JP2761042B2 - 記録素子駆動ユニット及びその製造方法，並びにインクジェット記録装置 - Google Patents

記録素子駆動ユニット及びその製造方法，並びにインクジェット記録装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、記録素子駆動ユニット及びその製造方法、
並びにインクジェット記録装置に関する。
［先行技術］ インクジェット記録装置等に用いられる記録素子ユニ
ットとしては、例えば、第19図（ａ）に示したような記
録素子ユニットが先行技術として知られている。また、
第19図（ａ）のＡ−Ａ′断面の断面図を第19図（ｂ）に
示す。
第19図（ａ）および第19図（ｂ）において、1501は保
持体、1502は発熱抵抗層としてのHfB2層、1503はAlの共
通電極、1504はAlの個別電極、1505aおよび1505bはAlの
パターン配線、1506は耐酸化層および絶縁層としてのSi
O2層、1507は耐インク層および絶縁層としての感光性ポ
リイミド層、1508は耐キャビテーション層としてのTa層
である。
第19図（ａ）および第19図（ｂ）に示したような記録
素子ユニットは、発熱抵抗層としてのHfB2層1502に電流
を流すことにより当該HfB2層より熱エネルギーを発生さ
せるものである。すなわち、駆動電流を、外部より個別
電極1504およびパターン配線1505aを介してHfB2層1502
へ流入させ、さらにパターン配線1505bおよび共通電極1
503を介して外部へ流出させることにより、HfB2層に熱
エネルギーを発生させることができる。なお、インクジ
ェット記録装置においては、この熱エネルギーを利用し
て液体を吐出させることにより、記録が行なわれる。
通常、このようなHfB2層1502、個別電極1504、パター
ン配線1505aおよび1505bの組み合せ（以下、発熱素子と
称す）は、第19図（ａ）に示したように、１の記録素子
ユニットに複数形成されている。このように、１の記録
素子ユニットに複数の発熱素子を設けることにより、複
数ドットの記録を同時に行なうインクジェット記録装置
を得ることが可能となり、記録の高速化を図ることがで
きる。特に、高密度・高速記録の要請が高い今日におい
ては、１主走査ラインの記録を同時に行なうことが一般
化しており、したがって、多数の発熱素子を高密度に配
置した記録素子ユニットが登場している。
１の記録素子ユニットに複数の発熱素子を配置して複
数ドットの記録を同時に行なう場合には、発熱素子のそ
れぞれについて個別にON−OFFを制御しなければならな
い。このような制御を行なうための手段（以下、駆動素
子と称す）は、記録素子ユニット内に形成することも可
能であるが、通常は、独立した基板に形成され（以下、
この基板を駆動素子基板と称す）、記録素子ユニットと
接続される。記録素子と駆動素子とを一体基板に形成し
た場合、記録素子乃至駆動素子のいずれか一部に不良が
生ずると全体が動作しなくなってしまうという問題があ
るからである。
従来、記録素子基板と駆動素子基板とを電気的に接続
する技術としては、以下に述べる技術が先行乃至知られ
ていた。
（１）ワイヤボンディング方法 ワイヤボンディング方法とは、第20図に示した様に、
記録素子基板1604の電極1614,1615と、駆動素子基板の
所望の電極とを、金等の極細金属線1616を用いて電気的
に接続する方法である。
（２）電気的接続部材を用いる方法 これは、記録素子基板の電極部と駆動素子基板の電極
とを特願昭63−133395に技術開示された電気的接続部材
を用いて接続する方法である。
第21図（ａ）〜（ｃ）は、この方法を説明するための
図である。図において、1704は記録素子基板、1705は駆
動素子基体、1714および1715は電極部、1719および1720
は絶縁膜である。また、1703は電気的接続部材であり、
1717は電気的導電部材、1718は電気的導電部材1717を保
持するための保持体である。ここで、電気的導電部材17
17のピッチは、電極1714および1715のピッチよりも狭く
設定されている。
記録素子基体1704と駆動素子基体1705および電気的接
続部材1703は、まず第21図（ａ）に示す様に配置され、
次に同図（ｂ）に示す様に互いに圧着される。また同図
（ｃ）は圧着後の全体図である。
［発明が解決しようとする課題］ しかし上記した従来の電気的接続法には次のような課
題があった。
（１）ワイヤボンディング法 ワイヤボンディング法においては、隣接する極細金属
線同士の接触等を避けるためには、記録素子基体上また
は駆動素子基体上の駆動素子上の接続部のピッチ寸法
（隣接する接続部の中心間の距離）は、ある程度の間隔
をとらざるを得ない。従って、記録素子基体および駆動
素子基体の大きさが決まれば必然的に接続部の最大数が
決まる。しかるに、ワイヤボンディング法では、このピ
ッチ寸法が通常0.2mm程度と大きいので、接続部の数は
少なくせざるを得なくなる。
これは逆に、記録素子基体または駆動素子基体の接続
部の数が決まっている場合には、記録素子基体および駆
動素子基体の大きさを極めて長いものとせざるを得ない
ことを意味する。
駆動素子上の接続部から測った極細金属線の高さｈは
通常0.2〜0.4mmであるが、0.2mm以下にし薄型化するこ
とは困難であるので、薄型化を図れない。
ワイヤボンディング作業に時間がかかる。特に、接続
点数が多くなるとボンディング時間が長くなり生産効率
が悪くなる。
何らかの要因でトランスファーモールド条件範囲を越
すと、極細金属線が変形したり最悪の場合には切断した
りする。
また、駆動素子上の接続部においては、極細金属線と
合金化されないAlが露出しているためAl腐食が生じ易く
なり、信頼性の低下が生じる。
駆動素子が不良になったとき、駆動素子のみを取りか
えることは困難である。
（２）電気的接続部材を用いる方法 この方法にはユニットを小型化できる、高精度の位置
決めを必要としない、コストを低減できる等の利点があ
るが、より一層の小型化およびコスト低減の要請があ
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明の記録素子駆動ユニットは、保持体と、該保持
体上に配され、電気信号を供給するための配線を有する
記録素子と、該配線上に設けられた保護層と、前記保護
層に設けられた開口を通して、前記配線から***するバ
ンプ状電極とを具備する記録素子ユニットと、駆動素子
と該駆動素子に接続された配線とを有する駆動素子基体
と、を有し、前記バンプ状電極と、前記駆動素子基板の
配線とが電気的に接続されてなることを特徴とする。
本発明のインクジェット記録装置は、インクジェット
駆動ユニットとなっている上記本発明の記録素子駆動ユ
ニットと、該インクジェット駆動ユニットを載置するた
めの部材とを具備することを特徴とする。
本発明の記録素子駆動ユニットの製造方法は、保持体
上に、発熱抵抗層と該発熱抵抗層に電気的に接続した配
線層とを形成する工程と、該配線層上に保護層を形成す
る工程と、該保護層に開口を形成する工程と、メッキ法
によって前記配線層に前記開口を通して***したバンプ
状電極を形成する工程と、前記電極を駆動素子基体に配
された駆動素子に接続された配線と電気的に接続する工
程と、 を有することを特徴とする。
以下、本発明の構成について、詳細に説明する。
（記録素子、駆動素子） 本発明における記録素子としては、例えば熱エネルギ
ーを発生する電気熱変換体（発熱素子）その他の記録素
子、例えば、ピエゾ素子を用いればよい。
（パターン配線およびバンプ状電極） 記録素子基体（記録素子ユニット）および駆動素子基
体のパターン配線は、保持体の表面に形成される。ま
た、パターン配線の保護および絶縁の為に、保持体の表
面に保護膜を形成する場合は、バンプ状電極を形成する
に充分な面積のパターン配線が露出していればよい。
パターン配線は、例えばAl等の導電性材料により形成
される。
記録素子基体（記録素子ユニット）のパターン配線に
は、バンプ状電極よりなる接合部が形成される。バンプ
状電極は、１個の接合部に１個のみ形成されていてもよ
いし、複数個形成されていてもよい。一方、駆動素子基
体のパターン配線には、バンプ状電極を形成する必要は
ない。バンプ状電極よりなる接合部は、他の回路基体
