JP2002166620A - 液体吐出記録装置および液体吐出記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用する個人を簡易な指紋情報に基づき、容
易に識別を行い、記録を可能にする。 【解決手段】 インクジェット記録装置６００に搭載さ
れたヘッドカートリッジ６０１は、指紋センサ４３を有
するインクジェット記録ヘッド６０１ａと、インクジェ
ット記録ヘッド６０１ａに供給される液体を保持する液
体容器６０１ｂとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機・ファクシ
ミリ・ワープロ・ホストコンピュータ等の出力用端末と
してのプリンタ、ビデオプリンタ等に用いられる液体噴
射記録ヘッドおよび装置に関し、特に記録のためのエネ
ルギーとして利用される熱エネルギーを発生する電気熱
変換素子を形成した基体を有する液体噴射記録ヘッドお
よび装置に関する。即ち、記録用の液体（インク等）を
飛翔液滴として吐出口（オリフィス）から吐出させて、
記録媒体に付着させることによって記録を行う液体噴射
記録装置に用いられる液体噴射記録ヘッドに関する。

【０００２】また本発明は、車両などに搭載された無線
機などが受信した情報などを印字する車載用プリンタ装
置および記録方法に関する。

【０００３】また本発明は、指紋読みとり装置により検
出された指紋情報に基づき、個人の照合を行い、記録を
行う入出力装置に関する。

【０００４】

【従来の技術】液体吐出記録装置、特にインクジェット
式記録装置は、現代のビジネスオフィスやその他の事務
処理部門において広汎に使用されている。

【０００５】このような記録装置に備わるヘッド（イン
クジェット記録ヘッドと言う）は、インク等の記録液を
吐出する複数の微細な穴（オリフィス）、各オリフィス
にそれぞれ連通する複数の液流路および各液流路内に位
置付けられた吐出エネルギー発生素子を備えている。こ
の吐出エネルギー発生素子に記録情報に対応した駆動信
号を印加し、吐出エネルギー発生素子の位置する液流路
内の記録液に吐出エネルギーを付与することによって、
記録液をオリフィスから飛翔液滴として吐出させて記録
を行なうように構成されている。

【０００６】この種のインクジェット記録ヘッドは例え
ば図１０に示すように、高精度にオリフィスが形成され
たオリフィスプレート１００と、そのオリフィスにそれ
ぞれ連通する複数の液流路溝を持つ天板１０１と、表面
に複数の吐出エネルギー発生素子１０２が形成されたＳ
ｉ基板からなる素子基板１０３とから構成される。オリ
フィスプレート１００のオリフィス１０４、天板１０１
の液流路溝、素子基板１０３上の吐出エネルギー発生素
子１０２がそれぞれ対応するように位置決めし、ばね等
の付勢手段あるいは接着剤により接合され、素子基板１
０３の電気配線の端部に位置し、本体装置から駆動信号
などの電気信号を受けるパッドを有する配線基板（不図
示）と共に、ベースプレート１０５上に固定される。

【０００７】また、指紋照合機による個人の識別方法と
しては、例えば特開平７−９８７６４号公報に開示され
ているような、プリズムを用いた光学的な手段が一般的
である。このような光学的な指紋照合機には、指紋等の
画像を検出し、画像を二次元量子化データに変換し、照
合を行う方式が大半である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようなインクジェ
ット記録装置は、使い勝手が良い、保守点検が比較的容
易、或いはメンテナンスフリーである等のユーザ要求に
答えられるように開発、研究が図られている。

【０００９】本発明者らは鋭意研究の結果、上記のよう
な記録装置を自動車などの移動体内で使用する場合に、
移動体に搭載された無線機などで受信した情報を自動車
の所有者や登録で許可された者以外は出力できないよう
にするセキリティー機能を備えることが求められてい
る。

【００１０】そこで本発明の第１の目的は、装置の利便
性を向上することができる液体噴射記録ヘッドおよびこ
れを用いた記録装置を提供することにある。

【００１１】また本発明の第２の目的は、使用する個人
を簡易な指紋情報に基づき、容易に識別を行い、記録を
可能にする液体噴射記録装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、液体を吐出する複数の吐出口の各々と連通
する複数の液流路を構成するために互いに接合された第
１の基板および第２の基板内に、前記吐出口から液体を
吐出する吐出エネルギーを発生させるために前記各液流
路内に配された複数のエネルギー発生素子と、該エネル
ギー発生素子の駆動条件を制御するための、機能が異な
る複数の素子あるいは電気回路とを備えた液体吐出ヘッ
ドを用いた液体吐出記録装置において、前記液体吐出記
録装置の使用者が特定し易い場所に設置され、指紋読み
とり面に接触された指の指紋を読みとるセンサと、前記
指紋読みとりセンサにて検出された指紋が予め登録され
た指紋に一致するか否かを照合する指紋照合メモリと、
前記エネルギー発生素子のそれぞれの一端側に電気的に
接続され、かつ、記録すべき画像に対応する画像データ
に基づいて、前記エネルギー発生素子のそれぞれを駆動
可能な駆動制御回路と、前記画像データを、それに対応
する前記複数のエネルギー発生素子毎の駆動回路のそれ
ぞれに供給する画像データ供給装置と、を有することを
特徴とする。

