JP2005081553A - 記録ヘッド及び記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録ヘッドのチップ基板の縮小化を実現するとともに、より高速、高精彩の記録を実現することができる記録ヘッドを提供する。
【解決手段】 本発明の記録ヘッドは、表面に表れる結晶方位面が互いに異なる、（１００）面を表面にもつＳｉ基板１００と（１１０）面を表面にもつＳｉ基板１００とを重ね合わせて構成したチップ基板を有している。各基板１００，１０１の間の少なくとも一部には、ＳｉＯ（酸化シリコン）よりも熱伝導率が高い材料であるＳｉＣ（シリコンカーバイド）からなる絶縁膜６００が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録媒体に記録を行うために用いられる記録ヘッド及び記録装置に関するものである。

図９は記録ヘッドを構成する基板上における各素子の配置構成の一従来例を示す模式的平面図である。

図９に示すように、記録ヘッドを構成する基板上の各素子の配置構成は、インク吐出に利用される熱エネルギーを発生するための電気熱変換素子（ヒータ）２０１が配列されている領域と、ヒータ２０１に電流を選択的に供給するためのパワートランジスタ２０２が配列されている領域と、そのパワートランジスタ２０２のスイッチング動作を制御する論理回路２０３が配置されている領域とを有している。さらに、その配置構成は、記録装置本体側との電気的接続を行うためのパッド２０４が配置されている領域と、（１００）面を表面に持つＳｉ基板２００の裏面側に設けられた共通液室２１１（図７参照）から基板２００の表面の各ヒータ２０１の周囲へインクを供給するインク供給口２０５とを有している。

図１０は図９に示したＡ−Ａ’線における断面図である。なお、図１０では図９に示したパワートランジスタ２０２の図示は省略されている。

図１０に示すように、Ｓｉ基板２００の裏面側には共通液室２１１が設けられており、ここに貯留されたインクは、インク供給口２０５と、Ｓｉ基板２００上に設けられた吐出口プレート２０６により形成されたインク流路を経て、それぞれのインク流路に対応して設けられているヒータ２０１の周囲に供給される。そして、ヒータ２０１の周囲に供給されたインクにはヒータ２０１が発生する熱エネルギーが付与され、その結果、インク中に生じる気泡の成長による圧力によって吐出口２１０からインク滴２１２が吐出される。

上述したＳｉ基板２００の構成において、インク供給口２０５はアルカリ性のウェットエッチング液を用いた異方性エッチングによって形成される。従来から、結晶面としての（１００）面を表面にもつシリコン（Ｓｉ）基板を用いて記録ヘッドを形成することが一般的に行われており、この場合、形成されるインク供給口２０５の側面の面方位は（１１１）であり、このインク供給口２０５の側面とＳｉ基板２００の裏面との間に形成される角度（テーパー角）は５４．７°となる。また、Ｓｉ基板２００の裏面側に共通液室２１１等を有する記録ヘッドは、Ｓｉ基板２００の裏面に他の部材を接着して作製するため、Ｓｉ基板２００の裏面には、図１０に符号ｃで示す平坦な領域が少なくとも０．７ｍｍ程度必要となる。

ところで、図１０に示すように、インク供給口２０５のＳｉ基板２００の表面側の幅をａとし、インク供給口２０５の上記のテーパー部分の幅をｂとし、上記の平坦領域の幅をｃとすると、Ｓｉ基板２００のチップ幅は「ａ＋２ｂ＋２ｃ」となる。ここで、インク供給口２０５の幅ａは０．０５〜０．２ｍｍの範囲であり、インク供給口２０５のテーパー部分の幅ｂは厚さ０．６５ｍｍの基板では０．４６ｍｍである。したがって、Ｓｉ基板２００の幅、すなわちヒータ２０１の配列方向と直交する方向のＳｉ基板２００の長さは、約２．４〜２．５ｍｍとなる。このことから明らかなように、例えばＳｉ基板２００の製造プロセスの微細化により、Ｓｉ基板２００中に形成される素子の微細化を図ってチップ自体の縮小を行おうとしても、チップの幅としてある一定の大きさを確保する必要があり、このためそれ以上の縮小化はできなかった。

