JP4557386B2 - 記録ヘッド用基板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱抵抗体が発生する熱エネルギーを利用してインクに気泡を生じさせこの気泡の成長・収縮によりインクを吐出させて記録を行うためのインクジェット記録ヘッド用の基板、インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッドカートリッジ、およびインクジェット記録装置に関し、詳しくは発熱抵抗体に電力を供給する電極配線の配線抵抗の均一化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は、種々の方式により吐出インク滴を形成するものが知られており、記録装置ではこの吐出インク滴を記録紙などの被記録媒体に付着させることによって記録を行う。なかでも、吐出インク滴形成のためのエネルギーとして熱を利用するインクジェット記録ヘッドは、高密度のマルチノズル化を比較的容易に実現でき、高解像度、高画質で、また、高速な記録を可能とするものである。
【０００３】
この種の熱エネルギーを利用してインクを吐出する方式の記録ヘッドの一つとして、熱エネルーを発生する発熱抵抗体が形成された面の略垂直上方にインク滴を吐出する、いわゆるサイドシューター型のインクジェット記録ヘッドが知られている。このタイプのヘッドは、一般に吐出に伴うインク供給を上記発熱抵抗体が設けられた基板の裏側から、基板を貫通するインク供給口を介して行うものである。
【０００４】
図１７および図１８は、このようなサイドシューター型のインクジェット記録ヘッドの一従来例を示す図であり、図１７は吐出口等を形成する部材を一部破断し基板の一部を示す斜視図、図１８は記録ヘッドの基板上の主に電極配線を示す平面図である。
【０００５】
この型のヘッドは、図１７に示すように、基板を貫通するインク供給口８０３を挟んだ両側において千鳥状に配置された複数の電気熱変換体（以下、単にヒータともいう）８０２が基板８０５上に設けられる。また、これらの複数の電気熱変換体８０２それぞれに対応してインクを吐出するためのインク吐出口８０１やインク流路８０４を形成するための部材が基板８０５上に形成されている。
【０００６】
図１８に示す基板８０５上には、複数のヒータ８０２を記録データに応じて選択的に駆動してインクを吐出するため、電源側の共通電極配線９０２ａおよび９０２ｂ、電気熱変換素子８０２を構成する発熱抵抗体およびこれに電力を供給するための電極配線、トランジスタ等の駆動素子（図中、黒く示す部分で、下層側に形成される）、グランド側の共通電極配線９０４ａおよび９０４ｂ等の配線もしくは回路が、この順で接続するよう設けられている。そして、電源側およびグランド側の各共通電極は電極パッド９０３を介して基板外と電気的接続を行なうことができる。なお、図では層間絶縁膜や保護膜などの図示は省略されている。
【０００７】
以上の構成を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、インクは各吐出口８０１の近傍でメニスカスを形成して保持され、この状態でヒータ８０２を記録データに応じて選択的に駆動させることにより、その発生する熱エネルギーを利用して熱作用面上のインクを急激に加熱沸騰させ、その際に発生する気泡の圧力によってインクを吐出することができる。
【０００８】
ところで、インク吐出のためにヒータに投入される電気エネルギーもしくは電力はその吐出を左右する重要なファクターの一つである。すなわち、投入される電気エネルギーが変化すると、それに応じて発泡現象も変化し良好な吐出を行なえないことがある。例えば、投入された駆動エネルギーが小さい場合には、エネルギー不足によりインクの膜沸謄現象が不安定になり易くインク滴の吐出速度や吐出方向さらには吐出量の変動を招き、いわゆるヨレ、ショボ、カスレなどといった記録画像の画質劣化を招く場合がある。また、逆に投入された駆動エネルギーが高い場合には、過剰な熱エネルギーにより電気熱変換体に機械的なストレスを与えたり膜質に変化を生じさせてしまい、これらによって上述のような吐出不良を起こしたり、ひどい場合には記録ヘッドを破損させてしまうこともある。
【０００９】
このため、複数のヒータそれぞれに一定のエネルギーが投入され、また、各ヒータについて投入されるエネルギーが常に一定であることが望ましい。
【００１０】
一方、各ヒータに投入されるエネルギーの変動要因として、一つのヘッドで同時に駆動されるヒータの数が変わることによるものが知られている。すなわち、記録データ等に応じて同時駆動されるヒータの数が変化すると、それによって生じる電圧効果が異なり、結果として各ヒータの駆動エネルギーが変化するためである。
【００１１】