【００１３】上記の液体吐出記録装置において、前記指
紋照合メモリでの判別に基づいて、前記液体吐出ヘッド
のエネルギー発生素子を駆動制御し記録を行うことが好
ましい。

【００１４】さらに、上記のような液体吐出記録装置は
乗物の内部に設置されていることが好ましい。

【００１５】また、本発明の液体吐出記録方法は、前記
液体吐出記録装置を乗物の内部に設置し、前記指紋照合
メモリに登録された指紋の人間しか使用できないよう
に、情報の入出力を制限することを特徴とする。

【００１６】上記のとおりに構成された発明では、指の
指紋を読みとるセンサと、この指紋読みとりセンサにて
検出された指紋が予め登録された指紋に一致するか否か
を照合する指紋照合メモリとを有し、指紋照合メモリで
の判別に基づいて、液体吐出ヘッドのエネルギー発生素
子を駆動制御し記録を行う構成としているので、登録さ
れた指紋の人間しか情報を出力できないよう制限するこ
とが可能である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１８】図１は、本発明の一実施形態である液体吐
出ヘッドの液流路方向に沿った断面図である。

【００１９】図１に示すように、この液体吐出ヘッド
は、液体に気泡を発生させるための熱エネルギーを与え
る複数個（図１では１つのみ示す）の発熱体２が並列に
設けられた素子基板１と、この素子基板１上に接合され
た天板３と、素子基板１および天板３の前端面に接合さ
れたオリフィスプレート４と、素子基板１と天板３とで
構成される液流路７内に設置された可動部材６とを有す
る。

【００２０】素子基板１は、シリコン等の基板上に絶縁
および蓄熱を目的としたシリコン酸化膜または窒化シリ
コン膜を成膜し、その上に、発熱体２を構成する電気抵
抗層および配線をパターニングしたものである。この配
線から電気抵抗層に電圧を印加し、電気抵抗層に電流を
流すことで発熱体２が発熱する。

【００２１】天板３は、各発熱体２に対応した複数の液
流路７および各液流路７に液体を供給するための共通液
室８を構成するためのもので、天井部分から各発熱体２
の間に延びる流路側壁９が一体的に設けられている。天
板３はシリコン系の材料で構成され、液流路７および共
通液室９のパターンをエッチングで形成したり、シリコ
ン基板上にＣＶＤ等の公知の成膜方法により窒化シリコ
ン、酸化シリコンなど、流路側壁９となる材料を堆積し
た後、液流路７の部分をエッチングして形成することが
できる。

【００２２】オリフィスプレート４には、各液流路７に
対応しそれぞれ液流路７を介して共通液室８に連通する
複数の吐出口５が形成されている。オリフィスプレート
４もシリコン系の材料からなるものであり、例えば、吐
出口５を形成したシリコン基板を１０〜１５０μｍ程度
の厚さに削ることにより形成される。なお、オリフィス
プレート４は本発明には必ずしも必要な構成ではなく、
オリフィスプレート４を設ける代わりに、天板３に液流
路７を形成する際に天板３の先端面にオリフィスプレー
ト４の厚さ相当の壁を残し、この部分に吐出口５を形成
することで、吐出口付きの天板とすることもできる。

【００２３】可動部材６は、液流路７を吐出口５に連通
した第１の液流路７ａと、発熱体２を有する第２の液流
路７ｂとに分けるように、発熱体２に対面して配置され
た片持梁状の薄膜であり、窒化シリコンや酸化シリコン
などのシリコン系の材料で形成される。

【００２４】この可動部材６は、液体の吐出動作によっ
て共通液室８から可動部材６を経て吐出口５側へ流れる
大きな流れの上流側に支点６ａを持ち、この支点６ａに
対して下流側に自由端６ｂを持つように、発熱体２に面
した位置に発熱体２を覆うような状態で発熱体２から所
定の距離を隔てて配されている。この発熱体２と可動部
材６との間が気泡発生領域１０となる。

【００２５】上記構成に基づき、発熱体２を発熱させる
と、可動部材６と発熱体２との間の気泡発生領域１０の
液体に熱が作用し、これにより発熱体２上に膜沸騰現象
に基づく気泡が発生し、成長する。この気泡の成長に伴
う圧力は可動部材６に優先的に作用し、可動部材６は図
１に破線で示されるように、支点６ａを中心に吐出口５
側に大きく開くように変位する。可動部材６の変位もし
くは変位した状態によって、気泡の発生に基づく圧力の
伝搬や気泡自身の成長が吐出口５側に導かれ、吐出口５
から液体が吐出する。

