JP4298350B2 - RECORDING HEAD SUBSTRATE, LIQUID DISCHARGE RECORDING HEAD HAVING THE SAME, RECORDING DEVICE, AND METHOD FOR PRODUCING RECORDING HEAD SUBSTRATE - Google Patents

RECORDING HEAD SUBSTRATE, LIQUID DISCHARGE RECORDING HEAD HAVING THE SAME, RECORDING DEVICE, AND METHOD FOR PRODUCING RECORDING HEAD SUBSTRATE Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱抵抗層を保護する保護層の厚さを薄くすることができる記録ヘッド用基板、それを備える液体吐出記録ヘッド、記録装置、および、記録ヘッド用基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、特許文献1にも示されるように、加熱による膜沸騰現象によって記録媒体の記録面に対しインク滴を吐出し記録動作を行うインクジェット記録ヘッドは、広く実用に供されている。インクジェット記録ヘッドは、例えば、インクを加熱する発熱抵抗体層が基体上に形成される記録ヘッド用基板(以下、基板という)と、基板上に設けられ複数のインク吐出口、各インク吐出口に連通するインク流路、および、インク流路の一端が合流する共通インク室を形成するインク流路形成部材とを含んで構成されている。
【0003】
その基板は、例えば、図21に示されるように、基体2上に形成される絶縁層4上に積層される発熱抵抗層6と、発熱抵抗層6上に発熱部6aを挟んで離隔して形成され供給される電力を発熱抵抗層6に導く電極層8Aおよび8Bと、電極層8Aおよび8B、発熱抵抗層6を被覆する保護層10と、その保護層10をさらに覆う保護層12および14とを含んで構成されている。
【0004】
従って、保護層10と、保護層12および14とは、インク流路形成部材により形成される各インク流路16における底部を形成することとなる。各インク流路16は、例えば、一方の端部側にインク吐出口が形成されている。
【0005】
保護層10、保護層12および14は、ピンホールなどの欠陥によりインクが直接的に発熱抵抗層6に接触することを回避するためにその膜厚が全体に亘って均一となるように形成されることが望まれる。
【0006】
しかし、保護層10、保護層12および14は、図21に示されるように、電極層8Aおよび8Bの下面であって相互間に形成される発熱抵抗層6の発熱部6aを覆うように形成されるので保護層12の表層が発熱部6aに対応して凹部または段差(ステップ)を有することとなる。
【0007】
そこで、熱ストレスに起因した保護層12の亀裂を回避すべく保護層12の凹部の周縁部についてもその膜厚が他の部分と同様に均一となるように保護層12を形成するためには、保護層12を十分厚く形成することが必要となる。
【0008】
このように保護層12を十分厚く形成する場合、省電力化、熱応答性、発熱抵抗層の耐久性の観点からは、得策とは言えないので保護層の膜厚をより薄くし、しかも、保護層12の凹部の周縁部についても欠陥が生じない方法が提案されている。
【0009】
例えば、特許文献2においては、保護膜のバイアススパッタ方法、特許文献3においては、保護膜における段差の形状を変更する方法、特許文献4においては、保護膜のリフロー方法、および、HPジャーナルにおいて、電極の断面形状をテーパ状の電極の断面形状に変更する方法等が提案されている。
【0010】
【特許文献1】
特開昭52−118798号公報
【0011】
【特許文献2】
特開昭60−234850号公報
【0012】
【特許文献3】
特開昭62−45283号公報
【0013】
【特許文献4】
特開昭62−45286号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上述の保護膜のバイアススパッタ方法においては、安定した均一な膜圧形成が困難となる虞があり、保護膜における段差の形状を変更する方法、および、保護膜のリフロー方法においては、製造工程数が増大するという不都合が生じる。
【0015】
また、電極の断面形状をテーパ状の電極の断面形状に変更する方法においては、テーパ形状の勾配が比較的大なる電極の部位によっては、保護層の膜厚が十分とはならず、一方、 テーパ形状の勾配が比較的小なる電極の部位によっては、電極に接続される配線の幅、および、断面積が小となり配線抵抗が比較的大となる虞がある。
【0016】
以上の問題点を考慮し、本発明は、発熱抵抗層を保護する保護層の厚さを薄くすることができる記録ヘッド用基板、それを備える記録ヘッド、記録装置、および、記録ヘッド用基板の製造方法であって、保護層の欠陥の原因となる発熱抵抗層に対向する保護層の凹部(段差)をなくすことができる記録ヘッド用基板、それを備える液体吐出記録ヘッド、記録装置、および、記録ヘッド用基板の製造方法を提供することを目的とする。
【0017】
【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、本発明に係る記録ヘッド用基板は、基体上に形成され、液体を吐出するエネルギーを発生する発熱部に個別に駆動信号を供給する個別導体層と、個別導体層上に配置され、発熱部を有する発熱抵抗体層に一端が接続される電極部と、電極部と対になるように配置され、複数の発熱部に共通に接続される共通導体層と、を有し、個別導体層と、電極部と共通導体層とは、基体上に形成された絶縁層内に配置され、絶縁層と前記電極部と共通導体層との共通の平坦面上に、発熱抵抗体層が形成される記録ヘッド用基板であって、絶縁層における基体の表面に対し垂直な面を含む断面において、電極部の断面形状は、発熱抵抗体層側の一端から個別導体層側の他端に向かって2段階に断面積が変化する逆凸形状であり、共通導体層に対応して形成される凹部の深さは、電極部の発熱抵抗体層側の1段目に対応する孔の深さより深く、発熱抵抗体層下の領域において、個別電極層は、共通導体層の下に形成されないことを特徴とする。
【0018】
また、本発明に係る液体吐出記録ヘッドは、上述の記録ヘッド用基板と、記録ヘッド用基板上に設けられ発熱抵抗体層に対応して記録用の液体を液体吐出口に導く液体流路を形成する液体流路形成部材とを備えて構成される。
【0019】
さらに、本発明に係る記録装置は、上述の液体吐出記録ヘッドと、液体吐出記録ヘッドを記録媒体の記録面に対向して移動させる移動手段と、移動手段に移動させる動作を行わせるとともに、液体吐出記録ヘッドに記録動作を行わせる制御部と備えて構成される。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る液体吐出記録ヘッドを備える記録装置に係る実施形態を説明する。
【0021】
なお、以下に説明する実施形態では、インクジェット記録方式を用いた記録装置としてプリンタを例に挙げ説明する。
【0022】
そして、本明細書において、「プリント」(「記録」という場合もある)とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広くプリント媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も言うものとする。
【0023】
ここで、「プリント媒体」とは、一般的なプリント装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板等、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能な物も言うものとする。
【0024】
さらに、「インク」(「液体」という場合もある)とは、上記「プリント」の定義と同様広く解釈されるべきもので、プリント媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成またはプリント媒体の加工、或いはインクの処理(例えばプリント媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化)に供され得る液体を言うものとする。
【0025】
[装置本体]
図3及び図4にインクジェット記録方式を用いたプリンタの概略構成を示す。図3において、この実施形態におけるプリンタの装置本体M1000の外郭は、下ケースM1001、上ケースM1002、アクセスカバーM1003及び排出トレイM1004を含む外装部材と、その外装部材内に収納されたシャーシM3019(図4参照)とから構成される。
【0026】
シャーシM3019は、所定の剛性を有する複数の板状金属部材によって構成され、記録装置の骨格をなし、後述の各記録動作機構を保持するものとなっている。
【0027】
また、前記下ケースM1001は装置本体M1000の外装の略下半部を、上ケースM1002は装置本体M1000の外装の略上半部をそれぞれ形成しており、両ケースの組合せによって内部に後述の各機構を収納する収納空間を有する中空体構造をなしている。装置本体M1000の上面部及び前面部には、それぞれ、開口部が形成されている。
【0028】
さらに、排出トレイM1004は、その一端部が下ケースM1001に回転自在に保持され、その回転によって下ケースM1001の前面部に形成される前記開口部を開閉させ得るようになっている。このため、記録動作を実行させる際には、排出トレイM1004を前面側へと回転させて開口部を開成させることにより、ここから記録シートが排出可能となると共に排出された記録シートPを順次積載し得るようになっている。また、排紙トレイM1004には、2枚の補助トレイM1004a,M1004bが収納されており、必要に応じて各トレイを手前に引き出すことにより、用紙の支持面積を3段階に拡大、縮小させ得るようになっている。
【0029】
アクセスカバーM1003は、その一端部が上ケースM1002に回転自在に保持され、上面に形成される開口部を開閉し得るようになっており、このアクセスカバーM1003を開くことによって本体内部に収納されている記録ヘッドカートリッジH1000あるいはインクタンクH1900等の交換が可能となる。なお、ここでは特に図示しないが、アクセスカバーM1003を開閉させると、その裏面に形成された突起がカバー開閉レバーを回転させるようになっており、そのレバーの回転位置をマイクロスイッチなどで検出することにより、アクセスカバーの開閉状態を検出し得るようになっている。
【0030】
また、上ケースM1002の後部上面には、電源キーE0018及びレジュームキーE0019が押下可能に設けられると共に、LED E0020が設けられており、電源キーE0018を押下すると、LED E0020が点灯し記録可能であることをオペレータに知らせるものとなっている。また、LED E0020は点滅の仕方や色の変化をさせたり、プリンタのトラブル等をオペレータに知らせる等種々の表示機能を有する。さらに、ブザーE0021(図7)をならすこともできる。なお、トラブル等が解決した場合には、レジュームキーE0019を押下することによって記録が再開されるようになっている。
【0031】
[記録動作機構]
次に、プリンタの装置本体M1000に収納、保持される本実施形態における記録動作機構について説明する。
【0032】
本実施形態における記録動作機構としては、記録シートPを装置本体内へと自動的に給送する自動給送部M3022と、自動給送部から1枚ずつ送出される記録シートPを所定の記録位置へと導くと共に、記録位置から排出部M3030へと記録シートPを導く搬送部M3029と、記録位置に搬送された記録シートPに所望の記録を行なう記録部と、前記記録部等に対する回復処理を行う回復部(M5000)とから構成されている。
【0033】
(記録部)
ここで、記録部について説明するに、その記録部は、キャリッジ軸M4021によって移動可能に支持されたキャリッジM4001と、このキャリッジM4001に着脱可能に搭載される記録ヘッドカートリッジH1000とからなる。
【0034】
記録ヘッドカートリッジ
まず、記録部に用いられる記録ヘッドカートリッジについて図5〜7に基づき説明する。
【0035】
この実施形態における記録ヘッドカートリッジH1000は、図5に示すようにインクを貯留するインクタンクH1900と、このインクタンクH1900から供給されるインクを記録情報に応じてノズルから吐出させる記録ヘッドH1001とを有する。記録ヘッドH1001は、後述するキャリッジM4001に対して着脱可能に搭載される、いわゆるカートリッジ方式を採るものとなっている。
【0036】
ここに示す記録ヘッドカートリッジH1000では、写真調の高画質なカラー記録を可能とするため、インクタンクとして、例えば、ブラック、ライトシアン、ライトマゼンタ、シアン、マゼンタ及びイエローの各色独立のインクタンクH1900が用意されており、図6に示すように、それぞれが記録ヘッドH1001に対して着脱自在となっている。
【0037】
そして,記録ヘッドH1001は、図7の分解斜視図に示すように、記録素子基板H1100、第1のプレートH1200、電気配線基板H1300、第2のプレートH1400、タンクホルダーH1500、流路形成部材H1600、フィルターH1700、シールゴムH1800から構成されている。
【0038】
記録素子基板H1100には、図13に示されるように、Si基板の片面にインクを吐出するための複数の記録素子(電気熱変換素子)H1103と、各記録素子H1103に電力を供給するAl等の電気配線とが成膜技術により形成され、この記録素子に対応した複数のインク流路と複数の吐出口H1100Tとがフォトリソグラフィ技術により形成されると共に、複数のインク流路にインクを供給するためのインク供給口H1102が裏面に開口するように形成されている。
【0039】
記録素子基板H1100は、例えば、その表面に薄膜が形成されているSi基板H1101と、基板H1101上に形成されるオリフィスプレートH1112とから構成されている。
【0040】
基板H1101は、例えば、厚さ0.5〜1(mm)とされ、6色のインク流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口H1102が6列互いに平行に一体に形成されている。隣接するインク供給口H1102の相互間距離は、例えば、約2.5mmに設定されている。このように相互間距離が比較的小とされるので記録ヘッドの小型化が図られることとなる。各々のインク供給口H1102の両側には、記録素子としての電気熱変換素子H1103がそれぞれ1列ずつ千鳥状に複数個、例えば、各インク色ごとに約1200dpi程度に配列形成されている。各電気熱変換素子H1103は、後述する保護層により被覆されている。
【0041】
基板1101上に形成される複数の電気熱変換素子H1103および各電気熱変換素子H1103に電力を供給するAl等の電気配線(図13において図示が省略される)は、成膜技術により形成されている。また、その電気配線に電力を供給するための電極部は、電気熱変換素子H1103の配列方向に対して直交する方向の端部に沿って形成されている。電極部は、金等のバンプが複数個、上述の電気配線基板H1300の電極端子H1302にそれぞれ対応して設けられている。
【0042】
インク供給口H1102は、例えば,Si基板1101の結晶方位を利用して、異方性エッチングを行うことにより形成される。
【0043】
また、基板H1101上に形成されるオリフィスプレートH1112には、図13に示されるように、各電気熱変換素子H1103に対応したインク流路を形成するためのインク流路壁H1106と吐出口1100Tとがフォトリソグラフィ技術により形成される。従って、隣接する吐出口1100Tは、互いにインク流路壁H1106により仕切られることとなる。
【0044】
各インク供給口H1102から供給される6色のインクにそれぞれ対応した6列の吐出口H1100T列が一体に1枚のオリフィスプレートH1112に形成されている。吐出口H1100T列は、電気熱変換素子H1103の配列と同様に、千鳥状に複数個、例えば、各インク色ごとに約1200dpi程度に配列形成されている。即ち、吐出口H1100Tは、電気熱変換素子H1103に対向して設けられている。
【0045】
なお、上述の記録素子基板H1100は、所謂、サイドシュータタイプとされうが、かかる例に限られることなく、例えば、図14に示されるように、エッジシュータタイプの記録素子基板であってもよい。
【0046】
図14において、記録素子基板は、シリコンの基板H1101’と、基板H1101’上に形成されるオリフィスプレートH1112’とから構成されている。
【0047】
基板H1101’上には、記録媒体の搬送方向に対し略直交する方向に沿って所定の間隔で後述する保護層を介して電気熱変換素子H1103が形成されている。
【0048】
オリフィスプレートH1112’は、基板H1101’に対向する部分にインク流路壁H1106’が隣接する電気熱変換素子H1103’相互間、および、両端の電気熱変換素子H1103’にそれぞれ隣接して形成されている。
【0049】
オリフィスプレートH1112’のインク流路壁H1106’が基板H1101’上に接合されることにより、それぞれ、電気熱変換素子H1103’に対応したインク流路が形成されることとなる。各インク流路の一方の端部には、インクを吐出するインク吐出口H1100T’が形成されている。また、各インク流路の他方の端部は、それぞれ、所定量のインクが貯留される共通インク室H1104’に連通している。オリフィスプレートH1112’の上部には、共通インク室H1104’内にインクを導き入れるインク供給口H1105’が形成されている。
【0050】
また、記録素子基板H1100は、第1のプレートH1200に接着固定されており、ここには、前記記録素子基板H1100にインクを供給するためのインク供給口H1201が形成されている。さらに、第1のプレートH1200には、開口部を有する第2のプレートH1400が接着固定されており、この第2のプレートH1400を介して、電気配線基板H1300が記録素子基板H1100に対して電気的に接続されるよう保持されている。この電気配線基板H1300は、記録素子基板H1100にインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、記録素子基板H1100に対応する電気配線と、この電気配線端部に位置し本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子H1301とを有しており、外部信号入力端子H1301は、後述のタンクホルダーH1500の背面側に位置決め固定されている。
【0051】
一方、インクタンクH1900を着脱可能に保持するタンクホルダーH1500には、流路形成部材H1600が例えば、超音波溶着により固定され、インクタンクH1900から第1のプレートH1200に亘るインク流路H1501を形成している。また、インクタンクH1900と係合するインク流路H1501のインクタンク側端部には、フィルターH1700が設けられており、外部からの塵埃の侵入を防止し得るようになっている。また、インクタンクH1900との係合部にはシールゴムH1800が装着され、係合部からのインクの蒸発を防止し得るようになっている。
【0052】
さらに、前述のようにタンクホルダーH1500、流路形成部材H1600、フィルターH1700及びシールゴムH1800から構成されるタンクホルダー部と、前記記録素子基板H1100、第1のプレートH1200、電気配線基板H1300及び第2のプレートH1400から構成される記録素子部とを、接着等で結合することにより、記録ヘッドH1001を構成している。
【0053】
(キャリッジ)
次に、図4を参照して記録ヘッドカートリッジH1000を搭載するキャリッジM4001を説明する。
【0054】
図4に示すように、キャリッジM4001には、キャリッジM4001と係合し記録ヘッドH1001をキャリッジM4001上の所定の装着位置に案内するためのキャリッジカバーM4002と、記録ヘッドH1001のタンクホルダーH1500と係合し記録ヘッドH1001を所定の装着位置にセットさせるよう押圧するヘッドセットレバーM4007とが設けられている。
