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JP2003145770A - 記録ヘッド用基板、記録ヘッド、記録装置、および記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

記録ヘッド用基板、記録ヘッド、記録装置、および記録ヘッドの製造方法

Info

Publication number
JP2003145770A
JP2003145770A JP2001350266A JP2001350266A JP2003145770A JP 2003145770 A JP2003145770 A JP 2003145770A JP 2001350266 A JP2001350266 A JP 2001350266A JP 2001350266 A JP2001350266 A JP 2001350266A JP 2003145770 A JP2003145770 A JP 2003145770A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
recording head
substrate
cavitation
film
ink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001350266A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiyuki Imanaka
良行 今仲
Teruo Ozaki
照夫 尾崎
Ichiro Saito
一郎 斎藤
Muga Mochizuki
無我 望月
Takaaki Yamaguchi
孝明 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2001350266A priority Critical patent/JP2003145770A/ja
Priority to DE60233628T priority patent/DE60233628D1/de
Priority to EP02025399A priority patent/EP1312477B1/en
Priority to US10/293,310 priority patent/US6997546B2/en
Publication of JP2003145770A publication Critical patent/JP2003145770A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14153—Structures including a sensor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14072—Electrical connections, e.g. details on electrodes, connecting the chip to the outside...
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/13—Heads having an integrated circuit

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐キャビテーション膜等を介して印加される
静電放電から半導体基板上に形成された回路素子を保護
する。 【解決手段】 耐キャビテーション膜１にアノードが接
続され、グランド電位にカソードが接続されたダイオー
ド１４と、耐キャビテーション膜１にカソードが接続さ
れ、電源電位にアノードが接続されたダイオード１３と
を素子基板１０１上に形成する。耐キャビテーション膜
１に接続されたボンディングパッド１５に印加された静
電放電は、正の電圧の場合にはダイオード１３を介して
電源電位に放電され、負の電圧の場合には、ダイオード
１４を介してグランド電位に放電される。これにより、
耐キャビテーション膜１から保護膜３を介して素子基板
１０１上に形成されている回路素子が破壊される可能性
を削減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被記録媒体に印字
を行うための記録ヘッドに用いられ、電気エネルギーを
熱エネルギーに変換しインクに気泡を発生させることで
インクを吐出するエネルギー変換素子が形成された記録
ヘッド及びその製造方法に関し、特に、印字エネルギー
を発生させるための印字エネルギー発生素子等が形成さ
れた半導体基板である記録ヘッド用基板及びその製造方
法に関する。
【０００２】ここで被記録媒体への印字には、文字を印
刷する動作だけでなく記号、図形等の文字以外のものを
印刷する動作をも含むものとする。
【０００３】
【従来の技術】熱等のエネルギーをインク等の液体に与
えることで、インクに急峻な体積変化（気泡の発生）を
伴う状態変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力
によって吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体
上に付着させて画像形成を行なうインクジェット記録方
法、いわゆるバブルジェット（登録商標）記録方法が従