【００２６】つまり、気泡発生領域１０上に、液流路７
内の液体の流れの上流側（共通液室８側）に支点６ａを
持ち下流側（吐出口５側）に自由端６ｂを持つ可動部材
６を設けることによって、気泡の圧力伝搬方向が下流側
へ導かれ、気泡の圧力が直接的に効率よく吐出に寄与す
ることになる。そして、気泡の成長方向自体も圧力伝搬
方向と同様に下流方向に導かれ、上流より下流で大きく
成長する。このように、気泡の成長方向自体を可動部材
によって制御し、気泡の圧力伝搬方向を制御すること
で、吐出効率や吐出力または吐出速度等の根本的な吐出
特性を向上させることができる。

【００２７】一方、気泡が消泡工程に入ると、可動部材
６の弾性力との相乗効果で気泡は急速に消泡し、可動部
材６も最終的には図１に実線で示した初期位置に復帰す
る。このとき、気泡発生領域１０での気泡の収縮体積を
補うため、また、吐出された液体の体積分を補うため
に、上流側すなわち共通液室８側から液体が流れ込み、
液流路７への液体の充填（リフィル）が行われるが、こ
の液体のリフィルは、可動部材６の復帰作用に伴って効
率よく合理的かつ安定して行われる。

【００２８】なお、本明細書の説明で用いる「上流」
「下流」とは、液体の供給源から気泡発生領域（または
可動部材）を経て、吐出口へ向かう液体の流れ方向に関
して、またはこの構成上の方向に関しての表現として用
いられる。

【００２９】また、本実施形態の液体吐出ヘッドは、発
熱体２を駆動したりその駆動を制御するための回路や素
子を有する。これら回路や素子は、その機能に応じて素
子基板１または天板３に分担して配置されている。ま
た、これら回路や素子は、素子基板１および天板３がシ
リコン材料で構成されていることから、半導体ウェハプ
ロセス技術を用いて容易かつ微細に形成することができ
る。

【００３０】以下に、半導体ウェハプロセス技術を用い
て形成された素子基板１の構造について説明する。

【００３１】図２は、図１に示す液体吐出ヘッドに用い
られる素子基板の断面図である。図２に示すように、本
実施形態の液体吐出ヘッドに用いられる素子基板１で
は、シリコン基板３０１の表面に、蓄熱層としての熱酸
化膜３０２および、蓄熱層を兼ねる層間膜３０３がこの
順番で積層されている。層間膜３０３としては、ＳｉＯ
₂膜またはＳｉ₃Ｎ₄膜が用いられている。層間膜３０３
の表面に部分的に抵抗層３０４が形成され、抵抗層３０
４の表面に部分的に配線３０５が形成されている。配線
３０５としては、Ａｌまたは、Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ
などのＡｌ合金配線が用いられている。この配線３０
５、抵抗層３０４および層間膜３０３の表面に、ＳｉＯ
₂膜またはＳｉ₃Ｎ₄膜から成る保護膜３０６が形成され
ている。保護膜３０６の表面の、抵抗層３０４に対応す
る部分およびその周囲には、抵抗層３０４の発熱に伴う
化学的および物理的な衝撃から保護膜３０６を守るため
の耐キャビテーション膜３０７が形成されている。抵抗
層３０４表面の、配線３０５が形成されていない領域
は、抵抗層３０４の熱が作用する部分となる熱作用部３
０８である。

【００３２】この素子基板１上の膜は半導体の製造技術
によりシリコン基板３０１の表面に順に形成され、シリ
コン基板３０１に熱作用部３０８が備えられている。

【００３３】図３は、図２に示す素子基板１の主要素子
を縦断するように素子基板１を切断した模式的断面図で
ある。

【００３４】図３に示すように、Ｐ導電体であるシリコ
ン基板３０１の表層にはＮ型ウェル領域４２２およびＰ
型ウェル領域４２３が部分的に備えられている。そし
て、一般的なＭｏｓプロセスを用いてイオンプラテーシ
ョンなどの不純物導入および拡散によって、Ｎ型ウェル
領域４２２にＰ−Ｍｏｓ４２０が、Ｐ型ウェル領域４２
３にＮ−Ｍｏｓ４２１が備えられている。Ｐ−Ｍｏｓ４
２０は、Ｎ型ウェル領域４２２の表層に部分的にＮ型あ
るいはＰ型の不純物を導入してなるソース領域４２５お
よびドレイン領域４２６や、Ｎ型ウェル領域４２２の、
ソース領域４２５およびドレイン領域４２６を除く部分
の表面に厚さ数百Åのゲート絶縁膜４２８を介して堆積
されたゲート配線４３５などから構成されている。ま
た、Ｎ−Ｍｏｓ４２１は、Ｐ型ウェル領域４２３の表層
に部分的にＮ型あるいはＰ型の不純物を導入してなるソ
ース領域４２５およびドレイン領域４２６や、Ｐ型ウェ
ル領域４２３の、ソース領域４２５およびドレイン領域
４２６を除く部分の表面に厚さ数百Åのゲート絶縁膜４
２８を介して堆積されたゲート配線４３５などから構成
されている。ゲート配線４３５は、ＣＶＤ法により堆積
した厚さ４０００Å〜５０００Åのポリシリコンから成
るものである。これらのＰ−Ｍｏｓ４２０およびＮ−Ｍ
ｏｓ４２１からＣ−Ｍｏｓロジックが構成されている。

