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Die
Erfindung betrifft einen für
ein Tintenstrahlgerät
verwendeten Tintenstrahlkopf zum Aufzeichnen auf einem Aufzeichnungsträger durch
den Ausstoß von
Tinte, der mit Heizelementen versehen ist, die zum Ausstoß von Tinte
verwendete Energie erzeugen, sowie mit MOS-Transistoren, die den
Heizelementen elektrische Energie zuführen. Die Erfindung betrifft
außerdem
ein Kopfsubstrat, eine Tintenstrahlpatrone und ein Tintenstrahlgerät.
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Ein
Tintenstrahlkopf, der auf einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät befestigt
ist, ist mit einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen zum Ausstoß von Tinte,
einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer
für das
einstweilige Aufbewahren von an jede der Ausstoßöffnungen zuzuführende Tinte
sowie mit Tintenpfaden versehen, welche die gemeinsame Flüssigkeitskammer
und jede der Ausstoßöffnungen
verbinden. In jedem dieser Tintenpfade ist ein Heizelement (elektrothermisches
Wandlerelement) zum Erzeugen von Energie ausgebildet, die zum Ausstoßen der
Tinte verwendet wird. Die Heizelemente sind auf einem Substrat aus
Silizium oder dergleichen angeordnet, und sie sind auf dem Substrat
mit MOS-Transistoren, welche als Ansteuerungselement für die Zufuhr
von elektrischer Energie an die Heizelemente dienen, zusammen mit
Leiterbahnen und anderem ausgebildet. Mit einer Struktur dieser
Art wird die der gemeinsamen Flüssigkeitskammer
zugeführte
Tinte in jeden der Tintenpfade induziert, und darin durch den Meniskus
gehalten, der in jeder der Ausstoßöffnungen ausgebildet wird,
wenn ein Aufzeichnungsvorgang ausgeführt wird. In diesem Augenblick
werden die Heizelemente selektiv angesteuert, um ein Filmsieden
zu bewirken und Luftblasen in den jeweiligen Tintenpfaden zu erzeugen.
Mit der Entwicklung derartiger Luftblasen wird Tinte jeweils aus
den Ausstoßöffnungen
ausgestoßen.
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2 zeigt
ein Beispiel für
eine derartige Heizelementansteuerungsschaltung. 2 zeigt
ein Blockschaltbild, das die Struktur einer Heizelementansteuerungsschaltung
für den
bekannten Tintenstrahlkopf darstellt.
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In 2 ist
ein Ende eines Heizelementes 201, das Energie für den Ausstoß von Tinte
erzeugt, mit einer ersten Energieversorgungsleitung 205 verbunden,
die als Zufuhrquelle einer gegebenen elektrischen Energie für jedes
der Heizelemente 201 dient. Das andere Ende des Heizelementes 201 ist mit
der Drainelektrode (D) eines MOS-Transistors 202 verbunden,
der die an das Heizelement zuzuführende
elektrische Leistung steuert. Die Sourceelektrode (S) des MOS-Transistors
ist mit dem Massepotential 210 verbunden, und eine Senkschaltung 211 ist
mit einer Gateelektrode (G) verbunden, an die Spannungen zum Steuern
des An- und Aus-Betriebs des MOS-Transistors
angelegt werden. Die Senkschaltung 211 senkt und gibt die
Spannung aus, die von der Zwischenspeicherschaltung 203 ausgegeben
wurde, die nachstehend beschrieben ist, so dass eine Spannung angelegt
wird, welche den Durchlasswiderstand des MOS-Transistors hinreichend klein ausbildet.
Auch der Senkschaltung 211 wird elektrische Energie von
einer zweiten Energieversorgungsleitung 212 zugeführt.
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Ein
Schieberegister 204 ist eine Schaltung, um einstweilen
Bilddaten zum Aufzeichnen für
die Zufuhr von elektrischer Energie an jedes der Heizelemente 201 zu
halten. An dem Eingangsanschluss 207 für einen Übertragungstakt wird der übertragende
Takt (CLK) eingegeben. An den Bilddateneingangsanschluss 206 werden
Bilddaten (DATA) in der Form von seriellen Daten eingegeben und
an das Schieberegister 204 übertragen.
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Die
Ausgänge
des Schieberegisters 204 sind mit den Zwischenspeichern
jeweils entsprechend den Heizelementen 201 verbunden. Jede
der Zwischenspeicherschaltungen 203 speichert und hält Bilddaten
pro entsprechendem Heizelement 201, und zwischenspeichert
Bilddaten gemäß dem von dem
Zwischenspeichersignaleingabeanschluss 208 einzugebenden
Zeitablaufsignal (LT). Außerdem
sind die Senkschaltungen 211 mit jedem Ausgang der Zwischenspeicherschaltungen 203 jeweils
durch Schalter 209 verbunden. Die Eingabe und das Abschneiden
von Signalen werden durch das An- und Ausschalten der jeweiligen
Schalter 209 gesteuert.