来知られている。このバブルジェット記録方法を用いる
記録装置には、米国特許第４,７２３,１２９号明細書等
の公報に開示されているように、インクを吐出するため
の吐出口と、この吐出口に連通するインク流路と、イン
ク流路内に配されたインクを吐出するためのエネルギー
変換素子としての発熱抵抗体が一般的に配されている。
【０００４】この様な記録方法によれば、品位の高い画
像を高速、低騒音で記録することができるとともに、こ
の記録方法を行うヘッドではインクを吐出するための吐
出口を高密度に配置することができるため、小型の装置
で高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容易に得
ることができるという多くの優れた点を有している。こ
のため、このバブルジェット記録方法は、近年、プリン
タ、複写機、ファクシミリ等の多くのオフィス機器に利
用されており、さらに、捺染装置等の産業用システムに
まで利用されるようになってきている。
【０００５】さらに、近年では、インクの有無等を検出
するためにインクに電気信号を印加してインクの有無を
検出する方法が用いられるようになっている。例えば、
特開平７−６０９５３号公開公報では、耐キャビテーシ
ョン膜をインクに電気信号を印加するための電極として
使用し、インクタンクに設けられたインク切れ検出用電
極によりこの電気信号が検出されるか否かによりインク
の有無を検出する構成が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、印字
の高速化を計るためにヘッドの印字幅、すなわちノズル
数の増大を実施してきているが、前記に伴いヘッド上で
発生する熱も年々増加しており、熱対策が重要なポイン
トとなっている。その解決法のひとつとして、ヒータ上
の保護膜を薄くして、ヒータからインクへと伝わる熱伝
導性を向上することで発泡の効率を上げる手法がとられ
てきている。
【０００７】一方、前述のようにインクの状態を検出す
るために金属膜であるTa等の耐キャビテーション膜を電
極としてインクに対して電圧パルスを印加する手法も導
入されて来ており、耐キャビテーション膜に直接接続さ
れた端子がヘッドコンタクト部に露出する構成がとられ
るようになった。こうした背景の中で従来の保護膜厚
（５０００Å〜１００００Å）においては、上記のよう
に耐キャビテーション膜に直接電気的に接続された端子
がヘッドコンタクトに露出した状態で静電気が印加され
た場合においても保護膜によってカバーすることができ
ていた。しかしながら、前記ヒータの吐出効率を上げる
ために保護膜を薄くした構成（例えば５０００Å以下、
このましくは３０００Å以下）において静電気が前記耐
キャビテーション膜に印加された場合、ヒータ等の回路
が形成された記録ヘッド用基板の特に保護膜のカバーが
弱いＡＬ等の配線段差部分において、絶縁が図られてい
る素子基板上の回路と耐キャビテーション間で絶縁破壊
が発生して、印字不良につながる問題を確認した。
【０００８】また、同時にこれまでの保護膜の厚さにお
いては特に問題がなかったヒータの抵抗値をモニタする
モニタ用抵抗（ランク抵抗）、素子基板を保温するため
のサブヒータにおいても、静電気印加により絶縁破壊が
発生して動作不良に至ることも確認した。インクジェッ
ト記録ヘッド用基板の場合、ロジック素子等の不純物に
弱い素子上に保護膜を介して耐キャビテーション膜があ
り、その上に半導体が嫌うイオンをかなり含んだインク
が存在する構成をとっており、こうしたインクジェット
記録ヘッド素子基板特有の構成において保護膜が薄くな
った場合の静電気対策は非常に重要であることを本発明
者は認識した。
【０００９】ここで上記耐キャビテーション膜、ランク
抵抗、サブヒータに共通する特長は、静電気の逃げる場
所をもっとも体積的に大きいシリコン等の半導体基板の
ベース部分と考え、静電気という高電圧に対して、耐キ
ャビテーション膜のようにベース部分に抜けようとする
圧力を保護膜の絶縁性で耐えているもの、あるいはラン
ク抵抗、サブヒータのようにベース部分に抜けようとす
る高電圧に対して抵抗を介して少しづつ緩和するところ
に集中していることを見出した。
【００１０】本発明の目的は、静電放電により半導体基
板上に形成された回路素子が破壊されてしまう可能性を
低減することができる記録ヘッド用基板を提供すること
である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の記録ヘッド用基板は、被記録媒体にインク
を吐出することで印字を行うためインクジェットヘッド
に用いられ、電気エネルギーを熱エネルギーに変換し前
記インクに気泡を発生させることでインクを吐出するエ
ネルギー変換素子と、気泡の成長および消滅の際に発生
する衝撃から該エネルギー変換素子を保護するための耐
キャビテーション膜と、が形成され、前記耐キャビテー
ション膜を電極として用いて前記インクに通電すること
によりインクの状態を検知する記録ヘッド用基板におい
て、前記耐キャビテーション膜にアノードが接続され、
グランド電位にカソードが接続された第１のダイオード
と、前記耐キャビテーション膜にカソードが接続され、
電源電位にアノードが接続された第２のダイオードとが
形成されていることを特徴とする。
【００１２】本発明によれば、耐キャビテーション膜に