【００３５】Ｐ型ウェル領域４２３の、Ｎ−Ｍｏｓ４２
１と異なる部分には、電気熱変換素子駆動用のＮ−Ｍｏ
ｓトランジスタ４３０が備えられている。Ｎ−Ｍｏｓト
ランジスタ４３０も、不純物導入および拡散などの工程
によりＰ型ウェル領域４２３の表層に部分的に備えられ
たソース領域４３２およびドレイン領域４３１や、Ｐ型
ウェル領域４２３の、ソース領域４３２およびドレイン
領域４３１を除く部分の表面にゲート絶縁膜４２８を介
して堆積されたゲート配線４３３などから構成されてい
る。

【００３６】本実施形態では、電気熱変換素子駆動用の
トランジスタとしてＮ−Ｍｏｓトランジスタ４３０を用
いたが、複数の電気熱変換素子を個別に駆動できる能力
を持ち、かつ、上述したような微細な構造を得ることが
できるトランジスタであれば、このトランジスタに限ら
れない。

【００３７】Ｐ−Ｍｏｓ４２０とＮ−Ｍｏｓ４２１との
間や、Ｎ−Ｍｏｓ４２１とＮ−Ｍｏｓトランジスタ４３
０との間などの各素子間には、５０００Å〜１００００
Åの厚さのフィールド酸化により酸化膜分離領域４２４
が形成されており、その酸化膜分離領域４２４によって
各素子が分離されている。酸化膜分離領域４２４の、熱
作用部３０８に対応する部分は、シリコン基板３０１の
表面側から見て一層目の蓄熱層４３４としての役割を果
たす。

【００３８】Ｐ−Ｍｏｓ４２０、Ｎ−Ｍｏｓ４２１およ
びＮ−Ｍｏｓトランジスタ４３０の各素子の表面には、
厚さ約７０００ÅのＰＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜などから
成る層間絶縁膜４３６がＣＶＤ法により形成されてい
る。熱処理により層間絶縁膜４３６を平坦化した後に、
層間絶縁膜４３６およびゲート絶縁膜４２８を貫通する
コンタクトホールを介して第１の配線層となるＡｌ電極
４３７により配線が行われている。層間絶縁膜４３６お
よびＡｌ電極４３７の表面には、厚さ１００００Å〜１
５０００ÅのＳｉＯ₂膜から成る層間絶縁膜４３８がプ
ラズマＣＶＤ法により形成されている。層間絶縁膜４３
８の表面の、熱作用部３０８およびＮ−Ｍｏｓトランジ
スタ４３０に対応する部分には、厚さ約１０００ÅのＴ
ａＮ_{0.8,he x}膜から成る抵抗層３０４がＤＣスパッタ法
により形成されている。抵抗層３０４は、層間絶縁膜４
３８に形成されたスルーホールを介してドレイン領域４
３１の近傍のＡｌ電極４３７と電気的に接続されてい
る。抵抗層３０４の表面には、各電気熱変換素子への配
線となる第２の配線層としての、Ａｌの配線３０５が形
成されている。

【００３９】配線３０５、抵抗層３０４および層間絶縁
膜４３８の表面の保護膜３０６は、プラズマＣＶＤ法に
より形成された厚さ１００００ÅのＳｉ₃Ｎ₄膜から成る
ものである。保護膜３０６の表面に形成された耐キャビ
テーション膜３０７は、厚さ約２５００ÅのＴａなどの
膜から成るものである。

【００４０】次に、図１のように素子基板１に可動部材
６及び流路側壁９を設けた場合の、可動部材及び流路側
壁の形成工程の一例について、図４及び図５を参照して
説明する。なお、図４及び図５は、図３に示した、可動
部材及び流路側壁が形成される素子基板の液流路方向と
直交する方向に沿った断面を示している。

【００４１】まず、図４（ａ）では、素子基板１の発熱
体２側の面全体に、発熱体２との電気的な接続を行うた
めの接続用パッド部分を保護するための第１の保護層と
して、不図示のＴｉＷ膜をスパッタリング法によって厚
さ約５０００Å形成する。この素子基板１の発熱体２側
の面に、間隙形成部材７１を形成するためのＡｌ膜をス
パッタリング法によって厚さ約４μｍ形成する。形成さ
れたＡｌ膜を、周知のフォトリソグラフィプロセスを用
いてパターニングし、図１に示した発熱体２と可動部材
６との間の気泡発生領域１０に対応する位置に、素子基
板１と可動部材６との間の間隙を形成するための、Ａｌ
膜からなる間隙形成部材７１を複数形成する。それぞれ
の間隙形成部材７１は、後述する図５（ｂ）の工程にお
いて、可動部材６を形成するための材料膜であるＳｉＮ
膜７２がエッチングされる領域まで延在されている。

