JP2002019122A - インクジェット記録ヘッド用基板、インクジェット記録ヘッドおよび該ヘッドの製造方法 - Google Patents

インクジェット記録ヘッド用基板、インクジェット記録ヘッドおよび該ヘッドの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット記録ヘッド用基板のボールバ
ンプを用いた電極パッドにおいて、基板における薄膜化
にかかわらずボールバンプの接合を良好に行なう。 【解決手段】 ヒータ部101を構成するヒータ膜20
4と電気的に接してこれに電力を供給する第2の電気配
線205と上記ヒータ部101の選択的駆動のためのマ
トリックス配線の共通電極等をなす第1の電気配線20
2とを有するインクジェット用基板において、電極パッ
ド部110のボールバンプを接合する表層導電膜として
上記第1の電気配線202を用いる。すなわち、この電
気配線202はヒータ膜の下層側にあることから、保護
膜等を薄くした場合でもそれに伴って薄くする必要のな
い膜であり、また、本来的に比較的厚い層をなすもので
ある。これにより、ボールバンプを超音波溶着によって
接合する際の表層導電膜に対する超音波の伝達が良好に
なされ、接合が良好に行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット記録
ヘッド用基板、インクジェット記録ヘッドおよびそれら
の製造方法に関し、詳しくはインクジェット記録ヘッド
を構成する、基板とТABテープ等の電気配線との電気
接続に用いられるバンプ用電極パッドの構成に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録ヘッドの製造では、
ヒータやその駆動のためのマトリックス配線およびドラ
イバICなどが形成された基板とインク吐出口等を形成
するノズル形成材とを有して構成されるヘッドチップ
(以下、単に「チップ」もしくは「記録素子基板」とも
いう)と、装置本体との電気接続を行うためのTABテ
ープとを電気的に接続する工程がある。この接続は、通
常チップ上の電極パッド上に設けられたバンプとTAB
テープのインナーリードとを熱と超音波を併用すること
によって行なう。
【0003】バンプとしては、パッシベーション膜とし
てSi02、SiNなどの膜を形成してパターニングし
た後、アルミ電極上に密着向上層としてのTi、Cu、
Wなどの材料からなるバリヤメタルを通常1〜3層設
け、その後その上にフォトリソグラフィ工程によってレ
ジストパターンを形成した後、金を電解メッキによって
成長させて形成する、いわゆるメッキバンプが主流であ
る。
【0004】しかしながら、メッキバンプを形成するに
は、複数回にわたる真空成膜と露光・現像工程が必要で
ある。また、メッキバンプの場合はウエハーごと一括処
理でメッキを形成するため、その後の処理で不良となっ
たチップにも金メッキバンプが形成されることになりコ
ストの増大を招きやすい。さらには、ウエハー当たりの
電極パット数が少ない場合(すなわちバンプ数が少ない
場合)は、特に1バンプ当たりのコストが高くなる。
【0005】このようなことから、近年、ボールバンプ
が用いられるようになりつつある。ボールバンプはワイ
ヤーボンディング法を応用して形成されるものであり、
キャピラリーと呼ばれるセラミックからなる管を通して
出されたワイヤーの先端部にアーク放電によってボール
を形成する。そして、このボール部を基板上の所定の電
極パッド部に熱と超音波を併用して接合し、その後キャ
ピラリーを上昇させカットクランパーでワイヤーをつか
み、引っ張り応力によってワイヤーを破談させることに
より、ボール部分のみを切り離してバンプを形成する。
なお、ボールを電極パッドに接合させる方法としては上
述の熱と超音波を併用するものの他、熱を用いるものも
知られている。
【0006】以上のように、ボールバンプはメッキバン
プの形成に必要とするような高価な真空成膜装置や露光
装置を必要としない。また、パッシベーション膜やバリ
ヤメタルが不要であるため、ウエハー当たりのパッド数
が少ない場合にはメッキバンプと比較して、コスト的に
有利なものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このボ
ールバンプは電極パッドの構成によっては接合不良を招
く場合があり、最悪の場合にはバンプが電極パッドから
剥がれてしまうバンプ抜けが発生することもある。例え
ば、ボールバンプの材料として金を用い、電極パッドに
おいてバンプとの接合でこれと接する表層導電膜として
アルミ電気配線層を用いた場合、一般的にアルミ電気配
線層の膜厚が薄くなるほどバンプ抜けが発生する頻度が
増加する。これは、後述されるように表層電動膜が薄く
比較的剛性が低い場合にはこれとボールバンプとを接合
する際の超音波の伝達がうまく行なわれないためであ
る。
【0008】ところで、ヒータが発生する熱エネルギー
を利用してインクを吐出するバブルジェット(登録商
標)方式のインクジェット記録ヘッドでは、そのヒータ
等を構成するための膜構成を薄くする傾向にある。以
下、この種の記録ヘッドの構造とともにこの点について
説明する。
【0009】このようなインクジェット記録ヘッドの基
板の一例は、シリコンの基体上に、インク吐出に際して
ヒータを駆動するための半導体素子からなるドライバI
C等のIC膜(6層程度で構成)、基体に接して最下層
膜を構成する第1の層間絶縁膜(SiN膜等)、駆動信
号に応じた上記ドライバICによるヒータ駆動において
電源電力を供給するための共通電極または接地のための
共通電極を構成する第1の電気配線膜(Al膜等)、そ
の上層となる第2の層間絶縁膜(SiO膜等)、ヒータ
を構成するためのヒータ膜(TaN膜等)、ヒータに直
接接続して電力を供給するための第2の電気配線膜(A
l膜等)、この配線やヒータを保護する保護膜(SiN
膜等)、その上層の耐摩耗性膜(Ta膜等)を順次積層
して形成されるものである。
【0010】図16は、この種のインクジェット記録ヘ
ッド用基板における一つの吐出口に対応したヒータおよ
びその駆動のための電気配線の一従来例を示す平面図で
あり、また、図17はこのような電気配線膜などが形成
された基板にインク吐出口等を形成するためのノズル形
成材を設けて構成されるヘッドチップを示す斜視図であ
る。
【0011】複数のヒータを選択的に駆動して記録デー
タに応じたインク吐出を行なうため、記録ヘッド用基板
には、通常、マトリックス電極配線が形成される。図1
6において第1電気配線202はこのマトリックス配線
の一部を構成する共通電極をなすものであり、ヒータ1
01を構成するヒータ膜204に接続する第2電気配線
205とは、スルーホール部105において接続され
る。すなわち、後述されるように第1電気配線202と
第2電位配線205とは、一般的に基板製造上別の工程
で形成されるためスルーホールによってこれらの配線が
電気的に接続される。また、図17に示すように、電源
電力や駆動信号をヘッドチップへ供給するための接続や
基板電位を接地するための接続などについて装置本体側
との電気的接続のため、基板端部には電極パッド110
が形成され、この電極パッドに対するТABテープの接
続がボールバンプを介して行なわれる。
【0012】図18は、上述した基板構成における主に
ヒータ部101、スルーホール部105、電極パッド部