接続されているボンディングパッドに印加された静電放
電は、正の電圧の場合には第２のダイオードを介して電
源電位に放電され、負の電圧の場合には、第１のダイオ
ードを介してグランド電位に放電されるため、ボンディ
ングパッドに印加された静電放電は第１または第２のダ
イオードを介して半導体基板に放電される。従って、耐
キャビテーション膜に印加される静電気の量を大幅に削
減することができる。これにより、耐キャビテーション
膜から保護膜を介して記録ヘッド用基板上に形成されて
いる回路素子に静電気が放電されて、その回路素子が破
壊される可能性を削減することができる。
【００１３】また、耐キャビテーション膜とグランド電
位との間に、拡散層により構成された抵抗をさらに形成
するようにしてもよい。
【００１４】本発明によれば、第１および第２のダイオ
ードを介して電源電位またはグランド電位に放電される
経路以外に、拡散抵抗および拡散抵抗による寄生ダイオ
ードを通る経路ができるので、ボンディングパッドに静
電気が印加された場合でも、第１および第２のダイオー
ドを介して放電される経路の電流量を削減することがで
き、第１および第２のダイオードのみのＥＳＤ保護回路
が設けられた記録ヘッド用基板の場合と比較して大きな
電圧の静電放電に耐えることができるようになる。
【００１５】また、一端が前記耐キャビテーション膜に
接続され、他端が配線基板と接続された際にグランド電
位となるボンディングパッドに接続され、拡散層により
構成された抵抗をさらに形成するようにしてもよい。
【００１６】本発明によれば、記録ヘッド用基板単体で
は、拡散抵抗がグランド電位に接続されないようにし、
配線基板との間でボンディングワイヤを使用して接続さ
れて初めて拡散抵抗がグランド電位に接続されるので、
耐キャビテーション膜に電圧を印加してリーク電流を測
定することによりこの機能素子と他の回路素子との間の
絶縁の確認を行うことができる。
【００１７】また、前記耐キャビテーション膜と電源電
位との間に、拡散層により構成された抵抗をさらに形成
するようにしてもよい。
【００１８】さらに、前記耐キャビテーション膜と前記
エネルギー変換素子との間に設けられる保護膜の膜厚が
５０００Å以下好ましくは３０００Å以下とするように
してもよい。
【００１９】さらに、耐キャビテーション膜に被覆され
た温度センサ、ランク抵抗、サブヒータに対して、耐キ
ャビテーション膜に対して設けたＥＳＤ保護回路と同様
な保護回路を設けるようにしてもよい。
【００２０】また、本発明の記録ヘッドは、上記いずれ
かの記録ヘッド用基板と、前記記録ヘッド用基板とボン
ディングワイヤを介して接続される配線基板とを有す
る。
【００２１】また、本発明の記録ヘッドは、液体を吐出
する複数の吐出口と前記吐出口と連通する複数の液流路
とを構成する部材を、さらに有するようにしてもよい。
【００２２】また、本発明の記録装置は、上記の記録ヘ
ッドと、該記録ヘッドを駆動するための駆動信号を前記
記録ヘッドに供給する駆動信号供給手段と、前記記録ヘ
ッドにより印字される被記録媒体を搬送する被記録媒体
搬送手段とを有する。
【００２３】また、本発明の記録ヘッドの製造方法は、
液体を吐出する複数の吐出口と、前記吐出口と連通する
複数の液流路と、電気エネルギーを前記液流路内の液体
の吐出エネルギーに変換するために前記各液流路内に配
された複数のエネルギー変換素子とを有する記録ヘッド
の製造方法において、前記エネルギー変換素子と吐出エ
ネルギーを発生させる際の衝撃から前記エネルギー変換
素子を保護するための耐キャビテーション膜とを半導体
基板上に形成することにより記録ヘッド用基板を形成す
る工程と、前記耐キャビテーション膜に接続されている
ボンディングパッドに電圧を印加し、その際に流れる電
流値を測定することにより前記耐キャビテーション膜と
前記記録ヘッド用基板上に形成されている回路素子との
間の絶縁が確保されているか否かを検査する工程と、前
記記録ヘッド用基板と、配線基板との接続をワイヤボン
ディングを用いて行うことにより、前記耐キャビテーシ
ョン膜とグランド電位との間を接続する工程と、前記記
録ヘッド用基板上に、前記複数の吐出口および前記複数
の液流路とを構成する工程と、を有することを特徴とす
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】（第１の実施形態）本実施形態における記
録ヘッド用基板を用いた記録ヘッドであるインクジェッ
ト記録ヘッドの一例を図１に示す。図１に示すように、
記録ヘッド用基板４０１には、複数の吐出口４０２に連
通する液路４０３を形成するための流路壁部材４０４
と、インク供給口４０５を有する天板４０６とが取り付
けられており、各液路４０３とインク供給口４０５と
は、共通液室４０７を介して連通されている。また、各
液路４０３内には、基板４０１に設けられた吐出口４０
２近傍の発熱部４０８とこの発熱部４０８への配線４０
９とが配置されている。このように構成されたインクジ
ェット記録方式の記録ヘッド４１０では、インク供給口
４０５から注入されるインクが内部の共通液室４０７へ
蓄えられて各液路４０３へ供給され、その状態で基板４
０１の発熱部４０８を駆動することにより吐出口４０２
からインクの吐出がなされる。
【００２６】尚、上記においては天板４０６と流路壁部