【００４２】間隙形成部材７１は、後述するようにドラ
イエッチングにより液流路７および可動部材６を形成す
る際のエッチングストップ層として機能する。これは、
素子基板１におけるパッド保護層としてのＴｉＷ層や、
耐キャビテーション膜としてのＴａ膜、および抵抗体上
の保護層としてのＳｉＮ膜が、液流路７を形成するため
に使用するエッチングガスによりエッチングされてしま
うからであり、これらの層や膜のエッチングが間隙形成
部材７１により防止される。そのため、ドライエッチン
グにより液流路７を形成する際に素子基板１の発熱体２
側の面や、素子基板１上のＴｉＷ層が露出しないよう
に、それぞれの間隙形成部材７１における液流路７の流
路方向と直行する方向の幅は、後述する図５（ｂ）の工
程で形成される液流路７の幅よりも広くなっている。

【００４３】さらに、ドライエッチング時には、ＣＦ₄
ガスの分解によりイオン種およびラジカルが発生し、素
子基板１の発熱体２や機能素子にダメージを与えること
があるが、Ａｌからなる間隙形成部材７１は、これらイ
オン種やラジカルを受け止めて素子基板１の発熱体２や
機能素子を保護するものとなっている。

【００４４】次に、図４（ｂ）では、間隙形成部材７１
の表面、および素子基板１の間隙形成部材７１側の面上
に、プラズマＣＶＤ法を用いて、可動部材６を形成する
ための材料膜である厚さ約４．５μｍのＳｉＮ膜７２
を、間隙形成部材７１を被覆するように形成する。

【００４５】次に、図４（ｃ）では、ＳｉＮ膜７２の表
面に、スパッタリング法によりＡｌ膜を厚さ約６１００
Å形成した後、形成されたＡｌ膜を、周知のフォトリソ
グラフィプロセスを用いてパターニングし、ＳｉＮ膜７
２表面の、可動部材６に対応する部分、すなわちＳｉＮ
膜７２表面の可動部材形成領域に第２の保護層としての
Ａｌ膜７３を残す。Ａｌ膜７３は、ドライエッチングに
より液流路７を形成する際の保護層（エッチングストッ
プ層）となる。

【００４６】次に、図５（ａ）では、ＳｉＮ膜７２およ
びＡｌ膜７３の表面に、流路側壁９を形成するためのＳ
ｉＮ膜７４を、マイクロ波ＣＶＤ法を用いて厚さ約５０
μｍ形成する。ここで、マイクロ波ＣＶＤ法によるＳｉ
Ｎ膜７４の成膜に使用するガスとしては、モノシラン
（ＳｉＨ₄）、窒素（Ｎ₂）およびアルゴン（Ａｒ）を用
いた。そのガスの組み合わせとしては、上記以外にも、
ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）やアンモニア（ＮＨ₃）などとの
組み合わせや、混合ガスを用いてもよい。また、周波数
が２．４５［GHz］のマイクロ波のパワーを１．５［ｋ
Ｗ］とし、ガス流量としてはモノシランを１００［mL/m
in(normal)］、窒素を１００［mL/min(normal)］、アル
ゴンを４０［mL/min(normal)］でそれぞれのガスを供給
して、圧力が５［mTorr］の高真空下でＳｉＮ膜７４を
形成した。また、ガスのそれ以外の成分比でのマイクロ
波プラズマＣＶＤ法や、ＲＦ電源を使用したＣＶＤ法な
どでＳｉＮ膜７４を形成してもよい。

【００４７】そして、ＳｉＮ膜７４の表面全体にＡｌ膜
を形成した後に、形成されたＡｌ膜を、フォトリソグラ
フィなどの周知の方法を用いてパターニングして、Ｓｉ
Ｎ膜７４の表面の、液流路７に対応する部分を除く部分
にＡｌ膜７５を形成する。前述したように、それぞれの
間隙形成部材７１における液流路７の流路方向と直行す
る方向の幅は、次の図５（ｂ）の工程で形成される液流
路７の幅よりも広くなっているので、Ａｌ膜７５の側部
が間隙形成部材７１の側部の上方に配置されている。

【００４８】次に、図５（ｂ）では、誘電結合プラズマ
を使ったエッチング装置を用いてＳｉＮ膜７４およびＳ
ｉＮ膜７２をパターニングして流路側壁９および可動部
材６を同時に形成する。そのエッチング装置では、ＣＦ
₄とＯ₂の混合ガスを用いて、Ａｌ膜７３，２５および間
隙形成部材７１をエッチングストップ層すなわちマスク
として、ＳｉＮ膜７４がトレンチ構造となるようにＳｉ
Ｎ膜７４およびＳｉＮ膜７２のエッチングを行う。この
ＳｉＮ膜７２をパターニングする工程では、図１に示し
たように可動部材６の支持固定部が素子基板１に直接固
定されるようにＳｉＮ膜７２の不要な部分を除去する。
可動部材６の支持固定部と素子基板１との密着部の構成
材料には、パッド保護層の構成材料であるＴｉＷ、およ
び素子基板１の耐キャビテーション膜の構成材料である
Ｔａが含まれる。