（例えば、駆動素子基体）との電気的接続をおこなうた
めのものである。すなわち他の回路基板等の接合部と直
接接合することにより電気的接続がおこなわれる。
したがって、バンプ状電極と他の回路基板等の接合部
との電気的な直接接合を実現するめには、バンプ状電極
は、少なくともバンプ状電極が載置された配線から***
した形状とする必要がある。このように、配線から***
した形状を備え、かつ、電気的な接合に好適な材料から
なる電極を、本願ではバンプ状電極と呼称する。バンプ
状電極の具体的な形状としては、例えば、第２図（Ｆ）
の（ｃ）及び第３図に示した207a、第８図（Ｇ）の
（ｃ）に示した710、第９図（ａ）と（ｂ）に示した90
4、第10図（Ｆ）の（ｃ）に示した904、第11図に示した
1104、第12図（Ｇ）に示した1104、第13図に示した130
4、第14図（Ｇ）に示した1304、第15図（Ｆ）の（ｃ）
に示した1404及び第16図に示した1404が挙げられる。
バンプ状電極はパターン配線と同じ材料であってもよ
いし、異なる材料であってもよい。バンプ状電極を形成
する材料としては、例えば、Cu,Ni,Au,Cr,Rh等の金属あ
るいはこれらの組み合わせからなる合金が使用可能であ
る。また、バンプ状電極とパターン配線は最初から一体
化して形成されたものでもよいし、パターン配線を形成
した後でその上にバンプ状電極を形成してもよい。パタ
ーン配線を形成した後でその上にバンプ状電極を形成す
る場合には、後述の理由により、該パターン配線を電極
として、電気メッキ法により形成することが望ましい。
また、この場合には、該パターン配線はCuにより形成す
ることが好ましい。
なお、本発明では、後述する理由により、共通電極と
なるパターン配線を、記録素子基体ではなく、駆動素子
基体に設けることも可能である。
本発明における記録素子基体（記録素子ユニット）で
は、記録素子およびこの記録素子に対応するパターン配
線を必要な個数より１個以上多く配設することが望まし
い。これにより、記録素子基体の接合部と駆動素子基体
のパターン配線との接合を厳密な位置決めを要すること
なく行なうことができる。また、同様の理由により、駆
動素子基体の駆動素子やパターン配線も、必要な個数よ
り１個以上多く設けることが望ましい。
（保護層） 本発明の記録素子基体（記録素子ユニット）には、パ
ターン配線の保護および絶縁の為に、保持体の表面に保
護膜を形成することが望ましい。保護層としては、例え
ば、SiO2により形成された耐酸化性の保護層、Taにより
形成された耐キャビテーション用の保護層、感光性ポリ
ミドにより形成された耐インク性の保護層などがある。
保護層は１層であってもよく、また、目的に応じて２層
以上設けてもよい。
（絶縁層および絶縁フィルム） 本発明の記録素子基体（記録素子ユニット）には、後
述の理由により、保護層の上に、さらに絶縁層を設ける
ことが望ましい。絶縁層を形成するための材料として
は、フェノール樹脂、メラニン樹脂、ポリエステル樹
脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ス
チロール樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノ
ール樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリプロピレン尿素
樹脂等が使用可能である。本発明は、後述するように、
この絶縁層を設けることによりユニットの表面の湾曲や
凹凸の影響をなくすものであるから、層の厚さは、形成
が可能な範囲で厚いほどよい。
また、絶縁層を形成する代りに、保護層の上に絶縁フ
ィルムを配設してもよい。
本発明の絶縁フィルムを形成するための材料として
は、絶縁層の場合と同様、フェノール樹脂、メラニン樹
脂、ポリエステル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、
塩化ビニル樹脂、スチロール樹脂、アクリル樹脂、ポリ
イミド樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネイト樹脂、
ポリプロピレン尿素樹脂等が使用可能である。
絶縁フィルムはスルーホールを有しており、これを介
してバンプ状電極が表面から露出する。スルーホールの
位置、大きさ、個数等は特に限定されるものではない。
例えば、スルーホールは電極形成部にのみ位置している
必要はなく、それ以外の部分にも存在していても何ら影
響はない。また、１個のバンプ状電極に対して１個のス
ルーホールが形成されていてもよいし、後述する第14図
（Ｆ）および（Ｇ）に示すように、接合部付近に多数の
スルーホールが形成されていてもよい。接合部付近に多
数のスルーホールを複数個形成した場合には、絶縁フィ
ルムを形成する際のピッチの精度や絶縁フィルムを貼り
付ける際の位置合わせの精度を厳密にする必要がない
（または、位置あわせが不要となる）という長所があ
る。
本発明は、後述するように、この絶縁フィルムを設け
ることによりユニットの表面の湾曲や凹凸の影響をなく
すものであるから、層の厚さは、形成が可能な範囲で厚
いほどよい。
（接合） 接合は、第１図に示したようにおこなわれる。図にお
いて、104は記録素子基体、105は駆動素子基体、106は
駆動素子、107は保持体である。なお、駆動素子基体の
駆動素子を配設する面と接合部を有する面とは同一であ
る必要はなく、逆の面でもよい。
（接合方法） 本発明は、記録素子基体（記録素子ユニット）の接合
部と駆動素子基体の接合部とを圧接法により接合したと
きに、特にその効果を発揮する。また、金属化及び／又
は合金化することによる接合、金属化および／または合
金化以外の方法による接合であってもよく、これらと圧
接法との併用であってもよい。
以下、金属化及び／又は合金化することによる接合、
金属化および／または合金化以外の方法による接合につ
いて、説明する。
金属化及び／又は合金化による接合 接合しようとする記録素子基体のバンプ状電極と駆動
素子基体のパターン配線（パターン配線のうち、記録素
子基体のバンプ状電極と接合されるべき部分。以下、単
に接合部と称す。）とが同種の純金属よりなる場合に
は、金属化により形成される層は記録素子基体のバンプ
状電極あるいは駆動素子基体のパターン配線と同種の結
晶構造となる。なお、金属化の方法としては、例えば、
記録素子基体のバンプ状電極と該バンプ状電極に対応す
る駆動素子基体の接合部とを接触させた後、適宜の温度
に加熱すればよい。この場合、加熱により接触部近傍に
おいて原子の拡散等が生じ、拡散部が金属化状態となり
金属層が形成される。
接合しようとする記録素子基体のバンプ状電極と駆動
素子基体の接合部とが異種の純金属よりなる場合には、
形成される接合層は両金属の合金よりなる。なお、合金
化の方法としては、上記同様、例えば、記録素子基体の
バンプ状電極と該バンプ状電極に対応する駆動素子基体
の接合部とを接触させた後、適宜の温度に加熱すればよ
い。この場合、加熱により接触部近傍において原子の拡
散等が生じ、接触部近傍に固溶体あるいは金属間化合物
よりなる合金層が形成される。
加熱温度は、例えば、記録素子基体の接合部（バンプ
状電極）がAuにより形成され、駆動素子基体の接合部が
Alにより形成された場合には、200〜350℃とすることが
好ましい。
接合しようとする記録素子基体のバンプ状電極と駆動
素子基体の接合部との一方が純金属よりなり他方が合金
よりなる場合、あるいは両者が同種あるいは異種の合金
よりなる場合には、接合界面は合金層よりなる。
記録素子基体のバンプ状電極同士についてみると、そ
れぞれのバンプ状電極が同種の金属あるいは合金よりな
る場合、それぞれが異種の金属あるいは合金からなる場
合、その他の場合があるが、そのいずれの場合であって
も上記の金属化あるいは合金化が行なわれる。一方駆動
素子基体の接合部についても同様である。
なお、記録素子基体のバンプ状電極あるいは駆動素子
の接合部は、両者の接触部において金属あるいは合金で
あればよく、その他の部分は例えば金属にガラス等の無
機材料が配合された状態や、金属に樹脂等の有機材料が
配合された状態であってもよい。
また、接合される部分の表面に合金化しやすい金属あ