すなわち、ヘッドセットレバーM4007はキャリッジM4001の上部にヘッドセットレバー軸に対して回動可能に設けられると共に、記録ヘッドH1001との係合部には、ばね付勢されるヘッドセットプレート(不図示)が備えられ、このばね力によって記録ヘッドH1001を押圧しながらキャリッジM4001に装着する構成となっている。
【0055】
また、キャリッジM4001の記録ヘッドH1001との別の係合部にはコンタクトフレキシブルプリントケーブル(図9参照、以下、コンタクトFPCと称す)E0011が設けられ、コンタクトFPC E0011上のコンタクト部と記録ヘッドH1001に設けられたコンタクト部(外部信号入力端子)H1301とが電気的に接触し、記録のための各種情報の授受や記録ヘッドH1001への電力の供給などを行い得るようになっている。
【0056】
ここでコンタクトFPC E0011のコンタクト部とキャリッジM4001との間には不図示のゴムなどの弾性部材が設けられ、この弾性部材の弾性力とヘッドセットレバーばねによる押圧力とによってコンタクト部とキャリッジM4001との確実な接触を可能とするようになっている。さらに前記コンタクトFPC E0011はキャリッジM4001の背面に搭載されたキャリッジ基板E0013に接続されている(図9参照)。
【0057】
[スキャナ]
この実施形態におけるプリンタは、上述した記録ヘッドカートリッジH1000の代わりにキャリッジM4001にスキャナを装着することで読取装置としても使用することができる。
【0058】
このスキャナは、プリンタ側のキャリッジM4001と共に主走査方向に移動し、記録媒体に代えて給送された原稿画像をその主走査方向への移動の過程で読み取るようになっており、その主走査方向の読み取り動作と原稿の副走査方向の給送動作とを交互に行うことにより、1枚の原稿画像情報を読み取ることができる。
【0059】
図8の(a)および(b)は、このスキャナM6000の概略構成を説明するために、スキャナM6000を上下逆にして示す図である。
【0060】
図示のように、スキャナホルダM6001は、略箱型の形状であり、その内部には読み取りに必要な光学系・処理回路などが収納されている。また、このスキャナM6000をキャリッジM4001へと装着した時に、原稿面と対面する部分には読取部レンズM6006が設けられており、このレンズM6006により原稿面からの反射光を内部の読取部に収束することで原稿画像を読み取るようになっている。一方、照明部レンズM6005は内部に不図示の光源を有し、その光源から発せられた光がレンズM6005を介して原稿へと照射される。
【0061】
スキャナホルダM6001の底部に固定されたスキャナカバーM6003は、スキャナホルダM6001内部を遮光するように嵌合し、側面に設けられたルーバー状の把持部によってキャリッジM4001への着脱操作性の向上を図っている。スキャナホルダM6001の外形形状は記録ヘッドH1001と略同形状であり、キャリッジM4001へは記録ヘッドカートリッジH1000と同様の操作で着脱することができる。
【0062】
また、スキャナホルダM6001には、読取り処理回路を有する基板が収納される一方、この基板に接続されたスキャナコンタクトPCBが外部に露出するよう設けられており、キャリッジM4001へとスキャナM6000を装着した際、スキャナコンタクトPCB M6004がキャリッジM4001側のコンタクトFPC E0011に接触し、基板を、キャリッジM4001を介して本体側の制御系に電気的に接続させるようになっている。
【0063】
[プリンタの電気回路の構成]
次に、本発明の実施形態における電気的回路構成を説明する。
図9は、この実施形態における電気的回路の全体構成例を概略的に示す図である。
【0064】
この実施形態における電気的回路は、主にキャリッジ基板(CRPCB)E0013、メインPCB(Printed Circuit Board)E0014、電源ユニットE0015等によって構成されている。
ここで、電源ユニットE0015は、メインPCB E0014と接続され、各種駆動電源を供給するものとなっている。
【0065】
また、キャリッジ基板E0013は、キャリッジM4001(図2)に搭載されたプリント基板ユニットであり、コンタクトFPC E0011を通じて記録ヘッドとの信号の授受を行うインターフェースとして機能する他、キャリッジM4001の移動に伴ってエンコーダセンサE0004から出力されるパルス信号に基づき、エンコーダスケールE0005とエンコーダセンサE0004との位置関係の変化を検出し、その出力信号をフレキシブルフラットケーブル(CRFFC)E0012を通じてメインPCB E0014へと出力する。
【0066】
さらに、メインPCBE0014はこの実施形態におけるインクジェット記録装置の各部の駆動制御を司るプリント基板ユニットであり、紙端検出センサ(PEセンサ)E0007、ASF(自動給紙装置)センサE0009、カバーセンサE0022、パラレルインターフェース(パラレルI/F)E0016、シリアルインターフェース(シリアルI/F)E0017、リジュームキーE0019、LED E0020、電源キーE0018、ブザーE0021等に対するI/Oポートを基板上に有する。またさらに、キャリッジM1400を主走査させるための駆動源をなすモータ(CRモータ)E0001、記録媒体を搬送するための駆動源をなすモータ(LFモータ)E0002、記録ヘッドの回動動作と記録媒体の給紙動作に兼用されるモータ(PGモータ)E0003と接続されてこれらの駆動を制御する他、インクエンプティセンサE0006、GAPセンサE0008、PGセンサE0010、CRFFC E0012、電源ユニットE0015との接続インターフェイスを有する。
【0067】
図10は、メインPCB E0014の内部構成を示すブロック図である。図において、E1001はCPUであり、このCPU E1001は内部に発振回路E1005に接続されたクロックジェネレータ(PCG) E1002を有し、その出力信号E1019によりシステムクロックを発生する。また、制御バスE1014を通じてROM E1004およびASIC(Application Specific Integrated Circuit) E1006に接続され、ROMに格納されたプログラムに従って、ASIC E1006の制御、電源キーからの入力信号E1017、及びリジュームキーからの入力信号E1016、カバー検出信号E1042、ヘッド検出信号(HSENS)E1013の状態の検知を行ない、さらにブザー信号(BUZ)E1018によりブザーE0021を駆動し、内蔵されるA/DコンバータE1003に接続されるインクエンプティ検出信号(INKS)E1011及びサーミスタによる温度検出信号(TH)E1012の状態の検知を行う一方、その他各種論理演算・条件判断等を行ない、インクジェット記録装置の駆動制御を司る。
【0068】
ここで、ヘッド検出信号E1013は、記録ヘッドカートリッジH1000からフレキシブルフラットケーブルE0012、キャリッジ基板E0013及びコンタクトフレキシブルプリントケーブルE0011を介して入力されるヘッド搭載検出信号であり、インクエンプティ検出信号E1011はインクエンプティセンサE0006から出力されるアナログ信号、温度検出信号E1012はキャリッジ基板E0013上に設けられたサーミスタ(図示せず)からのアナログ信号である。
【0069】
E1008はCRモータドライバであって、モータ電源(VM)E1040を駆動源とし、ASIC E1006からのCRモータ制御信号E1036に従って、CRモータ駆動信号E1037を生成し、CRモータE0001を駆動する。E1009はLF/PGモータドライバであって、モータ電源E1040を駆動源とし、ASIC E1006からのパルスモータ制御信号(PM制御信号)E1033に従ってLFモータ駆動信号E1035を生成し、これによってLFモータを駆動すると共に、PGモータ駆動信号E1034を生成してPGモータを駆動する。
【0070】
E1010は電源制御回路であり、ASIC E1006からの電源制御信号E1024に従って発光素子を有する各センサ等への電源供給を制御する。パラレルI/F E0016は、ASIC E1006からのパラレルI/F信号E1030を、外部に接続されるパラレルI/FケーブルE1031に伝達し、またパラレルI/FケーブルE1031の信号をASIC E1006に伝達する。シリアルI/F E0017は、ASIC E1006からのシリアルI/F信号E1028を、外部に接続されるシリアルI/FケーブルE1029に伝達し、また同ケーブルE1029からの信号をASIC E1006に伝達する。
【0071】
一方、電源ユニットE0015からは、ヘッド電源(VH)E1039及びモータ電源(VM)E1040、ロジック電源(VDD)E1041が供給される。また、ASIC E1006からのヘッド電源ON信号(VHON)E1022及びモータ電源ON信号(VMOM)E1023が電源ユニットE0015に入力され、それぞれヘッド電源E1039及びモータ電源E1040のON/OFFを制御する。電源ユニットE0015から供給されたロジック電源(VDD)E1041は、必要に応じて電圧変換された上で、メインPCB E0014内外の各部へ供給される。
【0072】
またヘッド電源信号E1039は、メインPCB E0014上で平滑化された後にフレキシブルフラットケーブルE0011へと送出され、記録ヘッドカートリッジH1000の駆動に用いられる。
【0073】
E1007はリセット回路で、ロジック電源電圧E1041の低下を検出して、CPU E1001及びASIC E1006にリセット信号(RESET)E1015を供給し、初期化を行なう。
【0074】
このASIC E1006は1チップの半導体集積回路であり、制御バスE1014を通じてCPU E1001によって制御され、前述したCRモータ制御信号E1036、PM制御信号E1033、電源制御信号E1024、ヘッド電源ON信号E1022、及びモータ電源ON信号E1023等を出力し、パラレルI/F E0016およびシリアルI/F E0017との信号の授受を行なう他、PEセンサE0007からのPE検出信号(PES)E1025、ASFセンサE0009からのASF検出信号(ASFS)E1026、記録ヘッドと記録媒体とのギャップを検出するためのセンサ(GAP)センサE0008からのGAP検出信号(GAPS)E1027、PGセンサE0010からのPG検出信号(PGS)E1032の状態を検知して、その状態を表すデータを制御バスE1014を通じてCPU E1001に伝達し、入力されたデータに基づきCPU E1001はLED駆動信号E1038の駆動を制御してLEDE0020の点滅を行なう。
【0075】
さらに、エンコーダ信号(ENC)E1020の状態を検知してタイミング信号を生成し、ヘッド制御信号E1021で記録ヘッドカートリッジH1000とのインターフェイスをとり記録動作を制御する。ここにおいて、エンコーダ信号(ENC)E1020はフレキシブルフラットケーブルE0012を通じて入力されるCRエンコーダセンサE0004の出力信号である。また、ヘッド制御信号E1021は、フレキシブルフラットケーブルE0012、キャリッジ基板E0013、及びコンタクトFPC E0011を経て記録ヘッドH1000に供給される。
【0076】
図11は、ASIC E1006の内部構成例を示すブロック図である。
【0077】
なお、同図において、各ブロック間の接続については、記録データやモータ制御データ等、ヘッドや各部機構部品の制御にかかわるデータの流れのみを示しており、各ブロックに内蔵されるレジスタの読み書きに係わる制御信号やクロック、DMA制御にかかわる制御信号などは図面上の記載の煩雑化を避けるため省略している。
【0078】
図中、E2002はPLLコントローラであり、図9に示すようにCPU E1001から出力されるクロック信号(CLK)E2031及びPLL制御信号(PLLON)E2033により、ASIC E1006内の大部分へと供給するクロック(図示しない)を発生する。
【0079】
また、E2001はCPUインターフェース(CPUI/F)であり、リセット信号E1015、CPU E1001から出力されるソフトリセット信号(PDWN)E2032、クロック信号(CLK)E2031及び制御バスE1014からの制御信号により、以下に説明するような各ブロックに対するレジスタ読み書き等の制御や、一部ブロックへのクロックの供給、割り込み信号の受け付け等(いずれも図示しない)を行ない、CPU E1001に対して割り込み信号(INT)E2034を出力し、ASIC E1006内部での割り込みの発生を知らせる。
【0080】
また、E2005はDRAMであり、記録用のデータバッファとして、受信バッファE2010、ワークバッファE2011、プリントバッファE2014、展開用データバッファE2016などの各領域を有すると共に、モータ制御用としてモータ制御バッファE2023を有し、さらにスキャナ動作モード時に使用するバッファとして、上記の各記録用データバッファに代えて使用されるスキャナ取込みバッファE2024、スキャナデータバッファE2026、送出バッファE2028などの領域を有する。
【0081】
また、このDRAM E2005は、CPU E1001の動作に必要なワーク領域としても使用されている。すなわち、E2004はDRAM制御部であり、制御バスによるCPU E1001からDRAM E2005へのアクセスと、後述するDMA制御部E2003からDRAM E2005へのアクセスとを切り替えて、DRAM E2005への読み書き動作を行なう。
【0082】
DMA制御部E2003では、各ブロックからのリクエスト(図示せず)を受け付けて、アドレス信号や制御信号(図示せず)、書込み動作の場合には書込みデータE2038、E2041、E2044、E2053、E2055、E2057などをDRAM制御部E2004に出力してDRAMアクセスを行なう。また読み出しの場合には、DRAM制御部E2004からの読み出しデータE2040、E2043、E2045、E2051、E2054、E2056、E2058、E2059を、リクエスト元のブロックに受け渡す。
【0083】
また、E2006は、IEEE 1284I/Fであり、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、パラレルI/F E0016を通じて、図示しない外部ホスト機器との双方向通信インターフェイスを行なう他、記録時にはパラレルI/F E0016からの受信データ(PIF受信データE2036)をDMA処理によって受信制御部E2008へと受け渡し、スキャナ読み取り時にはDRAM E2005内の送出バッファE2028に格納されたデータ(1284送信データ(RDPIF)E2059)をDMA処理によりパラレルI/Fに送信する。
【0084】
E2007は、ユニバーサルシリアルバス(USB)I/Fであり、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、シリアルI/F E0017を通じて、図示しない外部ホスト機器との双方向通信インターフェイスを行なう他、印刷時にはシリアルI/F E0017からの受信データ(USB受信データE2037)をDMA処理により受信制御部E2008に受け渡し、スキャナ読み取り時にはDRAM E2005内の送出バッファE2028に格納されたデータ(USB送信データ(RDUSB)E2058)をDMA処理によりシリアルI/F E0017に送信する。受信制御部E2008は、1284I/F E2006もしくはUSBI/F E2007のうちの選択されたI/Fからの受信データ(WDIF)E2038)を、受信バッファ制御部E2039の管理する受信バッファ書込みアドレスに、書込む。
【0085】
E2009は圧縮・伸長DMAコントローラであり、CPUI/F E2001を介したCPUE1001の制御により、受信バッファE2010上に格納された受信データ(ラスタデータ)を、受信バッファ制御部E2039の管理する受信バッファ読み出しアドレスから読み出し、そのデータ(RDWK)E2040を指定されたモードに従って圧縮・伸長し、記録コード列(WDWK)E2041としてワークバッファ領域に書込む。
【0086】
E2013は記録バッファ転送DMAコントローラで、CPUI/F E2001を介したCPU E1007の制御によってワークバッファE2011上の記録コード(RDWP)E2043を読み出し、各記録コードを、記録ヘッドカートリッジH1000へのデータ転送順序に適するようなプリントバッファE2014上のアドレスに並べ替えて転送(WDWP E2044)する。また、E2012はワーククリアDMAコントローラであり、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御によって記録バッファ転送DMAコントローラ E2013による転送が完了したワークバッファ上の領域に対し、指定したワークフィルデータ(WDWF)E2042を繰返し書込む。
【0087】
E2015は記録データ展開DMAコントローラであり、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、ヘッド制御部E2018からのデータ展開タイミング信号E2050をトリガとして、プリントバッファ上に並べ替えて書込まれた記録コードと展開用データバッファE2016上に書込まれた展開用データとを読み出し、展開記録データ(RDHDG)E2045をカラムバッファ書込みデータ(WDHDG)E2047としてカラムバッファE2017に書込む。ここで、カラムバッファE2017は、記録ヘッドカートリッジH1000への転送データ(展開記録データ)を一時的に格納するSRAMであり、記録データ展開DMAコントローラE2015とヘッド制御部E2018とのハンドシェーク信号(図示せず)によって両ブロックにより共有管理されている。
【0088】
E2018はヘッド制御部で、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、ヘッド制御信号を介して記録ヘッドカートリッジH1000またはスキャナとのインターフェイスを行なう他、エンコーダ信号処理部E2019からのヘッド駆動タイミング信号E2049に基づき、記録データ展開DMAコントローラに対してデータ展開タイミング信号E2050の出力を行なう。
【0089】
また、印刷時には、前記ヘッド駆動タイミング信号E2049に従って、カラムバッファから展開記録データ(RDHD)E2048を読み出し、そのデータをヘッド制御信号E1021として記録ヘッドカートリッジH1000に出力する。
【0090】
また、スキャナ読み取りモードにおいては、ヘッド制御信号E1021として入力された取込みデータ(WDHD)E2053をDRAM E2005上のスキャナ取込みバッファE2024へとDMA転送する。E2025はスキャナデータ処理DMAコントローラであり、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、スキャナ取込みバッファE2024に蓄えられた取込みバッファ読み出しデータ(RDAV)E2054を読み出し、平均化等の処理を行なった処理済データ(WDAV)E2055をDRAM E2005上のスキャナデータバッファE2026に書込む。
【0091】
E2027はスキャナデータ圧縮DMAコントローラで、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、スキャナデータバッファE2026上の処理済データ(RDYC)E2056を読み出してデータ圧縮を行ない、圧縮データ(WDYC)E2057を送出バッファE2028に書込み転送する。
【0092】