【００４９】その後、他方の素子基板３である天板側に
は、電気的な接続用パッドが形成された表面上に、金バ
ンプ等を形成し、凸電極部を形成する。

【００５０】そして、図示しないが、天板側の凸電極
と、素子基板１側の凹電極間で、金属の共晶を利用した
接合を行った。この際、両側の金属種は、同種金属を採
用した方が接合時の温度・圧力を低減でき、かつ、接合
強度を高めることができる。

【００５１】次に、エキシマレーザを用いて、フェイス
全面に設置したコンタクトマスクを介して、オリフィス
５を形成した。

【００５２】最後に、図５（ｃ）では、酢酸、りん酸お
よび硝酸の混酸を用いてＡｌ膜７３および７５を加温エ
ッチングすることで、Ａｌ膜７３および７５や、Ａｌ膜
からなる間隙形成部材７１を溶出して除去し、素子基板
１上に可動部材６および流路側壁９を作り込む。その
後、過酸化水素を用いて、素子基板１に形成したパッド
保護層としてのＴｉＷ膜の、気泡発生領域１０およびパ
ッドに対応する部分を除去する。素子基板１と流路側壁
９との密着部にも、パッド保護層の構成材料であるＴｉ
Ｗ、および素子基板１の耐キャビテーション膜の構成材
料であるＴａが含まれている。以上のようにして、図１
に示した液体吐出ヘッドを作製した。

【００５３】図６は、指紋センサで検出した２次元デー
タを、指紋情報が格納されているメモリ４９に入力し、
識別判定を行い、発熱体への印加エネルギーを制御する
素子基板１および素子基板３の回路構成の一例を示して
いる。

【００５４】図６（ａ）では、素子基板１には、一列に
配列された発熱体２と、ドライバとして機能するパワー
トランジスタ４１と、パワートランジスタ４１の駆動を
制御するためのＡＮＤ回路３９と、パワートランジスタ
４１の駆動タイミングを制御するための駆動タイミング
制御ロジック回路３８と、シフトレジスタおよびラッチ
回路で構成される画像データ転送回路４２とが形成され
ている。

【００５５】駆動タイミング制御ロジック回路３８は、
装置の電源容量を少なくする目的で、全ての発熱体２を
同時に通電するのではなく発熱体２を分割駆動して時間
をずらして通電するためのものであり、この駆動タイミ
ング制御ロジック回路３８を駆動するイネーブル信号
は、外部コンタクトパッドであるイネーブル信号入力端
子４５ｋ〜４５ｎから入力される。

【００５６】また、素子基板３１に設けられる外部コン
タクトパッドとしては、イネーブル信号入力端子４５ｋ
〜４５ｎの他に、発熱体２の駆動電源の入力端子４５
ａ、パワートランジスタ４１の接地端子４５ｂ、発熱体
２を駆動するエネルギーを制御するために必要な信号用
の入力端子４５ｃ〜４５ｅ、ロジック回路の駆動電源端
子４５ｆ、接地端子４５ｇ、画像データ転送回路４２の
シフトレジスタに入力されるシリアルデータの入力端子
４５ｉおよびこれに同期するシリアルクロック信号の入
力端子４５ｈ、ラッチ回路に入力されるラッチクロック
信号の入力端子４５ｊがある。

【００５７】一方、図６（ｂ）に示すように、天板であ
る素子基板３には、個人の識別を行う指紋センサ４３を
駆動するためのセンサ駆動回路４７と、指紋センサ４３
からの出力をモニタし、メモリ４９での識別判定に基づ
き、その結果に応じて発熱体２への印加エネルギーを制
御する（ＯＮ／ＯＦＦ）ための駆動信号制御回路４６
と、センサ４３で検出された出力値データを個人情報と
して、識別判定を行い、その結果を駆動信号制御回路４
６に出力する照合メモリ４９とが形成されている。

【００５８】また、接続用コンタクトパッドとして、素
子基板３１および天板３２には、センサ４３とセンサ駆
動回路４７とを接続する端子４４ｇ，４４ｈ，４８ｇ，
４８ｈ、外部から上記発熱体２を駆動するエネルギーを
制御するために必要な信号用の入力端子４５ｃ〜４５ｅ
と駆動信号制御回路４６とを接続する端子４４ｂ〜４４
ｄ，４８ｂ〜４８ｄ、駆動信号制御回路４６の出力をＡ
ＮＤ回路３９の一方の入力端子に入力させるための端子
４８ａ等が設けられている。

【００５９】以上では指紋センサ４３によって検出した
個人情報を識別判定することで、この判定結果に基づい
て記録ヘッドを制御する構成を示した。

【００６０】なお、図６に示した例では、指紋センサ４
３を素子基板１に設けているが、これに代えて図６
（ｂ）のセンサ２００のように素子基板３に設けてあっ
てもよい。さらにはインクタンクや、後述する記録装置
の一部（図９参照）に設けてあってもよい。いずれにし
ても、指紋センサの位置は個人情報を特定し易い場所に
あって、かつ、インク等でセンサ面が汚れにくい場所で
あれば、特に限定されない。