るいは合金よりなるめっき層を設けておいてもよい。
なお、加熱方法としては、熱圧着等の方法の他に、超
音波加熱法、高周波誘導加熱法、高周波誘電加熱法、マ
イクロ波加熱法等の内部加熱法や、他の外部加熱法を用
いてもよく、上記の加熱方法を併用してもよい。いずれ
の加熱法においても直接又は間接的に駆動素子基体の接
合部を加熱させて接合させる。
（金属化及び／又は合金化以外による接合） 上記の金属化あるいは合金化以外の接合を行なうに
は、例えば駆動素子基体の接合部と記録素子基体のバン
プ状電極とを適宜の手段により押圧しておき接合すれば
よい。
その他の接合法としては接着剤を用いる接合法等があ
る。すなわち、記録素子基体と記録素子基体のバンプ状
電極とを、その駆動素子基体の接合部を除く少なくとも
一部において接着することにより接合する方法がある。
なお、記録素子基体と駆動素子基体との接合について
は、着脱自在な接合を行なうことが好ましい。
（各ユニット） 本発明における記録素子駆動ユニットとは、外部から
入力される画信号に従って、記録素子ユニットに形成さ
れた記録素子を駆動させるユニットである。記録素子駆
動ユニットは、前記した駆動素子基体と記録素子基体
（記録素子ユニット）とよりなる。
また、インクジェットユニットとは、記録素子基体
（記録素子ユニット）にインクを吐出させるための吐出
口に連通する液路を形成したものであり、記録素子のエ
ネルギーをインクに作用させることによりインクの吐出
を行なうものである。液路の形状、寸法等は、任意のも
のでよい。
インクジェット駆動ユニットとは、外部から入力され
た画信号にしたがって吐出口からインクを吐出させるユ
ニットであり、インクジェットユニットと駆動素子基体
とからなる。
（インクジェット記録装置） 本発明におけるインクジェット記録装置とは、外部か
ら入力される画信号に従って吐出口からインクを吐出さ
せ、このインクを記録紙に付着させることにより記録を
行なう装置である。インクジェット記録装置は、前記イ
ンクジェット駆動ユニットと、インクジェット駆動ユニ
ットを装置するための手段とを少なくとも有している。
インクジェット記録装置のタイプとしては、いわゆるシ
リアル走査形（プリントヘッドが紙に対して横方向に往
復移動しながら印写するもの）と、フルライン形（１主
走査ライン幅のプリントヘッドを使用し、１主走査ライ
ンの記録を同時に行なうもの）とがある。第５図および
第６図に本発明のインクジェット記録装置の主要部の一
例を示す。第５図はシリアル走査形、第６図はフルライ
ン形のものを示す。なお、第５図においては、512がイ
ンクジェット駆動ユニットである。
本発明は、長尺のインクジェット駆動ユニットにおい
て特に効果を発揮するものであるため、フルライン形を
採ることが好ましい。
［作用］ （１）本発明では、記録素子基体（記録素子ユニット）
の接続部にバンプ状電極を設けたので、該記録素子基体
と駆動素子基体とを直接接合することによって信頼性の
高い電気的接続をおこなうことができる。
従って、記録素子基体および駆動素子基体の接合部を
高密度に存在させることが可能となり、該接合部の数を
増加させることができ、高密度化が可能となる。さら
に、長尺のユニットであっても小型化が可能となる。
また、電気的接続のための部品を何ら必要としないの
で、ユニットの薄型化・低価格化が可能となる。
さらに、記録素子基体のバンプ状電極に使用する金属
部材の量は少ないため、例え、高価である金等を金属部
材として使用したとしても、コストの低減が可能とな
る。
加えて、記録素子およびこの記録素子に対応するパタ
ーン配線を必要な個数より１個以上多く配設することに
より、さらには、駆動素子基体の駆動素子やパターン配
線を必要な個数より１個以上多く設けることにより、長
尺の場合であっても位置決めを行なうことなく、あるい
は位置決めを行なうとしても高精度の位置決めを行なう
ことなく、記録素子基体と駆動素子基体とを接合するこ
とが可能となる。
特にインクジェット記録の方式としてバブルインクジ
ェット方式を用いた場合には、より高密度の配線が要求
されるため位置決めが困難であるが、本発明によれば、
かかる高密度配線の場合であっても、極めて容易に位置
決めを行なうことができる。
さらに、本発明では、記録素子基体と駆動素子基体と
を、着脱自在に接合することができるので、駆動素子基
体を容易に分離でき、従って、交換も容易に行なうこと
ができる。
（２）本発明では、記録素子ユニットに共通電極を形成
せずに、それぞれ個別のパターン配線を形成し、これら
のパターン配線にも接合部を形成し、また、設計の自由
度の高い駆動素子基体側に共通電極となるパターン配線
を形成して、記録素子ユニット側のパターン配線の接合
部と共通電極とを接合させる構成とすることにより、記
録素子ユニットや記録素子駆動ユニット等のさらなる小
型化を図ることができる。
共通電極には大電流が流れるため、抵抗を小さくおさ
えるためにある程度の大きさ（厚さおよび幅）が必要で
あり、また、共通電極の大きさは、記録素子の数が多く
なる程大きくなるため、長尺かつ高密度配線の記録素子
ユニットにおいては共通電極の大きさは無視できなかっ
たが、設計の自由度の高い駆動素子基体側に共通電極を
形成して、記録素子ユニット側の接合部共通電極の接合
部とを接合させる構成とすることにより、記録素子駆動
ユニット及びインクジェット装置を格段に小型化するこ
とが可能となる。
特に、インクジェットがバブルインクジェットの場合
には、より高密度の配線が要求されるため、非常に有効
である。
従来の接合方法、例えばワイヤボンディングを用いた
場合には、駆動素子基体側に共通電極となるパターン配
線を形成し、記録素子基体上に形成した個別のパターン
配線と共通電極のパターン配線とを電気的に接続するこ
とは、実質的に不可能であった。なぜなら、接合部の信
頼性が本発明の場合よりも低い為むやみに接続部の数を
増加させるとユニット全体の信頼性が低下するといった
問題や、接合部の数が多い程記録素子駆動ユニット等が
大型化するといった問題があり、不利益の方が大きかっ
たからである。これに対して本発明では、バンプ状電極
を有する接合部を設けたので、このように駆動素子基体
側に共通電極となるパターン配線を形成した場合でも、
上記個別のパターン配線と共通電極のパターン配線との
接合の信頼性が全体として低下するという問題や、記録
素子駆動ユニット等が大型化したりするという問題は生
じない。
（３）本発明では、記録素子ユニット接合部のバンプ状
電極の形成する際の電極として当該記録素子ユニットの
パターン配線を使用することにより、当該バンプ状電極
の製造工程において、電気メッキ法において一般に使用
されるような電極となるべき下びき層を形成する必要を
なくすことができる。これにより、製造工程を簡略化す
ることができ、また、電気メッキ下びき層を形成するた
めの材料が不要となるので材料コストを低減させること
ができる。特に長尺の記録素子基体（記録素子ユニッ
ト）においては、従来の方法では電気メッキ下びき層を
形成するための材料が多量に必要となるので、非常に有
効である。
また、パターン配線を電極として電気メッキを行なっ
た場合、先端の断面形状が凸型のバンプ状電極を形成す
ることができるので、圧接時の接触抵抗を低くすること
ができる。電気メッキ下びき層を電極として用いた場
合、バンプ状電極の先端の断面形状は凹型となる。バン
プ状電極の先端の断面形状が凹型であっても、圧接時の
接触抵抗は、実用的には、十分許容し得る範囲内ではあ
る。しかし、本発明者の検討によれば、バンプ状電極の
先端の断面形状は、凹型であるよりも凸型である方が、
さらに接触抵抗を小さくすることができる。
すなわち、パターン配線を電極として電気メッキを行
なうことは、電気メッキ下地層を形成して電極とする場
合よりも接触抵抗の小さい電気的接続を保障しうる記録
素子基体（記録素子ユニット）を、安価に得ることがで
きるので、非常に望ましい。
（４）本発明では、従来の記録素子基体の保護層の上に
新たに絶縁層または絶縁フィルムを設けることにより、
該記録素子基体の接続部を形成するバンプ状電極として
足の長いバンプ状電極を形成し、これにより該記録素子
基体の接続部と駆動素子基体の接続部とを圧接する際に
該記録素子基体の表面の湾曲や凹凸に起因する前記バン