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Diese
Bilddaten (DATA), Übertragungstakte (CLK)
und Zeitablaufsignale (LT) werden von einer für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät bereitgestellten
(nicht gezeigten) Steuerbaugruppe übertragen.
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Unter
Bezugnahme auf die 3, 4 und 5 wird
nachstehend die Grundstruktur eines MOS-Transistors 202 beschrieben,
der die Zufuhr von elektrischer Energie an ein Heizelement 201 steuert.
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3 zeigt
eine Draufsicht, welche die Entwurfsstruktur des in 2 dargestellten
MOS-Transistors zeigt. 4 zeigt eine Schnittansicht
des MOS-Transistors entlang der Linie 4-4 aus 3. Außerdem zeigt 5 eine
strukturelle Schnittansicht, die einen unabsichtlich auf dem in 3 dargestellten
MOS-Transistor ausgebildeten parasitären Transistor zeigt. Diesbezüglich zeigt 5 eine Schnittansicht,
die ein Beispiel darstellt, bei dem ein N-Kanal-MOS-Transistor gezeigt
ist. In 3 ist der aktive Bereich 301 ein
Halbleitersubstrat, bei dem MOS-Transistoren 202 entsprechend
jedem der Heizelemente 201 ausgebildet sind. Auf diesem
Bereich sind die dotierenden Schichten, welche der Sourcebereich
(S) 303 bzw. der Drainbereich (D) 304 werden,
mit einer Elektrode aus Polysilizium oder dergleichen alternierend
ausgebildet, welche die zwischen jedem Source- und Drainbereich
angeordnete Gateelektrode (G) 302 wird. Gemäß 3 ist
der MOS-Transistor 202 durch die Bauteilsegmente mit zwei
Gateelektroden 302, zwei Sourcebereichen 303 und
einem Drainbereich 304 strukturiert, damit dessen Stromzufuhrbefähigung bezüglich des
Heizelementes 201 verbessert wird. Der Sourcebereich 303 wird
jedoch durch die benachbarten Bauteilsegmente jeweils gemeinsam
benutzt.
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Außerdem ist
außerhalb
des aktiven Bereichs 301 jede Kontakteinheit 305 angeordnet,
um das Potential des Rückgateelektrodenbereichs
zu fixieren. Gemäß 4 ist
eine Oxidschicht 405 als Isolationsschicht auf der Oberfläche des
aktiven Bereichs 301 ausgebildet, der als Halbleitersubstrat
für jeden
der MOS-Transistoren 202 dient. Auf der Oxidschicht 405 ist
jede Elektrode als Gateelektrode 302 ausgebildet. Der Sourcebereich 309 und
der Drainbereich 304, welche die jeweiligen Dotierschichten ausbilden,
sind nahe der Oberfläche
des aktiven Bereichs mit der Oxidschicht 405 dazwischen
angeordnet, und sie sind mit Hilfe von (nicht gezeigten) Elektroden
extern elektrisch verbunden. Dabei wird der Bereich, wo der Sourcebereich 303 und
der Drainbereich 304 nicht bereitgestellt sind, der Rückgatebereich
(401).
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Gemäß 5 ist
auf dem Rückgatebereich 501,
der als p-Halbleitersubstrat
dient, eine Oxidschicht 506 als Isolationsschicht ausgebildet.
Auf der Oxidschicht 506 ist jeder der Gatebereiche 502 durch eine
aus Polysilizium oder dergleichen ausgebildete Elektrode angeordnet.
Nahe der Oberfläche
des Rückgatebereichs 501 sind
der Sourcebereich 503 und der Drainbereich 504,
die durch einen N+-Halbleiter ausgebildet
sind, und die durch einen P+-Halbleiter
ausgebildete Kontakteinheit 505 angeordnet, welche als
Herausführungselektrode
von dem Rückgatebereich
dient, wobei die Oxidschicht dazwischen angeordnet ist.
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Der
Drainbereich 504 ist mit einer ersten Energieversorgungsleitung
durch ein Heizelement 501 verbunden. Eine Energieversorgungsspannung
VH ist daran angelegt. Außerdem sind
sowohl der Sourcebereich 503 als auch die Kontakteinheit 505 mit dem
Massepotential verbunden.
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Dabei
wird auf dem vorstehend beschriebenen Rückgatebereich 501 unabsichtlich
ein parasitärer
Transistor 510 (lateraler bipolarer NPN-Transistor) äquivalent
ausgebildet, wobei der Sourcebereich 503 dessen Emitter
E, der Rückgatebereich 501 dessen
Basis B und der Drainbereich 504 dessen Kollektor C ausbilden.