E2019はエンコーダ信号処理部であり、エンコーダ信号(ENC)を受けて、CPU E1001の制御で定められたモードに従ってヘッド駆動タイミング信号E2049を出力する他、エンコーダ信号E1020から得られるキャリッジM4001の位置や速度にかかわる情報をレジスタに格納して、CPU E1001に提供する。CPU E1001はこの情報に基づき、CRモータE0001の制御における各種パラメータを決定する。また、E2020はCRモータ制御部であり、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、CRモータ制御信号E1036を出力する。
【0093】
E2022はセンサ信号処理部で、PGセンサE0010、PEセンサE0007、ASFセンサE0009、及びGAPセンサE0008等から出力される各検出信号E1033,E1025,E1026,E1027を受けて、CPU E1001の制御で定められたモードに従ってこれらのセンサ情報をCPU E1001に伝達する他、LF/PGモータ制御用DMAコントローラ E2021に対してセンサ検出信号E2052を出力する。
【0094】
LF/PGモータ制御用DMAコントローラE2021は、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、DRAM E2005上のモータ制御バッファE2023からパルスモータ駆動テーブル(RDPM)E2051を読み出してパルスモータ制御信号E1033を出力する他、動作モードによっては前記センサ検出信号を制御のトリガとしてパルスモータ制御信号E1033を出力する。
【0095】
また、E2030はLED制御部であり、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、LED駆動信号E1038を出力する。さらに、E2029はポート制御部であり、CPUI/F E2001を介したCPU E1001の制御により、ヘッド電源ON信号E1022、モータ電源ON信号E1023、及び電源制御信号E1024を出力する。
【0096】
[プリンタの動作]
次に、上記のように構成された本発明の実施形態におけるインクジェット記録装置の動作を図12のフローチャートに基づき説明する。
【0097】
AC電源に装置本体1000が接続されると、まず、ステップS1では装置の第1の初期化処理を行なう。この初期化処理では、本装置のROMおよびRAMのチェックなどの電気回路系のチェックを行ない、電気的に本装置が正常に動作可能であるかを確認する。
【0098】
次にステップS2では、装置本体M1000の上ケースM1002に設けられた電源キーE0018がONされたかどうかの判断を行い、電源キーE0018が押された場合には、次のステップS3へと移行し、ここで第2の初期化処理を行う。
【0099】
この第2の初期化処理では、本装置の各種駆動機構及び記録ヘッドのチェックを行なう。すなわち、各種モータの初期化やヘッド情報の読み込みを行うに際し、装置が正常に動作可能であるかを確認する。
【0100】
次にステップS4ではイベント待ちを行なう。すなわち、本装置に対して、外部I/Fからの指令イベント、ユーザ操作によるパネルキーイベントおよび内部的な制御イベントなどを監視し、これらのイベントが発生すると当該イベントに対応した処理を実行する。
【0101】
例えば、ステップS4で外部I/Fからの印刷指令イベントを受信した場合には、ステップS5へと移行し、同ステップでユーザ操作による電源キーイベントが発生した場合にはステップS10へと移行し、同ステップでその他のイベントが発生した場合にはステップS11へと移行する。
【0102】
ここで、ステップS5では、外部I/Fからの印刷指令を解析し、指定された紙種別、用紙サイズ、印刷品位、給紙方法などを判断し、その判断結果を表すデータを本装置内のRAM E2005に記憶し、ステップS6へと進む。
【0103】
次いでステップS6ではステップS5で指定された給紙方法により給紙を開始し、用紙を記録開始位置まで送り、ステップS7に進む。
【0104】
ステップS7では記録動作を行なう。この記録動作では、外部I/Fから送出されてきた記録データを、一旦記録バッファに格納し、次いでCRモータE0001を駆動してキャリッジM4001の主走査方向への移動を開始すると共に、プリントバッファE2014に格納されている記録データを記録ヘッドH1001へと供給して1行の記録を行ない、1行分の記録データの記録動作が終了するとLFモータE0002を駆動し、LFローラM3001を回転させて用紙を副走査方向へと送る。この後、上記動作を繰り返し実行し、外部I/Fからの1ページ分の記録データの記録が終了すると、ステップ8へと進む。
【0105】
ステップS8では、LFモータE0002を駆動し、排紙ローラM2003を駆動し、用紙が完全に本装置から送り出されたと判断されるまで紙送りを繰返し、終了した時点で用紙は排紙トレイM1004a上に完全に排紙された状態となる。
【0106】
次にステップS9では、記録すべき全ページの記録動作が終了したか否かを判定し、記録すべきページが残存する場合には、ステップS5へと復帰し、以下、前述のステップS5〜S9までの動作を繰り返し、記録すべき全てのページの記録動作が終了した時点で記録動作は終了し、その後ステップS4へと移行し、次のイベントを待つ。
【0107】
一方、ステップS10ではプリンタ終了処理を行ない、本装置の動作を停止させる。つまり、各種モータやヘッドなどの電源を切断するために、電源を切断可能な状態に移行した後、電源を切断しステップS4に進み、次のイベントを待つ。
【0108】
また、ステップS11では、上記以外の他のイベント処理を行なう。例えば、本装置の各種パネルキーや外部I/Fからの回復指令や内部的に発生する回復イベントなどに対応した処理を行なう。なお、処理終了後にはステップS4に進み、次のイベントを待つ。
【0109】
なお、本発明が有効に用いられる一形態は、電気熱変換体が発生する熱エネルギーを利用して液体に膜沸騰を生じさせ気泡を形成する形態である。
【0110】
さらに、本発明に係る記録ヘッド用基板の第1の実施例においては、上述の基板H1101は、図1の(a)および(b)に示されるように、構成される。
【0111】
なお、図1の(a)および(b)に示めされる例および後述する他の実施例は、基板H1101上に形成される複数のインク流路のうち一つのインク流路に対応した一部分の構成を拡大して示す。
【0112】
図1の(a)および(b)において、基板H1101は、例えば、シリコンで薄板状に作られる基体H1120と、基体H1120の一方の平坦面上に例えば二酸化珪素で形成される酸化膜(蓄熱層)H1122と、酸化膜H1122の同一面上に形成される共通導体層H1124A、および個別導体層H1124Bと、共通導体層H1124A、個別導体層H1124B、および酸化膜H1122上に積層される絶縁層H1126と、共通導体層H1124A、および個別導体層H1124Bに対し上方に形成され、一対の電極部H1132Aおよび1132Bを介して電気的に共通導体層H1124A、および個別導体層H1124Bに接続される発熱抵抗層H1134と、発熱抵抗層H1134および絶縁層H1126を覆う保護層H1128、および、保護層H1130とを含んで構成されている。
【0113】
共通導体層H1124A、および個別導体層H1124Bは、例えば、アルミニウム、アルミニウムと銅との合金材料、アルミニウムとシリコンとの合金材料で所定の厚さに形成されている。共通導体層H1124Aは、他のインク流路に対応する共通導体層とともに結合されている。また、共通導体層H1124A、および個別導体層H1124Bの一方の端部は、それぞれ図示が省略される駆動信号入力部に接続されている。
【0114】
絶縁層H1126は、例えば、燐酸化ケイ素により1×10−6(m)の膜圧で均一に形成されている。絶縁層H1126内における共通導体層H1124Aおよび個別導体層H1124Bの他方の端部に対応してスルーホールH1126a、および、H1126bがそれぞれ形成されている。スルーホールH1126a、および、H1126b内には、それぞれ、例えば、銅合金材料で作られた埋込み電極H1132A、およびH1132Bがシード層SSを介して設けられている。埋込み電極H1132Aは、共通導体層H1124Aと後述する発熱抵抗層H1134とを接続し、埋込み電極H1132Bは、共通導体層H1124Bと後述する発熱抵抗層H1134とを接続するものとされる。なお、埋込み電極H1132A、およびH1132Bは、アルミニウム、アルミニウムとシリコンとの合金材料で作られても良い。シード層SSは、例えば、タンタル、窒化タンタル、窒化珪素タンタルのいずれかの材料で形成されてもよい。そのシード層SSにより、埋込み電極H1132A、およびH1132Bの密着性の向上、および耐酸化性の向上が図られることとなる。
【0115】
絶縁層H1126は、埋込み電極H1132A、およびH1132Bの一方の端面と同一の平面となる平滑な平坦面FSを上面に有している。その平坦面FSには、発熱抵抗層H1134が埋込み電極H1132A、およびH1132Bに跨って絶縁層H1126上に形成されている。発熱抵抗層H1134は、例えば、窒化タンタル、窒化珪素タンタル、ハフニュウムボライドのいずれかの材料で形成されてもよい。発熱抵抗層H1134は、例えば、1〜3×10−8(m)程度の比較的薄い膜厚を有している。
【0116】
発熱抵抗層H1134および全体にわたり絶縁層H1126を直接的に覆う保護層H1128は、酸化シリコンまたは窒化シリコンにより所定の膜厚を有するように形成されている。また、保護層H1128における発熱抵抗層H1134に対向する部分を覆う保護層H1130は、所謂、耐キャビテーション層であり、タンタルで所定の膜厚で保護層H1128に沿って平坦に形成されている。
【0117】
従って、保護層H1130の外面部には、その保護層の欠陥の原因となる凹部または段差が形成されることがないのでその耐久性が向上することとなる。
【0118】
このような基板H1101を製造するにあたっては、先ず、図2の(a)に示めされるように、基体H1120の平坦面に熱酸化により酸化膜H1122が形成された後、所定のパターニングおよびエッチング処理により、共通導体層H1124Aおよび個別導体層H1124Bが形成される。
【0119】
次に、図2の(b)に示されるように、絶縁層H1126’が例えば、CVD法により、酸化膜H1122、共通導体層H1124Aおよび個別導体層H1124Bをその全体にわたり覆うように形成される。
【0120】
続いて、絶縁層H1126’に対して所定のパターニング、エッチング処理が行われることにより、共通導体層H1124Aおよび個別導体層H1124Bに到達するスルーホールH1126ta’およびH1126tb’が形成される。
【0121】
その際、スルーホールH1126ta’およびH1126tb’は、後述するスパッタリングに備えて,良好に被覆層が形成されるように勾配をもってその内面が形成されている。また、上述のシード層SSがスパッタリングによりスルーホールH1126ta’およびH1126tb’を形成する内面に形成される。
【0122】
続いて、埋込み電極を形成すべく、導電体層H1132が、例えば、電解メッキ法により、絶縁層H1126’の外表面、および、スルーホールH1126ta’およびH1126tb’の内部を埋めるように形成される。その際、導電体層H1132の膜厚は、スルーホールH1126ta’およびH1126tb’の深さ以上に設定される。
【0123】
続いて、図2の(c)に示されるように、絶縁層H1126’上の導電体層H1132が除去され、かつ、絶縁層H1126’が平坦面となるように所定量、研磨される。研磨は、例えば、エッチング液が含まれる研磨剤で、研磨装置Gが利用されて機械的な研磨がなされる。これにより、その平坦面FSに露出する埋込み電極H1132AおよびH1132Bが形成される。
【0124】
続いて、発熱抵抗層が平坦面FS全体にわたり形成された後、その発熱抵抗層に対し所定のパターニングおよびドライエッチング法によるエッチング処理が行われる。そのエッチング処理時間は、従来に比べて比較的短い期間とされ、かつ、必要最小限とされる所定時間に設定されている。これにより、発熱抵抗層H1134が埋込み電極H1132AおよびH1132Bに跨るように絶縁層H1126上に形成される。
【0125】
続いて、発熱抵抗層H1134および絶縁層H1126全体を覆うように保護層H1128が形成された後、耐キャビテーション層としての保護層が保護層H1128を覆うように形成される。
【0126】
そして、その保護層H1128を覆う保護層に対し所定のパターニングおよびエッチング処理が行われることにより、保護層H1130が形成されることとなる。なお、上述した駆動信号入力部の一部をなす電極パッドとなる部分における保護層H1128は除去される。
【0127】
図15の(a)および(b)は、本発明に係る記録ヘッド用基板の第2の実施例を示す。なお、本実施例および後述する他の実施例において、図1に示される例において同一とされる構成要素については同一の符号を付して示しその重複説明を省略する。
【0128】
図15の(a)および(b)において、基板H1101は、薄板状に作られる基体H1120と、基体H1120の一方の平坦面上に形成される酸化膜H1122と、酸化膜H1122の同一面上に形成される共通導体層H1124A、および個別導体層H1124Bと、共通導体層H1124A、個別導体層H1124B、および酸化膜H1122上に積層される絶縁層H1136と、共通導体層H1124A、および個別導体層H1124Bに対し上方に形成され、一対の電極部H1138Aおよび1138Bを介して電気的に共通導体層H1124A、および個別導体層H1124Bに接続される発熱抵抗層H1134と、絶縁層H1136を覆う絶縁層H1140と、発熱抵抗層H1134および絶縁層H1140を覆う保護層H1128、および、保護層H1130とを含んで構成されている。
【0129】
絶縁層H1136は、上述した絶縁層H1126と同様に、例えば、燐酸化ケイ素により所定の比較的薄い膜厚さで均一に形成されている。絶縁層H1136内における共通導体層H1124Aおよび個別導体層H1124Bの他方の端部に対応してスルーホールH1136a、および、H1136bがそれぞれ形成されている。スルーホールH1136a、および、H1136b内には、それぞれ、例えば、銅合金材料で作られた埋込み電極H1138A、およびH1138Bがシード層SSを介して設けられている。埋込み電極H1138Aは、共通導体層H1124Aと後述する発熱抵抗層H1134とを接続し、埋込み電極H1138Bは、共通導体層H1124Bと後述する発熱抵抗層H1134とを接続するものとされる。なお、埋込み電極H1138A、およびH1138Bは、アルミニウム、アルミニウムとシリコンとの合金材料で作られても良い。
【0130】
絶縁層H1140は、埋込み電極H1138A、およびH1138Bの一方の端面と同一の平面となる平滑な平坦面FSを上面に有している。その平坦面FSには、発熱抵抗層H1134が埋込み電極H1138A、およびH1138Bに跨って形成されている。
【0131】
従って、本例においても、保護層H1130の外面部には、その保護層の欠陥の原因となる凹部または段差が形成されることがないのでその耐久性が向上することとなる。
【0132】
このような基板H1101を製造するにあたっては、先ず、図16の(a)に示めされるように、基体H1120の平坦面に熱酸化により酸化膜H1122が形成された後、所定のパターニングおよびエッチング処理により、共通導体層H1124Aおよび個別導体層H1124Bが形成される。
【0133】
次に、図16の(b)に示されるように、絶縁層H1136が例えば、CVD法により、酸化膜H1122、共通導体層H1124Aおよび個別導体層H1124Bをその全体にわたり覆うように形成される。
【0134】
続いて、絶縁層H1136に対して所定のパターニング、エッチング処理が行われることにより、共通導体層H1124Aおよび個別導体層H1124Bに到達するスルーホールH1136aおよびH1136bがそれぞれ形成される。
【0135】
続いて、図16の(b)に二点鎖線で示されるように、絶縁層H1140’が例えば、CVD法により、絶縁層H1136をその全体にわたり覆うように形成される。
【0136】
続いて、絶縁層H1136に対して所定のパターニング、エッチング処理が行われることにより、スルーホールH1136aおよびH1136bを介して共通導体層H1124Aおよび個別導体層H1124Bに到達するスルーホールH1140a’およびH1140b’がそれぞれ形成される。
【0137】
その際、上述のシード層SSがスパッタリングによりスルーホールH1136aおよびH1136b、スルーホールH1140a’およびH1140b’を形成する内面に形成される。
【0138】
続いて、図16の(c)に二点鎖線で示されるように、埋込み電極を形成すべく、導電体層H1138が、例えば、電解メッキ法により、絶縁層H1140’の外表面、および、スルーホールH1140a’およびH1140b’、スルーホールH1136aおよびH1136bの内部を埋めるように形成される。その際、導電体層H1138の膜厚は、スルーホールH1140a’およびH1140b’の深さとスルーホールH1136aおよびH1136bの深さとを加算した値以上に設定される。
【0139】
続いて、図16の(c)に示されるように、絶縁層H1140’上の導電体層H1132が除去され、かつ、絶縁層H1140’の上面が平坦面となるように所定量、研磨される。研磨は、例えば、エッチング液が含まれる研磨剤で、研磨装置Gが利用されて機械的な研磨がなされる。これにより、その平坦面FSに露出する埋込み電極H1138AおよびH1138Bが形成される。
【0140】
続いて、発熱抵抗層が平坦面FS全体にわたり形成された後、その発熱抵抗層に対し所定のパターニングおよびドライエッチング法によるエッチング処理が行われる。そのエッチング処理時間は、従来に比べて比較的短い期間とされ、かつ、必要最小限とされる所定時間に設定されている。これにより、発熱抵抗層H1134が埋込み電極H1138AおよびH1138Bに跨るように絶縁層H1140上に形成される。
【0141】
続いて、発熱抵抗層H1134および絶縁層H1140全体を覆うように保護層H1128が形成された後、耐キャビテーション層としての保護層が保護層H1128を覆うように形成される。
【0142】
そして、その保護層H1128を覆う保護層に対し所定のパターニングおよびエッチング処理が行われることにより、保護層H1130が形成されることとなる。なお、上述した駆動信号入力部の一部をなす電極パッドとなる部分における保護層H1128は除去される。
【0143】
図17の(a)および(b)は、本発明に係る記録ヘッド用基板の第3の実施例を示す。
【0144】
図17の(a)および(b)において、基板H1101は、薄板状に作られる基体H1120と、基体H1120の一方の平坦面上に形成される酸化膜H1122と、酸化膜H1122の上面に形成される個別導体層H1150と、個別導体層H1150、および酸化膜H1122上に積層される絶縁層H1152と、個別導体層H1150に対し真上に形成され、電極部H1158を介して電気的に個別導体層H1150に接続される発熱抵抗層H1134と、絶縁層H1152を覆う絶縁層H1154と、発熱抵抗層H1134および絶縁層H1154を覆う保護層H1128、および、保護層H1130とを含んで構成されている。
【0145】
絶縁層H1152は、上述した絶縁層H1126と同様に、例えば、燐酸化ケイ素により所定の比較的薄い膜厚さで均一に形成されている。絶縁層H1152内における個別導体層H1150の他方の端部に対応してスルーホールH1152aがそれぞれ形成されている。スルーホールH1152a内には、例えば、銅合金材料で作られた埋込み電極H1158がシード層SSを介して設けられている。埋込み電極H1158は、個別導体層H1150と発熱抵抗層H1134の下面の一端とを接続するものとされる。発熱抵抗層H1134の下面の他端は、また、共通電極層としての埋込み電極H1156に電気的に接続されている。埋込み電極H1156は、絶縁層H1154内における埋込み電極H1158に対向して設けられる凹部H1154a内にシード層SSを介して設けられている。なお、埋込み電極H1158、および埋込み電極H1156は、アルミニウム、アルミニウムとシリコンとの合金材料で作られても良い。