プ状電極の先端の位置のバラツキを吸収し、当該記録素
子基体と駆動素子基体との電気的接続の信頼性をさらに
向上させることが可能である。
以下、この理由について、詳細に説明する。
記録素子基体および駆動素子基体は、湾曲や凹凸のな
い、完全な平板であることが最も望ましい。なぜなら、
そのほうが接合が容易であり、従って電気的接続の信頼
性が容易に得られるからである。
しかし、一般に電気回路基板は完全な平板ではなく、
多少の湾曲や凹凸が存在する。また、駆動時の発熱によ
り湾曲が発生する場合もある。湾曲や凹凸が大きい基体
を用いた場合には、記録素子基体と駆動素子基体の電気
的接続において接続不良を生じる恐れがある。これに対
して、接続不良を防ぐためには接続を強固なものにする
か、湾曲や凹凸のない（または湾曲しにくい）基板を用
いる必要があるが、このような方法はコスト高を招くと
いう問題点がある。
本発明は、電気的接続の信頼性を従来よりも格段に向
上させるものであり、湾曲や凹凸の影響は従来に比べれ
ばはるかに小さい。したがって、通常はこのような問題
は生じにくい。しかし、湾曲の影響は、記録素子ユニッ
トの長尺方向が長くなる程その影響が大きくなるのに対
し、本発明の記録素子ユニットは長尺方向が長い程その
長所を発揮できるものであるため、将来の記録紙サイズ
の大型化の要請の可能性を考慮すれば、基板の湾曲等の
影響を取り除く技術が必要であると考えられる。
本発明者は、この課題を解決するために鋭意検討を行
なった結果、基板の湾曲や凹凸を吸収するために膜厚の
大きい層を介してバンプ状電極を形成することにより、
上記課題を解決することができるのではないかとの着想
を得た。
このため本発明者は、まず、従来の記録素子基体に設
けられていた耐酸化層や耐インク層等の保護層の厚さを
大きくすることにより、接続不良の改善を行なうことを
試みた。しかし、このような方法によっては、十分な効
果を得ることができなかった。このため本発明者は、こ
の理由について鋭意検討を行った結果、以下のような知
見を得た。
本発明者の検討によれば、記録素子基体の湾曲や凹凸
は、通常、数十μｍ〜数百μｍ程度となる。また、本発
明者の検討によれば、このような湾曲や凹凸を十分に吸
収するためには、少なくともこれらの湾曲や凹凸と同じ
程度の膜厚の層が必要となる。しかし、耐酸化層等の保
護層は数百μｍの膜厚に形成することは実質的に不可能
である。例えば、耐酸化層は発熱体の保護膜であるため
膜厚を大きくすると熱伝達効率が低下し、このため印加
電圧を大きくする必要が生じるが、発熱抵抗体の対電力
性に限界があるため一定の厚さ以上とすることが困難で
ある。
また、本発明者は、湾曲や凹凸を吸収するための層と
耐酸化層や耐インク層とは求められる特性が異なるた
め、このことからも、耐酸化層や耐インク層等の保護層
の厚さを大きくすることにより湾曲や凹凸を吸収しよう
とすることは好ましくないとの知見を得た。耐酸化層
は、酸素遮断性、熱伝導性、耐熱性、無欠陥性等が要求
され、このため無機物で形成することが好ましい。ま
た、耐インク層は、無欠陥性、耐インク性（インク液中
の密着性に優れることやインク液中で劣化しにくいこ
と）、耐熱性等が要求される。これに対して、本発明者
の検討の結果、湾曲や凹凸を吸収するための層は、絶縁
性、可とう性、耐メッキ性、密着性等に優れること、熱
膨張係数が小さいこと、厚膜化が容易なこと等が必要で
ある。本発明者の検討によれば、湾曲や凹凸を吸収する
ための層に求められる特性と耐酸化層や耐インク層に求
められる特性とを兼ね備えた層を形成することは非常に
困難である。
以上の理由により、本発明者は、従来の保護層と湾曲
や凹凸を吸収するための層とは、別々に形成するべきで
あるとの着想を得、湾曲や凹凸を吸収するための新な絶
縁層を設けた方がよいとの知見を有するに至ったのであ
る。
また、本発明者は、さらなる検討を重ねた結果、保護
層の上に絶縁フィルムを貼り付けることにより新たな膜
を形成し、これを用いて足の長いバンプ状電極を形成す
ることによっても基体の湾曲や凹凸の影響を回避するこ
とができるのではないかとの着想を得た。さらに、本発
明者は、絶縁フィルムを貼り付ける工程を低コストで行
なう方法についての検討を行なった結果、絶縁フィルム
の接合部およびその周辺にスルーホールを多数形成する
ことで絶縁フィルムの位置決めが実質的に不要となると
の知見を有するに至ったのである。
［実施例］ （実施例１） 本発明の１実施例として、第19図（ａ）および第19図
（ｂ）とほぼ同様の構成を有し、個別電極1504にバンプ
状電極を形成した記録素子ユニットについて説明する。
本実施例に係る記録素子ユニットについて、その製造
工程を説明する。
第２図は、本発明による記録素子ユニットの製造工程
の１例を説明するための図である。
まず、HfB2の層202:350Å、Tiの層（第２図では略さ
れている）:50Å、Alの層203:6000Åをスパッタリング
法により、基板201全面に形成する。（第２図（Ａ）） 配線基板形成のために、で成膜された膜上にフォト
リソグラフィ法を用いてレジストを塗布、露光、現像し
てパターニングし、さらにAl/Ti/HfB2をエッチングによ
り配線形成する。レジストはエッチング後剥離する。
上記で形成されたAl/Ti/HfB2配線電極基板上に、
と同様なフォトリソグラフィ法を用いてレジストをパタ
ーニングし、さらにAlをエッチングにより部分的に除去
してヒーター部を形成する。レジストはエッチング後剥
離する。（同図（Ｂ）） ヒーター耐酸化層および層間絶縁層としてのSiO2の層
204:9000Å、SiO2−Ta密着層としてのTa2O5の層（第２
図では略されている）:500Å、耐キャビネーション層と
してのTaの層205:5000Åを連続スパッタにより基板全面
に成膜する。
上記と同じ方法でレジストをパターニングし、Taを
エッチングにより部分的に除去してTaパターンをする。
レジストはエッチング後剥離する。（同図（Ｃ）） 上記と同じ方法でレジストをパターニングし、SiO2
をエッチングにより部分的に除去してSiO2パターンをす
る。レジストはエッチング後剥離する。（同図（Ｄ）） 耐インク層、層間絶縁層としての有機絶縁膜206:2.5
μｍを塗布し、と同様な方法でパターン形成するか又
は感光性の有機絶縁膜:2.5μｍを塗布し、露光、現像し
てパターン形成する（同図（Ｅ））。
電気メッキ下びき層（第２図では略されている）とし
て、Cu層:3000ÅとTi層:500Åを基板全面に成膜する。
メッキパターン形成用のレジストを塗布し、露光、現
像する。
電気メッキ法により、例えばCu、Ni、Au、Cr、Rh等に
より導電性の***部207a,207bを形成する。膜厚は数ミ
クロン〜数十ミクロンとする。最後にレジストを剥離す
る（同図（Ｆ））。
以上、本実施例の製造工程の１例について説明した。
本実施例において、接合部となるのは上記で作製し
た***部207aである。この部分の拡大図を第３図に示
す。この部分と他の基板の接合部とを第１図に示したよ
うに接合させることにより他の回路基板（例えば、駆動
素子基体）との電気的接続がおこなわれる。
このように、本実施例によれば、駆動素子基体等の他
の回路基板と単に接合させることのみにより、信頼性の
高い基板の電気的接続をおこなうことができる。
（実施例２） 上記実施例１では、本発明の１実施例による記録素子
ユニットについて説明した。ここでは本発明による記録
素子駆動ユニット、インクジェットユニット、インクジ
ェット駆動ユニットおよびインクジェット装置の実施例
について、それぞれ説明する。
本実施例による記録素子駆動ユニットは、上記実施例
１のようにして作製した記録素子ユニットに駆動素子基
体を接続することにより形成されるものであり、たとえ
ば第１図に示したような構成を採る。図において、104
は記録素子基板（すなわち、実施例１による記録素子ユ
ニット）、105は駆動素子基板、106は駆動素子である。
次に本実施例によるインクジェットユニットおよびイ
ンクジェット駆動ユニットについて説明する。本実施例
によるインクジェットは、上記実施例１のようにして作
製した記録素子ユニットにインクを吐出させるための吐
出口に連通する液路とを形成したものであり、また、本
実施例によるインクジェット駆動ユニットは、このイン