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Jede
Kontakteinheit 505 ist angeordnet, um das Potential des
Rückgatebereichs 401 zu
fixieren, und durch Anlegen einer gegebenen Spannung an die Kontakteinheit 505 wird
es möglich,
die Schwellenwertspannung Vth auf einen
gewünschten
Pegel stabil zu fixieren, um den MOS- Transistor 202 anzuschalten.
Dabei ist diesbezüglich
die Kontakteinheit 505 mit dem Massepotential verbunden.
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Für einen
auf ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät befestigten Tintenstrahlkopf
ist es wünschenswert,
einen kleineren Halbleiterchip auszubilden, der in der Lage ist,
jedem der Heizelemente eine größere elektrische
Energie zu geben. Diesbezüglich
ist die Entwurfsstruktur des MOS-Transistors 202 derart, wie
es in 3 gezeigt ist, wobei der Gatebereich 302,
der Sourcebereich 303, und der Drainbereich 304 in
einer Streifenkonfiguration auf dem aktiven Bereich 301 ausgebildet
sind, damit die Stromzufuhrbefähigung
jedes MOS-Transistors verbessert wird. Folglich sind die bekannten
Kontakteinheiten 305 an Orten außerhalb des aktiven Bereichs 301 angeordnet.
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Wenn
die MOS-Transistoren für
einen Tintenstrahlkopf gemäß vorstehender
Beschreibung betrieben werden, ist die an jedes der Heizelemente
zuzuführende
elektrische Energie umso größer, je
höher die
Spannung ist, die an die Drainelektrode angelegt wird, das heißt je höher die
Energieversorgungsspannung VH ist. Daher
wird ermöglicht,
einen besseren Tintenstrahlkopf zu erhalten.
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Falls
jedoch die Energieversorgungsspannung erhöht wird, arbeiten die parasitären Transistoren
gleichzeitig mit den MOS-Transistoren. Folglich begegnet man dem
Problem, dass ein exzessiver Strom zwischen dem Sourcebereich und
dem Drainbereich ungesteuert fließt und die Zerstörung eines Heizelementes
verursacht.
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Der
Grund hierfür
ist, dass bei einer Betriebsweise mit dem Anlegen einer hohen Energieversorgungsspannung
an den Drainbereich eine Stoßionisation
an dem Übergang
zwischen dem Drainbereich und dem Rückgatebereich gemäß 5 stattfindet, und
ein unbeabsichtigtes Elektron-Loch-Paar erzeugt wird. Das somit
erzeugte Elektron wird aus einer (nicht gezeigten) Drainelektrode
herausgeführt, und
das Loch wird aus einer (nicht gezeigten) Kontaktelektrode über den
Rückgatebereich
herausgeführt.
An diesem Übergang
tritt ein Potentialunterschied zwischen dem Sourcebereich und dem
Rückgatebereich
aufgrund des Widerstandes zwischen dem Rückgatebereich und der Kontakteinheit
auf. Dann wird zwischen dem Emitter und der Basis des parasitären Transistors
eine Durchlassvorspannung angelegt. Somit arbeitet der parasitäre Transistor, und
nach alledem kann ein großer
Strom fließen.
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Insbesondere
sind gemäß der bekannten Struktur
eines MOS-Transistors
die Kontakteinheiten getrennt von den Source- und Drainbereichen des MOS-Transistors
angeordnet. Folglich wird der Widerstandswert zwischen dem Rückgatebereich
und jeder Kontakteinheit größer, was
den Betrieb des parasitären
Transistors erleichtert.
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Nachstehend
wird der Nachteil beschrieben, falls die parasitären Transistoren gemäß vorstehender
Beschreibung arbeiten.
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Die 6A und 6B stellen
das Eingangssignal bzw. den Heizelementstrom bei einer normalen
Betriebsweise dar. Wenn der in 2 gezeigte
Schalter 209 angeschaltet wird, werden die in der Zwischenspeicherschaltung
zum Ansteuern eines Heizelementes gehaltenen Daten an die Senkschaltung
bezüglich
des Bits übertragen,
von dem Strom zum Heizelement fließt. Dann wird der MOS-Transistor 202 angeschaltet,
damit Strom zu dem Heizelement fließen kann. Gemäß den 6A und 6B ist
an diesem Übergang
der Zusammenhang zwischen dem Eingangssignal an den Schalter 209 und
dem an das Heizelement 201 fließenden Strom derart, dass der
Strom an das Heizelement 201 lediglich während der
Zeitdauer fließt,
in der das Signal dem Schalter 209 eingegeben wird.
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Gemäß vorstehender
Beschreibung wird der parasitäre
Transistor durch die Erzeugung eines durch die Stoßionisation
unabsichtlich hervorgebrachten Elektron-Loch-Paares dazu gebracht, zu arbeiten.