【0146】
絶縁層H1154は、埋込み電極H1156、およびH1158の一方の端面と同一の平面となる平滑な平坦面FSを上面に有している。その平坦面FSには、発熱抵抗層H1134が埋込み電極H1156、およびH1158に跨って形成されている。
【0147】
従って、本例においても、保護層H1130の外面部には、その保護層の欠陥の原因となる凹部または段差が形成されることがないのでその耐久性が向上することとなる。
【0148】
このような基板H1101を製造するにあたっては、先ず、図18の(a)に示めされるように、基体H1120の平坦面に熱酸化により酸化膜H1122が形成された後、所定のパターニングおよびエッチング処理により、個別導体層H1150が形成される。
【0149】
次に、図18の(b)に示されるように、絶縁層H1152が例えば、CVD法により、酸化膜H1122、個別導体層H1150をその全体にわたり覆うように形成される。
【0150】
続いて、絶縁層H1152に対して所定のパターニング、エッチング処理が行われることにより、個別導体層H1150に到達するスルーホールH1152aがそれぞれ形成される。
【0151】
続いて、図18の(b)に二点鎖線で示されるように、絶縁層H1154’が例えば、CVD法により、絶縁層H1152をその全体にわたり覆うように形成される。
【0152】
続いて、絶縁層H1154'に対して所定のパターニング、エッチング処理が行われることにより、スルーホールH1152aを介して共通導体層H1150に到達するスルーホールH1154b'、および凹部H1154a'がそれぞれ形成される。凹部H1154a'の最大深さは、スルーホールH1154b'の深さよりも大に設定されている。
【0153】
その際、上述のシード層SSがスパッタリングによりスルーホールH1152a、凹部H1154a’およびスルーホールH1154b’を形成する内面に形成される。
【0154】
続いて、図18の(c)に二点鎖線で示されるように、埋込み電極を形成すべく、導電体層H1157が、例えば、電解メッキ法により、絶縁層H1154’の外表面を覆い、スルーホールH1152aおよびH1154b’、凹部H1154a’の内部を埋めるように形成される。その際、導電体層H1157の膜厚は、スルーホールH1154b’の深さとスルーホールH1152aの深さとを加算した値以上に設定される。
【0155】
続いて、図18の(c)に示されるように、絶縁層H1154’上の導電体層H1157が除去され、かつ、絶縁層H1154’の上面が平坦面となるように所定量、研磨される。研磨は、例えば、エッチング液が含まれる研磨剤で、研磨装置Gが利用されて機械的な研磨がなされる。これにより、その平坦面FSに露出する埋込み電極H1156およびH1158が形成される。
【0156】
続いて、発熱抵抗層が平坦面FS全体にわたり形成された後、その発熱抵抗層に対し所定のパターニングおよびドライエッチング法によるエッチング処理が行われる。そのエッチング処理時間は、従来に比べて比較的短い期間とされ、かつ、必要最小限とされる所定時間に設定されている。これにより、発熱抵抗層H1134が埋込み電極H1156およびH1158に跨るように絶縁層H1154上に形成される。
【0157】
続いて、発熱抵抗層H1134および絶縁層H1154全体を覆うように保護層H1128が形成された後、耐キャビテーション層としての保護層が保護層H1128を覆うように形成される。
【0158】
そして、その保護層H1128を覆う保護層に対し所定のパターニングおよびエッチング処理が行われることにより、保護層H1130が形成されることとなる。なお、上述した駆動信号入力部の一部をなす電極パッドとなる部分における保護層H1128は除去される。
【0159】
図19の(a)および(b)は、本発明に係る記録ヘッド用基板の第4の実施例を示す。
【0160】
図19の(a)および(b)において、基板H1101は、薄板状に作られる基体H1120と、基体H1120の一方の平坦面上に形成される酸化膜H1122と、酸化膜H1122の上面に形成される個別導体層H1174と、個別導体層H1174、および酸化膜H1122上に積層される絶縁層H1170と、個別導体層H1174に対し真上に形成され、電極部H1176を介して電気的に個別導体層H1174に接続される発熱抵抗層H1172と、発熱抵抗層H1134および絶縁層H1170を覆う保護層H1128、および、保護層H1130とを含んで構成されている。
【0161】
絶縁層H1170は、上述した絶縁層H1126と同様に、例えば、燐酸化ケイ素により所定の数μm程度の膜厚さで均一に形成されている。絶縁層H1170内における個別導体層H1174の一方の端部に対応してスルーホールH1170Aが形成されている。スルーホールH1170Aは、個別導体層H1174に対し開口する小開口部H1170bと、小開口部H1170bに連通するとともに、発熱抵抗層H1172に対し開口する大開口部1170aとからなる。
また、絶縁層H1170内におけるスルーホールH1170Aに対向した部分には、凹部H1170Bが形成されている。スルーホールH1170A内には、例えば、銅合金材料で作られた埋込み電極H1176がシード層SSを介して設けられている。埋込み電極H1176は、個別導体層H1174と発熱抵抗層H1172の下面の一端とを接続するものとされる。発熱抵抗層H1172の下面の他端は、また、凹部H1170Bにシード層SSを介して設けられる共通電極層としての埋込み電極H1178に電気的に接続されている。
【0162】
なお、埋込み電極H1176、および埋込み電極H1178は、アルミニウム、アルミニウムとシリコンとの合金材料で作られても良い。
【0163】
絶縁層H1170は、埋込み電極H1176、およびH1178の一方の端面と同一の平面となる平滑な平坦面FSを上面に有している。その平坦面FSには、発熱抵抗層H1172が埋込み電極H1176、およびH1178に跨って形成されている。
【0164】
従って、本例においても、保護層H1130の外面部には、その保護層の欠陥の原因となる凹部または段差が形成されることがないのでその耐久性が向上することとなる。
【0165】
このような基板H1101を製造するにあたっては、先ず、図20の(a)に示めされるように、基体H1120の平坦面に熱酸化により酸化膜H1122が形成された後、所定のパターニングおよびエッチング処理により、上述の例と同様な材料で個別導体層H1174が形成される。
【0166】
次に、図20の(b)に示されるように、絶縁層H1170’が例えば、CVD法により、酸化膜H1122、個別導体層H1174をその全体にわたり覆うように形成される。
【0167】
続いて、絶縁層H1170'に対して所定のパターニング、第一回目のエッチング処理が行われることにより、スルーホールH1170Aにおける大開口部H1170aに対応する凹部H1170A'、および、凹部H1170Bに対応する凹部H1170B'が形成される。凹部H1170B'の最大深さは、凹部H1170A'の深さよりも大に設定されている。
【0168】
続いて、凹部H1170B’に対しマスキング処理がなされるもとで、さらに小開口部H1170bに対応する部分H1170b’を形成すべく所定のパターニング、第ニ回目のエッチング処理が行われる。これにより、個別導体層H1174に到達するスルーホールに対応する部分が形成されることとなる。
【0169】
その際、上述のシード層SSがスパッタリングによりスルーホールH1170A’、凹部H1170B’を形成する内面に形成される。
【0170】
続いて、図20の(c)に二点鎖線で示されるように、埋込み電極を形成すべく、導電体層H1177が、例えば、電解メッキ法により、絶縁層H1170’の外表面を覆い、スルーホールH1170A’、凹部H1170B’の内部を埋めるように形成される。その際、導電体層H1157の膜厚は、スルーホールH1170A’の深さ以上に設定される。
【0171】
続いて、図20の(c)に示されるように、絶縁層H1170’上の導電体層H1177が除去され、かつ、絶縁層H1170’の上面が平坦面となるように所定量、研磨される。研磨は、例えば、エッチング液が含まれる研磨剤で、研磨装置Gが利用されて機械的な研磨がなされる。これにより、その平坦面FSに露出する埋込み電極H1176およびH1178が形成される。
【0172】
続いて、発熱抵抗層が平坦面FS全体にわたりスパッタリング法で形成された後、その発熱抵抗層に対し所定のパターニングおよびドライエッチング法によるエッチング処理が行われる。これにより、発熱抵抗層H1172が埋込み電極H1176およびH1178に跨るように絶縁層H1170上に形成される。
【0173】
続いて、発熱抵抗層H1172および絶縁層H1170全体を覆うように保護層H1128が形成された後、耐キャビテーション層としての保護層が保護層H1128を覆うように形成される。
【0174】
そして、その保護層H1128を覆う保護層に対し所定のパターニングおよびエッチング処理が行われることにより、保護層H1130が形成されることとなる。なお、上述した駆動信号入力部の一部をなす電極パッドとなる部分における保護層H1128は除去される。
【0175】
従って、本例は、図20の(b)に示されるように、絶縁層H1170’に対し連続したエッチング処理を2回行うことにより、上述の第3の実施例において必要とされる絶縁層H1152を形成する工程が不要となり、その結果、生産性の向上および製造コストの低減が図られることとなる。
【0176】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る記録ヘッド用基板、それを備える液体吐出記録ヘッドおよび記録装置によれば、発熱抵抗体層が絶縁層と電極部との共通の平坦面上に導体層に対向して形成され電極部に電気的に接続され、また、保護層が、発熱抵抗体層および絶縁層上に積層され発熱抵抗体層および絶縁層を覆うので保護層の欠陥の原因となる発熱抵抗層に対向する保護層の凹部(段差)をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明に係る記録ヘッド用基板の第1の実施例の要部を部分的に示す平面図であり、(b)は、(a)に示される例における部分断面図である。
【図2】(a),(b),および、(c)は、それぞれ、図1に示される例における製造工程の説明に供される部分断面図である。
【図3】本発明の一実施例によるインクジェットプリンタの外観構成を示す斜視図である。
【図4】図3に示すプリンタの外装部材を取り外した状態を示す斜視図である。
【図5】本発明の一実施例によるプリンタに用いる記録ヘッドカートリッジを組立てた状態を示す斜視図である。
【図6】図5に示す記録ヘッドカートリッジを示す分解斜視図である。
【図7】図6に示した記録ヘッドを斜め下方から観た分解斜視図である。
【図8】(a),(b)は、それぞれ、図5の記録ヘッドカートリッジに代えて本発明の一実施例によるプリンタに搭載可能なスキャナカートリッジの構成を示すために、そのスキャナカートリッジを天地逆にして示す斜視図である。
【図9】本発明の一実施例のプリンタにおける電気的回路の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図10】図9に示した電気回路のうちメインPCBの内部構成例を示すブロック図である。
【図11】図10に示したメインPCBのうちASICの内部構成例を示すブロック図である。
【図12】本発明の一実施例のプリンタの動作例を示すフローチャートである。
【図13】本発明に係る液体吐出記録ヘッドの一例の要部の部分断面を示す斜視図である。
【図14】本発明に係る液体吐出記録ヘッドの他の一例の要部の部分断面を示す斜視図である。
【図15】(a)は、本発明に係る記録ヘッド用基板の第2の実施例の要部を部分的に示す平面図であり、(b)は、(a)に示される例における部分断面図である。
【図16】(a),(b),および、(c)は、それぞれ、図15に示される例における製造工程の説明に供される部分断面図である。
【図17】(a)は、本発明に係る記録ヘッド用基板の第3の実施例の要部を部分的に示す平面図であり、(b)は、(a)に示される例における部分断面図である。
【図18】(a),(b),および、(c)は、それぞれ、図17に示される例における製造工程の説明に供される部分断面図である。
【図19】(a)は、本発明に係る記録ヘッド用基板の第4の実施例の要部を部分的に示す平面図であり、(b)は、(a)に示される例における部分断面図である。
【図20】(a),(b),(c)、および、(d)は、それぞれ、図19に示される例における製造工程の説明に供される部分断面図である。
【図21】従来の記録ヘッド用基板の構成を示す部分断面図である。
【符号の説明】
M1000 装置本体
M1001 下ケース
M1002 上ケース
M1003 アクセスカバー
M1004 排出トレイ
M2015 紙間調整レバー
M2003 排紙ローラ
M3001 LFローラ
M3019 シャーシ
M3022 自動給送部
M3029 搬送部
M3030 排出部
M4000 記録部
M4001 キャリッジ
M4002 キャリッジカバー
M4007 ヘッドセットレバー
M4021 キャリッジ軸
M5000 回復系ユニット
M6000 スキャナ
M6001 スキャナホルダ
M6003 スキャナカバー
M6004 スキャナコンタクトPCB
M6005 スキャナ照明レンズ
M6006 スキャナ読取レンズ1
M6100 保管箱
M6101 保管箱ベース
M6102 保管箱カバー
M6103 保管箱キャップ
M6104 保管箱バネ
E0001 キャリッジモータ
E0002 LFモータ
E0003 PGモータ
E0004 エンコーダセンサ
E0005 エンコーダスケール
E0006 インクエンドセンサ
E0007 PEセンサ
E0008 GAPセンサ(紙間センサ)
E0009 ASFセンサ
E0010 PGセンサ
E0011 コンタクトFPC(フレキシブルプリントケーブル)
E0012 CRFFC(フレキシブルフラットケーブル)
E0013 キャリッジ基板
E0014 メイン基板
E0015 電源ユニット
E0016 パラレルI/F
E0017 シリアルI/F
E0018 電源キー
E0019 リジュームキー
E0020 LED
E0021 ブザー
E0022 カバーセンサ
E1001 CPU
E1002 OSC(CPU内蔵オシレータ)
E1003 A/D(CPU内蔵A/Dコンバータ)
E1004 ROM
E1005 発振回路
E1006 ASIC
E1007 リセット回路
E1008 CRモータドライバ
E1009 LF/PGモータドライバ
E1010 電源制御回路
E1011 INKS(インクエンド検出信号)
E1012 TH(サーミスタ温度検出信号)
E1013 HSENS(ヘッド検出信号)
E1014 制御バス
E1015 RESET(リセット信号)
E1016 RESUME(リジュームキー入力)
E1017 POWER(電源キー入力)
E1018 BUZ(ブザー信号)
E1019 発振回路出力信号
E1020 ENC(エンコーダ信号)
E1021 ヘッド制御信号
E1022 VHON(ヘッド電源ON信号)
E1023 VMON(モータ電源ON信号)
E1024 電源制御信号
E1025 PES(PE検出信号)
E1026 ASFS(ASF検出信号)
E1027 GAPS(GAP検出信号)
E0028 シリアルI/F信号
E1029 シリアルI/Fケーブル
E1030 パラレルI/F信号
E1031 パラレルI/Fケーブル
E1032 PGS(PG検出信号)
E1033 PM制御信号(パルスモータ制御信号)
E1034 PGモータ駆動信号
E1035 LFモータ駆動信号
E1036 CRモータ制御信号
E1037 CRモータ駆動信号
E0038 LED駆動信号
E1039 VH(ヘッド電源)
E1040 VM(モータ電源)
E1041 VDD(ロジック電源)
E1042 COVS(カバー検出信号)
E2001 CPU I/F
E2002 PLL
E2003 DMA制御部
E2004 DRAM制御部
E2005 DRAM
E2006 1284 I/F
E2007 USB I/F
E2008 受信制御部
E2009 圧縮・伸長DMA
E2010 受信バッファ
E2011 ワークバッファ
E2012 ワークエリアDMA
E2013 記録バッファ転送DMA
E2014 プリントバッファ
E2015 記録データ展開DMA
E2016 展開用データバッファ
E2017 カラムバッファ
E2018 ヘッド制御部
E2019 エンコーダ信号処理部
E2020 CRモータ制御部
E2021 LF/PGモータ制御部
E2022 センサ信号処理部
E2023 モータ制御バッファ
E2024 スキャナ取込みバッファ
E2025 スキャナデータ処理DMA
E2026 スキャナデータバッファ
E2027 スキャナデータ圧縮DMA
E2028 送出バッファ
E2029 ポート制御部
E2030 LED制御部
E2031 CLK(クロック信号)
E2032 PDWM(ソフト制御信号)
E2033 PLLON(PLL制御信号)
E2034 INT(割り込み信号)
E2036 PIF受信データ
E2037 USB受信データ
E2038 WDIF(受信データ/ラスタデータ)
E2039 受信バッファ制御部
E2040 RDWK(受信バッファ読み出しデータ/ラスタデータ)
E2041 WDWK(ワークバッファ書込みデータ/記録コード)
E2042 WDWF(ワークフィルデータ)
E2043 RDWP(ワークバッファ読み出しデータ/記録コード)
E2044 WDWP(並べ替え記録コード)
E2045 RDHDG(記録展開用データ)
E2047 WDHDG(カラムバッファ書込みデータ/展開記録データ)
E2048 RDHD(カラムバッファ読み出しデータ/展開記録データ)
E2049 ヘッド駆動タイミング信号
E2050 データ展開タイミング信号
E2051 RDPM(パルスモータ駆動テーブル読み出しデータ)
E2052 センサ検出信号
E2053 WDHD(取込みデータ)
E2054 RDAV(取込みバッファ読み出しデータ)
E2055 WDAV(データバッファ書込みデータ/処理済データ)
E2056 RDYC(データバッファ読み出しデータ/処理済データ)
E2057 WDYC(送出バッファ書込みデータ/圧縮データ)
E2058 RDUSB(USB送信データ/圧縮データ)
E2059 RDPIF(1284送信データ)
H1000 記録ヘッドカートリッジ
H1001 記録ヘッド
H1100 記録素子基板
H1100T 吐出口
H1126,H1140,H1154、H1170 絶縁層
H1124AB 個別導体層
H1124A 共通導体層
H1130 保護層
H1132A,1132B 電極部
H1134 発熱抵抗層
H1200 第1のプレート
H1201 インク供給口
H1300 電気配線基板
H1301 外部信号入力端子
H1400 第2のプレート
H1500 タンクホルダー
H1501 インク流路
H1600 流路形成部材
H1700 フィルター
H1800 シールゴム
H1900 インクタンク
H1600d 連通路
FS 平坦面
SS シード層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a recording head substrate that can reduce the thickness of the protective layer that protects the heat generation resistive layer, a liquid discharge recording head including the recording head, a recording apparatus,And manufacturing method of substrate for recording headAbout.