110の膜構成を示す断面図である。
【0013】図18において、ヒータ101の近傍にお
ける膜構成は図16におけるA―A断面として示され、
シリコンの基体11上に、第1の層間絶縁膜201、第
2の層間絶縁膜203、ヒータ膜204、一部が形成さ
れる第2電気配線膜205、保護膜206、耐摩耗性膜
207が積層されるものである。
【0014】また、図18において、第1電気配線膜2
02と第2電気配線205との接続部であるスルーホー
ル部105の膜構成は、図16のB―B断面として示さ
れ、シリコン基体11上に、第1の層間絶縁膜201、
第1の電気配線膜202、第2の層間絶縁膜203、ヒ
ータ膜204、第2の電気配線膜205、保護膜20
6、耐摩耗性膜207が順次積層され、この層構造にお
いて部分的に第2の層間絶縁膜203にスルーホールを
形成することにより第1の電気配線膜202と第2の電
気配線膜205がヒータ膜204を介して電気接続され
る。
【0015】さらに、図18において、電極パッドの膜
構成は図17のC―C断面として示されるものであり、
第1の層間絶縁膜201、第1の電気配線膜202、ヒ
ータ膜204、第2の電気配線膜205が順次積層され
て構成される。
【0016】以上のように、第1の電気配線202と第
2の電気配線205とは電気的に接続されるにもかかわ
らず、それらの果たす機能の違いによって別個のものと
して形成される。すなわち別の工程で成膜される。具体
的には、上述から明らかなように、ヒータ膜204の下
層側に第1電気配線202が形成される。一方、第2電
気配線205はヒータ膜の上層側に形成される。そし
て、成膜工程上、ヒータ膜204および第2電気配線2
05は、ヒータ部101やスルーホール部105ととも
に、電極パッド部105の部分においても形成される。
そして、第2電気配線205は、電極パッド105にお
いてボールバンプと接する表層導電膜を構成することに
なる。
【0017】以上説明したバブルジェット方式の記録ヘ
ッドでは、近年、記録の高速化や高画質化のため、記録
ヘッドにおける吐出口やそれに伴う構造の高密度化が進
んでいる。このような高密度化は、しかしながら発熱も
しくは蓄熱の問題をもたらすことがある。例えば、吐出
の際にヒータが発生する熱は基本的にその大部分は吐出
されるインクとともにヘッド外へ放出され、その他わず
かにヘッド内に残る熱は記録が連続するような場合はヘ
ッドに蓄熱される。この場合に、上述のように吐出口を
高密度に配設するヘッドはこの蓄熱の度合いが大きくな
り、ヘッド温度が一定以上上昇して吐出不良やヘッドの
破損を招くことがある。
【0018】このような問題に対処するため、吐出のた
め記録ヘッドに加えられるエネルギーを抑制することが
重要な課題となっている。この点から、インク吐出にか
かる熱効率を向上させるべく、例えばヒータ膜の上層に
形成される保護膜を薄くしてインクに効率的に熱を伝え
ることが行なわれている。例えば、保護膜の厚さが、従
来8000Åであったものを3000Åの薄膜とするこ
とにより吐出の際に記録へッドに加えられるエネルギー
を40%程度少なくすることができる。
【0019】しかし、保護膜をこのように薄くすると、
その保護膜が覆う例えば電気配線のステップ状部分のカ
バレッジ(被覆性)が悪くなる。このため、保護層によ
って被覆されヒータ膜の上層に形成される、例えば図1
8に示す第2電気配線膜205の厚みも薄くしてステッ
プ部分の段差をなるべく小さくし、カバレッジの劣化を
抑制することが行なわれている。例えば、従来電気配線
のアルミ膜が4000Åであったものを2000Åとし
ている。
【0020】しかしながら、このように第2電気配線を
薄くすることは、同じ工程で形成される電極パッド部の
第2の電気配線膜、すなわちボールバンプと接合する表
層導電膜も薄くすることになる。この場合、前述したよ
うに、ボールバンプが付かない、または、接合強度が弱
い(一般的に、シェアテスターにより測定される強度で
評価)という不具合が発生することがある。これは、比
較的硬度の高いヒータ膜の上に形成される例えばAlの
第2電気配線膜が薄いため、この膜に対してボールバン
プ形成時の超音波が良好に伝わらず、その超音波溶着に
よる、例えば金の材料でなるボールバンプとAlとで形
成される合金の強度が弱くなるからである。また、その
問題を解決するために超音波を強くすると、基板のパッ
ド部にクラックが入るという問題が発生する。更に、吐
出に要するエネルギーを抑制するには、更なる保護膜の
薄膜化とそれに伴う第2の電気配線膜の薄膜化、例えば
1500Å、1000Åが必要となり、それによってボ
ールバンプの接合不良の問題もより顕著になる。
【0021】本発明は、上述した従来の問題を解決する
ためになされたものであり、その目的とするところは、
インクジェット記録ヘッド用基板の薄膜化にかかわらず
ボールバンプの電極パッドに対する接合が良好になされ
たインクジェット記録ヘッド用基板、インクジェット記
録ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェッ
ト記録ヘッド用の基板において、ヒータ膜およびこれに
電気的に接して電力を供給するためのヒータ配線とを有
し、電力の供給に応じて熱エネルギーを発生するヒータ
部と、ボールバンプを介して当該基板以外と電気接続を
するための電極パッド部であって、ボールバンプを接合
する表層導電膜が前記ヒータ配線の膜厚より厚い電極パ
ッド部と、を具えたことを特徴とする。
【0023】別の形態では、熱エネルギーを利用してイ
ンクを吐出するインクジェット記録ヘッド用の基板にお
いて、基体上に複数の膜を積層して構成される膜構造で
あって、当該基体側から順に第1電気配線膜、ヒータ
膜、第2電気配線膜を有した膜構造を具え、該膜構造の
一部に形成されボールバンプを介して当該基板以外と電
気接続をするための電極パッド部であって、ボールバン
プを接合する表層導電膜が前記第1電気配線により形成
されることを特徴とする。
【0024】また、熱エネルギーを利用してインクを吐
出するインクジェット記録ヘッドにおいて、インクジェ
ト記録ヘッドを構成する基板であって、該基板は、ヒー
タ膜およびこれに電気的に接して電力を供給するための
ヒータ配線とを有し、電力の供給に応じて熱エネルギー
を発生するヒータ部と、ボールバンプを介して当該基板
以外と電気接続をするための電極パッド部であって、ボ
ールバンプを接合する表層導電膜が前記ヒータ配線の膜
厚より厚い電極パッド部と、を具えたことを特徴とす
る。
【0025】別の形態では、熱エネルギーを利用してイ
ンクを吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、イ
ンクジェト記録ヘッドを構成する基板であって、該基板
は、基体上に複数の膜を積層して構成される膜構造であ
って、当該基体側から順に第1電気配線膜、ヒータ膜、
第2電気配線膜を有した膜構造を具え、該膜構造の一部
に形成されボールバンプを介して当該基板以外と電気接
続をするための電極パッド部であって、ボールバンプを
接合する表層導電膜が前記第1電気配線により形成され
ることを特徴とする。
【0026】さらに、熱エネルギーを利用してインクを
吐出するインクジェット記録ヘッドの製造方法におい
て、インクジェト記録ヘッドを構成する基板であって、