Die Stoßionisation
findet am intensivsten unter der Bedingung statt, dass eine hohe
Spannung an den Drainbereich angelegt wird, während eine niedrige Spannung
von ungefähr
1 bis 2 V an den Gatebereich angelegt wird. In 7A bezeichnet
das Bezugszeichen X den vorgespannten Zustand, bei dem die Stoßionisation
am intensivsten wird.
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Daher
arbeitet der parasitäre
Transistor am leichtesten, wenn der MOS-Transistor seinen Zustand
von An nach Aus ändert.
Dabei ist der Zusammenhang zwischen dem Eingangssignal an dem Schalter 209 und
dem an das Heizelement 20 fließenden Strom so, wie es in
den 7A und 7B dargestellt
ist.
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Wenn
nach 7B der parasitäre
Transistor bei Bezugszeichen Y arbeitet, fließt ein exzessiver Strom ungesteuert,
nachdem der Eingangsschalter ausgeschaltet wird, und im schlimmsten
Fall wird die Zerstörung
eines Heizelementes verursacht, wie durch das Bezugszeichen Z angedeutet
ist.
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Davon
abgesehen wird gewürdigt,
dass die Druckschrift EP-A-0
574 911 als frühere
Anmeldung des vorliegenden Anmelders eine Halbleitervorrichtung
mit Transistoren offenbart, wobei jeder Transistor eine erste Leitungsart eines
ersten Halbleiterbereichs mit einem ersten Hauptelektrodenbereich, eine
zweite Leitungsart eines zweiten Halbleiterbereichs mit einem Kanalbereich,
der in dem ersten Halbleiterbereich bereitgestellt ist, einen zweiten Hauptelektrodenbereich,
der in dem zweiten Halbleiterbereich bereitgestellt ist, und eine
Gateelektrode auf dem durch eine Gateisolationsschicht zwischen dem
ersten und dem zweiten Hauptelektrodenbereich erstreckenden Kanalbereich
aufweist. Ein Abschnitt des ersten Hauptelektrodenbereichs, der
den Kanalbereich kontaktiert, ist ein Hochwiderstandsbereich. Die
Halbleitervorrichtung weist außerdem
vergrabene Elementisolationsbereiche auf, welche das Auftreten von
Durchzündungsvorgängen und
Vogelschnäbeln
in der Vorrichtung vermeiden.
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Darüber hinaus
offenbart die Druckschrift EP-A-0 566 262 einen Feldeffekttransistor
entweder mit oder ohne einen leicht dotierten N-Drainbereich, der
einen relativ leitfähigen
tiefen P-Körperkontaktsourcestopfen
zum Reduzieren eines parasitären Widerstands
unter einem N+-Sourcebereich umfasst, damit ein parasitärer Bipolartransistor
daran gehindert wird, durchzuzünden,
wenn die Spannung zwischen der Drainelektrode und der P-Wanne sich rasch ändert. In
einem leicht dotierten Drainbereich erstreckt sich ein N+-Sourcebereich in eine P-Wanne von einer
unteren Oberfläche
der P-Wanne, und ein N-Drainbereich erstreckt sich in die P-Wanne,
so dass der N+-Sourcebereich und der N–-Drainbereich durch
einen Kanalbereich getrennt sind. Ein N+-Drainkontaktbereich
erstreckt sich in den leichtdotierten N–-Drainbereich
in einer Tiefe, die kleiner als die Tiefe des N–-Drainbereichs
ist, so dass ein Abschnitt des N–-Drainbereichs
den N+-Drainkontaktbereich von dem Kanal
und von der darunterliegenden P-Wanne trennt. Ein tiefer P-Körperkontaktsourcestopfenbereich
erstreckt sich in die P-Wanne an einer Stelle unter der Sourceelektrode,
so dass der tiefe P-Körperkontaktsourcestopfenbereich
sich zu dem Kanalbereich zumindest teilweise unter dem N+-Sourcebereich erstreckt. Eine Gateisolationsschicht
wird auf der oberen Oberfläche
des Substrats über
dem Kanalbereich angeordnet, und eine Gateelektrode wird über der
isolierenden Schicht angeordnet, so dass die Gateelektrode über dem
Kanalbereich liegt.
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Die
Erfindung erfolgte in Anbetracht des Nachteils, dem man bei den
bekannten Techniken begegnet, wie es vorstehend beschrieben ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tintenstrahlkopf
und ein mit MOS-Transistoren versehenes Kopfsubstrat bereitzustellen,
die den Betrieb eines unabsichtlichen parasitären Transistors nicht erlauben,
der in einer Heizelementzerstörung
resultiert, was eine Fehlfunktion des Tintenstrahlkopfes oder das
Ausüben
einer unvorteilhaften Last verursacht, und außerdem eine Tintenstrahlpatrone
und ein Tintenstrahlgerät
bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe gemäß den beigefügten unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
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Vorteilhafte
Abwandlungen sind in den beigefügten
abhängigen
Patentansprüchen
angegeben.