[0002]
[Prior art]
In general, as disclosed in Patent Document 1, an ink jet recording head that performs a recording operation by ejecting ink droplets onto a recording surface of a recording medium by a film boiling phenomenon caused by heating is widely used. An ink jet recording head includes, for example, a recording head substrate (hereinafter referred to as a substrate) on which a heating resistor layer for heating ink is formed on a substrate, a plurality of ink ejection ports provided on the substrate, and each ink ejection port. The ink channel includes a communicating ink channel, and an ink channel forming member that forms a common ink chamber where one end of the ink channel joins.
[0003]
For example, as shown in FIG. 21, the substrate is separated from the heating resistor layer 6 laminated on the insulating layer 4 formed on the base 2 and the heating resistor layer 6 with the heating portion 6 a interposed therebetween. Electrode layers 8A and 8B that lead the formed and supplied power to the heating resistor layer 6, electrode layers 8A and 8B, a protective layer 10 that covers the heating resistor layer 6, and protective layers 12 and 14 that further cover the protective layer 10 It is comprised including.
[0004]
Therefore, the protective layer 10 and the protective layers 12 and 14 form the bottom of each ink flow path 16 formed by the ink flow path forming member. Each ink channel 16 has, for example, an ink discharge port formed on one end side.
[0005]
The protective layer 10 and the protective layers 12 and 14 are formed so as to have a uniform film thickness over the entire surface in order to prevent ink from directly contacting the heating resistance layer 6 due to defects such as pinholes. It is hoped that
[0006]
However, as shown in FIG. 21, the protective layer 10 and the protective layers 12 and 14 are formed so as to cover the heat generating portion 6a of the heat generating resistive layer 6 formed between the lower surfaces of the electrode layers 8A and 8B. Therefore, the surface layer of the protective layer 12 has a concave portion or a step (step) corresponding to the heat generating portion 6a.
[0007]
Therefore, in order to form the protective layer 12 so that the film thickness of the peripheral portion of the concave portion of the protective layer 12 is uniform in the same manner as other portions in order to avoid the crack of the protective layer 12 due to thermal stress. It is necessary to form the protective layer 12 sufficiently thick.
[0008]
Thus, when the protective layer 12 is formed to be sufficiently thick, from the viewpoint of power saving, thermal responsiveness, and durability of the heating resistance layer, it is not a good idea, so the protective layer is made thinner, A method has been proposed in which no defect occurs in the peripheral edge portion of the concave portion of the protective layer 12.
[0009]
For example, in Patent Document 2, a method of bias sputtering of a protective film, in Patent Document 3, a method of changing the shape of a step in the protective film, in Patent Document 4, a reflow method of a protective film, and an HP journal, A method of changing the cross-sectional shape of the electrode to the cross-sectional shape of the tapered electrode has been proposed.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 52-118798
[0011]
[Patent Document 2]
JP-A-60-234850
[0012]
[Patent Document 3]
JP-A 62-45283
[0013]
[Patent Document 4]
JP-A 62-45286
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the bias sputtering method for the protective film, it may be difficult to form a stable and uniform film pressure. In the method for changing the shape of the step in the protective film and the reflow method for the protective film, the number of manufacturing steps Disadvantageously increases.
[0015]
Further, in the method of changing the cross-sectional shape of the electrode to the cross-sectional shape of the tapered electrode, depending on the portion of the electrode where the taper-shaped gradient is relatively large, the film thickness of the protective layer is not sufficient, Depending on the portion of the electrode where the taper-shaped gradient is relatively small, the width and cross-sectional area of the wiring connected to the electrode may be small and the wiring resistance may be relatively large.
[0016]
  In view of the above problems, the present invention provides a recording head substrate that can reduce the thickness of the protective layer that protects the heat generation resistive layer, a recording head including the recording head, a recording apparatus,And manufacturing method of substrate for recording headA substrate for a recording head capable of eliminating a recess (step) in the protective layer facing the heat generating resistance layer that causes a defect in the protective layer, a liquid discharge recording head including the same, a recording apparatus,And manufacturing method of substrate for recording headThe purpose is to provide.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a recording head substrate according to the present invention comprises:An individual conductor layer that is formed on the substrate and individually supplies a drive signal to the heat generating portion that generates energy for discharging the liquid, and one end is connected to the heat generating resistor layer that is disposed on the individual conductor layer and has the heat generating portion. And a common conductor layer that is disposed so as to be paired with the electrode portion and commonly connected to the plurality of heat generating portions, and the individual conductor layer, the electrode portion, and the common conductor layer include a base body A recording head substrate disposed in an insulating layer formed thereon and having a heating resistor layer formed on a common flat surface of the insulating layer, the electrode portion, and the common conductor layer. In the cross section including the surface perpendicular to the surface of the substrate, the cross-sectional shape of the electrode part is an inverted convex shape whose cross-sectional area changes in two steps from one end on the heating resistor layer side to the other end on the individual conductor layer side. The depth of the recess formed corresponding to the common conductor layer depends on the heating resistance of the electrode section. Deeper than the depth of the hole corresponding to the first stage of the body layer side, in the region under the heating resistor layer, the individual electrode layers is characterized in that it is not formed under the common conductor layer.
[0018]
A liquid discharge recording head according to the present invention includes the above-described recording head substrate, and a liquid flow path that is provided on the recording head substrate and guides the recording liquid to the liquid discharge port corresponding to the heating resistor layer. And a liquid flow path forming member to be formed.
[0019]
Further, a recording apparatus according to the present invention performs the above-described liquid discharge recording head, a moving unit that moves the liquid discharge recording head to face the recording surface of the recording medium, and an operation that moves the moving unit to move the liquid discharge recording head. A control unit that causes the discharge recording head to perform a recording operation is provided.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a recording apparatus including a liquid discharge recording head according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
In the embodiment described below, a printer is taken as an example of a recording apparatus using an ink jet recording method.
[0022]
In this specification, “print” (sometimes referred to as “recording”) is not only for forming significant information such as characters and figures, but also for human beings visually perceived regardless of significance. Regardless of whether or not it has been manifested, it also refers to a case where an image, a pattern, a pattern, or the like is widely formed on a print medium or the medium is processed.
[0023]
Here, “print medium” refers not only to paper used in general printing apparatuses, but also to materials that can accept ink, such as cloth, plastic film, metal plate, glass, ceramics, wood, leather, etc. Shall also say.
[0024]
Further, “ink” (sometimes referred to as “liquid”) is to be interpreted widely as the definition of “print” above, and it is applied to a print medium so that an image, a pattern, a pattern, etc. It shall refer to a liquid that can be subjected to formation or processing of the print medium, or ink processing (eg, solidification or insolubilization of the colorant in the ink applied to the print medium).
[0025]
[Device main unit]
3 and 4 show a schematic configuration of a printer using the ink jet recording method. In FIG. 3, the printer apparatus main body M1000 in this embodiment includes an outer member including a lower case M1001, an upper case M1002, an access cover M1003, and a discharge tray M1004, and a chassis M3019 (see FIG. 4).
[0026]
The chassis M3019 is composed of a plurality of plate-shaped metal members having a predetermined rigidity, forms a skeleton of the recording apparatus, and holds each recording operation mechanism described later.
[0027]
The lower case M1001 forms a substantially lower half part of the exterior of the apparatus main body M1000, and the upper case M1002 forms a substantially upper half part of the exterior of the apparatus main body M1000. A hollow body structure having a storage space for storing the mechanism is formed. An opening is formed in each of the upper surface portion and the front surface portion of the apparatus main body M1000.
[0028]
Further, one end of the discharge tray M1004 is rotatably held by the lower case M1001, and the opening formed on the front surface of the lower case M1001 can be opened and closed by the rotation. For this reason, when executing the recording operation, the discharge tray M1004 is rotated to the front side to open the opening so that the recording sheets can be discharged and the discharged recording sheets P are sequentially stacked. It has come to be able to do. In addition, the discharge tray M1004 contains two auxiliary trays M1004a and M1004b. By pulling out each tray as needed, the sheet support area can be expanded or reduced in three stages. It has become.
[0029]
One end of the access cover M1003 is rotatably held by the upper case M1002, and can open and close an opening formed on the upper surface. By opening the access cover M1003, the access cover M1003 is housed inside the main body. It is possible to replace the print head cartridge H1000 or the ink tank H1900. Although not specifically shown here, when the access cover M1003 is opened and closed, the protrusion formed on the back surface rotates the cover opening and closing lever, and the rotation position of the lever is detected by a micro switch or the like. Thus, the open / closed state of the access cover can be detected.
[0030]
On the upper surface of the rear part of the upper case M1002, a power key E0018 and a resume key E0019 are provided so that they can be pressed, and an LED E0020 is provided. When the power key E0018 is pressed, the LED E0020 lights up and recording is possible. This is to inform the operator. Further, the LED E0020 has various display functions such as blinking method and color change, and informing the operator of printer troubles. Further, the buzzer E0021 (FIG. 7) can be leveled. When the trouble is solved, the recording is resumed by pressing the resume key E0019.
[0031]
[Recording mechanism]
Next, the recording operation mechanism in the present embodiment that is housed and held in the printer apparatus main body M1000 will be described.
[0032]
As a recording operation mechanism in the present embodiment, an automatic feeding unit M3022 that automatically feeds the recording sheet P into the apparatus main body, and a recording sheet P that is sent one by one from the automatic feeding unit are recorded in a predetermined manner. A conveyance unit M3029 for guiding the recording sheet P from the recording position to the discharge unit M3030, a recording unit for performing desired recording on the recording sheet P conveyed to the recording position, and a recovery process for the recording unit And a recovery unit (M5000).
[0033]
(Recording part)
Here, the recording unit will be described. The recording unit includes a carriage M4001 that is movably supported by a carriage shaft M4021, and a recording head cartridge H1000 that is detachably mounted on the carriage M4001.
[0034]
Recording head cartridge
First, a recording head cartridge used in the recording unit will be described with reference to FIGS.
[0035]
As shown in FIG. 5, the recording head cartridge H1000 in this embodiment includes an ink tank H1900 that stores ink, and a recording head H1001 that discharges ink supplied from the ink tank H1900 from nozzles according to recording information. . The recording head H1001 adopts a so-called cartridge system that is detachably mounted on a carriage M4001 described later.
[0036]
The recording head cartridge H1000 shown here is provided with ink tanks H1900 that are independent of each color of black, light cyan, light magenta, cyan, magenta, and yellow, for example, in order to enable high-quality color recording with photographic tone. As shown in FIG. 6, each is detachable from the recording head H1001.
[0037]
As shown in the exploded perspective view of FIG. 7, the recording head H1001 includes a recording element substrate H1100, a first plate H1200, an electric wiring substrate H1300, a second plate H1400, a tank holder H1500, a flow path forming member H1600, It comprises a filter H1700 and a seal rubber H1800.
[0038]
As shown in FIG. 13, the recording element substrate H1100 includes a plurality of recording elements (electrothermal conversion elements) H1103 for ejecting ink on one side of the Si substrate, Al that supplies electric power to each recording element H1103, and the like. Are formed by a film forming technique, a plurality of ink flow paths corresponding to the recording element and a plurality of ejection openings H1100T are formed by a photolithography technique, and ink is supplied to the plurality of ink flow paths. An ink supply port H1102 is formed so as to open on the back surface.
[0039]
The recording element substrate H1100 includes, for example, an Si substrate H1101 having a thin film formed on the surface thereof, and an orifice plate H1112 formed on the substrate H1101.
[0040]
The substrate H1101 has a thickness of 0.5 to 1 (mm), for example, and six rows of ink supply ports H1102 each having a long groove-like through-hole are integrally formed in parallel with each other as six-color ink flow paths. The distance between adjacent ink supply ports H1102 is set to about 2.5 mm, for example. Since the mutual distance is relatively small as described above, the recording head can be reduced in size. On both sides of each ink supply port H1102, a plurality of electrothermal conversion elements H1103 as recording elements are arranged in a zigzag pattern, for example, about 1200 dpi for each ink color. Each electrothermal conversion element H1103 is covered with a protective layer to be described later.
[0041]
A plurality of electrothermal transducers H1103 formed on the substrate 1101 and electrical wiring such as Al for supplying electric power to each electrothermal transducer H1103 (not shown in FIG. 13) are formed by a film forming technique. Yes. Moreover, the electrode part for supplying electric power to the electric wiring is formed along the end part in the direction orthogonal to the arrangement direction of the electrothermal conversion elements H1103. The electrode portion is provided with a plurality of bumps such as gold corresponding to the electrode terminals H1302 of the electric wiring board H1300 described above.
[0042]
The ink supply port H1102 is formed, for example, by performing anisotropic etching using the crystal orientation of the Si substrate 1101.
[0043]
Further, as shown in FIG. 13, the orifice plate H1112 formed on the substrate H1101 has an ink flow path wall H1106 and an ejection port 1100T for forming an ink flow path corresponding to each electrothermal conversion element H1103. Are formed by photolithography. Accordingly, the adjacent ejection ports 1100T are partitioned from each other by the ink flow path wall H1106.
[0044]
Six rows of ejection ports H1100T corresponding to the six colors of ink supplied from the respective ink supply ports H1102 are integrally formed in one orifice plate H1112. Similar to the arrangement of the electrothermal conversion elements H1103, the discharge port H1100T array is formed in a staggered manner, for example, about 1200 dpi for each ink color. That is, the discharge port H1100T is provided to face the electrothermal conversion element H1103.
[0045]
The recording element substrate H1100 described above is a so-called side shooter type, but is not limited to such an example, and may be an edge shooter type recording element substrate, for example, as shown in FIG. .
[0046]
In FIG. 14, the recording element substrate includes a silicon substrate H1101 'and an orifice plate H1112' formed on the substrate H1101 '.
[0047]
On the substrate H1101 ', electrothermal conversion elements H1103 are formed through a protective layer, which will be described later, at predetermined intervals along a direction substantially orthogonal to the conveyance direction of the recording medium.
[0048]
The orifice plate H1112 ′ is formed adjacent to the electrothermal conversion elements H1103 ′ and the electrothermal conversion elements H1103 ′ at both ends where the ink flow path wall H1106 ′ is adjacent to the portion facing the substrate H1101 ′. Yes.
[0049]
By joining the ink flow path wall H1106 'of the orifice plate H1112' on the substrate H1101 ', ink flow paths corresponding to the electrothermal conversion elements H1103' are formed. An ink discharge port H1100T 'that discharges ink is formed at one end of each ink flow path. The other end of each ink flow path communicates with a common ink chamber H1104 'that stores a predetermined amount of ink. An ink supply port H1105 'for introducing ink into the common ink chamber H1104' is formed above the orifice plate H1112 '.
[0050]
The recording element substrate H1100 is bonded and fixed to the first plate H1200, and an ink supply port H1201 for supplying ink to the recording element substrate H1100 is formed therein. Further, a second plate H1400 having an opening is bonded and fixed to the first plate H1200, and the electric wiring substrate H1300 is electrically connected to the recording element substrate H1100 via the second plate H1400. Is held to be connected. The electrical wiring substrate H1300 applies an electrical signal for ejecting ink to the recording element substrate H1100. The electrical wiring substrate H1300 is located at an end portion of the electrical wiring and corresponds to the electrical wiring from the main body. An external signal input terminal H1301 for receiving a signal is provided, and the external signal input terminal H1301 is positioned and fixed on the back side of a tank holder H1500 described later.
[0051]
On the other hand, a flow path forming member H1600 is fixed to the tank holder H1500 that detachably holds the ink tank H1900 by, for example, ultrasonic welding to form an ink flow path H1501 extending from the ink tank H1900 to the first plate H1200. ing. In addition, a filter H1700 is provided at an end of the ink flow path H1501 that engages with the ink tank H1900 on the ink tank side so that entry of dust from the outside can be prevented. Further, a seal rubber H1800 is attached to the engaging portion with the ink tank H1900 so that ink can be prevented from evaporating from the engaging portion.
[0052]
Further, as described above, the tank holder portion composed of the tank holder H1500, the flow path forming member H1600, the filter H1700, and the seal rubber H1800, the recording element substrate H1100, the first plate H1200, the electric wiring substrate H1300, and the second A recording head H1001 is configured by bonding the recording element portion formed of the plate H1400 by bonding or the like.
[0053]
(carriage)
Next, the carriage M4001 on which the recording head cartridge H1000 is mounted will be described with reference to FIG.
[0054]
As shown in FIG. 4, the carriage M4001 is engaged with the carriage M4001 and engaged with the carriage cover M4002 for guiding the recording head H1001 to a predetermined mounting position on the carriage M4001, and the tank holder H1500 of the recording head H1001. And a head set lever M4007 that presses the recording head H1001 to set it at a predetermined mounting position.
That is, the head set lever M4007 is provided on the upper portion of the carriage M4001 so as to be rotatable with respect to the head set lever shaft, and a spring-set head set plate (not shown) is engaged with the recording head H1001. And is configured to be mounted on the carriage M4001 while pressing the recording head H1001 by this spring force.
[0055]
Further, a contact flexible printed cable (see FIG. 9, hereinafter referred to as a contact FPC) E0011 is provided at another engagement portion of the carriage M4001 with the recording head H1001, and the contact portion on the contact FPC E0011 and the recording head H1001 are provided. The provided contact portion (external signal input terminal) H1301 is in electrical contact so that various information for recording can be exchanged and power can be supplied to the recording head H1001.
[0056]
Here, an elastic member such as rubber (not shown) is provided between the contact portion of the contact FPC E0011 and the carriage M4001, and the contact portion and the carriage M4001 are connected by the elastic force of the elastic member and the pressing force by the headset lever spring. It is designed to enable reliable contact. Further, the contact FPC E0011 is connected to a carriage substrate E0013 mounted on the back surface of the carriage M4001 (see FIG. 9).
[0057]
[Scanner]
The printer in this embodiment can also be used as a reading device by mounting a scanner on the carriage M4001 instead of the recording head cartridge H1000 described above.
[0058]
This scanner moves in the main scanning direction together with the carriage M4001 on the printer side, and reads the original image fed instead of the recording medium in the course of movement in the main scanning direction. By alternately performing the reading operation and the document feeding operation in the sub-scanning direction, it is possible to read one document image information.