この問題の対処の一つとして、従来は図１８に示すように、ヒータ８０２と電極パッドとの間、および駆動素子と電極パッドとの間の配線を複数に分割し、かつ、各共通電極配線９０２ａ、９０２ｂ、９０４ａ、９０４ｂについて配線抵抗値をほぼ等しくする構成が取られてきた（例えば特開平１０−４４４１６号公報）。この構成によれば、それぞれの共通電極配線について全てのヒータを駆動する時と、一つのヒータを駆動する時との電圧降下の差を小さくすることがでる。また、それぞれの共通電極配線に接続されるヒーターについて同時に駆動する数を一つのヒーターにすることによって、全部のヒータを駆動する時と一つのヒータを駆動する時との電圧ドロップの差をなくすことができ、各ヒータに対して常に一定の駆動エネルギーを投入することができる。
【００１２】
この構成は、ヒータを駆動する際に生ずる電圧効果のうち共通電極配線による電圧効果を小さくすることを前提とするものである。このため、従来は共通電極配線の幅をできるだけ大きくしてその配線抵抗を小さくし、その上で、図１８に示す共通電極配線の幅Ａ、Ｂのようにその配線の長さに応じて上記配線の幅を異ならせることにより各電極配線間の配線抵抗を等しくするものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら近年のインクジェット記録装置では、高解像度、高画質の画像を高速に得るため、複数のヒータを高密度で集積する記録ヘッドを用いるのが主流である。一方で記録ヘッド等の小型化の傾向があり、このように記録ヘッドのサイズを容易に大きくできないという制約の下で、従来のように電極パッドから各ヒータまでの電極配線の低抗値を配線の幅のみでほぼ等しく調整するのは非常に困難な状況となっている。
【００１４】
仮に、配線幅の調整のみで配線抵抗を等しくしようとする場合、基板のサイズが大きくなってしまうため、基板を形成するシリコンウエハーからえられる基板の数が減ることによるコストアップや、複数の基板をコンパクトに配設できないことによるヘッドの大型化を招くことになる。一方、例えば複数のヒータを時分割駆動する場合の時分割数を増して同時に駆動されるヒータの数を減少させ、これによって投入駆動エネルギーの変化自体を少なくすることも考えられるが、上述のように記録の高速化のため記録ヘッドは高い周波数で駆動されるのが一般的であり、時分割数を増すと駆動周期はさらに短いものとなる。この場合、駆動素子の応答性を考慮すると、この上さらに駆動パルス幅を小さくすることは困難であり、時分割数の増加にも限界がある。また、駆動制御プロセスの観点から、同時駆動するヒータの数に応じて、投入される駆動エネルギーの電圧降下分をパルス幅変調により補正することも考えられるが、この場合にはエネルギーを一定とする制御を行うための諭理回路が必要となり、製造コストが高くなるおそれがある。
【００１５】
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、記録ヘッドのサイズ増を招くことなく記録ヘッドにおける各電極配線の配線抵抗を等しくすることが可能なインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明では、インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法において、インクを吐出するための熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換体と、前記複数の電気熱変換体のうちのいくつかに共通に電力を供給する、複数の電極配線と、外部からの電力供給を受け、前記複数の電力配線の其々に接続する複数の電極パッドと、を備えたインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法であって、第一の電極配線層を設けた面を有する基板を用意する第一の工程と、前記第一の電極配線層の上に、第一のマスク材を設ける工程と、前記第一のマスク材が設けられた部分以外の前記第一の電極層をエッチングし、基板からの厚さが異なる第一部と第二部とを有する第二の電極配線層を形成する工程と、前記第二の電極配線層の前記第一部の一部と、前記第二の電極配線層の前記第二部の一部と、のそれぞれの上に、第二のマスク材を設ける工程と、前記第二の電極層の前記第二のマスク材が設けられた部分以外の部分をエッチングし、前記第二の電極層から、前記複数の電極配線を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
また、インクジェット記録ヘッドにおいて、上記インクジェット記録ヘッド用基板を備え、前記電気熱変換体が発生する熱エネルギーを利用してインクを吐出することを特徴とする。
【００１９】