【００６１】以上の構成において、まず、前記指紋セン
サの断面を概略的に示したのが、図７である。指紋セン
サ４３は、シリコンベースの薄膜ダイアフラム２０２を
用い、その一部に拡散法等によって数ミクロン角の微細
な抵抗層（ヒーター）２０３が作り込まれており、その
微細な抵抗層２０３に指２０１の表面が接触するかしな
いかによって、抵抗層２０３の抵抗値に変化が生じる。
その変化を指の指紋部分が接触する全面積において測定
すると、個人情報である指紋識別判定に用いられる。そ
して、そのセンサ周辺に演算増幅部を構成する電気回路
を集積しておくと、更に、判定する精度が向上する。回
路機能としては、出力の増幅度調整、温度特性の補償
（零点、感度）、零点の調整などの機能が備えられてい
る。

【００６２】さらに図８は、前記指紋センサを２次元に
配列し、水平走査と垂直走査を制御するシフトレジスタ
を組み合わせた指紋センサの構成図である。例えば、こ
の構成図において、各指紋センサをＭＯＳＦＥＴ型で形
成しておくと、ＭＯＳのドレイン電圧のオン・オフによ
って、又は、垂直方向の１水平走査に必要なＭＯＳＦＥ
Ｔの全てのゲートを同時にオン・オフすることで、指紋
の２次元情報を検出することができる。

【００６３】図９は、上述したインクジェット記録ヘッ
ドを装着して適用することのできる液体吐出記録装置の
一例であるインクジェット記録装置を示す斜視図であ
る。

【００６４】図９に示されるインクジェット記録装置６
００に搭載されたヘッドカートリッジ６０１は、上述し
た指紋センサ４３を有するインクジェット記録ヘッド６
０１ａと、インクジェット記録ヘッド６０１ａに供給さ
れる液体を保持する液体容器６０１ｂとを有するもので
ある。なお、指紋センサ４３の代わりに、他の個人情報
認識手段として音声又は眼球の虹彩などを認識するセン
サを用いてもよい。

【００６５】ヘッドカートリッジ６０１は、図９に示す
ように、駆動モータ６０２の正逆回転に連動して駆動力
伝達ギヤ６０３および６０４を介して回転するリードス
クリュー６０５の螺旋溝６０６に対して係合するキャリ
ッジ６０７上に搭載されている。駆動モータ６０２の動
力によってヘッドカートリッジ６０１がキャリッジ６０
７ともとにガイド６０８に沿って矢印ａおよびｂの方向
に往復移動される。インクジェット記録装置６００に
は、ヘッドカートリッジ６０１から吐出されたインクな
どの液体を受ける被記録媒体としてのプリント用紙Ｐを
搬送する被記録媒体搬送手段（不図示）が備えられてい
る。その被記録媒体搬送手段によってプラテン６０９上
を搬送されるプリント用紙Ｐの紙押さえ板６１０は、キ
ャリッジ６０７の移動方向にわたってプリント用紙Ｐを
プラテン６０９に対して押圧する。

【００６６】リードスクリュー６０５の一端の近傍に
は、フォトカプラ６１１および６１２が配設されてい
る。フォトカプラ６１１および６１２は、キャリッジ６
０７のレバー６０７ａの、フォトカプラ６１１および６
１２の領域での存在を確認して駆動モータ６０２の回転
方向の切り換えなどを行うためのホームポジション検知
手段である。プラテン６０９の一端の近傍には、ヘッド
カートリッジ６０１の吐出口のある前面を覆うキャップ
部材６１４を支持する支持部材６１３が備えられてい
る。また、ヘッドカートリッジ６０１から空吐出などさ
れてキャップ部材６１４の内部に溜まったインクを吸引
するインク吸引手段６１５が備えられている。このイン
ク吸引手段６１５によりキャップ部材６１４の開口部を
介してヘッドカートリッジ６０１の吸引回復が行われ
る。

【００６７】インクジェット記録装置６００には本体支
持体６１９が備えられている。この本体支持体６１９に
は移動部材６１８が、前後方向、すなわちキャリッジ６
０７の移動方向に対して直角な方向に移動可能に支持さ
れている。移動部材６１８には、クリーニングブレード
６１７が取り付けられている。クリーニングブレード６
１７はこの形態に限らず、他の形態の公知のクリーニン
グブレードであってもよい。さらに、インク吸引手段６
１５による吸引回復操作にあたって吸引を開始するため
のレバー６２０が備えられており、レバー６２０は、キ
ャリッジ６０７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
えなどの公知の伝達手段で移動制御される。ヘッドカー
トリッジ６０１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記録装置本体側に設けられており、
図９では示されていない。

【００６８】上述した構成を有するインクジェット記録
装置６００では、前記の被記録媒体搬送手段によりプラ
テン６０９上を搬送されるプリント用紙Ｐに対して、ヘ
ッドカートリッジ６０１がプリント用紙Ｐの全幅にわた
って往復移動しながら記録を行う。