[0059]
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing the scanner M6000 upside down in order to explain the schematic configuration of the scanner M6000.
[0060]
As shown in the figure, the scanner holder M6001 has a substantially box shape, and an optical system and a processing circuit necessary for reading are accommodated therein. Further, when the scanner M6000 is mounted on the carriage M4001, a reading unit lens M6006 is provided at a portion facing the document surface, and reflected light from the document surface is converged on the internal reading unit by the lens M6006. Therefore, the original image is read. On the other hand, the illumination unit lens M6005 has a light source (not shown) inside, and light emitted from the light source is irradiated onto the document through the lens M6005.
[0061]
A scanner cover M6003 fixed to the bottom of the scanner holder M6001 is fitted so as to shield the inside of the scanner holder M6001, and a louver-shaped grip portion provided on the side surface improves the detachable operability to the carriage M4001. Yes. The outer shape of the scanner holder M6001 is substantially the same as that of the recording head H1001, and it can be attached to and detached from the carriage M4001 by the same operation as that of the recording head cartridge H1000.
[0062]
The scanner holder M6001 accommodates a substrate having a reading processing circuit, and a scanner contact PCB connected to the substrate is exposed to the outside. When the scanner M6000 is mounted on the carriage M4001, The scanner contact PCB M6004 contacts the contact FPC E0011 on the carriage M4001 side, and the substrate is electrically connected to the control system on the main body side via the carriage M4001.
[0063]
[Configuration of printer electrical circuit]
Next, an electrical circuit configuration in the embodiment of the present invention will be described.
FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of the overall configuration of the electrical circuit in this embodiment.
[0064]
The electrical circuit in this embodiment is mainly configured by a carriage substrate (CRPCB) E0013, a main PCB (Printed Circuit Board) E0014, a power supply unit E0015, and the like.
Here, the power supply unit E0015 is connected to the main PCB E0014 and supplies various driving powers.
[0065]
The carriage substrate E0013 is a printed circuit board unit mounted on the carriage M4001 (FIG. 2). The carriage substrate E0013 functions as an interface for transmitting and receiving signals to and from the recording head through the contact FPC E0011, and an encoder according to the movement of the carriage M4001. Based on the pulse signal output from the sensor E0004, a change in the positional relationship between the encoder scale E0005 and the encoder sensor E0004 is detected, and the output signal is output to the main PCB E0014 through a flexible flat cable (CRFFC) E0012.
[0066]
Further, the main PCBE0014 is a printed circuit board unit that controls driving of each part of the ink jet recording apparatus in this embodiment, and includes a paper edge detection sensor (PE sensor) E0007, an ASF (automatic paper feeder) sensor E0009, a cover sensor E0022, a parallel sensor. The board has I / O ports for an interface (parallel I / F) E0016, a serial interface (serial I / F) E0017, a resume key E0019, an LED E0020, a power key E0018, a buzzer E0021, and the like. Still further, a motor (CR motor) E0001 that serves as a drive source for main-scanning the carriage M1400, a motor (LF motor) E0002 that serves as a drive source for transporting the recording medium, the rotation operation of the recording head, and the recording medium In addition to being connected to a motor (PG motor) E0003 that is also used for paper feeding operation to control these driving, it has a connection interface with ink empty sensor E0006, GAP sensor E0008, PG sensor E0010, CRFFC E0012, and power supply unit E0015. .
[0067]
FIG. 10 is a block diagram showing an internal configuration of the main PCB E0014. In the figure, E1001 is a CPU, and this CPU E1001 has a clock generator (PCG) E1002 connected to an oscillation circuit E1005, and generates a system clock based on its output signal E1019. Further, it is connected to a ROM E1004 and an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) E1006 through a control bus E1014, and controls the ASIC E1006, an input signal E1017 from the power key, and an input signal E1016 from the resume key according to a program stored in the ROM. Ink empty detection signal connected to the built-in A / D converter E1003 by detecting the state of the cover detection signal E1042 and the head detection signal (HSENS) E1013 and further driving the buzzer E0021 by the buzzer signal (BUZ) E1018. While detecting the state of the temperature detection signal (TH) E1012 by the (INKS) E1011 and the thermistor, it performs various other logical operations and condition determinations and controls the drive of the ink jet recording apparatus.
[0068]
Here, the head detection signal E1013 is a head mounting detection signal input from the recording head cartridge H1000 via the flexible flat cable E0012, the carriage substrate E0013, and the contact flexible print cable E0011, and the ink empty detection signal E1011 is an ink empty sensor. An analog signal output from E0006 and a temperature detection signal E1012 are analog signals from a thermistor (not shown) provided on the carriage substrate E0013.
[0069]
E1008 is a CR motor driver, which uses a motor power source (VM) E1040 as a drive source, generates a CR motor drive signal E1037 in accordance with a CR motor control signal E1036 from the ASIC E1006, and drives the CR motor E0001. E1009 is an LF / PG motor driver, which uses a motor power source E1040 as a drive source, generates an LF motor drive signal E1035 according to a pulse motor control signal (PM control signal) E1033 from the ASIC E1006, and drives the LF motor thereby At the same time, a PG motor drive signal E1034 is generated to drive the PG motor.
[0070]
E1010 is a power supply control circuit that controls power supply to each sensor having a light emitting element in accordance with a power supply control signal E1024 from the ASIC E1006. The parallel I / F E0016 transmits the parallel I / F signal E1030 from the ASIC E1006 to the parallel I / F cable E1031 connected to the outside, and transmits the signal of the parallel I / F cable E1031 to the ASIC E1006. The serial I / F E0017 transmits the serial I / F signal E1028 from the ASIC E1006 to the serial I / F cable E1029 connected to the outside, and transmits the signal from the cable E1029 to the ASIC E1006.
[0071]
On the other hand, a head power supply (VH) E1039, a motor power supply (VM) E1040, and a logic power supply (VDD) E1041 are supplied from the power supply unit E0015. Also, a head power ON signal (VHON) E1022 and a motor power ON signal (VMOM) E1023 from the ASIC E1006 are input to the power supply unit E0015, and control ON / OFF of the head power E1039 and the motor power E1040, respectively. The logic power supply (VDD) E1041 supplied from the power supply unit E0015 is voltage-converted as necessary, and then supplied to each part inside and outside the main PCB E0014.
[0072]
The head power signal E1039 is smoothed on the main PCB E0014 and then sent to the flexible flat cable E0011 to be used for driving the recording head cartridge H1000.
[0073]
E1007 is a reset circuit that detects a decrease in the logic power supply voltage E1041, supplies a reset signal (RESET) E1015 to the CPU E1001 and the ASIC E1006, and performs initialization.
[0074]
The ASIC E1006 is a one-chip semiconductor integrated circuit and is controlled by the CPU E1001 through the control bus E1014. The above-described CR motor control signal E1036, PM control signal E1033, power supply control signal E1024, head power supply ON signal E1022, and motor power supply The ON signal E1023 and the like are output to exchange signals with the parallel I / F E0016 and the serial I / F E0017, as well as the PE detection signal (PES) E1025 from the PE sensor E0007, and the ASF detection signal from the ASF sensor E0009 ( ASFS) E1026, GAP detection signal (GAPS) E1027 from sensor (GAP) sensor E0008 for detecting the gap between the recording head and the recording medium, PG detection signal (PGS) E10 from PG sensor E0010 Detects the second state, and transmitted to the CPU E1001 through the control bus E1014 data representing the state, CPU E1001 based on the input data performs a flashing LEDE0020 controls the driving of an LED drive signal E1038.
[0075]
Further, the state of the encoder signal (ENC) E1020 is detected to generate a timing signal, and the head control signal E1021 is used to interface with the printhead cartridge H1000 to control the printing operation. Here, the encoder signal (ENC) E1020 is an output signal of the CR encoder sensor E0004 inputted through the flexible flat cable E0012. The head control signal E1021 is supplied to the recording head H1000 via the flexible flat cable E0012, the carriage substrate E0013, and the contact FPC E0011.
[0076]
FIG. 11 is a block diagram illustrating an internal configuration example of the ASIC E1006.
[0077]
In the figure, the connection between each block shows only the flow of data related to the control of the head and each mechanism component, such as recording data and motor control data. Such control signals, clocks, and control signals related to DMA control are omitted in order to avoid complications described in the drawings.
[0078]
In FIG. 9, reference numeral E2002 denotes a PLL controller. As shown in FIG. 9, a clock (CLK) E2031 and a PLL control signal (PLLON) E2033 output from the CPU E1001 are supplied to most of the ASIC E1006. (Not shown).
[0079]
Reference numeral E2001 denotes a CPU interface (CPU I / F). The reset signal E1015, a soft reset signal (PDWN) E2032 output from the CPU E1001, a clock signal (CLK) E2031, and a control signal from the control bus E1014 Controls register read / write for each block as described, supplies clocks to some blocks, accepts interrupt signals (not shown), and outputs an interrupt signal (INT) E2034 to the CPU E1001 Then, the occurrence of an interrupt in the ASIC E1006 is notified.
[0080]
Reference numeral E2005 denotes a DRAM having areas such as a reception buffer E2010, a work buffer E2011, a print buffer E2014, and a development data buffer E2016 as recording data buffers, and a motor control buffer E2023 for motor control. Furthermore, the buffer used in the scanner operation mode has areas such as a scanner take-in buffer E2024, a scanner data buffer E2026, and a send buffer E2028 that are used in place of the recording data buffers.
[0081]
The DRAM E2005 is also used as a work area necessary for the operation of the CPU E1001. That is, E2004 is a DRAM control unit, which switches between access from the CPU E1001 to the DRAM E2005 by the control bus and access from the DMA control unit E2003 to the DRAM E2005, which will be described later, and performs a read / write operation to the DRAM E2005.
[0082]
The DMA control unit E2003 receives a request (not shown) from each block, and in the case of a write operation, an address signal or a control signal (not shown), and write data E2038, E2041, E2044, E2053, E2055, E2057. Etc. are output to the DRAM controller E2004 to access the DRAM. In the case of reading, read data E2040, E2043, E2045, E2051, E2054, E2056, E2058, and E2059 from the DRAM control unit E2004 are transferred to the request source block.
[0083]
E2006 is an IEEE 1284 I / F. Under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001, a parallel communication interface with an external host device (not shown) is performed through the parallel I / F E0016, and parallel is also used during recording. Data received from the I / F E0016 (PIF reception data E2036) is transferred to the reception control unit E2008 by DMA processing, and data stored in the transmission buffer E2028 in the DRAM E2005 when reading the scanner (1284 transmission data (RDPIF) E2059) Is transmitted to the parallel I / F by DMA processing.
[0084]
E2007 is a universal serial bus (USB) I / F, and performs a bidirectional communication interface with an external host device (not shown) through the serial I / F E0017 under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001. The received data (USB received data E2037) from the serial I / F E0017 is transferred to the reception control unit E2008 by DMA processing at the time of printing, and the data (USB transmitted data (RDUSB) stored in the transmission buffer E2028 in the DRAM E2005 is read by the scanner. E2058) is transmitted to the serial I / F E0017 by DMA processing. The reception control unit E2008 writes the reception data (WDIF) E2038) from the I / F selected from the 1284 I / F E2006 or USB I / F E2007 to the reception buffer write address managed by the reception buffer control unit E2039. Include.
[0085]
E2009 is a compression / decompression DMA controller, which receives received data (raster data) stored in the receiving buffer E2010 under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001, and receives the read buffer address managed by the receive buffer control unit E2039. The data (RDWK) E2040 is compressed / expanded in accordance with the designated mode, and written in the work buffer area as a recording code string (WDWK) E2041.
[0086]
E2013 is a recording buffer transfer DMA controller, which reads the recording code (RDWP) E2043 on the work buffer E2011 under the control of the CPU E1007 via the CPU I / F E2001, and sets each recording code in the order of data transfer to the recording head cartridge H1000. The data are rearranged to an appropriate address on the print buffer E2014 and transferred (WDWP E2044). Reference numeral E2012 denotes a work clear DMA controller, which designates work fill data (WDWF) for an area on the work buffer that has been transferred by the recording buffer transfer DMA controller E2013 under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001. E2042 is repeatedly written.
[0087]
E2015 is a recording data expansion DMA controller, which is recorded and written on the print buffer by using the data expansion timing signal E2050 from the head controller E2018 as a trigger under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001. The code and the development data written on the development data buffer E2016 are read out, and the development record data (RDHDG) E2045 is written into the column buffer E2017 as column buffer write data (WDHDG) E2047. Here, the column buffer E2017 is an SRAM that temporarily stores transfer data (development recording data) to the recording head cartridge H1000, and a handshake signal (not shown) between the recording data expansion DMA controller E2015 and the head control unit E2018. ) Is shared and managed by both blocks.
[0088]
E2018 is a head control unit that controls the CPU E1001 via the CPU I / F E2001 to interface with the printhead cartridge H1000 or the scanner via a head control signal, and also a head drive timing signal from the encoder signal processing unit E2019. Based on E2049, a data expansion timing signal E2050 is output to the recording data expansion DMA controller.
[0089]
At the time of printing, in accordance with the head drive timing signal E2049, the developed recording data (RDHD) E2048 is read from the column buffer, and the data is output to the recording head cartridge H1000 as the head control signal E1021.
[0090]
In the scanner reading mode, the take-in data (WDHD) E2053 input as the head control signal E1021 is DMA-transferred to the scanner take-in buffer E2024 on the DRAM E2005. Reference numeral E2025 denotes a scanner data processing DMA controller. Under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001, the acquisition buffer read data (RDAV) E2054 stored in the scanner acquisition buffer E2024 is read and subjected to processing such as averaging. The processed data (WDAV) E2055 is written into the scanner data buffer E2026 on the DRAM E2005.
[0091]
E2027 is a scanner data compression DMA controller. Under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001, the processed data (RDYC) E2056 on the scanner data buffer E2026 is read and compressed, and compressed data (WDYC) E2057 is read. Write and transfer to the send buffer E2028.
[0092]
An encoder signal processing unit E2019 receives an encoder signal (ENC) and outputs a head drive timing signal E2049 according to a mode determined by the control of the CPU E1001, and also the position and speed of the carriage M4001 obtained from the encoder signal E1020. Is stored in a register and provided to the CPU E1001. Based on this information, the CPU E1001 determines various parameters in the control of the CR motor E0001. Reference numeral E2020 denotes a CR motor control unit which outputs a CR motor control signal E1036 under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001.
[0093]
E2022 is a sensor signal processing unit that receives detection signals E1033, E1025, E1026, and E1027 output from the PG sensor E0010, PE sensor E0007, ASF sensor E0009, and GAP sensor E0008, and is determined by the control of the CPU E1001. In addition to transmitting the sensor information to the CPU E1001 according to the selected mode, it outputs a sensor detection signal E2052 to the DMA controller E2021 for controlling the LF / PG motor.
[0094]
The LF / PG motor control DMA controller E2021 reads out a pulse motor drive table (RDPM) E2051 from the motor control buffer E2023 on the DRAM E2005 and outputs a pulse motor control signal E1033 under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001. In addition to outputting, depending on the operation mode, a pulse motor control signal E1033 is output using the sensor detection signal as a control trigger.
[0095]
E2030 is an LED control unit that outputs an LED drive signal E1038 under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001. Further, E2029 is a port control unit that outputs a head power ON signal E1022, a motor power ON signal E1023, and a power control signal E1024 under the control of the CPU E1001 via the CPU I / F E2001.
[0096]
[Printer operation]
Next, the operation of the ink jet recording apparatus according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0097]
When the apparatus main body 1000 is connected to the AC power source, first, in step S1, a first initialization process of the apparatus is performed. In this initialization process, an electrical circuit system check such as a ROM and RAM check of the apparatus is performed to confirm whether or not the apparatus can operate normally.
[0098]
Next, in step S2, it is determined whether or not the power key E0018 provided in the upper case M1002 of the apparatus main body M1000 is turned on. If the power key E0018 is pressed, the process proceeds to the next step S3. Here, a second initialization process is performed.
[0099]
In this second initialization process, various drive mechanisms and recording heads of this apparatus are checked. That is, when initializing various motors and reading head information, it is confirmed whether the apparatus can operate normally.
[0100]
In step S4, an event is waited for. That is, the apparatus monitors a command event from the external I / F, a panel key event by a user operation, an internal control event, and the like, and executes processing corresponding to the event when these events occur.
[0101]
For example, if a print command event is received from the external I / F in step S4, the process proceeds to step S5. If a power key event is generated by a user operation in the same step, the process proceeds to step S10. If another event occurs in the same step, the process proceeds to step S11.
[0102]
Here, in step S5, the print command from the external I / F is analyzed, the designated paper type, paper size, print quality, paper feed method, etc. are judged, and data representing the judgment result is stored in the apparatus. Store in RAM E2005 and proceed to step S6.
[0103]
Next, in step S6, paper feeding is started by the paper feeding method specified in step S5, the paper is sent to the recording start position, and the process proceeds to step S7.
[0104]
In step S7, a recording operation is performed. In this recording operation, the recording data sent from the external I / F is temporarily stored in the recording buffer, and then the CR motor E0001 is driven to start the movement of the carriage M4001 in the main scanning direction, and the print buffer E2014. Is supplied to the recording head H1001 to record one line, and when the recording operation for one line of recording data is completed, the LF motor E0002 is driven and the LF roller M3001 is rotated to make a sheet. Are sent in the sub-scanning direction. Thereafter, the above operation is repeatedly executed, and when the recording of one page of recording data from the external I / F is completed, the process proceeds to step 8.
[0105]
In step S8, the LF motor E0002 is driven, the paper discharge roller M2003 is driven, and paper feeding is repeated until it is determined that the paper has been completely sent out from the apparatus. When the paper is finished, the paper is placed on the paper discharge tray M1004a. The paper is completely discharged.