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1 zeigt
eine Draufsicht der Entwurfsstruktur eines für einen erfindungsgemäßen Tintenstrahlkopf
verwendeten MOS-Transistors.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild der Struktur einer Heizelementansteuerungsschaltung
für einen bekannten
Tintenstrahlkopf.
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3 zeigt
eine Draufsicht der Entwurfsstruktur des in 2 dargestellten
MOS-Transistors.
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4 zeigt
eine Schnittansicht des MOS-Transistors entlang der Linie 4-4 aus 3.
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5 zeigt
eine Schnittansicht der Struktur zur Darstellung eines unabsichtlich
auf dem in 3 dargestellten MOS-Transistors
ausgebildeten parasitären
Transistors.
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6A zeigt
eine Ansicht eines Eingangssignals bei einem Normalbetrieb, und 6B zeigt eine
Ansicht eines Heizelementstroms bei dem Normalbetrieb.
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7A zeigt
eine Ansicht eines Eingangssignals, wenn ein parasitärer Transistor
arbeitet, und 7B zeigt eine Ansicht eines
Heizelementstroms, wenn ein parasitärer Transistor arbeitet.
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8A zeigt
eine Schnittansicht der Struktur des MOS-Transistors entlang der Linie 8A-8A
aus 1, und 8B zeigt
eine Schnittansicht der Struktur des MOS-Transistors entlang der Linie 8B-8B
aus 1.
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9A zeigt
eine Schnittansicht der Struktur des MOS-Transistors entlang der Linie 9A-9A
aus 1, und 9B zeigt
eine Schnittansicht der Struktur des MOS-Transistors entlang der Linie 9B-9B
aus 1.
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10 zeigt
eine teilweise aufgebrochene Perspektivansicht eines Tintenstrahlkopfes
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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11 zeigt
eine Perspektivansicht einer Tintenstrahlpatrone gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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12 zeigt
eine Perspektivansicht des Hauptteils eines Tintenstrahlgerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Nachstehend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung
beschrieben.
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Die
für den
erfindungsgemäßen Tintenstrahlkopf
bereitgestellten MOS-Transistoren werden als Elemente für die Zufuhr
von elektrischer Leistung an die Heizelemente des Tintenstrahlkopfs
wie im Stand der Technik zugeführt.
Lediglich deren Struktur unterscheidet sich vom Stand der Technik.
Bei der nachstehenden Beschreibung ist daher die Struktur des für den erfindungsgemäßen Tintenstrahlkopfs
verwendeten MOS-Transistors beschrieben. Die Beschreibungen des
Tintenstrahlkopfs und der Heizelementansteuerungsschaltung sind
jedoch weggelassen.
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1 zeigt
eine Draufsicht der Entwurfsstruktur eines für einen erfindungsgemäßen Tintenstrahlkopf
verwendeten MOS-Transistors. In 1 ist der
aktive Bereich 1 ein Halbleiterbereich, auf dem MOS-Transistoren
jeweils entsprechend der Heizelemente ausgebildet sind. Dotierschichten,
welche die Sourcebereiche 3 (S) und die Drainbereiche 4 (D) werden,
sind abwechselnd ausgebildet, wobei jede der Elektroden die Gatebereiche 2 (G)
werden, die dazwischen angeordnet sind. Gemäß 1 umfasst der MOS-Transistor
jedes der Bauteilsegmente mit zwei Gatebereichen 2, zwei
Sourcebereichen 3 und einem Drainbereich 4, damit
dessen Stromzufuhrbefähigung
bezüglich
eines Heizelementes verbessert wird. Jeder Sourcebereich 3 wird
jedoch zur Verwendung durch jedes der benachbarten Bauteilsegmente jeweils
gemeinsam benutzt.
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Außerdem sind
für jeden
Sourcebereich 3 Kontaktbereiche 5 ausgebildet,
um in dem Rückgatebereich
erzeugte Elektronen oder Löcher
herauszuziehen.
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8A zeigt
eine Schnittansicht des in 1 dargestellten
MOS-Transistors entlang der Linie 8A-8A darin. 8B zeigt
eine Schnittansicht des in 1 dargestellten
MOS-Transistors entlang der Linie 8B-8B. In den 8A und 8B sind
dieselben Teile, die auch in 1 erscheinen,
mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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8A zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie 8A-8A, wobei dieselbe Struktur wie in 4 gezeigt
ist, die den Stand der Technik darstellt.
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8B zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie 8B-8B aus 1,
wobei die Struktur gezeigt ist, bei der die in 8A dargestellten
Sourcebereiche 3 durch die (in 8B mit
den Bezugzeichen BC bezeichneten) Kontakteinheiten 5 zum
Herausführen von
in dem Rückgatebereich
erzeugten Elektronen oder Löcher
ersetzt sind.