さらに、インクジェットカートリッジにおいて、上記インクジェット記録ヘッド用基板を備え、前記電気熱変換体が発生する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と、該インクジェット記録ヘッドに供給するインクを収容するインク容器とを組み合わせたことを特徴とする。
【００２０】
さらに、インクジェット記録装置において、上記インクジェット記録ヘッドを用いて被記録媒体にインクを吐出して記録を行うことを特徴とする。
【００２１】
他の形態では、インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法において、インクを吐出するための熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換体と、前記複数の電気熱変換体のうちいくつかに共通に電力を供給する複数の電極配線と、外部からの電力供給を受け、前記複数の電力配線の其々に接続する複数の電極パッドと、を備えた、インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法であって、第一の電極配線層を設けた面を有する基板を用意する工程と、前記第一の電極配線と前記面との上に第二の電極配線層を形成する工程と、前記第二の電極配線層の前記第一の電極配線の上の部分全体と、前記第二の電極配線層の前記面の上の部分の一部と、にマスク材を設ける工程と、前記第二の電極配線層の前記マスク材から露出した個所をエッチングする工程と、を有することを特徴とする。
【００２３】
以上の構成によれば、複数の電極配線は少なくとも二種類の厚みを有して形成されるので、複数の電極配線相互の配線抵抗を等しくしようとする場合、配線層の厚みを異ならせることによってそれぞれの配線抵抗を調整することができる。そして、この調整を電極配線の幅のみによって行なう場合と比較して、基板においてより大きな電極配線の形成領域を必要とせずに済む。
【００２４】
【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。
【００２５】
なお、本発明を適用したインクジェット記録ヘッドにおける電極配線のいくつかの実施形態を説明する前に図１〜図５を参照して本発明の一実施形態にかかるインクジェット記録装置としてプリンタを例に挙げ説明する。
【００２６】
そして、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
［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２参照）とから構成される。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
また、上ケースＭ１００２の後部上面には、電源キー及びレジュームキーが押下可能に設けられると共に、ＬＥＤが設けられており、電源キーを押下すると、ＬＥＤ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。
【００３４】
［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。
【００３５】
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。
【００３６】
（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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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４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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、各記録素子に電力供給のための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（外部から）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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
（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Ｍ４００１を説明する。
【００４５】
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。
【００４６】