基体上に当該基体側から順に少なくとも第1電気配線
膜、層間絶縁膜、ヒータ膜、第2電気配線膜、保護膜を
積層して構成される膜構造を有した基板を形成し、該基
板の膜構造を構成する工程の一部の工程によって形成さ
れ、ボールバンプを介して当該基板以外と電気接続をす
るための電極パッド部は、前記層間絶縁膜を除去するこ
とによって前記第1電気配線膜をボールバンプが接合す
る当該表層導電膜としたことを特徴とする。
【0027】別の形態では、熱エネルギーを利用してイ
ンクを吐出するインクジェット記録ヘッドの製造方法に
おいて、インクジェト記録ヘッドを構成する基板であっ
て、基体上に当該基体側から順に少なくとも第1電気配
線膜、層間絶縁膜、ヒータ膜、第2電気配線膜、保護膜
を積層して構成される膜構造を有した基板を形成し、該
基板の膜構造を構成する工程の一部の工程によって形成
される、ボールバンプを介して当該基板以外と電気接続
をするための電極パッド部は、前記層間絶縁膜の窓あけ
パターニングの後、前記ヒータ膜と前記第2配線膜を積
層し、その後、前記ヒータ膜と第2電気配線膜を除去す
ることによって、前記第1電気配線膜をボールバンプが
接合する当該表層導電膜としたことを特徴とする。
【0028】以上の構成によれば、電極パッド部のボー
ルバンプを接合する表層導電膜として、ヒータ配線の膜
より厚い膜を用いるので、ヒータ配線を上記表層導電膜
として用いる場合よりボールバンプの接合の際の超音波
伝達が良好に行なわれる。
【0029】また、別の形態では、上記表層導電膜とし
て、ヒータより下層側の第1の配線電極を用いるので、
ヒータの保護膜等を薄くした場合でも保護膜のステップ
カバレッジを確保するためそれに伴って薄くする必要の
ない膜を用いることができ、また、本来的に比較的厚い
層の膜を用いることができる。これにより、ボールバン
プを超音波溶着によって接合する際の表層導電膜に対す
る超音波の伝達が良好になされ、接合が良好に行なわれ
る。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0031】本発明の実施形態にかかるインクジェット
記録へどにおける電極パッドの構成を説明する前に、そ
のインクジェット記録ヘッドが用いいられるインクジェ
ットプリンタの概要について、図1〜図10を参照して
説明する。
【0032】なお、本明細書において、「記録」または
「プリント」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。
【0033】ここで、「被記録媒体」または「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。
【0034】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。
【0035】[装置本体]図1及び図2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1に
おいて、この実施形態におけるプリンタの装置本体M1
000の外郭は、下ケースM1001、上ケースM10
02、アクセスカバーM1003及び排出トレイM10
04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2参照)とから構成される。
【0036】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。また、前記下ケースM1001は装置本体M1
000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。
【0037】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M100
4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M
1004a,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。
【0038】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M10
03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。
【0039】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、L
ED 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 E0
020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。
【0040】[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。
【0041】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。
【0042】(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。
【0043】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3〜5に基づき説明する。
【0044】この実施形態における記録ヘッドカートリ
ッジH1000は、図3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H190
0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。
【0045】ここに示す記録ヘッドカートリッジH10
00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4に示すように、それぞれが記録ヘッドH100
1に対して着脱自在となっている。
【0046】そして,記録ヘッドH1001は、図5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。
【0047】記録素子基板H1100には、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と、各記
録素子に電力を供給する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が裏面に開口するよ
うに形成されている。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H13
00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H110
0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H
1301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。
【0048】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。
【0049】さらに、前述のようにタンクホルダーH1
500、流路形成部材H1600、フィルターH170
0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。