材４０４がそれぞれ別の部材により構成されている場合
を用いて説明したが、天板４０６と流路壁部材４０４が
一体成形された１つの部材により構成される場合もあ
る。
【００２７】以上述べた記録ヘッド４１０を記録装置本
体に装着して装置本体から記録ヘッド４１０に信号を付
与することにより、高速記録、高画質記録を行うことが
できるインクジェット記録装置を得ることができる。
【００２８】このような記録ヘッド用基板である素子基
板を記録ヘッドの支持板１０２上に配接した構成を図２
に示す。記録ヘッド支持板１０２上には、素子基板１０
１と、配線基板１０５とが配置され、素子基板１０１と
配線基板１０５はワイヤボンディングにて接続されてい
る。そして、配線基板１０５には、プリンタ本体との接
続を行うためのコンタクトパッド１０６が設けられてい
る。
【００２９】次に本実施形態の記録ヘッド用基板につい
て詳細に説明する。図３は本発明の第１の実施形態の記
録ヘッド用基板である素子基板の構成を示す図である。
【００３０】素子基板１０１は、ＧＮＤに接続されたＰ
型半導体基板６上に、発熱抵抗体である複数の発熱抵抗
体（ヒータ）２や、この発熱抵抗体を駆動するためのド
ライバや、発熱抵抗体をヘッドの温度に応じて制御する
際に用いられる温度センサおよびその駆動制御部等を構
成したものもある。
【００３１】具体的には、Ｐ型半導体基板６上には、図
３に示されるように、絶縁膜５を介して複数の発熱抵抗
体２が形成されている。この発熱抵抗体２は、図示され
ていない電極配線に接続され、パルス状の電圧が印加さ
れることによって発熱し、熱エネルギーを発生させ、イ
ンク路のインクに気泡１２を発生させる。インクの気泡
１２が発生する際には、インクの化学的反応や、気泡の
成長や消滅によって衝撃が発生する。これらの衝撃から
発熱抵抗体２を保護するためにＴａ（タンタル）等によ
り構成されている耐キャビテーション膜１が発熱抵抗体
２上に形成されている。耐キャビテーション膜１の下に
は、発熱抵抗体２と耐キャビテーション膜１との間の電
気的な絶縁を確保するための保護膜３が形成されてい
る。
【００３２】そして、インクタンク９からインク供給管
８を介して液室７に供給されたインクが、発熱抵抗体２
によって生成された気泡１２により吐出口から吐出イン
ク１１として吐出される。
【００３３】ダイオード１３、１４は、耐キャビテーシ
ョン膜１に電気的に接続されたＥＳＤ（ｅｌｅｃｔｒｏ
ｓｔａｔｉｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：静電気放電）対策
用の保護ダイオードである。
【００３４】ダイオード１３は、アルミ配線４とロジッ
ク電源（ＶＤＤ）との間に設けられていて、アノード側
がアルミ配線４に接続され、Ｎ型領域であるカソード側
が、図示されていないがＶＤＤに接続されている。ダイ
オード１４は、アルミ配線４とグランド（ＧＮＤ）との
間に設けられていて、カソード側がアルミ配線４に接続
され、Ｐ型領域であるアノード側が、図示されていない
がＧＮＤに接続されている。
【００３５】このような素子基板１０１を上部から見た
外観を図４に示す。図４を参照するとわかるように、素
子基板１０１上には、インクと吐出させるために用いら
れる発熱抵抗体２だけでなく、耐キャビテーション膜１
に被覆されたランク抵抗１８、温度センサ１９、サブヒ
ータ２０等の他の回路も形成されていることがわかる。
【００３６】サブヒータ２０とは、インクを吐出させる
ための発熱抵抗体（ヒータ）２とは別に設けられている
ヒータであり、インクの温度調節を行うためのヒータで
ある。温度センサ１９は、インクの温度を測定するため
のセンサであり、ダイオードの順方向電圧が温度により
変化することを用いてインクの温度の測定を行ってい
る。ランク抵抗１８とは、発熱抵抗体の抵抗値の製造ば
らつきを測定するために設けられた抵抗であり、他の回
路とは切り離され抵抗値を測定するためだけに設けられ
た抵抗体である。
【００３７】尚、図４では、ランク抵抗１８、温度セン
サ１９、サブヒータ２０はそれぞれ１つしか設けられて
いないが、設置場所によるばらつきを押さえるために、
通常はランク抵抗１８、温度センサ１９、サブヒータ２
０はそれぞれ複数設けられている。
【００３８】このように構成された素子基板１０１にお
ける耐キャビテーション膜１とボンディングパッド１５
間の回路図を図５に示す。
【００３９】本実施形態の素子基板１０１によれば、耐
キャビテーション膜１に接続されているボンディングパ
ッド１５に印加された静電放電は、正の電圧の場合には
ダイオード１３を介してＶＤＤに放電され、負の電圧の
場合には、ダイオード１４を介してＧＮＤに放電され
る。そのため、ボンディングパッド１５に印加された静
電放電はダイオード１３またはダイオード１４を介して
Ｐ型半導体基板６に放電されるため、耐キャビテーショ
ン膜１に印加される静電気の量を大幅に削減することが
できる。そのため、耐キャビテーション膜１から保護膜
３を介して素子基板１０１上に形成されている回路素子
に静電気が放電されて、素子基板１０１上に形成されて
いる回路素子が破壊される可能性を低減することができ
る。
【００４０】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態の記録ヘッド用基板について図６、図７を参照
して説明する。