[0106]
Next, in step S9, it is determined whether or not the recording operation for all the pages to be recorded has been completed. If pages to be recorded remain, the process returns to step S5. The above operations are repeated, and when the recording operation for all the pages to be recorded is completed, the recording operation ends, and then the process proceeds to step S4 to wait for the next event.
[0107]
On the other hand, in step S10, printer termination processing is performed to stop the operation of the apparatus. In other words, in order to turn off the power of various motors and heads, after shifting to a state where the power can be turned off, the power is turned off and the process proceeds to step S4 to wait for the next event.
[0108]
In step S11, event processing other than the above is performed. For example, processing corresponding to a recovery command from various panel keys of this apparatus, an external I / F, or a recovery event that occurs internally is performed. After the process is completed, the process proceeds to step S4 and waits for the next event.
[0109]
In addition, one form in which the present invention is effectively used is a form in which bubbles are formed by causing film boiling in a liquid using thermal energy generated by an electrothermal transducer.
[0110]
Furthermore, in the first embodiment of the recording head substrate according to the present invention, the above-described substrate H1101 is configured as shown in FIGS.
[0111]
In the example shown in FIGS. 1A and 1B and other examples described later, a part corresponding to one ink channel among the plurality of ink channels formed on the substrate H1101. The structure of is enlarged and shown.
[0112]
In FIGS. 1A and 1B, a substrate H1101 includes, for example, a base H1120 made of silicon in a thin plate shape, and an oxide film (heat storage layer) formed of, for example, silicon dioxide on one flat surface of the base H1120. ) H1122, the common conductor layer H1124A and the individual conductor layer H1124B formed on the same surface of the oxide film H1122, the common conductor layer H1124A, the individual conductor layer H1124B, and the insulating layer H1126 stacked on the oxide film H1122. A heating resistance layer H1134 formed above the common conductor layer H1124A and the individual conductor layer H1124B and electrically connected to the common conductor layer H1124A and the individual conductor layer H1124B via the pair of electrode portions H1132A and 1132B; , Protective layer H covering heating resistance layer H1134 and insulating layer H1126 128, and is configured to include a protective layer H1130.
[0113]
The common conductor layer H1124A and the individual conductor layers H1124B are formed to have a predetermined thickness using, for example, aluminum, an alloy material of aluminum and copper, or an alloy material of aluminum and silicon. The common conductor layer H1124A is coupled with the common conductor layers corresponding to the other ink flow paths. Further, one end of each of the common conductor layer H1124A and the individual conductor layer H1124B is connected to a drive signal input unit (not shown).
[0114]
The insulating layer H1126 is made of, for example, silicon phosphate 1 × 10-6It is uniformly formed with the film pressure of (m). Through holes H1126a and H1126b are respectively formed corresponding to the other ends of the common conductor layer H1124A and the individual conductor layers H1124B in the insulating layer H1126. In the through holes H1126a and H1126b, for example, embedded electrodes H1132A and H1132B made of a copper alloy material are provided via a seed layer SS, respectively. The embedded electrode H1132A connects the common conductor layer H1124A and a heating resistance layer H1134 described later, and the embedded electrode H1132B connects the common conductor layer H1124B and a heating resistance layer H1134 described later. The embedded electrodes H1132A and H1132B may be made of aluminum or an alloy material of aluminum and silicon. For example, the seed layer SS may be formed of any material of tantalum, tantalum nitride, and silicon tantalum nitride. By the seed layer SS, the adhesion of the buried electrodes H1132A and H1132B is improved and the oxidation resistance is improved.
[0115]
The insulating layer H1126 has a smooth flat surface FS on the upper surface that is the same plane as one end face of the embedded electrodes H1132A and H1132B. On the flat surface FS, a heating resistance layer H1134 is formed on the insulating layer H1126 across the embedded electrodes H1132A and H1132B. The heating resistance layer H1134 may be formed of any material of tantalum nitride, silicon tantalum nitride, and hafnium boride, for example. The heating resistance layer H1134 is, for example, 1 to 3 × 10.-8It has a relatively thin film thickness of about (m).
[0116]
The heating resistance layer H1134 and the protective layer H1128 that directly covers the insulating layer H1126 over the whole are formed to have a predetermined film thickness from silicon oxide or silicon nitride. In addition, the protective layer H1130 that covers a portion of the protective layer H1128 that faces the heating resistance layer H1134 is a so-called cavitation-resistant layer, and is formed of tantalum along the protective layer H1128 with a predetermined film thickness.
[0117]
Accordingly, the outer surface portion of the protective layer H1130 is not formed with a recess or a step that causes a defect of the protective layer, so that the durability is improved.
[0118]
In manufacturing such a substrate H1101, first, as shown in FIG. 2A, after an oxide film H1122 is formed on the flat surface of the substrate H1120 by thermal oxidation, predetermined patterning and etching are performed. By the processing, the common conductor layer H1124A and the individual conductor layer H1124B are formed.
[0119]
Next, as shown in FIG. 2B, an insulating layer H1126 'is formed by CVD, for example, so as to cover the oxide film H1122, the common conductor layer H1124A, and the individual conductor layer H1124B.
[0120]
Subsequently, through holes H1126ta 'and H1126tb' reaching the common conductor layer H1124A and the individual conductor layer H1124B are formed by performing a predetermined patterning and etching process on the insulating layer H1126 '.
[0121]
At this time, the through holes H1126ta 'and H1126tb' have their inner surfaces formed with a gradient so that a coating layer can be satisfactorily formed in preparation for sputtering described later. The seed layer SS is formed on the inner surface where the through holes H1126ta 'and H1126tb' are formed by sputtering.
[0122]
Subsequently, in order to form a buried electrode, the conductor layer H1132 is formed by, for example, electrolytic plating so as to fill the outer surface of the insulating layer H1126 'and the inside of the through holes H1126ta' and H1126tb '. At this time, the film thickness of the conductor layer H1132 is set to be equal to or greater than the depth of the through holes H1126ta 'and H1126tb'.
[0123]
Subsequently, as shown in FIG. 2C, the conductor layer H1132 on the insulating layer H1126 'is removed, and a predetermined amount is polished so that the insulating layer H1126' becomes a flat surface. The polishing is, for example, an abrasive containing an etching solution, and mechanical polishing is performed using the polishing apparatus G. Thereby, the buried electrodes H1132A and H1132B exposed on the flat surface FS are formed.
[0124]
Subsequently, after the heat generating resistive layer is formed over the entire flat surface FS, the heat generating resistive layer is subjected to predetermined patterning and etching by a dry etching method. The etching processing time is set to a predetermined time which is a relatively short period of time compared to the prior art and is minimized. As a result, the heating resistance layer H1134 is formed on the insulating layer H1126 so as to straddle the embedded electrodes H1132A and H1132B.
[0125]
Subsequently, after the protective layer H1128 is formed so as to cover the entire heating resistance layer H1134 and the insulating layer H1126, a protective layer as an anti-cavitation layer is formed so as to cover the protective layer H1128.
[0126]
Then, a predetermined patterning and etching process is performed on the protective layer covering the protective layer H1128, whereby the protective layer H1130 is formed. Note that the protective layer H1128 in a portion to be an electrode pad forming a part of the drive signal input portion described above is removed.
[0127]
FIGS. 15A and 15B show a second embodiment of the recording head substrate according to the present invention. In the present embodiment and other embodiments described later, the same components in the example shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.
[0128]
15A and 15B, a substrate H1101 has a base H1120 made in a thin plate shape, an oxide film H1122 formed on one flat surface of the base H1120, and the same surface of the oxide film H1122. The common conductor layer H1124A and the individual conductor layer H1124B to be formed, the common conductor layer H1124A, the individual conductor layer H1124B, and the insulating layer H1136 laminated on the oxide film H1122, the common conductor layer H1124A, and the individual conductor layer H1124B A heating resistor layer H1134 formed above and electrically connected to the common conductor layer H1124A and the individual conductor layer H1124B via the pair of electrode portions H1138A and 1138B, an insulating layer H1140 covering the insulating layer H1136, and heat generation Protective layer H1 covering resistance layer H1134 and insulating layer H1140 28, and is configured to include a protective layer H1130.
[0129]
The insulating layer H1136 is uniformly formed with a predetermined relatively thin film thickness of, for example, silicon phosphate, similarly to the insulating layer H1126 described above. Through holes H1136a and H1136b are formed corresponding to the other ends of the common conductor layer H1124A and the individual conductor layers H1124B in the insulating layer H1136, respectively. In the through holes H1136a and H1136b, for example, embedded electrodes H1138A and H1138B made of a copper alloy material are provided via the seed layer SS. The embedded electrode H1138A connects the common conductor layer H1124A and a heating resistance layer H1134 described later, and the embedded electrode H1138B connects the common conductor layer H1124B and a heating resistance layer H1134 described later. The embedded electrodes H1138A and H1138B may be made of aluminum or an alloy material of aluminum and silicon.
[0130]
The insulating layer H1140 has a smooth flat surface FS on the upper surface that is the same plane as one end face of the embedded electrodes H1138A and H1138B. On the flat surface FS, a heating resistance layer H1134 is formed across the embedded electrodes H1138A and H1138B.
[0131]
Therefore, also in this example, the outer surface portion of the protective layer H1130 is not formed with a recess or a step that causes a defect of the protective layer, so that the durability is improved.
[0132]
In manufacturing such a substrate H1101, first, as shown in FIG. 16A, after an oxide film H1122 is formed on the flat surface of the base H1120 by thermal oxidation, predetermined patterning and etching are performed. By the processing, the common conductor layer H1124A and the individual conductor layer H1124B are formed.
[0133]
Next, as shown in FIG. 16B, the insulating layer H1136 is formed by, for example, a CVD method so as to cover the oxide film H1122, the common conductor layer H1124A, and the individual conductor layer H1124B.
[0134]
Subsequently, by performing predetermined patterning and etching processes on the insulating layer H1136, through holes H1136a and H1136b reaching the common conductor layer H1124A and the individual conductor layer H1124B are formed, respectively.
[0135]
Subsequently, as shown by a two-dot chain line in FIG. 16B, an insulating layer H1140 'is formed so as to cover the entire insulating layer H1136 by, for example, a CVD method.
[0136]
Subsequently, by performing a predetermined patterning and etching process on the insulating layer H1136, through holes H1140a ′ and H1140b ′ reaching the common conductor layer H1124A and the individual conductor layer H1124B through the through holes H1136a and H1136b, respectively. It is formed.
[0137]
At this time, the above-described seed layer SS is formed on the inner surface for forming the through holes H1136a and H1136b and the through holes H1140a 'and H1140b' by sputtering.
[0138]
Subsequently, as shown by a two-dot chain line in FIG. 16C, in order to form a buried electrode, the conductor layer H1138 is formed on the outer surface of the insulating layer H1140 ′ and through through, for example, by electrolytic plating. Holes H1140a ′ and H1140b ′ and through holes H1136a and H1136b are formed so as to be filled. At this time, the film thickness of the conductor layer H1138 is set to be equal to or greater than the sum of the depths of the through holes H1140a 'and H1140b' and the depths of the through holes H1136a and H1136b.
[0139]
Subsequently, as shown in FIG. 16C, the conductor layer H1132 on the insulating layer H1140 ′ is removed, and a predetermined amount is polished so that the upper surface of the insulating layer H1140 ′ becomes a flat surface. . The polishing is, for example, an abrasive containing an etching solution, and mechanical polishing is performed using the polishing apparatus G. Thereby, embedded electrodes H1138A and H1138B exposed on the flat surface FS are formed.
[0140]
Subsequently, after the heat generating resistive layer is formed over the entire flat surface FS, the heat generating resistive layer is subjected to predetermined patterning and etching by a dry etching method. The etching processing time is set to a predetermined time which is a relatively short period of time compared to the prior art and is minimized. As a result, the heating resistance layer H1134 is formed on the insulating layer H1140 so as to straddle the embedded electrodes H1138A and H1138B.
[0141]
Subsequently, after the protective layer H1128 is formed so as to cover the entire heating resistance layer H1134 and the insulating layer H1140, a protective layer as an anti-cavitation layer is formed so as to cover the protective layer H1128.
[0142]
Then, a predetermined patterning and etching process is performed on the protective layer covering the protective layer H1128, whereby the protective layer H1130 is formed. Note that the protective layer H1128 in a portion to be an electrode pad forming a part of the drive signal input portion described above is removed.
[0143]
17A and 17B show a third embodiment of a recording head substrate according to the present invention.
[0144]
17A and 17B, a substrate H1101 is formed on a base H1120 formed in a thin plate shape, an oxide film H1122 formed on one flat surface of the base H1120, and an upper surface of the oxide film H1122. The individual conductor layer H1150, the individual conductor layer H1150, the insulating layer H1152 stacked on the oxide film H1122, and the individual conductor layer H1150 are formed directly above the individual conductor layer H1150 and electrically connected via the electrode portion H1158. The heating resistor layer H1134 connected to the H1150, the insulating layer H1154 that covers the insulating layer H1152, the protective layer H1128 that covers the heating resistor layer H1134 and the insulating layer H1154, and the protective layer H1130 are included.
[0145]
The insulating layer H1152 is uniformly formed with a predetermined relatively thin film thickness of, for example, silicon phosphate, similarly to the insulating layer H1126 described above. Through holes H1152a are formed corresponding to the other ends of the individual conductor layers H1150 in the insulating layer H1152. In the through hole H1152a, for example, a buried electrode H1158 made of a copper alloy material is provided via a seed layer SS. The embedded electrode H1158 connects the individual conductor layer H1150 and one end of the lower surface of the heating resistance layer H1134. The other end of the lower surface of the heating resistor layer H1134 is also electrically connected to a buried electrode H1156 as a common electrode layer. The embedded electrode H1156 is provided in a recess H1154a provided to face the embedded electrode H1158 in the insulating layer H1154 via a seed layer SS. Note that the embedded electrode H1158 and the embedded electrode H1156 may be made of aluminum or an alloy material of aluminum and silicon.
[0146]
The insulating layer H1154 has a smooth flat surface FS on the upper surface that is the same plane as one end face of the embedded electrodes H1156 and H1158. On the flat surface FS, a heating resistance layer H1134 is formed across the embedded electrodes H1156 and H1158.
[0147]
Therefore, also in this example, the outer surface portion of the protective layer H1130 is not formed with a recess or a step that causes a defect of the protective layer, so that the durability is improved.
[0148]
In manufacturing such a substrate H1101, first, as shown in FIG. 18A, after an oxide film H1122 is formed on the flat surface of the base H1120 by thermal oxidation, predetermined patterning and etching are performed. The individual conductor layer H1150 is formed by the processing.
[0149]
Next, as shown in FIG. 18B, an insulating layer H1152 is formed by CVD, for example, so as to cover the oxide film H1122 and the individual conductor layer H1150.
[0150]
Subsequently, through holes H1152a reaching the individual conductor layers H1150 are formed by performing predetermined patterning and etching processes on the insulating layer H1152.
[0151]
Subsequently, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 18B, an insulating layer H1154 'is formed by CVD, for example, so as to cover the entire insulating layer H1152.
[0152]
Subsequently, a predetermined patterning and etching process is performed on the insulating layer H1154 ′, so that a through hole is obtained.H1152aThrough holes H1154b ′ and recesses H1154a ′ reaching the common conductor layer H1150 are formed. The maximum depth of the recess H1154a ′ is set to be larger than the depth of the through hole H1154b ′.
[0153]
At that time, the above-described seed layer SS is formed on the inner surface for forming the through hole H1152a, the recess H1154a 'and the through hole H1154b' by sputtering.
[0154]
Subsequently, as shown by a two-dot chain line in FIG. 18C, the conductor layer H1157 covers the outer surface of the insulating layer H1154 ′ by, for example, electrolytic plating to form a buried electrode, The holes H1152a and H1154b ′ and the recess H1154a ′ are formed so as to be filled. At that time, the film thickness of the conductor layer H1157 is set to be equal to or greater than the sum of the depth of the through hole H1154b 'and the depth of the through hole H1152a.
[0155]
Subsequently, as shown in FIG. 18C, the conductor layer H1157 on the insulating layer H1154 ′ is removed, and a predetermined amount is polished so that the upper surface of the insulating layer H1154 ′ becomes a flat surface. . The polishing is, for example, an abrasive containing an etching solution, and mechanical polishing is performed using the polishing apparatus G. Thereby, buried electrodes H1156 and H1158 exposed on the flat surface FS are formed.
[0156]
Subsequently, after the heat generating resistive layer is formed over the entire flat surface FS, the heat generating resistive layer is subjected to predetermined patterning and etching by a dry etching method. The etching processing time is set to a predetermined time which is a relatively short period of time compared to the prior art and is minimized. As a result, the heating resistance layer H1134 is formed on the insulating layer H1154 so as to straddle the embedded electrodes H1156 and H1158.
[0157]
Subsequently, after the protective layer H1128 is formed so as to cover the entire heating resistance layer H1134 and the insulating layer H1154, a protective layer as an anti-cavitation layer is formed so as to cover the protective layer H1128.
[0158]
Then, a predetermined patterning and etching process is performed on the protective layer covering the protective layer H1128, whereby the protective layer H1130 is formed. Note that the protective layer H1128 in a portion to be an electrode pad forming a part of the drive signal input portion described above is removed.
[0159]
FIGS. 19A and 19B show a fourth embodiment of a recording head substrate according to the present invention.
[0160]
19A and 19B, a substrate H1101 is formed on a base plate H1120 made in a thin plate shape, an oxide film H1122 formed on one flat surface of the base plate H1120, and an upper surface of the oxide film H1122. The individual conductor layer H1174, the individual conductor layer H1174, the insulating layer H1170 laminated on the oxide film H1122, and the individual conductor layer H1174 are formed directly above the individual conductor layer H1174 and electrically connected via the electrode portion H1176. The heat generation resistance layer H1172 connected to H1174, the heat generation resistance layer H1134, the protective layer H1128 covering the insulating layer H1170, and the protection layer H1130 are configured.