【0050】(キャリッジ)次に、図2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M
4001を説明する。
【0051】図2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H10
01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。
【0052】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7参照、以下、コンタクトFPC
と称す)E0011が設けられ、コンタクトFPC E
0011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。
【0053】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7参
照)。
【0054】[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。
【0055】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。
【0056】図6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。
【0057】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M60
06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。
【0058】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M6
001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M60
01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。
【0059】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PC
B 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M4
001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。
【0060】[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7
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。
【0061】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PC
B(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。ま
た、キャリッジ基板E0013は、キャリッジM400
1(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。
【0062】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M140
0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 E0
012、電源ユニットE0015との接続インターフェ
イスを有する。
【0063】図8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(P
CG) 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E1
014を通じてROM E1004およびASIC(Ap
plication Specific Integrated Circuit) E100
6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E
1016、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E00
21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)E
1011及びサーミスタによる温度検出信号(TH)E
1012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。
【0064】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。
【0065】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、AS
IC 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、C
RモータE0001を駆動する。E1009はLF/P
G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。
【0066】E1010は電源制御回路であり、ASI
C 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E
1028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。
【0067】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)E
1040、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O
N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E
0015から供給されたロジック電源(VDD)E10
41は、必要に応じて電圧変換された上で、メインPC
B E0014内外の各部へ供給される。
【0068】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。E100
7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 E1
006にリセット信号(RESET)E1015を供給
し、初期化を行なう。
【0069】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CP
U 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E
0009からのASF検出信号(ASFS)E102
6、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。
【0070】さらに、エンコーダ信号(ENC)E10
20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H100
0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E001
3、及びコンタクトFPC E0011を経て記録ヘッ
ドH1000に供給される。
【0071】図9は、ASIC E1006の内部構成