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（以下、コンタクトＦＰＣと称す）が設けられ、コンタクトＦＰＣ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。
【００４７】
ここでコンタクトＦＰＣ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はキャリッジＭ４００１の背面に搭載されたキャリッジ基板に接続されている。
【００４８】
（第１実施形態）
図６は本発明の一実施形態にかかわるインクジェット記録ヘッド用基板の主に電極配線を示す平面図である。また、図７は図６におけるａ−ａ′線断面を示し電極配線を含む膜（層）構造を模式的に示す図である。
【００４９】
本実施形態の基板１０１は基本的構成は図１８に示した従来例のものと同様であり、異なる点は各共通電極配線パターンにおいてそれぞれの幅を配線長に応じて変化させるとともに、その膜厚を変化させるものである。なお、本発明の適用にあたっては少なくとも各電極配線の膜厚を変化させるものであり、その膜厚の変化のみによって本発明の所定の目的を達成できる形態であっても良い。
【００５０】
図６において、基板１０１には、その略中央部にインク供給口１０２が形成され、その両側にそれぞれ複数の電気熱変換体（ヒータ）１０３が一列づつ形成される。それぞれの列は相互に配列ピッチの２分の１だけずらして配列される、いわゆる千鳥状配列を形成する。各ヒータ１０３は発熱低抗体とこれに電力を供給するための電極配線を有して構成されるものである。それぞれのヒータ１０３の一方の配線はヒータの配列において隣接する二つが、電源電位側共通電極１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄのいずれかと電気的に接続する。選択電極である他方の配線は、スイッチング素子としてのトランジスタなどからなる駆動素子１０８と接続し、さらに、駆動素子１０８はグランド（ＧＮＤ）側の共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄと接続する。電源電位側共通電極から上述した順序で接続される回路構成により、各ヒータ１０３を記録データに応じて選択的に駆動して対応する吐出口からインクを吐出することが可能となる。
【００５１】
電源電位側共通電極１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄおよびグランド側共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄのそれぞれは、電力供給のために付設された電極パッド１０７と接続し、これにより、それぞれ装置電源および接地回路と接続することができる。なお、グランド側共通電極配線１０５ａ〜１０５と駆動素子１０８とはスルーホール１０６によって接続されている。
【００５２】
上述した共通電極配線１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄおよびグランド側共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄは、それらの各配線長に対応して図６に示すようにそれぞれ幅Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有する。この幅は図１８に示した従来例のように、必ずしも配線が長いほど大きくなるものではなく、それぞれの膜厚と合せて得られるそれぞれの配線抵抗が各電極間で等しくなるように定められるものである。
【００５３】
図７はこの配線抵抗の調整を説明する図であり、図６におけるａ−ａ′線断面を示すものである。
【００５４】
図７に示すように、本実施形態では、ＧＮＤ側共通電極配線１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ（電源電位側１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄも同様）について２種類の膜厚ｔ１、ｔ２とし、これとそれぞれの電極配線の幅とを合せることにより電極パッド１０７から各ヒータまでの配線抵抗値をほぼ等しくしている。具体的には、配線長が最も長い共通電極１０５ｄの長さを４（比で表わしたもの、以下、幅および厚さについても同じ）とするとき、共通電極１０５ｃ、１０５ｂ、１０５ａの長さはそれぞれ３、２、１であり、このとき、幅をＤ＝２、Ｃ＝１．５、Ｂ＝１、Ａ＝１とするとともに、それぞれの共通電極の膜厚を電極１０５ｄ、１０５ｃについてはｔ２＝２とし、電極１０５ｂ、１０５ａについてはｔ１＝１とする。このように、それぞれの配線長に対応して幅および厚さを調整することにより各共通電極間の配線抵抗を略等しくすることができる（「幅×厚さ」と「配線長」の比を等しくする）。これに加え、配線抵抗値そのものを小さくすべく、具体的には共通電極配線がヒータ駆動の際の電圧効果に与える影響をできる限り小さくすべく共通電極配線の幅のみならず厚さについて調整するので、ヒータの同時駆動の構成において、駆動するヒータの数に拘わらずそれぞれのヒータに投入される電気エネルギーの差を小さくすることもできる。なお、上述した各共通電極の配線長４、３、２、１は、厳密には各電極配線が図６に示すように一様な形状を有していないため実際の長さには対応していないが、例えば上記ａ−ａ′線断面における幅および厚さを各電極配線について等しくしたときのそれぞれの抵抗値を換算した値とすることができる。
