する場合にアルミニウム電極上に高融
点金属であるチタンタングステン（ＴｉＷ）を用い、該
高融点金属の上に金（Ａｕ）をめっきしてめっき層を形
成したことを特徴とする請求項１または２記載のインク
ジェット記録ヘッド。 - 【請求項４】 前記インクジェット記録ヘッドは記録用
インクと前処理液を併用するインクを用いるヘッドであ
り、前記前処理液側に前記金属の突起をめっきして形成
した基板を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項
３いずれか１項記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項５】 通常の記録用インク側には前記機械的に
金属の突起を形成した基板を用いることを特徴とする請
求項１乃至請求項４いずれか１項記載のインクジェット
記録ヘッド。 - 【請求項６】 前記インクジェット記録ヘッドは、熱エ
ネルギーを利用してインクに気泡を生じさせ、該気泡の
生成に伴ってインクを吐出することを特徴とする請求項
１乃至請求項５いずれか１項記載のインクジェット記録
ヘッド。 - 【請求項７】 請求項１乃至請求項６いずれか記載のイ
ンクジェット記録ヘッドを用いることを特徴とするイン
クジェット記録装置。
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|---|---|---|---|
| JP32137299A JP2001138521A (ja) | 1999-11-11 | 1999-11-11 | インクジェット記録ヘッドおよび該記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置 |
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| DE60023819T DE60023819T2 (de) | 1999-11-11 | 2000-11-09 | Tintenstrahldruckkopf und Tintenstrahldruckvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP32137299A JP2001138521A (ja) | 1999-11-11 | 1999-11-11 | インクジェット記録ヘッドおよび該記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置 |
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-
2000
- 2000-11-09 DE DE60023819T patent/DE60023819T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-09 EP EP00124535A patent/EP1099555B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-09 US US09/708,476 patent/US6450617B1/en not_active Expired - Lifetime
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