例を示すブロック図である。
【0072】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。
【0073】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 E1
006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。
【0074】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)E2
031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(IN
T)E2034を出力し、ASIC E1006内部で
の割り込みの発生を知らせる。
【0075】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E201
4、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E
2023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E20
28などの領域を有する。
【0076】また、このDRAM E2005は、CP
U 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E
2003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。
【0077】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、E2
053、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、E
2059を、リクエスト元のブロックに受け渡す。
【0078】また、E2006は、IEEE 1284
I/Fであり、CPUI/F E2001を介したCP
U E1001の制御により、パラレルI/F E00
16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E200
8へと受け渡し、スキャナ読み取り時にはDRAM E
2005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。
【0079】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/
FE0017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E
2008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 E2
006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)E203
8)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。E2009は圧縮
・伸長DMAコントローラであり、CPUI/F E2
001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。
【0080】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E20
14上のアドレスに並べ替えて転送(WDWP E20
44)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D
MA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。
【0081】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CP
U 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(RDH
DG)E2045をカラムバッファ書込みデータ(WD
HDG)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E
2018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。
【0082】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H
1000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D
MAコントローラに対してデータ展開タイミング信号E
2050の出力を行なう。
【0083】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。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DR
AM E2005上のスキャナ取込みバッファE202
4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 E200
1を介したCPUE1001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)E20
55をDRAM E2005上のスキャナデータバッフ
ァE2026に書込む。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)E
2056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。
【0084】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 E1
001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 E
1001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E103
6を出力する。
【0085】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、CPUE1001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CPUE10
01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E205
2を出力する。
【0086】LF/PGモータ制御用DMAコントロー
ラE2021は、CPUI/F E2001を介したC
PU 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。また、E20
30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C
PU E1001の制御により、ヘッド電源ON信号E
1022、モータ電源ON信号E1023、及び電源制
御信号E1024を出力する。
【0087】[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10のフローチャートに基づき説明す
る。