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9A zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie 9A-9A aus 1.
Die Kontakteinheiten 5 auf dem vorstehend beschriebenen
Rückgatebereich sind
auf den Sourcebereichen mit einer willkürlichen Rate ausgebildet, wie
es in 9A gezeigt ist. Im Falle eines
N-Kanal-MOS-Transistors
sind beispielsweise p-Kontaktbereiche 5, in die Bor oder
ein anderer Dotierstoff dotiert ist, an willkürlichen Stellen innerhalb des
N-Sourcebereichs mit As (Arsen), P (Phosphor) oder einem anderen
darin dotierten Dotierstoff ausgebildet, der auf dem p-Rückgatebereich 6 mit
B (Bor) oder einem anderen darin dotierten Dotierstoff ausgebildet
ist.
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Diese
Sourcebereiche 3 und Kontaktbereiche 5 sind mit
der ersten Al-Leiterbahn 10 durch die Kontaktlöcher 8 verbunden.
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In 9A bezeichnet
das Bezugszeichen 7 einen mittels eines CVD-Vorgangs unter
Verwendung von PSG, BPSG, oder dergleichen ausgebildeten Oxidschichtbereich;
das Bezugszeichen 9 bezeichnet einen LOCOS-Bereich; und
das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine mittels eines CVD-Vorgangs unter Verwendung
von SiO, SiN oder dergleichen ausgebildete Zwischenschicht.
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9B zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie 9B-9B aus 1.
Um dabei den Fall eines N-Kanaltransistors zu beschreiben, sind
N-Drainbereiche 4, in die As (Arsen), P (Phosphor) oder
ein anderer Dotierstoff dotiert ist, innerhalb des p-Rückgatebereichs 6 ausgebildet.
Die Drainbereiche 4 sind mit der ersten Al-Leiterbahn 10 durch
die Kontaktlöcher 10 verbunden,
und mittels Durchverbindungen 15 sind diese weiter mit
einer durch TaN ausgebildeten Heizelementschicht und mit der geschichteten Leiterbahn
einer zweiten Al-Leiterbahn 13 ebenso verbunden.
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Der
Heizelementbereich 14 ist durch Entfernen von lediglich
der Al-Schicht auf gewünschten
Bereichen der Heizelementschicht 12 wie auch der zweiten
Al-Leiterbahn 13 ausgebildet.
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Mit
der gemäß vorstehender
Beschreibung angeordneten Struktur findet die Stoßionisation
an dem Übergang
zwischen dem Drainbereich 4 und dem Rückgatebereich statt (vergleiche 8A und 8B),
falls die an den Drainbereich 4 angelegte Energieversorgungsspannung
gemäß vorstehender Beschreibung
hoch ist, und dann werden Elektron-Loch-Paare erzeugt.
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Gemäß den 1, 8A und 8B werden
die somit erzeugten Elektronen oder Löcher an den Orten nahe den
Stellen herausgeführt,
wo diese erzeugt werden, falls die Kontakteinheiten 5 auf
einem Teil jedes Sourcebereichs 3 angeordnet sind. Folglich
wird der Widerstandswert zwischen dem in dem Rückgatebereich unabsichtlich
ausgebildeten parasitären
Transistor und jeder Kontakteinheit kleiner, und die Potentialdifferenz
zwischen Ihnen wird ebenso kleiner, womit der Betrieb jedes parasitären Transistors
unterdrückt
wird.
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Hierbei
ist die unterdrückende
Wirkung auf den Betrieb eines parasitären Transistors umso größer, je
größer das
Verhältnis
der Fläche
der Kontakteinheit 5 zu der Fläche des Sourcebereichs 3 ist.
Die Fläche
des Sourcebereichs 3 wird jedoch unvermeidlich beschnitten,
was zu dem Problem führt,
dass die Stromzufuhrbefähigung
bezüglich
eines Heizelementes verringert wird, was sich als eine Last für den MOS-Transistor
darstellt.
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Daher
ist es nötig,
den MOS-Transistor so zu strukturieren, dass kein parasitärer Transistor
leicht betrieben wird, während
die Reduktion der Stromzufuhrbefähigung
verringert wird.
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Gemäß den durch
den vorliegenden Anmelder ausgeführten
Experimenten ist es möglich,
die Spannung, bei der ein parasitärer Transistor zu arbeiten
beginnt, von 30 V, was unter Verwendung der bekannten Struktur eingestellt
werden kann, auf ungefähr
38 V unter Verwendung der Struktur des vorliegenden Ausführungsbeispiels
zu erhöhen,
indem ungefähr
10 Kontakteinheiten 5 angeordnet werden, deren eine Seite
jeweils 10 μm
an einem MOS-Transistor
liegt, dessen Gatebreite 1000 μm
beträgt.