クジェットユニットに駆動素子基体を接続したものであ
る。第４図は本実施例によるインクジェットユニットお
よびインクジェット駆動ユニットの一例を示したもので
ある。第４図において、408は本発明によるインクジェ
ットユニットであり、405は駆動素子基体、406は駆動素
子である。
最後に、本実施例によるインクジェット記録装置につ
いて説明する。第５図は、本発明によるインクジェット
記録装置の一例を示す図である。第５図において、記録
シート503は、給紙ローラ（不図示）によって上下に所
定間隔をおいて設置されたシート送りローラ501,502ま
で搬送され、矢印Ａ方向にシート送りされる。
また、上記記録シート503の前面にはガイド軸513、ガ
イド軸513に沿って移動するキャリッジ510が設けられて
いる。キャリッジ510上には、前述したインクジェット
駆動ユニット512が載置されている。
なお、前記キャリッジ510は、キャリッジ駆動モータ
（図示せず）によりベルト伝達機構509を介して往復駆
動される。
記録に際しては、前記キャリッジ510の記録シート503
幅方向駆動に同期して、前記インクジェット駆動ユニッ
トの吐出口から記録シート503へ向かってインクを液滴
として吐出して記録を行なう。インクジェット駆動ユニ
ットには吐出口が記録シート503側に向けて形成されて
おり、駆動素子からの信号に対応して吐出口からインク
液滴が飛翔する。
第６図は、本発明のインクジェット記録装置の別の例
を示したものである。本例と上記のインクジェット記録
装置との違いは、本例のインクジェット駆動ユニット51
2には記録紙の記録巾分の記録素子を具備していること
にある。従ってキャリッジを往復駆動させる必要がな
く、そのため機構が簡単で、かつ高速記録が可能であ
る。本例では非常に長いユニットを使用するので、本発
明の実施の効果は絶大である。
（実施例３） 本発明の第３の実施例として、記録素子ユニットに共
通電極を設けない場合について説明する。
第７図は、本実施例に係わる記録素子ユニットを示す
模式的断面図である。第７図において、701は保持体、7
02は発熱抵抗層としてのHfB2層、703および704はAlの個
別電極、705aおよび705bはAlのパターン配線、706は耐
酸化層および絶縁層としてのSiO2層、707は耐インク層
および絶縁層としての感光性ポリイミド層、708は耐キ
ャビテーション層としてのTa層である。
次に、本実施例に係わる記録素子ユニットの製造工程
の１例について、第８図を用いて説明する。
まず、HfB2層702（厚さ350Å）、Ti層（第８図では略
されている）（厚さ50Å）、Al層705（厚さ6000Å）を
スパッタリング法により、基板701全面に形成する（第
８図（Ａ））。
配線基板形成のために、上記で成膜された膜上にフ
ォトリソグラフィ法を用いてレジストを塗布、露光、現
像してパターニングし、さらにAl層/Ti層／HfB2層をエ
ッチングにより配線形成する。レジストはエッチング後
剥離する。
上記工程で形成されたAl層/Ti層／HfB2層配線電極
基板上に、上記と同様のフォトリソグラフィ法を用い
てレジストパターニングし、さらにAlをエッチングによ
り部分的に除去してヒーター部を形成する。レジストは
エッチング後剥離する（同図（Ｂ））。
ヒーター耐酸化層および層間絶縁層としてのSiO2層70
6（厚さ9000Å）、SiO2−Ta密着層としてのTa2O5層（第
８図では略されている）（厚さ500Å）、耐キャビネー
ション層としてのTa層708（厚さ5000Å）を連続スパッ
タにより基板全面に形成する。
上記工程と同じ方法でレジストをパターニングし、
Ta層をエッチングにより部分的に除去してTaパターンを
形成する。レジストはエッチング後剥離する（同図
（Ｃ））。
上記工程と同じ方法でレジストをパターニングし、
SiO2層をエッチングにより部分的に除去してSiO2パター
ンを形成する。レジストはエッチング後剥離する（同図
（Ｄ））。
耐インク層、層間絶縁層としての有機絶縁膜（膜厚2.
5μｍ）を塗布して上記と同様の方法でパターン形成
するか、または、感光性の有機絶縁膜707（膜厚2.5μ
ｍ）を塗布して露光、現像してパターンを形成する（同
図（Ｅ））。
電気メッキ下びき層709としてのCu層（厚さ3000Å）
とTi層（厚さ500Å）を基板全面に成膜する。
メッキパターン形成用のレジストを塗布し、露光、現
像する。
電気メッキ法により、例えばCu,Ni,Au,Cr,Rh等あるい
はこれらの組み合わせにより導電性のバンプ状電極710
を形成し、レジストを剥離する。
最後に、電気メッキ下びき層をエッチングにより除去
する（同図（Ｇ））。本実施例では、まず過硫酸アンモ
ニウム1g/ccに約60秒間浸漬することによりCuを除去
し、続いて弗酸２％水溶液に約10秒浸漬することにより
Tiを除去した。
以上、本実施例の記録素子ユニットの製造工程の１例
について説明した。
このような記録素子ユニットに対して、上記実施例２
と同様にして駆動素子基板を接合することにより、記録
素子駆動ユニットを小型化することができた。
また、本実施例の記録素子ユニットにインクを吐出す
るための吐出口に連通する液路を形成することにより、
インクジェットユニットを小型化することができた。
このインクジェットユニットに駆動素子ユニットを電
気的に接続することにより、インクジェット駆動ユニッ
トを小型化することができた。
さらに、インクジェット駆動ユニットを用いてインク
ジェット記録装置を作製することにより、インクジェッ
ト記録装置を小型化することができた。さらに、このイ
ンクジェット記録装置について記録試験を行なったとこ
ろ、安定した記録を行なうことができた。
（実施例４） 以下、本発明の第４の実施例として、パターン配線を
電極として、電気メッキ法によりバンプ状電極を形成す
る場合について説明する。
第９図（ａ）および第９図（ｂ）は、本実施例に係わ
る記録素子ユニットを示す模式的断面図であり、第９図
（ａ）は共通電極を有さない記録素子ユニット、第９図
（ｂ）は共通電極を有する記録素子ユニットを示す。第
９図（ａ）および第９図（ｂ）において、901は保持
体、902は発熱抵抗層としてのHfB2層、903はCuの共通電
極、904はCuの個別電極、905aおよび905bはCuのパター
ン配線、906は耐酸化層および絶縁層としてのSiO2層、9
07は耐インク層および絶縁層としての感光性ポリミド
層、908は耐キャビテーション層としてのTa層である。
第９図（ａ）および第９図（ｂ）に示したように、本
実施例では、バンプ状電極の先端の断面形状が、凸型に
なっている。
次に、本実施例の記録素子ユニットの製造工程の１例
について、共通電極を有する場合を例に採って、第10図
を用いて説明する。
まず、HfB2層902（厚さ350Å）、Ti層（第10図では略
されている）（厚さ50Å）、Cu層905（厚さ6000Å）を
スパッタリング法により、基板901全面に形成する（第1
0図（Ａ））。
上記工程で成膜された膜上にフォトリソグラフィ法
を用いてレジストを塗布し、このレジストを露光、現像
してパターニングし、さらにCu層/Ti層／HfB2層をそれ
ぞれエッチングすることによりパターン配線を形成す
る。レジストはエッチング後剥離する。
上記工程で形成されたCu層/Ti層／HfB2層配線電極
基板上に、上記と同様のフォトリソグラフィ法を用い
てレジストをパターニングし、さらにCuをエッチングに
より部分的に除去してヒーター部を形成する。レジスト
はエッチング後剥離する（同図（Ｂ））。
ヒーター耐酸化層および層間絶縁層としてのSiO2層90
6（厚さ9000Å）、SiO2−Ta密着層としてのTa2O5層（第
10図では略されている）（厚さ500Å）、耐キャビネー
ション層としてのTa層908（厚さ5000Å）を連続スパッ
タにより基板全面に形成する。
上記工程と同じ方法でレジストをパターニングし、
Ta層をエッチングにより部分的に除去してTaパターンを
形成する。レジストはエッチング後剥離する（同図
（Ｃ））。
上記工程と同じ方法でレジストをパターニングし、
SiO2層をエッチングにより部分的に除去してSiO2パター
ンを形成する。レジストはエッチング後剥離する（同図
（Ｄ））。
耐インク層、層間絶縁層としての有機絶縁膜（膜厚2.