【0088】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R
AM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。
【0089】次にステップS2では、装置本体M100
0の上ケースM1002に設けられた電源キーE001
8がONされたかどうかの判断を行い、電源キーE00
18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。
【0090】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。
【0091】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。
【0092】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。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。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。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。
【0093】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。
【0094】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。
【0095】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。
【0096】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。
【0097】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。
【0098】(第1実施形態)以上説明したインクジェ
ットプリンタで用いられる記録ヘッド基板の電極パッド
の構成のいくつかの実施形態について以下に説明する。
【0099】図11は、図5にて説明した記録素子基板
(ヘッドチップ)H1100の詳細な構成を示す一部破
断斜視図である。同図は、ヘッドチップH1100の六
種類のインクにそれぞれ対応した吐出口列のうち、二種
類のインクにかかる二列の吐出口列のみを示している。
【0100】ヘッドチップH1100は、例えば、厚さ
0.5mm〜1mmのシリコン(Si)基板11を基体
とし、その上に前述した各種の膜を形成し、さらにイン
ク吐出口17等を含むノズル形成材を設けたものであ
る。
【0101】詳しくは、基体11には、それを貫く長溝
状のインク供給口12が形成されている。そして、イン
ク供給口12の両側辺部にはヒータ101がそれぞれ1
列ずつ互いに千鳥状をなすように配列されている。これ
らのヒータ101の他、このヒータ101に駆動電力を
供給するためのAl等の第2電気配線など(不図示)が
成膜技術によって形成されており、また、ヒータ駆動の
ための電力を供給したり、駆動信号を駆動ICに供給す
る等のため装置本体側との電気接続を行うための電極部
14が設けられている。この電極部14には複数の電極
パッド15が形成され、それぞれの電極パッド110に
は金等の材料からなるボールバンプが後述される構成に
よって接合されている。
【0102】基板に形成されるインク供給口12は、シ
リコン基体11の結晶方位を利用して、異方性エッチン
グを行なうことによって形成される。このエッチング
は、例えばシリコン基体がウエハー面<100>、厚さ
方向に<111>の結晶方位を持つ場合、アルカリ系
(KОH、ТMAH、ヒドラジン等)の異方性エッチン
グにより、約55度の角度でエッチングを進行させる。
これにより、基体11を貫通して供給口12を形成する
ことができる。
【0103】このような基板には、さらにノズル形成材
が形成される。すなわち、ノズル形成材には上述のヒー
タ101のそれぞれに対応して吐出口17が形成され
る。これらのインク吐出口17は、各インクの種類ごと
の配列18において、片側600dpiの密度で配列さ
れ、その千鳥状配列によって1200dpiの配列密度
を有するものである。また、ノズル形成材の形成におい
ては、ヒータ101のそれぞれに対応したインク流路を
形成するためのインク流路壁16がインク吐出口と同様
フォトリソグラフィ技術によって形成される。
【0104】以上の構成のヘッドチップH1100にお
いて、インク供給口12を介して各インク流路に供給さ
れるインクはヒータ101が駆動信号に応じて発熱する
ことにより気泡を生じ、この気泡の圧力によってインク
が吐出される。
【0105】図12は、上述した本実施形態にかかるヘ
ッドチップH1100を構成する基板の膜構造を示す断
面図であり、従来例にて参照した図18と同様の図であ
る。
【0106】図18に示す従来例の膜構造と異なる点
は、電極パッド110の構成である。すなわち、本実施
形態では、ボール電極と接合する表層電動膜を下層側の
電気配線である第1電気配線202とした点である。図
13はこの第1電気配線202とボールバンプ15とが
接合した状態を示す図である。
【0107】ボールバンプ15と接合する第1電気配線
膜202は、前述したように例えばマトリックス配線の
共通電極をなすものであり、本来的に比較的厚い膜厚を
有している。すなわち、この配線は電源電力の供給ある
いは接地(GND)のための共通電極として機能するも
のであり、電圧降下を少なくするため膜厚は4000Å
以上、好ましくは10000Å程度の比較的厚い膜厚を
有し、しかも幅も広いパターンを有するものである。そ
して、インクに対する熱伝達の効率化のため前述したよ
うに保護膜を薄くする場合であっても、第1電気配線膜
202はヒータ膜204より下層側にあるため、ステッ
プカバレッジの確保のために薄くする必要がないもので
もある。これにより、ボールバンプを超音波溶着によっ
て接合する際に必要な厚さを有することができ、良好な
接合を行なうことが可能となる。
【0108】本実施形態では、電極パッド110に金の
ボールバンプを前述のワイヤーボンディング法を応用し
た方法で接合、形成する。その後、TAB接合がし易い
ように荷重を加えてボールバンプの頭頂部を平坦化す
る。
【0109】発明者の検討によれば、バンプ抜けは電極
パッドの表層を形成する第1電気配線膜であるAl(ア
ルミ)またはAl合金の膜厚が4000Å以下で発生す
ることが判っている。例えば、ヒータ部101の保護膜
薄膜化に伴う第2の電気配線膜の厚みと同じ膜厚200
0Åとする場合には、1%〜50%程度の確率でバンプ
抜けが発生する。1%程度でもバンプ抜けがあればヘッ
ドチップ全数の検査が必要となり、生産工程において大
きな負荷となる。これに対し、本実施形態のような電極
パッドの膜構成とすることにより、ほとんどコストアッ
プを招くことなく良好なボールバンプ接合、形成が可能
となる。
【0110】図14は、電極パッド110の表層を第1
の電気配線膜202によって構成する本実施形態の記録
ヘッドの製造工程を示す図である。同図では、各工程に
おける電極パッド部の膜状態を右部に模式的に示される
が、図12に示したヒータ部やスルーホール部等、基板
の全てにおける膜構造が以下に示す工程のいくつかの工