Dabei ist es außerdem
möglich,
die Reduktion der Ansteuerungsleistung bei ungefähr 3% zu halten.
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Folglich
kann der unbeabsichtigte Betrieb von parasitären Transistoren unterdrückt werden,
indem auf einem Teil jedes Sourcebereichs 3 die Kontakteinheiten
angeordnet werden, welche die auf dem Rückgatebereich erzeugten Elektronen
oder Löcher
herausziehen. Dabei werden die Heizelemente davor bewahrt, durch
die Last zerstört
zu werden, die durch den Betrieb eines beliebigen der parasitären Transistoren
verursacht werden kann.
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10 ist
eine Ansicht, die einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt. Dieser Kopf umfasst eine Basisbaugruppe 21 mit
darauf angeordneten Ausstoßenergieerzeugungselementen 22;
eine Dachplatte 23, die Flüssigkeitspfade 25 ausbildet,
die mit Öffnungen
(Ausstoßöffnungen) 24 leitend
verbunden sind, eine Flüssigkeitskammer 26;
und zwischen der Dachplatte und der Basisbaugruppe geklemmte Passagenwandelemente 28 zum
Ausbilden der Flüssigkeitspfade
entsprechend den jeweiligen Energieerzeugungselementen 22.
Die Basisbaugruppe 21 ist durch Ausbilden der Ausstoßenergieerzeugungselemente 22 aus
Tantalnitrid oder dergleichen und Paaren von Aluminiumelektroden 22a durch
die bekannten Einrichtungen der Fotolithographie auf einem Siliziumsubstrat
erzeugt. Auf deren Oberfläche
ist eine elektrische Isolationsschicht aus SiO2,
SiC, Si3N4 oder
dergleichen ausgebildet, die durch eine aus einer Tantal-Schicht
oder dergleichen zur Vermeidung von Schäden (wie etwa eine Aushöhlungserosion)
an den Ausstoßenergieerzeugungselementen
aufgrund von mechanischen Schockeinwirkungen beim Ausstoß von Aufzeichnungsflüssigkeit
ausgebildete Schutzschicht bedeckt ist. Außerdem ist für die Dachplatte 23 ein
Zufuhreinlass 27 angeordnet, um Tinte oder eine andere
Aufzeichnungsflüssigkeit
an die Flüssigkeitskammer 26 zuzuführen.
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11 zeigt
eine Perspektivansicht der äußeren Erscheinung
einer Tintenstrahlpatrone gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Die
Tintenstrahlpatrone 31 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist auf dem Laufschlitten für
ein (nicht gezeigtes) Tintenstrahlgerät in einem darauf positionierten
Zustand befestigt, und zum Senden und Empfangen von elektrischen
Signalen an und von dem Tintenstrahlgerät angeordnet. Der Hauptteil
der Tintenstrahlpatrone 31, die lösbar auf dem Laufschlitten
befestigt ist, umfasst einen Tintenstrahlkopf 11; ein Kopfhalteelement 32 zum
Halten dieses Tintenstrahlkopfs 11; einen Pressblock 33 zum
Pressen des Tintenstrahlkopfs 11 an das Kopfhalteelement 32;
einen Tintentank 34 zur Aufbewahrung von Tinte; sowie eine
Abdeckung 35 zum luftdichten Verschließen des Inneren des Tintentanks 34.
Für den
Tintentank 34, der einen Hauptabschnitt der Tintenstrahlpatrone 31 einnimmt,
ist eine Luftdurchlassöffnung 36 zum
Aufrechterhalten des Atmosphärendrucks
im Tintentank 34 ausgebildet.
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Der
Tintenstrahlkopf 11 mit einer Vielzahl von zum Ausstoß von Tinte
ausgebildeten Tintenausstoßöffnungen 24 ist
derart strukturiert, dass er dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
entspricht. Dieser Tintenstrahlkopf 11 ist an das Kopfhalteelement 32 mittels
des Pressblocks 33 gepresst. Tinte wird der gemeinsamen
Tintenkammer 26 sowie jedem der Tintenpfade 25 von
dem Tintentank 34 durch die Tintenzufuhrröhre 27a und
dem für
den Tintenstrahlkopf 11 angeordneten Zufuhreinlass 27 zugeführt (vergleiche 10).
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Die
Tintenstrahlpatrone 31 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist integriert mit dem Tintenstrahlkopf 11 und dem Tintentank 34 ausgebildet,
aber es kann möglich
sein, eine Tintenstrahlpatrone mit einer Struktur zu verwenden,
bei der die Seite des Tintentanks 34 austauschbar mit dem
Tintenstrahlkopf 11 gekoppelt ist.