【００５５】
以上説明した本実施形態の共通電極パターンの構成によれば、図１８に示した従来例に比べ、同じ基板サイズであっても共通電極配線の特に配線抵抗の調整についてより自由度のある調整が可能となる。
【００５６】
換言すれば、図１３に示す比較例のように、従来例に従った幅のみの配線抵抗調整の場合には、共通電極配線膜の厚さｔは全て同じであるため、各電極配線の配線長に応じて幅を大きくする。このため、各電極配線の幅のトータルは１０となり、電極配線が占める領域のサイズが大きくなる。これに対し、本実施形態によれば、電極配線の幅のトータルは、６．５であり、従来例の０．６５倍のサイズの領域で共通電極の配置が可能となる。この結果、配線抵抗に起因する前述の問題を基板サイズを大型化することなく低コストで解消することが可能となる。また、本効果は、ヒータ数が増大し基板がインク供給口の長手方向に長くなればなるほど顕著となることは明らかである。
【００５７】
図６および図７に示した本実施形態の基板の製造方法は次の通りである。
【００５８】
本実施形態では、図７に示すように、シリコン（Ｓｉ）ウエハーから成る基体２０１上にＮＭＯＳプロセスにより駆動素子部１０８（図６参照）が作り込まれる。この駆動素子部は不図示の入力端子に基板外から入力される記録データ信号、クロック信号、パルス幅信号等に応じてヒータ１０３を駆動するものである。この基体上には、駆動素予部１０８を作り込む製造プロセス中に、熱酸化法、スパッタ法、ＣＶＤ法などによってＳｉＮ或いはＳｉ０２等から成る蓄熱層２０２が１７００ｎｍ，ＡＬ１配線層（不図示）が５００ｎｍの厚さでスパッタリング法にて形成される。次に、スパッタ法、ＣＶＤ法などによってＳｉＮ或いはＳｉ０２等から成る層間絶縁層２０３が１４００ｎｍの厚さで形成される。次いで、発熱低抗体層２０４としてＴａＮ或いはＴａＳｉＮ等から成る層を１５ｎｍ、さらに、電源電位側共通電極配線およびＧＮＤ側共通電極配線や電源電位側共通竃腺と各発熱抵抗体とを接続する個別の電極配線層を形成するための層としてＡＬ２層２０５を８００ｎｍスパッタリング或いは反応性スパッタリングにより連続形成する。
【００５９】
次に、フォトリソグラフィ法を用いて共通電極配線等のパターンを形成し、リアクティブイオンエッチング法で、電極配線層、発熱抵抗体層と連続的にエッチングを行う。次に、図８に示す工程に従って層２０５に対してパターニングおよびエッチングを複数回繰り返し、厚みの異なる共通電極配線層を形成する。本実施形態では、ｔ１＝４００ｎｍとｔ２＝８００ｎｍとする。そして、再びフォトリソグラフィ法により発熱部を露出させるために、ウエットエッチングによりＡＬ（アルミ）配線層を除去する。次に、保護膜としてスパッタ法、ＣＶＤ法などによって、ＳｉＮ或いはＳｉ０２等から成る絶縁膜２０６を１０００ｎｍ形成する、さらに耐キャビテーションおよび耐インク膜としてＴａ膜２０７を２３０ｎｍ必要に応じてパターニングを行いながら成膜する。以上により本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基板を製造することができる。
【００６０】
（第２実施形態）
図９は本発明の第二の実施形態にかかる共通電極の構成を示す図であり、図７と同様の断面を示すものである。
【００６１】
図９に示すように、本実施形態では、各共通電極の幅は等しく、厚さのみを配線長に応じて変化させたものである。すなわち、共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄそれぞれの配線長１、２、３、４に対して厚さをそれぞれ１、２、３、４とする。この場合、配線幅のトータルは４となり、各共通電極配線の配線抵抗を略等しくすることができるとともに、第１実施形態よりさらに電極配線領域のサイズを小さくすることができ、従来例の０．４倍のサイズとすることができる。また、この実施形態によっても、第１実施形態と同様、複数のヒータを同時駆動する構成においてその駆動数によらず各ヒータに投入される電力の差を小さくすることができる。なお、本実施形態の基板も第１実施形態と同様の工程で製造することができる。
【００６２】
（第３実施形態）