[0161]
The insulating layer H1170 is uniformly formed with a predetermined thickness of about several μm, for example, with silicon phosphate, like the insulating layer H1126 described above. A through hole H1170A is formed corresponding to one end of the individual conductor layer H1174 in the insulating layer H1170. The through hole H1170A includes a small opening H1170b that opens to the individual conductor layer H1174, and a large opening 1170a that communicates with the small opening H1170b and opens to the heating resistor layer H1172.
In addition, a recess H1170B is formed in a portion facing the through hole H1170A in the insulating layer H1170. In the through hole H1170A, for example, a buried electrode H1176 made of a copper alloy material is provided via a seed layer SS. The embedded electrode H1176 connects the individual conductor layer H1174 and one end of the lower surface of the heating resistance layer H1172. The other end of the lower surface of the heating resistance layer H1172 is also electrically connected to a buried electrode H1178 as a common electrode layer provided in the recess H1170B via the seed layer SS.
[0162]
Note that the embedded electrode H1176 and the embedded electrode H1178 may be made of aluminum or an alloy material of aluminum and silicon.
[0163]
The insulating layer H1170 has a smooth flat surface FS on the upper surface that is the same plane as one end face of the embedded electrodes H1176 and H1178. On the flat surface FS, a heating resistance layer H1172 is formed across the embedded electrodes H1176 and H1178.
[0164]
Therefore, also in this example, the outer surface portion of the protective layer H1130 is not formed with a recess or a step that causes a defect of the protective layer, so that the durability is improved.
[0165]
In manufacturing such a substrate H1101, first, as shown in FIG. 20A, after an oxide film H1122 is formed on the flat surface of the substrate H1120 by thermal oxidation, predetermined patterning and etching are performed. By the processing, the individual conductor layer H1174 is formed of the same material as in the above example.
[0166]
Next, as shown in FIG. 20B, an insulating layer H1170 'is formed by CVD, for example, so as to cover the oxide film H1122 and the individual conductor layer H1174.
[0167]
Subsequently, the insulating layer H1170 ′ is subjected to predetermined patterning and a first etching process, whereby a recess H1170A ′ corresponding to the large opening H1170a in the through hole H1170A and a recess H1170B corresponding to the recess H1170B. 'Is formed. The maximum depth of the recess H1170B ′ is the recessH1170AIt is set larger than the depth of '.
[0168]
Subsequently, while the masking process is performed on the recess H1170B ', predetermined patterning and a second etching process are performed to form a portion H1170b' corresponding to the small opening H1170b. As a result, a portion corresponding to the through hole reaching the individual conductor layer H1174 is formed.
[0169]
At that time, the seed layer SS is formed on the inner surface of the through hole H1170A 'and the recess H1170B' by sputtering.
[0170]
Subsequently, as shown by a two-dot chain line in FIG. 20C, a conductor layer H1177 covers the outer surface of the insulating layer H1170 ′ by, for example, electrolytic plating to form a buried electrode. The hole H1170A ′ and the recess H1170B ′ are formed so as to be filled. At this time, the film thickness of the conductor layer H1157 is set to be equal to or greater than the depth of the through hole H1170A '.
[0171]
Subsequently, as shown in FIG. 20C, the conductor layer H1177 on the insulating layer H1170 ′ is removed, and a predetermined amount is polished so that the upper surface of the insulating layer H1170 ′ becomes a flat surface. . The polishing is, for example, an abrasive containing an etching solution, and mechanical polishing is performed using the polishing apparatus G. Thereby, buried electrodes H1176 and H1178 exposed on the flat surface FS are formed.
[0172]
Subsequently, after the heating resistance layer is formed over the entire flat surface FS by the sputtering method, the heating resistance layer is subjected to a predetermined patterning and an etching process by a dry etching method. As a result, the heating resistance layer H1172 is formed on the insulating layer H1170 so as to straddle the embedded electrodes H1176 and H1178.
[0173]
Subsequently, after the protective layer H1128 is formed so as to cover the entire heating resistance layer H1172 and the insulating layer H1170, a protective layer as an anti-cavitation layer is formed so as to cover the protective layer H1128.
[0174]
Then, a predetermined patterning and etching process is performed on the protective layer covering the protective layer H1128, whereby the protective layer H1130 is formed. Note that the protective layer H1128 in a portion to be an electrode pad forming a part of the drive signal input portion described above is removed.
[0175]
Accordingly, in this example, as shown in FIG. 20B, the insulating layer H1152 required in the third embodiment is obtained by performing the etching process twice on the insulating layer H1170 ′. As a result, the productivity is improved and the manufacturing cost is reduced.
[0176]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the recording head substrate, the liquid discharge recording head and the recording apparatus including the recording head substrate, the heating resistor layer is formed on the common flat surface of the insulating layer and the electrode portion. It is formed facing the conductor layer and electrically connected to the electrode part, and the protective layer is laminated on the heating resistor layer and the insulating layer so as to cover the heating resistor layer and the insulating layer. Thus, the concave portion (step) of the protective layer facing the heat generating resistance layer can be eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a plan view partially showing a main part of a first embodiment of a recording head substrate according to the present invention, and FIG. 1B is a part in the example shown in FIG. It is sectional drawing.
2 (a), (b), and (c) are partial cross-sectional views used for explaining a manufacturing process in the example shown in FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing an external configuration of an ink jet printer according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing a state where an exterior member of the printer shown in FIG. 3 is removed. FIG.
FIG. 5 is a perspective view showing a state in which a recording head cartridge used in a printer according to an embodiment of the invention is assembled.
6 is an exploded perspective view showing the recording head cartridge shown in FIG. 5. FIG.
7 is an exploded perspective view of the recording head shown in FIG. 6 as viewed obliquely from below.
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing a scanner cartridge that can be mounted on a printer according to an embodiment of the present invention in place of the recording head cartridge shown in FIG. 5, respectively. It is a perspective view shown upside down.
FIG. 9 is a block diagram schematically showing an overall configuration of an electrical circuit in a printer according to an embodiment of the present invention.
10 is a block diagram illustrating an internal configuration example of a main PCB in the electric circuit illustrated in FIG. 9;
11 is a block diagram showing an internal configuration example of an ASIC in the main PCB shown in FIG.
FIG. 12 is a flowchart illustrating an operation example of a printer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a perspective view showing a partial cross section of a main part of an example of a liquid discharge recording head according to the present invention.
FIG. 14 is a perspective view showing a partial cross section of a main part of another example of the liquid discharge recording head according to the invention.
FIG. 15A is a plan view partially showing a main part of a second embodiment of the recording head substrate according to the present invention, and FIG. 15B is a part in the example shown in FIG. 15A; It is sectional drawing.
16 (a), (b), and (c) are partial cross-sectional views used for explaining a manufacturing process in the example shown in FIG.
FIG. 17A is a plan view partially showing a main part of a third embodiment of the recording head substrate according to the present invention, and FIG. 17B is a part in the example shown in FIG. It is sectional drawing.
18 (a), (b), and (c) are partial cross-sectional views used for explaining a manufacturing process in the example shown in FIG.
FIG. 19 (a) is a plan view partially showing an essential part of a fourth embodiment of a recording head substrate according to the present invention, and FIG. 19 (b) is a part in the example shown in FIG. It is sectional drawing.
20 (a), (b), (c), and (d) are partial cross-sectional views for explaining the manufacturing process in the example shown in FIG.
FIG. 21 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a conventional recording head substrate.
[Explanation of symbols]
M1000 main unit
M1001 Lower case
M1002 Upper case
M1003 Access cover
M1004 discharge tray
M2015 Paper gap adjustment lever
M2003 Paper discharge roller
M3001 LF roller
M3019 chassis
M3022 Automatic feeding section
M3029 transport section
M3030 discharge section
M4000 recording unit
M4001 Carriage
M4002 Carriage cover
M4007 Headset lever
M4021 Carriage shaft
M5000 recovery unit
M6000 scanner
M6001 Scanner holder
M6003 Scanner cover
M6004 Scanner contact PCB
M6005 Scanner illumination lens
M6006 Scanner reading lens 1
M6100 storage box
M6101 storage box base
M6102 Storage box cover
M6103 Storage box cap
M6104 Storage box spring
E0001 Carriage motor
E0002 LF motor
E0003 PG motor
E0004 Encoder sensor
E0005 Encoder Scale
E0006 Ink end sensor
E0007 PE sensor
E0008 GAP sensor (Paper gap sensor)
E0009 ASF sensor
E0010 PG sensor
E0011 Contact FPC (Flexible Print Cable)
E0012 CRFFC (flexible flat cable)
E0013 Carriage board
E0014 main board
E0015 Power supply unit
E0016 Parallel I / F
E0017 Serial I / F
E0018 Power key
E0019 Resume key
E0020 LED
E0021 Buzzer
E0022 Cover sensor
E1001 CPU
E1002 OSC (CPU built-in oscillator)
E1003 A / D (A / D converter with built-in CPU)
E1004 ROM
E1005 Oscillator circuit
E1006 ASIC
E1007 Reset circuit
E1008 CR motor driver
E1009 LF / PG motor driver
E1010 Power supply control circuit
E1011 INKS (ink end detection signal)
E1012 TH (Thermistor temperature detection signal)
E1013 HSENS (Head detection signal)
E1014 Control bus
E1015 RESET (Reset signal)
E1016 RESUME (resume key input)
E1017 POWER (Power key input)
E1018 BUZ (Buzzer signal)
E1019 Oscillator circuit output signal
E1020 ENC (encoder signal)
E1021 Head control signal
E1022 VHON (Head power ON signal)
E1023 VMON (motor power ON signal)
E1024 Power control signal
E1025 PES (PE detection signal)
E1026 ASFS (ASF detection signal)
E1027 GAPS (GAP detection signal)
E0028 Serial I / F signal
E1029 Serial I / F cable
E1030 Parallel I / F signal
E1031 Parallel I / F cable
E1032 PGS (PG detection signal)
E1033 PM control signal (pulse motor control signal)
E1034 PG motor drive signal
E1035 LF motor drive signal
E1036 CR motor control signal
E1037 CR motor drive signal
E0038 LED drive signal
E1039 VH (head power supply)
E1040 VM (motor power supply)
E1041 VDD (logic power supply)
E1042 COVS (Cover detection signal)
E2001 CPU I / F
E2002 PLL
E2003 DMA controller
E2004 DRAM controller
E2005 DRAM
E2006 1284 I / F
E2007 USB I / F
E2008 Reception control unit
E2009 Compression / decompression DMA
E2010 Receive buffer
E2011 Work buffer
E2012 Work area DMA
E2013 Recording buffer transfer DMA
E2014 Print buffer
E2015 Recording data expansion DMA
E2016 Data buffer for decompression
E2017 Column buffer
E2018 Head control unit
E2019 Encoder signal processor
E2020 CR motor controller
E2021 LF / PG motor controller
E2022 Sensor signal processor
E2023 Motor control buffer
E2024 Scanner capture buffer
E2025 Scanner data processing DMA
E2026 Scanner data buffer
E2027 Scanner data compression DMA
E2028 Sending buffer
E2029 Port control unit
E2030 LED controller
E2031 CLK (clock signal)
E2032 PDWM (software control signal)
E2033 PLLON (PLL control signal)
E2034 INT (interrupt signal)
E2036 PIF received data
E2037 USB reception data
E2038 WDIF (received data / raster data)
E2039 Reception buffer control unit
E2040 RDWK (Reception buffer read data / raster data)
E2041 WDWK (work buffer write data / record code)
E2042 WDWF (Workfill data)
E2043 RDWP (work buffer read data / record code)
E2044 WDWP (Sort recording code)
E2045 RDHDG (data for recording development)
E2047 WDHDG (column buffer write data / development record data)
E2048 RDHD (column buffer read data / development record data)
E2049 Head drive timing signal
E2050 Data development timing signal
E2051 RDPM (pulse motor drive table read data)
E2052 Sensor detection signal
E2053 WDHD (captured data)
E2054 RDAV (acquisition buffer read data)
E2055 WDAV (data buffer write data / processed data)
E2056 RDYC (data buffer read data / processed data)
E2057 WDYC (send buffer write data / compressed data)
E2058 RDUSB (USB transmission data / compressed data)
E2059 RDPIF (1284 transmission data)
H1000 recording head cartridge
H1001 Recording head
H1100 recording element substrate
H1100T Discharge port
H1126, H1140, H1154, H1170 Insulating layer
H1124AB Individual conductor layer
H1124A Common conductor layer
H1130 protective layer
H1132A, 1132B Electrode section
H1134 Heat generation resistance layer
H1200 first plate
H1201 Ink supply port
H1300 Electric wiring board
H1301 External signal input terminal
H1400 second plate
H1500 tank holder
H1501 ink flow path
H1600 flow path forming member
H1700 filter
H1800 seal rubber
H1900 ink tank
H1600d communication path
FS flat surface
SS seed layer

Claims (7)

基体上に形成され、液体を吐出するエネルギーを発生する発熱部に個別に駆動信号を供給する個別導体層と、前記個別導体層上に配置され、前記発熱部を有する発熱抵抗体層に一端が接続される電極部と、前記電極部と対になるように配置され、複数の前記発熱部に共通に接続される共通導体層と、を有し、前記個別導体層と、前記電極部と前記共通導体層とは、前記基体上に形成された絶縁層内に配置され、前記絶縁層と前記電極部と前記共通導体層との共通の平坦面上に、前記発熱抵抗体層が形成される記録ヘッド用基板であって、
前記絶縁層における前記基体の表面に対し垂直な面を含む断面において、前記電極部の断面形状は、前記発熱抵抗体層側の一端から前記個別導体層側の他端に向かって2段階に断面積が変化する逆凸形状であり、
前記共通導体層に対応して形成される凹部の深さは、前記電極部の前記発熱抵抗体層側の1段目に対応する孔の深さより深く、
前記発熱抵抗体層下の領域において、前記個別電極層は、前記共通導体層の下に形成されないことを特徴とする記録ヘッド用基板。
An individual conductor layer that is formed on the substrate and that individually supplies a drive signal to a heat generating portion that generates energy for discharging liquid; and one end of the heating resistor layer that is disposed on the individual conductor layer and includes the heat generating portion An electrode part to be connected, and a common conductor layer that is arranged to be paired with the electrode part and connected in common to the plurality of heat generating parts, the individual conductor layer, the electrode part, and the The common conductor layer is disposed in an insulating layer formed on the base, and the heating resistor layer is formed on a common flat surface of the insulating layer, the electrode portion, and the common conductor layer. A recording head substrate,
In the cross section including a plane perpendicular to the surface of the base in the insulating layer, the cross-sectional shape of the electrode portion is cut in two steps from one end on the heating resistor layer side to the other end on the individual conductor layer side. It is a reverse convex shape that changes area,
The depth of the recess formed corresponding to the common conductor layer is deeper than the depth of the hole corresponding to the first step of the electrode portion on the heating resistor layer side,
In the region under the heating resistor layer, the individual electrode layer is not formed under the common conductor layer .
前記電極部を埋め込む為の前記絶縁層におけるスルーホールを形成する内壁面と前記電極部との間には、前記発熱抵抗体層の材料と同一材料でシード層が形成されることを特徴する請求項1記載の記録ヘッド用基板。 The seed layer is formed of the same material as that of the heating resistor layer between an inner wall surface forming a through hole in the insulating layer for embedding the electrode portion and the electrode portion. Item 8. A recording head substrate according to Item 1. 前記電極部は、アルミニウム、アルミニウム合金または銅のいずれかで形成されることを特徴する請求項1または請求項2に記載の記録ヘッド用基板。 The electrode portion is aluminum, the substrate for recording head according to claim 1 or claim 2, characterized in that it is formed either aluminum alloy or copper. 前記絶縁層は、第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に形成され、前記第1の絶縁層よりも厚い第2の絶縁層とを有し、
前記第1の絶縁層には、前記電極部の前記個別電極側の2段目が形成され
前記第2の絶縁層には、前記電極部の前記発熱抵抗体層側の1段目及び前記共通導体層が形成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の記録ヘッド用基板。
The insulating layer has a first insulating layer and a second insulating layer formed on the first insulating layer and thicker than the first insulating layer,
In the first insulating layer, a second stage on the individual electrode side of the electrode portion is formed ,
4. The recording head according to claim 1, wherein the second insulating layer is formed with a first stage of the electrode portion on the heating resistor layer side and the common conductor layer. 5. Substrate.
請求項1乃至4のいずれかに記載の記録ヘッド用基板と、
前記記録ヘッド用基板上に設けられ前記発熱抵抗体層に対応して記録用の液体を液体吐出口に導く液体流路を形成する液体流路形成部材と、
を具備して構成される液体吐出記録ヘッド
A recording head substrate according to any one of claims 1 to 4,
A liquid flow path forming member which is provided on the recording head substrate and forms a liquid flow path for guiding a recording liquid to a liquid discharge port corresponding to the heating resistor layer;
A liquid discharge recording head comprising:
請求項5記載の液体吐出記録ヘッドと、
前記液体吐出記録ヘッドを記録媒体の記録面に対向して移動させる移動手段と、
前記移動手段に移動させる動作を行わせるとともに、前記液体吐出記録ヘッドに記録動作を行わせる制御部と、
を具備して構成される記録装置
A liquid discharge recording head according to claim 5;
Moving means for moving the liquid discharge recording head to face the recording surface of the recording medium;
A control unit for causing the liquid ejection recording head to perform a recording operation, while causing the moving unit to perform the movement operation;
A recording apparatus comprising:
請求項1乃至4のうちのいずれかに記載の記録ヘッド用基板の製造方法であって、
前記絶縁層と前記電極部と前記共通導体層との共通の平坦面は、エッチング液を利用した研磨加工により形成されることを特徴する記録ヘッド用基板の製造方法
A method for manufacturing a recording head substrate according to any one of claims 1 to 4,
A method of manufacturing a recording head substrate, wherein a common flat surface of the insulating layer, the electrode portion, and the common conductor layer is formed by polishing using an etchant .
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