【００４１】本実施形態の記録ヘッド用基板は、図６に
示すように、第１の実施形態の記録ヘッド用基板に対し
て、拡散層により構成された抵抗１６がボンディングパ
ッド１５とＧＮＤとの間に形成されたものである。
【００４２】ここで、拡散層を用いて抵抗を構成する方
法を図７に示す。この図７では、Ｐ型半導体基板６に、
Ｎ型エピタキシャル領域２０１により囲まれたＰ型拡散
領域２０２が形成されている。そして、このＰ型拡散領
域２０２が図３における拡散抵抗１６となる。
【００４３】Ｐ型拡散領域２０２およびＮ型エピタキシ
ャル領域２０１には、高濃度Ｐ型領域２０３、２０４お
よび高濃度Ｎ型領域２０５がそれぞれ設けられている。
この高濃度Ｐ型領域２０３、２０４および高濃度Ｎ型領
域２０５は、それぞれアルミ配線２０６、２０７、２０
８とオーミックコンタクトをとるためのものである。ア
ルミ配線２０８にはＶＤＤが印加されていて、Ｐ型半導
体基板６の電位は０Ｖ（ＧＮＤ）となっている。
【００４４】ここで、抵抗として使用されるＰ型拡散領
域２０２は、高濃度Ｎ型領域２０５とともに寄生ダイオ
ードを形成している。そのため、Ｐ型拡散領域２０２
は、Ｎ型エピタキシャル領域２０１とともにダイオード
を構成し、かつ高濃度Ｐ型領域２０３と高濃度Ｐ型領域
２０４との間の抵抗として作用する。
【００４５】本実施形態の記録ヘッド用基板において
は、抵抗をＰ層とする寄生ダイオードのＮ層側は、高濃
度Ｎ型領域２０５、アルミ配線２０８を介してＶＤＤに
接続されている。これにより、ダイオード１３、１４を
介してＶＤＤまたはＧＮＤに放電される経路以外に、拡
散抵抗１６および拡散抵抗１６による寄生ダイオード１
７を通る経路ができる。従って、ボンディングパッド１
５に静電気が印加された場合でも、ダイオード１３、１
４を介して放電される経路の電流量を削減することがで
き、第１の実施形態の記録ヘッド用基板の場合と比較し
て大きな電圧の静電放電に耐えることができるようにな
る。
【００４６】但し、このような拡散抵抗１６を耐キャビ
テーション膜１とＧＮＤとの間にただ設けるようにした
場合には、以下のような問題点が発生する。
【００４７】耐キャビテーション膜１は、放熱抵抗２、
ドライバ、ロジック回路等のＰ型半導体基板６上に形成
されている素子と電気的に絶縁されていることが非常に
重要である。そのため、素子基板１０１形成時には、耐
キャビテーション膜１に電圧を印加してリーク電流の有
無を検出することにより本来接続されていないはずの他
の回路素子との間で絶縁が確保されていることの確認を
行っている。
【００４８】しかし、図３に示すような拡散抵抗１６を
耐キャビテーション膜１とＧＮＤとの間に設けると、常
時電流が流れてしまいリーク電流の測定ができなくなっ
てしまう。
【００４９】そのため、本実施形態の記録ヘッド用基板
では、図８に示すように、素子基板１０１単体では、拡
散抵抗１６がＧＮＤに接続されないようにし、配線基板
１０５との間でボンディングワイヤを使用して接続され
て初めて拡散抵抗１６がＧＮＤに接続されるような構成
としている。
【００５０】このような構成の記録ヘッド用基板の製造
方法を図９のフローチャートに示す。
【００５１】先ず、半導体基板６上に発熱抵抗体２、ド
ライバ、ロジック回路等を形成することにより素子基板
１０１を形成する（ステップ６１）。次に、この素子基
板１０１に対して、発熱抵抗体２の抵抗値のチェック等
を行う（ステップ６２）。次に、耐キャビテーション膜
１に対して電圧を印加して、電圧を印加した際に流れる
電流値を測定してリーク電流の有無を確認する（ステッ
プ６３）。具体的には、測定された電流値が一定値以上
の場合には、耐キャビテーション膜１と素子基板１０１
上に形成されている回路素子との間の絶縁が確保されて
いないと判定し、電流値が一定値より小さい場合には、
耐キャビテーション膜１と素子基板１０１上に形成され
ている回路素子との間の絶縁が確保されていると判定す
る。
【００５２】この確認の際には、素子基板１０１はまだ
配線基板１０５とは接続されていないため、拡散抵抗１
６はＧＮＤには接続されていない。このことにより、耐
キャビテーション膜１と他の回路素子との絶縁が確保さ
れている場合には電流は全く流れないはずであり、電流
が測定された場合にはその電流はリーク電流であると判
定することができる。
【００５３】次に、検査が終了した素子基板に対して、
先ずウェハの切断を行う（ステップ６４）。そして、素
子基板１０１と配線基板１０５との間の接続をボンディ
ングワイヤを使用して行う（ステップ６５）。この接続
の工程において、拡散抵抗１６はＧＮＤに接続されるこ
ととなる。そして、最後に素子基板１０１、配線基板１
０５上に吐出口、液流路等を構成することによりインク
ジェットヘッドの組立が行われインクジェットヘッドが
完成する（ステップ６６）。
【００５４】このように、素子基板１０１単体では、拡
散抵抗１６がＧＮＤに接続されないようにし、配線基板
１０５との間でボンディングワイヤを使用して接続され
て初めて拡散抵抗１６がＧＮＤに接続されるような構成
とすることにより、素子基板１０１単体で耐キャビテー
ション膜１に電圧を印加してリーク電流を測定すること
により耐キャビテーション膜１と他の回路素子との間の
絶縁の確認を行うことができる。