5μｍ）を塗布して上記と同様の方法でパターン形成
するか、または、感光性の有機絶縁膜907（膜厚2.5μ
ｍ）を塗布して露光、現像してパターンを形成する（同
図（Ｅ））。
最後に、電気メッキ法により、例えばCu,Ni,Au,Cr,Rh
等あるいはこれらの組み合わせにより導電性のバンプ状
電極904を形成する。
このとき、記録素子ユニットが共通電極を有する場合
には、バンプ状電極904と同時に共通電極903を形成する
こともできる。このとき、共通電極部では最初は個別ビ
ット毎にメッキが成長するが、隣接するビット間のメッ
キが充分接続するまでメッキを続けなくてはならない。
一方、このとき個別電極は、隣接するビット間で接触が
起こらないようにしなければならない（同図（Ｆ））。
以上、本実施例の記録素子ユニットの製造工程の１例
について説明した。
このように、本実施例の記録素子ユニットは、その製
造において、従来必要であった。電気メッキ下びき層を
基板全面に形成する工程、レジストを塗布してパターニ
ングする工程およびレジストをエッチング等により除去
する工程を必要としないので、非常に安価に製造するこ
とができた。
また、先端の断面形状が凸型のバンプ状電極を形成す
ることができたので、接合部の接触抵抗を、さらに低下
させることが可能となった。
このような記録素子ユニットに対して、第１図に示し
たようにして駆動素子基板を接合することにより、接合
部の接触抵抗の低い記録素子駆動ユニットを安価に製造
することができた。
また、本実施例の記録素子ユニットにインクを吐出す
るための吐出口に連通する液路を形成することにより、
インクジェットユニットを安価に製造することができ
た。
このインクジェットユニットに駆動素子ユニットを電
気的に接続することにより、接合部の接触抵抗の低いイ
ンクジェット駆動ユニットを安価に製造することができ
た。
さらに、このインクジェット駆動ユニットを用いて接
合部の接触抵抗の低いインクジェット記録装置を安価に
作製し、このインクジェット記録装置について記録試験
を行なったところ、安定した記録を行なうことができ
た。
（実施例５） 以下、本発明の第５の実施例として、記録素子ユニッ
トの表面に、新たな絶縁層を設けることにより、個別電
極のバンプ状電極を基板厚み方向に長く形成させた場合
について説明する。
第11図は、本実施例に係わる記録素子ユニットを示す
模式的断面図である。第11図において、1101は保持体、
1102は発熱抵抗層としてのHfB2層、1103はAlの共通電
極、1104はAlの個別電極、1105はAlのパターン配線、11
06は耐酸化層および絶縁層としてのSiO2層、1107は耐イ
ンク層および絶縁層としての感光性ポリミド層、1108は
耐キャビテーション層としてのTa層、1109は個別電極の
バンプ状電極を基板厚み方向に長く形成させるための絶
縁層である。
このように本発明では新たな絶縁層を設けることによ
り、個別電極のバンプ状電極を基板厚み方向に長く形成
させたので、基板の湾曲の影響を除去することができ
る。
次に、本実施例の記録素子ユニットの製造工程の１例
について、第12図を用いて説明する。
まず、HfB2層1102（厚さ350Å）、Ti層（第12図では
略されている）（厚さ50Å）、Al層1105（厚さ6000Å）
をスパッタリング法により、基板1101全面に形成する
（第12図（Ａ））。
配線基板形成のために、上記で成膜された膜上にフ
ォトリソグラフィ法を用いてレジストを塗布、露光、現
像してパターニングし、さらにAl層/Ti層／HfB2層をエ
ッチングにより配線形成する。レジストはエッチング後
剥離する。
上記工程で形成されたAl層/Ti層／HfB2層配線電極
基板上に、上記と同様のフォトリソグラフィ法を用い
てレジストをパターニングし、さらにAlをエッチングに
より部分的に除去してヒーター部を形成する。レジスト
はエッチング後剥離する（同図（Ｂ））。
ヒーター耐酸化層および層間絶縁層としてのSiO2層11
06（厚さ9000Å）、SiO2−Ta密着層としてのTa2O5層
（第12図では略されている）（厚さ500Å）、耐キャビ
ネーション層としてのTa層1108（厚さ5000Å）を連続ス
パッタにより基板全面に成膜する。
上記と同じ方法でレジストをパターニングし、Ta層
をエッチングにより部分的に除去してTaパターンを形成
する。レジストはエッチング後剥離する（同図
（Ｃ））。
上記と同じ方法でレジストをパターニングし、SiO2
層をエッチングにより部分的に除去してSiO2パターンを
形成する。レジストはエッチング後剥離する（同図
（Ｄ））。
耐インク層、層間絶縁層としての有機絶縁膜1107（膜
厚:2.5μｍ）を塗布して上記と同様の方法でパターン
形成するか、または、感光性の有機絶縁膜（膜厚:2.5μ
ｍ）を塗布して露光、現像してパターンを形成する（同
図（Ｅ））。
絶縁層1109を塗布により形成し、パターンを形成する
（数〜数百μｍ）。層の厚さは、パターン形成可能な範
囲で厚いほどよい。この層は、ヒーター部分には不要で
あるので、層の形成後除去する。
電気メッキ下びき層（第12図では略されている）とし
てのCu層（厚さ3000Å）とTi層（厚さ500Å）を基板全
面に成膜する。
メッキパターン形成用のレジストを塗布し、露光、現
像する。
最後に、電気メッキ法により、例えばCu,Ni,Au,Cr,Rh
等により導電性のバンプ状電極1104を形成し、レジスト
を剥離する（同図（Ｇ））。
以上、本実施例の記録素子ユニットの製造工程の１例
について説明した。
このような記録素子ユニットに対して、実施例２に示
したようにして駆動素子基板を接合することにより、電
気的接続の信頼性に優れた記録素子駆動ユニットを形成
することができた。
また、記録素子ユニットにインクを吐出するための吐
出口に連通する液路を形成することにより、インクジェ
ットユニットを形成した。
このインクジェットユニットに駆動素子ユニットを電
気的に接続することにより、インクジェット駆動ユニッ
トを形成した。
さらに、このインクジェット駆動ユニットを用いてイ
ンクジェット記録装置を作製し、このインクジェット記
録装置について記録試験を行なったところ、安定した記
録を行なうことができた。
（実施例６） 以下、本発明の第６の実施例として、記録素子ユニッ
トの表面に、新に絶縁フィルムを設けることにより、個
別電極のバンプ状電極を基板厚み方向に長く形成させた
場合について説明する。
第13図は、本実施例に係わる記録素子ユニットを示す
模式的断面図である。第13図において、1301は保持体、
1302は発熱抵抗層としてのHfB2層、1303はAlの共通電
極、1304はAlの個別電極、1305はAlのパターン配線、13
06は耐酸化層および絶縁層としてのSiO2層、1307は耐イ
ンク層および絶縁層としての感光性ポリミド層、1308は
耐キャビテーション層としてのTa層、1309は個別電極の
バンプ状電極を基板厚み方向に長く形成させるための絶
縁フィルムである。
このように本発明では新たな絶縁フィルムを設けるこ
とにより、個別電極のバンプ状電極を基板厚み方向に長
く形成させたので、基板の湾曲の影響を除去することが
できる。
次に、本実施例の記録素子ユニットの製造工程につい
て、第14図を用いて説明する。
まず、HfB2層1302（厚さ350Å）、Ti層（第14図では
略されている）（厚さ50Å）、Al層1305（厚さ6000Å）
をスパッタリング法により、基板1301全面に形成する
（第14図（Ａ））。
配線基板形成のために、上記で成膜された膜上にフ
ォトリソグラフィ法を用いてレジストを塗布、露光、現
像してパターニングし、さらにAl層/Ti層／HfB2層をエ
ッチングにより配線形成する。レジストはエッチング後
剥離する。
上記工程で形成されたAl層/Ti層／HfB2層配線電極
基板上に、上記と同様のフォトリソグラフィ法を用い
てレジストをパターニングし、さらにAlをエッチングに
より部分的に除去してヒーター部を形成する。レジスト
はエッチング後剥離する（同図（Ｂ））。
ヒーター耐酸化層および層間絶縁フィルムとしてのSi
O2層1306（厚さ9000Å）、SiO2−Ta密着層としてのTa2O
5層（第14図では略されている）（厚さ500Å）、耐キャ
ビネーション層としてのTa層1308（厚さ5000Å）を連続
スパッタにより基板全面に成膜する。
上記と同じ方法でレジストをパターニングし、Ta層
をエッチングにより部分的に除去してTaパターンを形成
する。レジストはエッチング後剥離する（同図
（Ｃ））。
上記と同じ方法でレジストをパターニングし、SiO2
層をエッチングにより部分的に除去してSiO2パターンを
形成する。レジストはエッチング後剥離する（同図
（Ｄ））。
耐インク層、層間絶縁層としての有機絶縁膜（膜厚2.