図１０は本発明の第三の実施形態にかかる共通電極配線の構成を示す図であり、図７と同様の断面を示すものである。
【００６３】
本実施形態は、各共通電極の厚さに関する構成は第１実施形態と同様であり、異なる点は、各電極を複数の層（積層）で形成し層数によってそれぞれの厚さを得るものである。具体的には、共通電極１０５ｃおよび１０５ｄについて二層構造とし、これによって必要な厚さｔ２を得る。
【００６４】
図１１は図１０に示した基板の製造方法を説明する図である。層間絶縁層の形成までは第一の実施例と同様に製造する（その図示は省略する）。次いで、図１１に示すように、共通電極配線１０５ｃおよび１０５ｄそれぞれの下層側を形成するための第一層５０１としてＡＬ層を４００ｎｍ、スパッタリング法或いは反応性スパッタリング法にて形成する。次に、フォトリソグラフィを用いて配線パターンを形成し、リアクティブイオンエッチング法でエッチングを行う。ここで、第一層（第１電極配線層）５０１のＡＬ層の表面状態（酸化など）によっては、次に形成される発熱低抗層との密着性を考慮して、表面に逆スパッタリングなどを施しても良い。
【００６５】
次いで、発熱抵抗層２０４としてＴａＮ或いはＴａＳｉＮ等から成る層を１５ｎｍ、共通電極配線１０５ｃおよび１０５ｄの上層側および共通電極配線１０５ａ、１０５ｂ、さらに電源電位側共通電極配線と各発熱低抗体層とを個別に接続する電極配線としてＡＬの第２層２０５（第２電極配線層）を４００ｎｍ、それぞれスパッタリング或いは反応性スパッタリングにより連続形成する。次に、フォトリソグラフィ法を用いて配線パターンを形成し、リアクティブイオンエッチング法で、電極配線層、発熱抵抗体層と連続的にエッチングを行う。なお、上記の説明では２つの層を有する場合を示したが、基板の設計により更に多くの層を持たせても良いことは勿論である。
【００６６】
さらに、再びフォトリソグラフィ法によりヒータ部を露出させるために、ウエットエッチングによりＡＬ層を除去し、次に保護膜としてスパッタ法、ＣＶＤ法などによって、ＳｉＮ或いはＳｉ０２等から成る絶縁膜２０６を１０００ｎｍ形成する。次に、耐キャビテーションおよび耐インク膜としてＴａ膜２０７を２３０ｎｍ必要に応じてパターニングを行いながら成膜することにより、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基板を製造することができる。
【００６７】
（第４実施形態）
図１２は、本発明の第四の実施形態にかかる共通電極配線の構成を示す図である。本実施形態の共通電極配線の構成は、上述した第２実施形態と同様のものである。異なる点は、各共通電極の厚さを、上記第３実施形態で示したように複数層構造とすることによって実現するものである。
【００６８】
製造方法は、上述した各実施形態で説明したものと同様であり、各電極の複数層のうち、下層側を形成するためのＡＬ層は図８に示す工程により形成され、その上に形成される配線層は図１１に示す工程によって形成することができる。
【００６９】
本実施形態によっても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
（その他の実施形態）
本発明のその他の実施形態として、図１〜図５を参照して説明したインクジェット記録装置およびインクジェット記録ヘッドの他の例を以下に説明する。
【００７１】
〈インクジェット記録ヘッド〉
図１４は、上述した各実施形態のインクジェット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他の構成例を示す斜視図であり、上記の実施形態と同様、サイドシュータータイプのインクジェット記録ヘッドに関するものである。
【００７２】
本実施形態の記録ヘッドは、上記各実施形態のいずれかの如く構成された基板上に液流路を形成する感光性樹脂をラミネートし、フォトリソグラフィー技術により流路壁１１０２を成型加工する。続いて、吐出口１１０３が形成されたオリフィスプレート１１０４を電鋳によって作製し、これを流路壁１１０２上に接着し、これにより、吐出口、液流路および液室が同時に形成される。最後に、インク供給管１１０５を基板１１０１のインク供給口に接着する。以上のように構成されるインクジェット記録ヘッドは、インクを収容する容器と組み合せてインクジェットカートリッジを構成することができ、特に、複数の色をそれぞれ収容するインク容器と、各色毎の基板とを組み合せてカラー記録を行うことのできるインクジェットカートリッジとすることができる。
【００７３】