【００５５】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態の記録ヘッド用基板について図１０を参照して
説明する。
【００５６】本実施形態の記録ヘッド用基板は、図３に
示すように、第１の実施形態の記録ヘッド用基板に対し
て、拡散層により構成された抵抗１８がボンディングパ
ッド１５とＶＤＤとの間に形成されたものである。
【００５７】本実施形態の記録ヘッド用基板のような構
成であっても、上記で説明した第２の実施形態の記録ヘ
ッド用基板と同様に、第１の実施形態の記録ヘッド用基
板の場合と比較して大きな電圧の静電放電に耐えること
ができるようになるという効果を得ることができる。
【００５８】尚、本実施形態の記録ヘッド用基板におい
ては、ボンディングパッド１５を介して耐キャビテーシ
ョン膜１に電圧を印加した場合でも拡散抵抗１８には電
流は流れないため、第２の実施形態の場合のように、拡
散抵抗１８とＶＤＤとの間の接続を素子基板１０１単体
では接続されないような構成とする必要はない。
【００５９】上記第１から第３の実施形態では、耐キャ
ビテーション膜に接続される配線上にＥＳＤ保護回路を
設けた場合を用いて説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、ＥＳＤ保護回路が設けられていない
場合には半導体のＰＮ接合と接続されていない機能素子
や、上述したランク抵抗１８、温度センサ１９、サブヒ
ータ２０等の基板側に静電気が逃げることができない他
の機能素子に対してＥＳＤ保護回路を設けるようにして
もよい。
【００６０】次に、上述した記録ヘッドを搭載する記録
装置の概略について説明する。図１１は、本発明の記録
ヘッドを装着して適用することのできる記録装置の一例
であるインクジェット記録装置６００の概略斜視図であ
る。
【００６１】図１１において、インクジェットヘッドカ
ートリッジ６０１は、上述した記録ヘッドとこの記録ヘ
ッドに供給するインクを保持するインクタンクとが一体
となったものである。このインクジェットヘッドカート
リッジ６０１は、駆動モータ６０２の正逆回転に連動し
て駆動力伝達ギア６０３、６０４を介して回転するリー
ドスクリュ６０５の螺旋溝６０６に対して係合するキャ
リッジ６０７上に搭載されており、駆動モータ６０２の
動力によってキャリッジ６０７とともにガイド６０８に
沿って矢印ａ、ｂ方向に往復移動される。被記録媒体Ｐ
は、図示しない被記録媒体搬送手段によってプラテンロ
ーラ６０９上を搬送され、紙押え板６１０によりキャリ
ッジ６０７の移動方向にわたってプラテンローラ６０９
に対して押圧される。
【００６２】リードスクリュ６０５の一端の近傍には、
フォトカプラ６１１、６１２が配設されている。これら
はキャリッジ６０７のレバー６０７ａのこの域での存在
を確認して駆動モータ６０２の回転方向切り換え等を行
うためのホームポジション検知手段である。
【００６３】支持部材６１３は、上述のインクジェット
ヘッドカートリッジ６０１の吐出口のある前面（吐出口
面）を覆うキャップ部材６１４を支持するものである。
また、インク吸引手段６１５は、キャップ部材６１４の
内部にインクジェットヘッドカートリッジ６０１から空
吐出等されて溜まったインクを吸引するものである。こ
のインク吸引手段６１５によりキャップ内開口部６１６
を介してインクジェットヘッドカートリッジ６０１の吸
引回復が行われる。インクジェットヘッドカートリッジ
６０１の吐出口面を払拭するためのクリーニングブレー
ド６１７は、移動部材６１８により前後方向（上記キャ
リッジ６０７の移動方向に直交する方向）に移動可能に
設けられている。これらクリーニングブレード６１７及
び移動部材６１８は、本体支持体６１９に支持されてい
る。クリーニングブレード６１７は、この形態に限ら
ず、他の周知のクリーニングブレードであってもよい。
【００６４】記録ヘッドの吸引回復操作にあたって、吸
引を開始させるためのレバー６２０は、キャリッジ６０
７と係合するカム６２１の移動に伴って移動し、駆動モ
ータ６０２からの駆動力がクラッチ切り換え等の公知の
伝達手段で移動制御される。インクジェットヘッドカー
トリッジ６０１の記録ヘッドに設けられた発熱体に信号
を付与したり、前述した各機構の駆動制御を司ったりす
るインクジェット記録制御部は装置本体側に設けられて
おり、ここには図示しない。
【００６５】上述の構成を有するインクジェット記録装
置６００は、図示しない被記録媒体搬送手段によりプラ
テンローラ６０９上を搬送される被記録媒体Ｐに対し、
インクジェットヘッドカートリッジ６０１は被記録媒体
Ｐの全幅にわたって往復移動しながら被記録媒体Ｐにイ
ンクを付着させることで記録を行う。また、インクジェ
ット記録装置６００は、図示されてはいないが、記録ヘ
ッドからインクを吐出させるための駆動信号を記録ヘッ
ドに供給する駆動信号供給手段を有している。
【００６６】以上の説明においては、電気エネルギーを
インクを吐出するための吐出エネルギーに変換するため
のエネルギー変換素子として、熱等のエネルギーをイン
クに与える発熱抵抗体を用いた場合について説明した
が、ピエゾ素子を電気エネルギーをインクを吐出するた
めの吐出エネルギーに変換するためのエネルギー変換素
子として用いた場合でも本発明は同様に適用することが
できるものである。
【００６７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、耐キャ