5μｍ）を塗布して上記と同様の方法でパターン形成
するか、または、感光性の有機絶縁膜1307（膜厚2.5μ
ｍ）を塗布して露光、現像してパターンを形成する（同
図（Ｅ））。
上記工程で形成した有機絶縁膜の表面に、スルーホ
ールを有する絶縁フィルム1309を貼り付ける。
電気メッキ下びき層としてのCu層（厚さ3000Å）とTi
層（厚さ500Å）を基板全面に成膜する。
メッキパターン形成用のレジストを塗布し、露光、現
像する。
最後に、電気メッキ法により、例えばCu,Ni,Au,Cr,Rh
等により電極（バンプ状電極）1304を形成し、レジスト
を剥離する（同図（Ｇ））。
以上、本実施例の記録素子ユニットの製造工程の１例
について説明した。
このような記録素子ユニットに対して、実施例２に示
したようにして駆動素子基板を接合することにより、電
気的接続の信頼性に優れた記録素子駆動ユニットを形成
することができた。
また、記録素子ユニットにインクを吐出するための吐
出口に連通する液路を形成することにより、インクジェ
ットユニットを形成した。
このインクジェットユニットに駆動素子ユニットを電
気的に接続することにより、電気的接続の信頼性に優れ
たインクジェット駆動ユニットを形成した。
さらに、このインクジェット駆動ユニットを用いてイ
ンクジェット記録装置を作製し、このインクジェット記
録装置について記録試験を行なったところ、安定した記
録を行なうことができた。
（実施例７） 本発明の１実施例として、第19図（ａ）および第19図
（ｂ）とほぼ同様の構成を有し、個別電極1504にバンプ
状電極導電性***部を形成した記録素子ユニットについ
て説明する。
まず、本発明による記録素子ユニットの１実施例につ
いて、その製造工程を説明する。
第15図は、本発明による記録素子ユニットの製造工程
を説明するための図である。
まず、HfB2層1402:350Å、Ti（第15図では略されてい
る）:50Å、Ａ1405:6000Åをスパッタリング法によ
り、基板1401全面に形成する。（第15図（Ａ）） 配線基板形成のために、で成膜された膜上にフォト
リソグラフィ法を用いてレジストを塗布、露光、現像し
てパターニングし、さらにAl/Ti/HfB2をエッチングによ
り配線形成する。レジストはエッチング後剥離する。
上記で形成されたAl/Ti/HfB2配線電極基板上に、
と同様なフォトリソグラフィ法を用いてレジストをパタ
ーニングし、さらにAlをエッチングにより部分的に除去
してヒーター部を形成する。レジストはエッチング後剥
離する。（同図（Ｂ）） ヒーター耐酸化層および層間絶縁層としてのSiO2140
6:9000Å、SiO2−Ta密着層としてのTa2O5層（第15図で
は略されている）:500Å、耐キャビネーション層として
のTa1408:5000Åを連続スパッタにより基板全面に成膜
する。
上記と同じ方法でレジストをパターニングし、Taを
エッチングにより部分的に除去してTaパターンをする。
レジストはエッチング後剥離する。（同図（Ｃ）） 上記と同じ方法でレジストをパターニングし、SiO2
をエッチングにより部分的に除去してSiO2パターンをす
る。レジストはエッチング後剥離する。（同図（Ｄ）） 耐インク層、層間絶縁層としての有機絶縁膜:2.5μｍ
を塗布し、と同様な方法でパターン形成するか又は感
光性の有機絶縁膜1407:2.5μｍを塗布し、露光、現像し
てパターンを形成する（同図（Ｅ））。
電気メッキ下びき層（第15図では略されている）とし
て、Cu層:3000Å）とTi層:500Åを基板全面に成膜す
る。
メッキパターン形成用のレジストを塗布し、露光、現
像する。
電気メッキ法により、例えばCu、Ni、Au、Cr、Rh等に
より導電性の***部1404を形成する。膜厚は数ミクロン
〜数十ミクロンとする。最後にレジストを剥離する（同
図（Ｆ））。
以上、本実施例の製造工程の１例について説明した。
本実施例において、接合部となるのは上記で作製し
た***部1404である。この部分の拡大図を第16図に示
す。この部分と他の基板の接合部とを第１図に示したよ
うに接合させることにより２枚の基板の電気的接続がお
こなわれる。
このように、本発明によれば２枚の基板を単に接合さ
せることのみにより、信頼性の高い基板の電気的接続を
おこなうことができる。
第17図は、本発明に係るインクジェットユニットおよ
びインクジェット駆動ユニットのヘッド部の一例を示す
模式的分解斜視図である。
第17図において、符号61は吐出口、62は吐出口61に連
通するインク路、63はインク路62に連通するインク室で
ある。本例における液路は、インク路62とインク室63と
を有するものである。本例では、インク路62とインク室
63とが、第17図の記録素子基体184（説明をわかりやす
いものとするために、長さが短く描かれている）と壁形
成部材64と覆い部材65とが互いに接合されることで形成
されている。更に本例では、各インク路62に対応して記
録素子としての発熱素子の発熱部67が設けられており、
これらの発熱部67には電極（第17図では不図示）が配さ
れている。第17図の符号66は、インク室63へのインク供
給口である。
第18図は、本発明に係るインクジェット装置の一例を
示す模式的外観斜視図である。第18図において、符号10
00は装置本体、1100は電源スイッチ、1200は操作用パネ
ルである。
本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもバブ
ルジェット方式の記録ヘッド、記録装置において、優れ
た効果をもたらすものである。
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特
許第4723129号明細書、米国特許第4740796号明細書に開
示されている基本的な原理を用いて行なうものが好まし
い。この方式は所謂オンデマンド型、コンティニュアス
型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド
型の場合には、液体（インク）が保持されているシート
や液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録
情報に対応していて核沸騰を超える急速な温度上昇を与
える少なくとも一つの駆動信号を印加することによっ
て、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘ
ッドの熱作用面に膜沸騰させて、結果的にこの駆動信号
に一対一対応し液体（インク）内の気泡を形成出来るの
で有効である。この気泡の成長、収縮により吐出用開口
を介して液体（インク）を吐出させて少なくとも一つの
滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即
時適切に気泡の成長収縮が行なわれるので、特に応答性
に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好まし
い。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第44
63359号明細書、米国特許第4345262号明細書に記載され
ているようなものが適している。なお、上記熱作用面の
温度上昇率に関する発明の米国特許第4313124号明細書
に記載されている条件を採用すると、更に優れた記録を
行なうことができる。
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示さ
れているような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わ
せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用
部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国
特許第4558333号明細書、米国特許第4459600号明細書を
用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複
数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱
変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭59年第1236
70号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出
部に対応する構成を開示する特開昭59年第138461号公報
に基づいた構成としても本発明は有効である。
更に、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応
した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとして
は、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘ
ッドの組み合わせによって、その長さを満たす構成や一
体的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成のいず
れでも良いが、本発明は、上述した効果を一層有効に発
揮することができる。
加えて、装置本体に装着されることで、装置本体との
電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能にな
る交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録
ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
また、本発明の記録装置の構成として設けられる、記
録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付
加することは本発明の効果を一層安定できるので好まし
いものである。これらの具体的に挙げれば、記録ヘッド
に対しての、キャピング手段、、クリーニング手段、加
圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別
の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱
手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行な
うことも安定した記録を行なうために有効である。
更に、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色
のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に
構成するか複数個の組み合わせによってでもよいが、異
なる色の複色カラーまたは、混合によるフルカラーの少
なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効であ
る。
［発明の効果］ （１）以上説明したように、本発明によれば記録素子基
体と駆動素子基体を単に接合させることのみにより基板
の電気的接続をおこなうことができるので、記録素子基