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12 zeigt
eine Perspektivansicht der äußeren Erscheinung
eines Beispiels des Hauptteils eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes (IJRA),
das mit einem erfindungsgemäß erhältlichen
Aufzeichnungskopf versehen ist, der als Tintenstrahlkopfpatrone
befestigt ist.
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In 12 bezeichnet
das Bezugszeichen 120 eine mit einer Düsengruppe für den Ausstoß von Tinte
auf die Aufzeichnungsoberfläche
eines Aufzeichnungsblattes, das auf eine Platte 124 befördert wird,
versehene Tintenstrahlkopfpatrone (IJC); das Bezugszeichen 116 bezeichnet
einen Laufschlitten HC zum Halten der IJC 120, der mit
einem Teil eines Ansteuerungsgürtels 116 zum Übertragen
der Ansteuerungsleistung eines Ansteuerungsmotors 117 gekoppelt
ist, und der auf den beiden Leitschäften 119A und 119B gleitbar
ausgebildet ist, die parallel zueinander angeordnet sind, womit
es möglich
wird, dass die IJC 120 sich auf der gesamten Breite des Aufzeichnungsblattes
hin und her bewegen kann.
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Das
Bezugszeichen 126 bezeichnet eine Kopfwiederherstellungsvorrichtung,
die an einem Ende des Bewegungspfades der IJC 120 angeordnet ist,
wie etwa an einer Stelle, die deren Ruheposition gegenüberliegt.
Die Kopfwiederherstellungsvorrichtung wird durch die Ansteuerungsleistung
eines Motors 122 durch einen Leistungsübertragungsmechanismus 123 betrieben,
um einen Abdeckvorgang für die
IJC 120 auszuführen.
Verbunden mit dem Abdeckvorgang der IJC mittels der Abdeckungseinheit 126A der
Kopfwiederherstellungsvorrichtung 126 wird Tinte durch
eine in der Kopfwiederherstellungsvorrichtung 126 angeordnete
geeignete Saugeinrichtung eingesaugt, oder die Tinte wird durch
eine auf der Tintenzufuhrpassage, die zu der IJC 120 führt, angeordnete
geeignete Druckeinrichtung unter Druck gesetzt, um zu fließen, womit
Tinte zwangsläufig
von den Ausstoßöffnungen
ausgestoßen
wird, damit ein Ausstoßwiederherstellungsvorgang
wie etwa das Entfernen von überschüssiger zähflüssiger Tinte
in den Düsen
ausgeführt
wird. Außerdem
ist es mit dem Ausführen
des Abdeckvorgangs möglich,
die IJC zu schützen,
wenn der Aufzeichnungsvorgang zur Ruhe kommt.
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Das
Bezugszeichen 130 bezeichnet ein aus Silikongummi ausgebildetes
Blatt, das als Wischelement dient, welches auf der Seitenfläche der
Kopfwiederherstellungsvorrichtung 126 angeordnet ist. Das Blatt 130 wird
durch ein Blatthalteelement 130A in freitragender Weise
gehalten und durch den Motor 122 und den Leistungsübertragungsmechanismus 123 wie
im Falle der Kopfwiederherstellungsvorrichtung 126 angetrieben,
womit dem Blatt das Eingreifen in die Ausstoßöffnungsoberfläche der
IJC 120 ermöglicht
wird. Auf diese Weise wird zu einem geeigneten Zeitpunkt beim Aufzeichnungsbetrieb
durch die IJC 120 oder nach einem Ausstoßwiederherstellungsvorgang
unter Verwendung der Kopfwiederherstellungsvorrichtung das Blatt 130 dazu
gebracht, in den Bewegungspfad der IJC 120 hineinzuragen,
und mit dem Bewegungsvorgang der IJC 120 wird eine an der
Ausstoßöffnungsoberfläche der
IJC 120 anhaftende Kondensationsfeuchtigkeit, Nässe, Staubteilchen,
oder dergleichen weggewischt.
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Dabei
erfolgte für
das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel
die Beschreibung für
ein Tintenstrahlgerät
unter Verwendung eines Druckers mit einem auf einem Laufschlitten
befestigten Tintenstrahlaufzeichnungskopf. Die Erfindung ist jedoch
auf ein Informationsverarbeitungsgerät anwendbar, das mit einer
Abtasteinheit mit im Wesentlichen derselben äußeren Erscheinung wie der Tintenstrahlaufzeichnungskopf
versehen ist, die auf dem Schlitten kompatibel zu dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf befestigt
werden kann, damit Bildinformationen aus einem durch die Platte
gestützten
Quelldokument gelesen werden können.
Außerdem
beinhaltet die erfindungsgemäß bezeichnete „Tinte" neben einer färbende Materialien
enthaltenden üblichen
Tinte eine Verarbeitungsflüssigkeit,
die keine färbenden
Materialien enthält,
aber die beispielsweise für
die Verbesserung der Fixierung von gewöhnlicher Tinte verwendet wird.