ビテーション膜等の基板側に静電気が逃げることができ
ない機能素子に保護回路を設けることにより、静電放電
により半導体基板上に形成された回路素子が破壊されて
しまう可能性を低減することができるという効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の記録ヘッド用基板を用いたインクジェ
ット記録ヘッドの構成の一例を示す図である。
【図２】素子基板１０１を記録ヘッドの支持板１０２上
に配接した構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の記録ヘッド用基板で
ある素子基板の構成を示す断面図である。
【図４】図３中の素子基板１０１を上部から見た外観を
示す図である。
【図５】図３の記録ヘッド用基板における耐キャビテー
ション膜１とボンディングパッド１５間の回路図であ
る。
【図６】本発明の第２の実施形態の記録ヘッド用基板で
ある素子基板における耐キャビテーション膜１とボンデ
ィングパッド１５間の回路図である。
【図７】拡散層を用いて抵抗を構成する方法を示す図で
ある。
【図８】本発明の第１の実施形態における素子基板１０
１と配線基板１０５との間の接続を説明するための図で
ある。
【図９】本発明の記録ヘッド用基板を用いたインクジェ
ットヘッドの製造方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施形態の記録ヘッド用基板
である素子基板における耐キャビテーション膜１とボン
ディングパッド間の回路図である。
【図１１】本発明の記録ヘッドを装着して適用すること
のできる記録装置の一例であるインクジェット記録装置
の概略斜視図である。
【符号の説明】
１ 耐キャビテーション膜 ２ 発熱抵抗体 ３ 保護膜 ４ アルミ配線 ５ 絶縁膜 ６ Ｐ型半導体基板 ７ 液室 ８ インク供給管 ９ インクタンク １０ インク切れ検出用電極 １１ 吐出インク １２ 気泡 １３、１４ ダイオード １５ ボンディングパッド １６ 拡散抵抗 １７ 寄生ダイオード １８ ランク抵抗 １９ 温度センサ ２０ サブヒータ １０１ 素子基板 １０２ 記録ヘッド支持板 １０５ 配線基板 １０６ コンタクトパッド ２０１ Ｎ型エピタキシャル領域 ２０２ Ｐ型拡散領域 ２０３、２０４ 高濃度Ｐ型領域 ２０５ 高濃度Ｎ型領域 ２０６〜２０８ アルミ配線 ４０１ 記録ヘッド用基板 ４０２ 吐出口 ４０３ 液路 ４０４ 流路壁部材 ４０５ インク供給口 ４０６ 天板 ４０７ 共通液室 ４０８ 発熱部 ４０９ 配線 ４１０ 記録ヘッド ６００ インクジェット記録装置 ６０１ インクジェットヘッドカートリッジ ６０２ 駆動モータ ６０３、６０４ 駆動力伝達ギア ６０５ リードスクリュ ６０６ 螺旋溝 ６０７ キャリッジ ６０７ａ レバー ６０８ ガイド ６０９ プラテンローラ ６１０ 紙押え板 ６１１、６１２ フォトカプラ ６１３ 支持部材 ６１４ キャップ部材 ６１５ インク吸引手段 ６１６ キャップ内開口部 ６１７ クリーニングブレード ６１８ 移動部材 ６１９ 本体支持体 ６２０ レバー ６２１ カム
フロントページの続き (72)発明者 斎藤 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 望月 無我 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 山口 孝明 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF93 AF99 AG83 AG85 AL14 AL25 AL40 AM24 AP21 AP82 BA03 BA13 BA14

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被記録媒体にインクを吐出することで印
    字を行うためインクジェットヘッドに用いられ、電気エ
    ネルギーを熱エネルギーに変換し前記インクに気泡を発
    生させることでインクを吐出するエネルギー変換素子
    と、気泡の成長および消滅の際に発生する衝撃から該エ
    ネルギー変換素子を保護するための耐キャビテーション
    膜と、が形成され、前記耐キャビテーション膜を電極と
    して用いて前記インクに通電することによりインクの状
    態を検知する記録ヘッド用基板において、 前記耐キャビテーション膜にアノードが接続され、グラ
    ンド電位にカソードが接続された第１のダイオードと、 前記耐キャビテーション膜にカソードが接続され、電源
    電位にアノードが接続された第２のダイオードとが形成
    されていることを特徴とする記録ヘッド用基板。
  2. 【請求項２】 前記耐キャビテーション膜とグランド電
    位との間に、拡散層により構成された抵抗がさらに形成
    されている請求項１記載の記録ヘッド用基板。
  3. 【請求項３】 一端が前記耐キャビテーション膜に接続
    され、他端が配線基板と接続された際にグランド電位と
    なるボンディングパッドに接続され、拡散層により構成
    された抵抗がさらに形成されている請求項１記載の記録
    ヘッド用基板。
  4. 【請求項４】 前記耐キャビテーション膜と電源電位と