【００６９】さらに、上記記録装置を不図示の移動体
（例えば自動車などの乗物）に搭載した場合、不特定多
数の人間が使用することになっても、その内部にある記
録装置は、登録された人間しか使用できないように、情
報の入出力を制限することができる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、指の指
紋を読みとるセンサと、この指紋読みとりセンサにて検
出された指紋が予め登録された指紋に一致するか否かを
照合する指紋照合メモリとを有し、指紋照合メモリでの
判別に基づいて、液体吐出ヘッドのエネルギー発生素子
を駆動制御し記録を行う液体吐出記録装置を構成してい
るので、登録された指紋の人間しか情報を出力できない
よう制限することができる。そのため、液体吐出記録装
置を自動車などの移動体内部に設置した場合、例えば移
動体の持つ受信機で受信した情報を登録で許可された者
以外はプリント出力できないというセキリュティ機能を
持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である液体吐出ヘッド構造
を説明するための、液流路方向に沿った断面図である。

【図２】図１に示した液体吐出ヘッドに用いられる素子
基板の断面図である。

【図３】図２に示した素子基板の主要素子を縦断するよ
うに素子基板を切断した模式的断面図である。

【図４】図３に示した素子基板上に可動部材及び流路側
壁を形成する方法を説明するための図である。

【図５】図３に示した素子基板上に可動部材及び流路側
壁を形成する方法を説明するための図である。

【図６】図１に示した液体吐出ヘッドの回路構成を説明
するための図であり、同図（ａ）は素子基板の平面図、
同図（ｂ）は天板の平面図である。

【図７】本発明の液体吐出ヘッドに備わる指紋センサの
構成例を示す断面図である。

【図８】図７に示す構造の指紋センサを２次元に配列
し、水平走査と垂直走査を制御するシフトレジスタを組
み合わせた指紋センサの構成図である。

【図９】本発明の液体吐出ヘッドを備えた液体吐出記録
装置の一例を示す概略斜視図である。

【図１０】従来のインクジェット記録ヘッドを一部切り
欠いて見た斜視図である。

【符号の説明】

１ 素子基板 ２ 発熱体 ３ 天板 ４ オリフィスプレート ５ 吐出口 ６ 可動部材 ６ａ 支点 ６ｂ 自由端 ７ 液流路 ８ 共通液室 ９ 流路側壁 １０ 気泡発生領域 ４３ 指紋センサ ７１ 間隙形成部材 ７２、７４ ＳｉＮ膜 ７３、７５ Ａｌ膜 ２００ 指紋センサ ２０２ ダイヤフラム ２０３ 抵抗層 ３０１ シリコン基板 ３０２ 熱酸化膜 ３０３ 層間膜 ３０４ 抵抗層 ３０５ 配線 ３０６ 保護層 ３０７ 耐キャビテーション膜 ３０８ 熱作用部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉木 寛之 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 土屋 敦裕 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 野島 隆司 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 佐藤 理 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 加藤 秋朗 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 久野 宏一 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） 2C056 EB06 EC07 EC67 FA03 FA10 HA05 HA16 HA17 HA58 HA60 KD06 2C061 AQ05 HK11 HN15 4C038 FF01 FF05 FG00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を吐出する複数の吐出口の各々と連
   通する複数の液流路を構成するために互いに接合された
   第１の基板および第２の基板内に、前記吐出口から液体
   を吐出する吐出エネルギーを発生させるために前記各液
   流路内に配された複数のエネルギー発生素子と、該エネ
   ルギー発生素子の駆動条件を制御するための、機能が異
   なる複数の素子あるいは電気回路とを備えた液体吐出ヘ
   ッドを用いた液体吐出記録装置において、 前記液体吐出記録装置の使用者が特定し易い場所に設置
   され、指紋読みとり面に接触された指の指紋を読みとる
   センサと、 前記指紋読みとりセンサにて検出された指紋が予め登録
   された指紋に一致するか否かを照合する指紋照合メモリ
   と、 前記エネルギー発生素子のそれぞれの一端側に電気的に
   接続され、かつ、プリントすべき画像に対応する画像デ
   ータに基づいて、前記エネルギー発生素子のそれぞれを
   駆動可能な駆動制御回路と、 前記画像データを、それに対応する前記複数のエネルギ
   ー発生素子毎の駆動回路のそれぞれに供給する画像デー
   タ供給装置と、を有することを特徴とする液体吐出記録
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の液体吐出記録装置にお
   いて、前記指紋照合メモリでの判別に基づいて、前記液
   体吐出ヘッドのエネルギー発生素子を駆動制御し記録を
   行うことを特徴とする液体吐出記録装置。
3. 【請求項３】 乗物の内部に設置された請求項２に記載
   の液体吐出記録装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載の液体吐出記録装
   置を用いた液体吐出記録方法あって、前記液体吐出記録
   装置を乗物の内部に設置し、前記指紋照合メモリに登録
   された指紋の人間しか使用できないように、情報の入出
   力を制限することを特徴とする液体吐出記録方法。