程によって同時に形成されることは勿論である。
【0111】工程S1で、SiN膜14000Å(第1
の層間絶縁膜201)をCVD成膜装置により成膜/レ
ジスト塗布/露光を行い、ドライエッチ装置によりパタ
ーニングを行なう。次に、工程S2で、AlまたはAl
合金の膜(第1の電気配線膜202)を10000Åの
厚さで、スパッタ成膜装置により成膜/レジスト塗布/
露光し、ドライエッチ装置によりパターニングを行な
う。工程S3では、Si0膜(第2の層間絶縁膜20
3)を14000Åの厚さで、CVD成膜装置により成
膜/レジスト塗布/露光し、ウエットエッチ装置により
パターニングを行なう。さらに、工程S4で、TaN膜
(ヒータ膜204)を厚さ400Åで、スパッタ成膜装
置により成膜する。次に、工程S5では、Al膜(第2
の電気配線膜205)を厚さ2000Åで、スパッタ成
膜装置により成膜する。以上の工程まではヒータ部等と
同じ成膜が行なわれる。
【0112】次の工程S6は、Al膜(第2の電気配線
膜205)の2000ÅおよびTaN膜(ヒータ膜20
4)の400Åについて、レジスト塗布/露光およびド
ライエッチ装置による同時パターニングを行なう。この
パターンニングによって、電極パッド110では第2の
電気配線膜205およびヒータ膜204が除かれる。
【0113】工程S7は、ヒータ部101のパターニン
グであり、Al膜(第2の電気配線膜205)の200
0Åをレジスト塗布/露光およびウェットエッチ装置に
より除去することにより、ヒータ部101を形成する。
このとき、電極パッド部110では工程S6による状態
のままである。
【0114】次の工程S8では、SiN膜(保護膜20
6)を厚さ3000Åで、CVD成膜装置により成膜/
レジスト塗布/露光し、ドライエッチ装置によりパター
ニングを行なう。
【0115】次に、工程S9では、Ta膜(耐摩耗膜2
07)を厚さ2300Åで、電極パッド部以外で、スパ
ッタ成膜装置により成膜/レジスト塗布/露光し、ドラ
イエッチ装置によりパターニングを行なう。このとき、
電極パッド部110の状態は工程S8による状態のまま
である。
【0116】そして最後の工程S10で、Si0膜(第
2の層間絶縁膜203)を14000Åの厚さで、レジ
スト塗布/露光およびドライエッチ装置により除去し、
電極パッドを形成する。
【0117】(第2実施形態)本発明の第二の実施形態
にかかる電極パッド構成をその成膜工程によって説明す
る。
【0118】図15は、第二の実施形態にかかる記録ヘ
ッドの製造工程を示す図であり、図14に示した第一の
実施形態の製造工程との違いは、工程S3で、電極パッ
ド部110のSiO膜(第2の層間絶縁膜203)につ
いて14000Åの深さで窓あけする点である。そし
て、第2の層間絶縁膜203上に成膜されたTaN(ヒ
ータ膜204)及び第2の電気配線膜205を工程S5
で除去する点である。
【0119】これにより、図14に示した工程S10が
不要となる。しかし、電極パッド部の第1の電気配線膜
202は、工程S3以降の工程のエッチングによりある
程度削れてしまうので、図14に示した工程よりは厚く
する必要がある。その厚くする量は、エッチング工程の
オーバーエッチング量によって変わることは勿論であ
る。
【0120】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば電極パッド部のボールバンプを接合する表層導
電膜として、ヒータ配線の膜より厚い膜を用いるので、
ヒータ配線を上記表層導電膜として用いる場合よりボー
ルバンプの接合の際の超音波伝達が良好に行なわれる。
【0121】また、別の形態では、上記表層導電膜とし
て、ヒータより下層側の第1の配線電極を用いるので、
ヒータの保護膜等を薄くした場合でも保護膜のステップ
カバレッジを確保するためそれに伴って薄くする必要の
ない膜を用いることができ、また、本来的に比較的厚い
層の膜を用いることができる。これにより、ボールバン
プを超音波溶着によって接合する際の表層導電膜に対す
る超音波の伝達が良好になされ、接合が良好に行なわれ
る。
【0122】この結果、ボールバンプの接合を安定させ
ることが可能となり、ボールバンプ抜けをなくすことが
可能となる。また、これにより、ヘッドチップ検査工程
を廃止することで、要員数を削減でき、コストダウンを
はかることができ、さらに、インクジェット記録ヘッド
で求められる更なる省エネルギー化に対応した薄膜構成
においても、ボールバンプを安定して接合することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態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2】図1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3】本発明の一実施形態によるプリンタに用いるヘ
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4】図3に示すヘッドカートリッジを示す分解斜視
図である。
【図5】図4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6】図3に示したヘッドカートリッジに代えて本発
明の一実施形態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天地逆にして示す斜視図である。
【図7】本発明の一実施形態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8】図7に示した電気的回路のうちメインPCBの
内部構成例を示すブロック図である。
【図9】図8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10】本発明の一実施形態のプリンタの動作を示す
フローチャートである。
【図11】図5に示した記録素子基板の詳細な構成を示
す斜視図である。
【図12】本発明の一実施形態にかかる記録ヘッド用基
板の膜構造を示す断面図である。
【図13】図12に示す基板における電極パッドのボー
ルバンプの形成を示す図である。
【図14】図12に示す基板の製造方法の一例を説明す
る図である。
【図15】図12に示す基板の製造方法の他の例を説明
する図である。
【図16】一従来例にかかる記録ヘッド用基板の特に電
気配線を示す平面図である。
【図17】上記従来例の基板を用いたヘッドチップを示
す斜視図である。
【図18】上記従来例にかかるヘッド用基板の膜構造を
示す縦断面図である。
【符号の説明】