なお、このインクを収容するインク容器には、各インクの消費後にインクを再充填して使用してもよい。このためには容器に液体注入口を設けておくことが望ましい。また、インクジェット記録ヘッドと液体容器とは一体であってもよく、または分離可能としてもよい。このようにして製造されたインクジェット記録ヘッドおよびインクジェットカートリッジでは、各ヒータに常に適切な駆動エネルギーが投入されるため、発泡を安定して行うことができ、これにより、寿命の長いインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【００７４】
〈インクジェット記録装置〉
図１５は、図１４に示したインクジェット記録ヘッドカートリッジを搭載したインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。図に示すように、記録装置のキャリッジＨＣは、インクを収容する液体タンク部１２０１とインクジェット記録ヘッド部１２０２とが着脱可能に形成されたヘッドカートリッジを搭載しており、被記録媒体搬送手段で搬送される記録紙等の被記録媒体１２０３の幅方向に往復移動する。
【００７５】
不図示の駆動信号供給手段からキャリッジ上の記録ヘッド部に駆動信号が供給されると、この信号に応じてインクジェット記録ヘッドから被記録媒体に対してインクが吐出される。また、本実施形態のインクジェット記録装置においては、被記録媒体搬送手段とキャリッジを駆動するための駆動源としてのモータ１２０４、駆動源からの動力をキャリッジに伝えるためのギア１２０５、１２０６、キャリッジ軸１２０７等を有している。
【００７６】
この記録装置およびこの記録装置で行うインク吐出によって、各種の被記録媒体に対してインクを吐出することで良好な画質の記録物を得ることができた。
【００７７】
図１６は、図１５に示す記録装置全体の制御構成を示すブロック図である。記録装置は、ホストコンピュータ１３０１より記録データを受ける。この記録データは記録装置の入力インタフェイス１３０２に一時保存されると同時に、記録装置内で処理可能なデータに変換され、ヘッド駆動信号供給手段を兼ねるＣＰＵ１３０３に入力される。ＣＰＵ１３０３はＲＯＭ１３０４に保存されている制御プログラムに基づき、ＣＰＵ１３０３に入力されたデータをＲＡＭ１３０５等の周辺ユニットを用いて処理し、吐出するデータ（画像データ）に変換する。また、ＣＰＵ１３０３はこの画像データを記録用紙上の適当な位置に記録するために、画像データの転送に同期して、記録用紙および記録ヘッドを移動する駆動用モータを制御する。画像データおよびモータ駆動データは、各々ヘッドドライバ１３０６とモータドライバ１３０７をそれぞれ介して、ヘッド１３０８および駆動モータ１３０９に伝達され、それぞれ制御されたタイミングで駆動され画像を形成する。
【００７８】
上述のような記録装置に適用でき、インク等の液体の付与が行われる被記録媒体としては、各種の紙やＯＨＰシート、コンパクトディスクや装飾板等に用いられるプラスチック材、布帛、アルミニュウムや銅等の金属材、牛皮、豚皮、人工皮革等の皮革材、木、合板等の木材、竹材、タイル等のセラミックス材、スポンジ等の三次元構造体等を対象とすることができる。また上述の記録装置として、各種の紙や０ＨＰシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コンパクトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラスチック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装置、皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行う木材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミックス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対して記録を行う記録装置、又布帛に記録を行う捺染装置等をも含むものである。またこれらのインクジェット記録装置に用いる吐出液としては、夫々の被記録媒体や記録条件に合わせた液体を用いればよい。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の電極配線は少なくとも二種類の厚みを有して形成されるので、複数の電極配線相互の配線抵抗を等しくしようとする場合、配線層の厚みを異ならせることによってそれぞれの配線抵抗を調整することができる。そして、この調整を電極配線の幅のみによって行なう場合と比較して、基板においてより大きな電極配線の形成領域を必要とせずに済む。
【００８０】
この結果、基板のサイズ増をもたらすことなく、配線抵抗の均一な基板を有したインクジェット記録ヘッド得ることができ、また、これにより、各ヒータに投入される駆動エネルギーに変動のないインクジェット記録ヘッドを得ることもできる。