体および駆動素子基体の接合部を高密度に存在させるこ
とが可能となり、駆動素子基板の接合部の数を増加させ
ることができ、高密度化が可能となる。ひいては長尺の
ユニットであっても小型化が可能となる。
また、電気的接続のための部品を何ら必要としないの
で、ユニットの薄型化・低価格化が可能となる。
さらに、記録素子基体の***部に使用する金属部材の
量は少ないため、例え、高価である金等を金属部材とし
て使用したとしてもコスト低減が可能となる。
また、記録素子および記録素子に対応するパターン配
線を必要な個数より少なくとも１つ以上余分に配設して
おくことができるため、さらには、駆動素子や駆動素子
基体のパターン配線を必要な個数より少なくとも１つ以
上余分に配設しておくことができるため、長尺の場合で
あっても位置決めを行なうことなく、あるいは位置決め
を行なうとしても高精度の位置決めを必要とせず接合が
可能となる。
特にインクジェットがバブルインクジェットの場合に
はより高密度配線が要求されるため位置決めが困難であ
るが、本発明によればかかる高密度配線の場合であって
も極めて容易に位置決めを行なうことができる。
さらに、本発明では、記録素子基板と駆動素子基板と
を、着脱自在に接合することができ、駆動素子基板を容
易に分離でき、従って、交換も容易に行なうことができ
る。
（２）本発明によれば、共通電極を駆動素子基体上に設
けることによって、記録素子駆動ユニット及びインクジ
ェット装置の、さらなる小型化が可能となる。
特にインクジェット記録方式としてバブルインクジェ
ット方式を採用した場合には非常に高密度配線が要求さ
れるが、本発明は、かかる高密度配線の場合に、特に大
きい効果を得ることができる。
（３）本発明によれば、パターン配線を電極とした電気
メッキ法を用いてバンプ状電極を形成することにより、
記録素子駆動ユニット及びインクジェット装置を安価に
提供することができる。さらに、記録素子基板と駆動素
子基板と接合部の接触抵抗の低い記録素子駆動ユニット
及びインクジェット記録装置を提供することができる。
（４）本発明によれば、基板の湾曲や凹凸の影響を除去
することができるので、長尺のユニットであっても簡単
かつ安価に、信頼性の高い電気的接続を行なうことがで
きる。
特に、記録素子ユニット、インクジェットユニットが
長尺であるときに、大きい効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、記録素子基体と駆動素子基体とを接合させた
状態を示す模式的断面図である。 第２図（Ａ）〜（Ｆ）は、本発明の第１の実施例による
記録素子ユニットの製造工程の１例を説明するための模
式図であり、それぞれ、（ａ）は上面図、（ｂ）および
（ｃ）は断面図である。 第３図は、本発明の第１の実施例による記録素子ユニッ
トの接合部を示す模式的断面図である。 第４図は、本発明によるインクジェットユニットおよび
インクジェット駆動ユニットの一例を示す模式的断面図
である。 第５図は、本発明に係るシリアル走査型のインクジェッ
ト記録装置の主要部の１例を示す斜視図である。 第６図は、本発明に係る平面走査型のインクジェット記
録装置の主要部の１例を示す斜視図である。 第７図は、本発明の第３の実施例に係わる記録素子ユニ
ットを示す模式的断面図である。 第８図（Ａ）〜（Ｇ）は本発明の第３の実施例による記
録素子ユニットの製造工程の１例を説明するための図で
あり、それぞれ、（ａ）は上面図、（ｂ）および（ｃ）
は断面図である。 第９図（ａ）および第９図（ｂ）は本発明の第４の実
施例に係わる記録素子ユニットを示す模式的断面図であ
り、第９図（ａ）は共通電極を有さない記録素子ユニッ
トを示す図、第９図（ｂ）は共通電極を有する記録素子
ユニットを示す図である。 第10図（Ａ）〜（Ｆ）は本発明の第４の実施例による記
録素子ユニットの製造工程の１例を説明するための図で
あり、それぞれ、（ａ）は上面図、（ｂ）および（ｃ）
は断面図である。 第11図は本発明の第５の実施例に係わる記録素子ユニッ
トを示す模式的断面図である。 第12図（Ａ）〜（Ｇ）は本発明の第５の実施例による記
録素子ユニットの製造工程の１例を説明するための図で
あり、それぞれ、（ａ）は上面図、（ｂ）および（ｃ）
は断面図である。 第13図は本発明の第６の実施例に係わる記録素子ユニッ
トを示す模式的断面図である。 第14図（Ａ）〜（Ｇ）は本発明の第６の実施例による記
録素子ユニットの製造工程の１例を説明するための図で
あり、それぞれ、（ａ）は上面図、（ｂ）および（ｃ）
は断面図である。 第15図（Ａ）〜（Ｆ）は本発明の他の実施例による記録
素子ユニットの製造工程の１例を説明するための模式図
であり、それぞれ、（ａ）は上面図、（ｂ）および
（ｃ）は断面図である。 第16図は本発明の前記他の実施例による記録素子ユニッ
トの接合部を示す模式的断面図である。 第17図は本発明に係るインクジェットユニットおよびイ
ンクジェット駆動ユニットのヘッド部の一例を示す模式
的分解斜視図である。 第18図は本発明に係るインクジェット装置の一例を示す
模式的外観斜視図である。 第19図（ａ）および第19図（ｂ）は先行技術の記録素子
ユニットを示す模式図であり、第19図（ａ）は上面図、
第19図（ｂ）は断面図である。 第20図は、先行技術の記録素子駆動ユニットにおけるワ
イヤボンディング法による接続方法について説明するた
めの図である。 第21図（ａ）〜（ｃ）は、先行技術の記録素子駆動ユニ
ットにおける、電気的接続部材を用いた接続方法を説明
するための図である。 （符号の説明） 104……記録素子基板、105……駆動素子基板、106……
駆動素子、107……保持体 408……本発明によるインクジェットユニット、405……
駆動素子基体、406……駆動素子、407……保持体 501,502……シート送りローラ、503……記録シート、50
9……ベルト伝達機構、510……キャリッジ、512……イ
ンクジェット駆動ユニット、513……ガイド軸、701……
保持体、702……発熱抵抗層としてのHfB2層、703,704…
…Alの個別電極、705a,705b……Alのパターン配線、706
……耐酸化層および絶縁層としてのSiO2層、707……耐
インク層および絶縁層としての感光性ポリミド層、708
……耐キャビテーション層としてのTa層、901……保持
体、902……発熱抵抗層としてのHfB2層、903……Cuの共
通電極、904……Cuの個別電極、905a,905b……Cuのパタ
ーン配線、906……耐酸化層および絶縁層としてのSiO2
層、907……耐インク層および絶縁層としての感光性ポ
リミド層、908……耐キャビテーション層としてのTa
層、 1101……保持体、1102……発熱抵抗層としてのHfB2層、
1103……Alの共通電極、1104……Alの個別電極、1105…
…Alのパターン配線、1106……耐酸化層および絶縁層と
してのSiO2層、1107……耐インク層および絶縁層として
の感光性ポリミド層、1108……耐キャビテーション層と
してのTa層、1109……個別電極のバンプ状電極を基板厚
み方向に長く形成させるための絶縁層、1301……保持
体、1302……発熱抵抗層としてのHfB2層、1303……Alの
共通電極、1304……Alの個別電極、1305……Alのパター
ン配線、1306……耐酸化層および絶縁層としてのSiO
2層、1307……耐インク層および絶縁層としての感光性
ポリミド層、1308……耐キャビテーション層としてのTa
層、1309……個別電極のバンプ状電極を基板厚み方向に
長く形成させるための絶縁フィルム、1501……保持体、
1502……発熱抵抗層としてのHfB2層、1503……Alの共通
電極、1504……Alの個別電極、1505a,1505b……Alのパ
ターン配線、1506……耐酸化層および絶縁層としてのSi
O2層、1507……耐インク層および絶縁層としての感光性
ポリミド層、1508……耐キャビテーション層としてのTa
層、1604……記録素子基板、1614,1615……記録素子基
板1604の電極、1616……金等の極細金属線、1704……記
録素子基体、1705……駆動素子基体、1714,1715……電
極部、1719,1720……絶縁膜、1703……電気的接続部
材、1717……電気的導電部材、1718……電気的導電部材
1717を保持するための保持体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平1−174051 (32)優先日 平１(1989)７月７日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平1−174052 (32)優先日 平１(1989)７月７日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/05

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】保持体と、 該保持体上に配され、電気信号を供給するための配線を
    有する記録素子と、該配線上に設けられた保護層と、 前記保護層に設けられた開口を通して、前記配線から隆
    起するバンプ状電極とを具備する記録素子ユニットと、 駆動素子と該駆動素子に接続された配線とを有する駆動
    素子基体と、を有し、前記バンプ状電極と、前記駆動素
    子基板の配線とが電気的に接続されてなることを特徴と
    する記録素子駆動ユニット。
  2. 【請求項２】前記バンプ状電極の先端は凸形状であるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の記録素子駆動ユニッ
    ト。
  3. 【請求項３】前記保護層上には、該保護層より大きな厚
    さを持つ絶縁層が設けられていることを特徴とする請求
    項１に記載の記録素子駆動ユニット。
  4. 【請求項４】前記記録素子は前記配線に接続された発熱
    抵抗層を有し、熱エネルギーを発生する電気熱変換体で
    あることを特徴とする請求項１に記載の記録素子駆動ユ
    ニット。
  5. 【請求項５】前記記録素子のエネルギー発生部に対応し
    て、インクを吐出する吐出口に連通する液路が設けられ
    たインクジェット駆動ユニットとなっていることを特徴
    とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の記録素子
    駆動ユニット。
  6. 【請求項６】請求項５に記載のインクジェット駆動ユニ
    ットと、 該インクジェット駆動ユニットを載置するための部材と
    を具備することを特徴とするインクジェット記録装置。
  7. 【請求項７】保持体上に、発熱抵抗層と該発熱抵抗層に
    電気的に接続した配線層とを形成する工程と、 該配線層上に保護層を形成する工程と、 該保護層に開口を形成する工程と、 メッキ法によって前記配線層に前記開口を通して***し
    たバンプ状電極を形成する工程と、 前記電極を駆動素子基体に配された駆動素子に接続され
    た配線と電気的に接続する工程と、 を有することを特徴とする記録素子駆動ユニットの製造
    方法。
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