    の間に、拡散層により構成された抵抗がさらに形成され
    ている請求項１記載の記録ヘッド用基板。
  5. 【請求項５】 前記耐キャビテーション膜と前記エネル
    ギー変換素子との間に設けられる保護膜の膜厚が５００
    ０Å以下である請求項１から４のいずれか１項記載の記
    録ヘッド用基板。
  6. 【請求項６】 前記耐キャビテーション膜と前記エネル
    ギー変換素子との間に設けられる保護膜の膜厚が３００
    ０Å以下である請求項５記載の記録ヘッド用基板。
  7. 【請求項７】 被記録媒体にインクを吐出することで印
    字を行うためインクジェットヘッドに用いられ、電気エ
    ネルギーを熱エネルギーに変換し前記インクに気泡を発
    生させることでインクを吐出するエネルギー変換素子
    と、気泡の成長および消滅の際に発生する衝撃から該エ
    ネルギー変換素子を保護するための耐キャビテーション
    膜と、該耐キャビテーション膜に被覆された温度センサ
    と、が形成された記録ヘッド用基板において、 前記温度センサにアノードが接続され、グランド電位に
    カソードが接続された第１のダイオードと、 前記温度センサにカソードが接続され、電源電位にアノ
    ードが接続された第２のダイオードとが形成されている
    ことを特徴とする記録ヘッド用基板
  8. 【請求項８】 被記録媒体にインクを吐出することで印
    字を行うためインクジェットヘッドに用いられ、電気エ
    ネルギーを熱エネルギーに変換し前記インクに気泡を発
    生させることでインクを吐出するエネルギー変換素子
    と、気泡の成長および消滅の際に発生する衝撃から該エ
    ネルギー変換素子を保護するための耐キャビテーション
    膜と、前記エネルギー変換素子の抵抗値をモニタするた
    めの該耐キャビテーション膜に被覆されたランク抵抗
    と、が形成された記録ヘッド用基板において、 前記ランク抵抗にアノードが接続され、グランド電位に
    カソードが接続された第１のダイオードと、 前記ランク抵抗にカソードが接続され、電源電位にアノ
    ードが接続された第２のダイオードとが形成されている
    ことを特徴とする記録ヘッド用基板
  9. 【請求項９】 被記録媒体にインクを吐出することで印
    字を行うためインクジェットヘッドに用いられ、電気エ
    ネルギーを熱エネルギーに変換し前記インクに気泡を発
    生させることでインクを吐出するエネルギー変換素子
    と、気泡の成長および消滅の際に発生する衝撃から該エ
    ネルギー変換素子を保護するための耐キャビテーション
    膜と、前記ヘッドの温度調整を行うための該耐キャビテ
    ーション膜に被覆されたサブヒータと、が形成された記
    録ヘッド用基板において、 前記サブヒータにアノードが接続され、グランド電位に
    カソードが接続された第１のダイオードと、 前記サブヒータにカソードが接続され、電源電位にアノ
    ードが接続された第２のダイオードとが形成されている
    ことを特徴とする記録ヘッド用基板
  10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれか１項記載の
    記録ヘッド用基板と、 前記記録ヘッド用基板とボンディングワイヤを介して接
    続される配線基板とを有する記録ヘッド。
  11. 【請求項１１】 液体を吐出する複数の吐出口と前記吐
    出口と連通する複数の液流路とを構成する部材を、さら
    に有する請求項１０記載の記録ヘッド。
  12. 【請求項１２】 請求項１０または１１記載の記録ヘッ
    ドと、該記録ヘッドを駆動するための駆動信号を前記記
    録ヘッドに供給する駆動信号供給手段と、前記記録ヘッ
    ドにより印字される被記録媒体を搬送する被記録媒体搬
    送手段とを有する記録装置。
  13. 【請求項１３】 液体を吐出する複数の吐出口と、前記
    吐出口と連通する複数の液流路と、電気エネルギーを前
    記液流路内の液体の吐出エネルギーに変換するために前
    記各液流路内に配された複数のエネルギー変換素子とを
    有する記録ヘッドの製造方法において、 前記エネルギー変換素子と吐出エネルギーを発生させる
    際の衝撃から前記エネルギー変換素子を保護するための
    耐キャビテーション膜とを半導体基板上に形成すること
    により記録ヘッド用基板を形成する工程と、 前記耐キャビテーション膜に接続されているボンディン
    グパッドに電圧を印加し、その際に流れる電流値を測定
    することにより前記耐キャビテーション膜と前記記録ヘ
    ッド用基板上に形成されている回路素子との間の絶縁が
    確保されているか否かを検査する工程と、 前記記録ヘッド用基板と、配線基板との接続をワイヤボ
    ンディングを用いて行うことにより、前記耐キャビテー
    ション膜とグランド電位との間を接続する工程と、 前記記録ヘッド用基板上に、前記複数の吐出口および前
    記複数の液流路とを構成する工程と、を有することを特
    徴とする記録ヘッドの製造方法。
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