【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】 本発明の一実施形態にかかるインクジェット記録ヘッド用基板の主に電極配線の構成を示す平面図である。
【図７】 本発明の第１実施形態にかかる記録ヘッド用基板における複数の電極配線の厚さの関係を示す断面図である。
【図８】 上記第１実施形態の電極配線の製造工程を示す図である。
【図９】 本発明の第２実施形態にかかる記録ヘッド用基板における複数の電極配線の厚さの関係を示す断面図である。
【図１０】 本発明の第３実施形態にかかる記録ヘッド用基板における複数の電極配線の厚さの関係を示す断面図である。
【図１１】 上記第３実施形態の電極配線の製造工程を示す図である。
【図１２】 本発明の第４実施形態にかかる記録ヘッド用基板における複数の電極配線の厚さの関係を示す断面図である。
【図１３】 比較例にかかる記録ヘッド用基板における複数の電極配線の厚さの関係を示す断面図である。
【図１４】 本発明を適用したインクジェット記録ヘッドの他の例を示す斜視図である。
【図１５】 本発明を適用したインクジェット記録装置の他の例を示す概略あ斜視図である。
【図１６】 上記他の例のインクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図である。
【図１７】 従来例にかかるインクジェット記録ヘッドの主に基板を示す斜視図である。
【図１８】 上記従来例に係る基板における主に電極配線を示す平面図である。
【符号の説明】
１０１、１１０１ 基板
１０２ インク供給口
１０３ 電気熱変換体（ヒータ）
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ 電源電位側共通電極配線
１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ ＧＮＤ側共通電極配線
１０６ スルーホール
１０７ 電極パッド
１０８ 駆動素子部
２０２ 蓄熱層
２０３ 層間絶縁層
２０５ ＡＬ第２層
２０６ 絶縁保護膜
２０７ 耐インク膜
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
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 (2)

1. インクを吐出するための熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換体と、
   前記複数の電気熱変換体のうちのいくつかに共通に電力を供給する、複数の電極配線と、
   外部からの電力供給を受け、前記複数の電力配線の其々に接続する複数の電極パッドと、
   を備えたインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法であって、
   第一の電極配線層を設けた面を有する基板を用意する第一の工程と、
   前記第一の電極配線層の上に、第一のマスク材を設ける工程と、
   前記第一のマスク材が設けられた部分以外の前記第一の電極層をエッチングし、基板からの厚さが異なる第一部と第二部とを有する第二の電極配線層を形成する工程と、
   前記第二の電極配線層の前記第一部の一部と、前記第二の電極配線層の前記第二部の一部と、のそれぞれの上に、第二のマスク材を設ける工程と、
   前記第二の電極層の前記第二のマスク材が設けられた部分以外の部分をエッチングし、前記第二の電極層から、前記複数の電極配線を形成する工程と、
   を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
2. インクを吐出するための熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換体と、
   前記複数の電気熱変換体のうちいくつかに共通に電力を供給する複数の電極配線と、
   外部からの電力供給を受け、前記複数の電力配線の其々に接続する複数の電極パッドと、
   を備えた、インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法であって、
   第一の電極配線層を設けた面を有する基板を用意する工程と、
   前記第一の電極配線と前記面との上に第二の電極配線層を形成する工程と、
   前記第二の電極配線層の前記第一の電極配線の上の部分全体と、前記第二の電極配線層の前記面の上の部分の一部と、にマスク材を設ける工程と、
   前記第二の電極配線層の前記マスク材から露出した個所をエッチングする工程と、
   を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。

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