11 シリコン基体 12 インク供給口 15 ボールバンプ 17 吐出口 101 ヒータ 105 スルーホール部 110 電極パッド 201 第1層間絶縁膜 202 第1電気配線膜 203 第2層間絶縁膜 204 ヒータ膜 205 第2電気配線膜 206 保護膜 207 耐磨耗性膜 P 記録用紙 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 M1004a,M1004b 補助トレイ 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 照明部レンズ M6006 読取部レンズ 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 インクエンプティセンサ 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 レジュームキー 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 IEEE1284 I/F E2007 USB I/F E2008 受信制御部 E2009 圧縮・伸長DMAコントローラ E2010 受信バッファ E2011 ワークバッファ E2012 ワークエリアDMAコントローラ E2013 プリントバッファ転送DMAコントローラ E2014 プリントバッファ E2015 プリントデータ展開DMAコントローラ 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コントローラ E2026 スキャナデータバッファ E2027 スキャナデータ圧縮DMAコントローラ 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/
プリントコード) 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
/プリントコード) E2044 WDWP(並べ替えプリントコード) E2045 RDHDG(プリント展開用データ) E2047 WDHDG(カラムバッファ書込みデータ
/展開プリントデータ) E2048 RDHD(カラムバッファ読み出しデータ
/展開プリントデータ) 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 ヘッドカートリッジ H1001 記録ヘッド H1100 プリント素子基板 H1100T 吐出口 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 H1501 インク流路 H1600 流路形成部材 H1700 フィルタ H1800 シールゴム H1900 インクタンク

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱エネルギーを利用してインクを吐出す
    るインクジェット記録ヘッド用の基板において、 ヒータ膜およびこれに電気的に接して電力を供給するた
    めのヒータ配線とを有し、電力の供給に応じて熱エネル
    ギーを発生するヒータ部と、 ボールバンプを介して当該基板以外と電気接続をするた
    めの電極パッド部であって、ボールバンプを接合する表
    層導電膜が前記ヒータ配線の膜厚より厚い電極パッド部
    と、を具えたことを特徴とするインクジェット記録ヘッ
    ド用基板。
  2. 【請求項2】 熱エネルギーを利用してインクを吐出す
    るインクジェット記録ヘッド用の基板において、 基板上に複数の膜を積層して構成される膜構造であっ
    て、当該基板側から順に第1電気配線膜、ヒータ膜、第
    2電気配線膜を有した膜構造を具え、 該膜構造の一部に形成されボールバンプを介して当該基
    板以外と電気接続をするための電極パッド部であって、
    ボールバンプを接合する表層導電膜が前記第1電気配線
    により形成されることを特徴とするインクジェット記録
    ヘッド用基板。
  3. 【請求項3】 前記膜構造は、前記ヒータ膜および第2
    電気配線膜の上層に保護膜を有することを特徴とする請
    求項2に記載のインクジェット記録ヘッド用基板。
  4. 【請求項4】 前記表層導電膜は、AlまたはAl合金
    よりなりその厚さが4000Å以上であることを特徴と
    する請求項1ないし3のいずれかに記載のインクジェッ
    ト記録ヘッド用基板。
  5. 【請求項5】 熱エネルギーを利用してインクを吐出す
    るインクジェット記録ヘッドにおいて、 インクジェト記録ヘッドを構成する基板であって、該基
    板は、 ヒータ膜およびこれに電気的に接して電力を供給するた
    めのヒータ配線とを有し、電力の供給に応じて熱エネル
    ギーを発生するヒータ部と、 ボールバンプを介して当該基板以外と電気接続をするた
    めの電極パッド部であって、ボールバンプを接合する表
    層導電膜が前記ヒータ配線の膜厚より厚い電極パッド部
    と、を具えたことを特徴とするインクジェット記録ヘッ
    ド。
  6. 【請求項6】 熱エネルギーを利用してインクを吐出す
    るインクジェット記録ヘッドにおいて、 インクジェト記録ヘッドを構成する基板であって、該基
    板は、 基板上に複数の膜を積層して構成される膜構造であっ
    て、当該基板側から順に第1電気配線膜、ヒータ膜、第
    2電気配線膜を有した膜構造を具え、 該膜構造の一部に形成されボールバンプを介して当該基
    板以外と電気接続をするための電極パッド部であって、
    ボールバンプを接合する表層導電膜が前記第1電気配線
    により形成されることを特徴とするインクジェット記録
    ヘッド。
  7. 【請求項7】 前記膜構造は、前記ヒータ膜および第2
    電気配線膜の上層に保護膜を有することを特徴とする請
    求項6に記載のインクジェット記録ヘッド。
  8. 【請求項8】 前記表層導電膜は、AlまたはAl合金
    よりなりその厚さが4000Å以上であることを特徴と
    する請求項5ないし7のいずれかに記載のインクジェッ
    ト記録ヘッド。
  9. 【請求項9】 熱エネルギーを利用してインクを吐出す
    るインクジェット記録ヘッドの製造方法において、 インクジェト記録ヘッドを構成する基板であって、基板
    上に当該基板側から順に少なくとも第1電気配線膜、層
    間絶縁膜、ヒータ膜、第2電気配線膜、保護膜を積層し
    て構成される膜構造を有した基板を形成し、 該基板の膜構造を構成する工程の一部の工程によって形
    成され、ボールバンプを介して当該基板以外と電気接続
    をするための電極パッド部は、前記層間絶縁膜を除去す
    ることによって前記第1電気配線膜をボールバンプが接
    合する当該表層導電膜としたことを特徴とするインクジ
    ェット記録ヘッドの製造方法。
  10. 【請求項10】 熱エネルギーを利用してインクを吐出
    するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、 インクジェト記録ヘッドを構成する基板であって、基板
    上に当該基板側から順に少なくとも第1電気配線膜、層
    間絶縁膜、ヒータ膜、第2電気配線膜、保護膜を積層し
    て構成される膜構造を有した基板を形成し、 該基板の膜構造を構成する工程の一部の工程によって形
    成される、ボールバンプを介して当該基板以外と電気接
    続をするための電極パッド部は、前記層間絶縁膜の窓あ
    けパターニングの後、前記ヒータ膜と前記第2配線膜を
    積層し、その後、前記ヒータ膜と第2電気配線膜を除去
    することによって、前記第1電気配線膜をボールバンプ
    が接合する当該表層導電膜としたことを特徴とするイン
    クジェット記録ヘッドの製造方法。
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