上記のテーパー部分の幅による影響を少なくするための手法としてＳｉ基板を単純に薄くすることが考えられるが、この場合にもいくつかの問題が発生する。例えば、Ｓｉ基板にノズルやインク供給口を加工した後にＳｉ基板を薄くする場合、ノズル開口面へのプロセスダメージが問題となる。具体的には、Ｓｉ基板を研削して薄くする場合には、その削り屑がノズルやインク供給口内に入り込むという問題が生じ、ウエットエッチングによってＳｉ基板を薄くする場合には、Ｓｉ基板がエッチング液に触れるため、その保護手段を講じなければならないという問題が生じる。また、ノズルが構成されている部分は材料自体の強度に起因して強度的に弱い場合が多いので、Ｓｉ基板を研削して薄くする場合には、研削によってノズルの径や形状が変化することがないように、ノズルを形成する前にＳｉ基板を予め研削してＳｉ基板の薄膜化を図る必要がある。ところが、研削を終えた状態では、Ｓｉ基板の裏面にピンホールのない酸化膜を形成できないため、ウエットエッチングによるインク供給口の形成を良好に行えないという問題が発生する。

これに対し、チップサイズを縮小化するため、テーパー部分が形成されないようにインク供給口を形成することが提案されている。このような構成は、例えば（１１０）面を表面にもつＳｉ基板に対してアルカリ性のウェットエッチング液を用いた異方性エッチングを行うことで可能となる。この場合、インク供給口の側面の面方位は図１０に示す場合と同様（１１１）となる。また、例えば（１１１）面をオリエンテーションフラットとした場合、このオリエンテーションフラットと平行な辺と、この辺に対して７０．５°の角度をなす辺とからなるインク供給口がＳｉ基板に形成される。

しかしながら、（１１０）面を表面とするＳｉ基板に素子を形成した場合には、以下のような問題が生じる。すなわち、記録ヘッドには多くのＭＯＳトランジスタが使用されており、例えば、上述した論理回路にはＭＯＳトランジスタが使用されるのが一般的であり、また、上述したパワートランジスタにもＭＯＳトランジスタが使用される。（１１０）面を表面とするＳｉ基板にＭＯＳトランジスタを作製した場合、ＭＯＳトランジスタの駆動力が（１００）面を表面とするＳｉ基板上に作製した場合と比較して、約０．７５〜０．８倍と低下する。

また、（１００）面を表面とする基板上にＭＯＳトランジスタを作製した場合、ＭＯＳトランジスタをどのように配置してもその駆動力は一定であるのに対し、（１１０）面を表面とする基板上にＭＯＳトランジスタを作製した場合は、ＭＯＳトランジスタの配置の態様、すなわち、ＭＯＳトランジスタにおいて電流が流れる方向によって、ＭＯＳトランジスタの駆動力が変化する。このように、（１１０）面を表面とするＳｉ基板上にＭＯＳトランジスタを形成するとＭＯＳトランジスタの駆動力が低下することから、（１１０）面を表面とするＳｉ基板は素子の微細化、ひいては記録ヘッドの小型化に向かない。

そこで、この問題を解決するために、特許文献１では、異なった結晶方位を持つ複数の基板を貼り合わせて構成したチップ基板を用いることを提案している。特許文献１では、特に、複数の基板の間に酸化膜を挟む構造と挟まない構造との２つの案が提案されている。

一方、インクジェット記録装置は、年々、記録スピードの向上と、より高精彩の記録を可能にすることが要求されている。このため、記録ヘッドは、インク液滴の微小液滴化を図るとともに、インクの吐出周波数を高くする必要がある。このために、記録素子（ヒータ）がインクを吐出するために利用される熱エネルギーが増大して記録ヘッドの温度上昇が生じ、その結果、インク吐出量が不安定になるという問題が発生してきている。この問題を解決するためには、消費電流を抑えて記録ヘッド全体での発熱を抑えるとともに、記録ヘッドの放熱特性を向上させる必要がある。
特開２００１−１７１１２０号公報

しかしながら、特許文献１で提案されている、異なった結晶方位を持つ複数の基板を貼り合わせて構成したチップ基板を用いた場合、酸化膜を挟んだ構造では記録素子から発生する熱の放熱特性が悪化し、インク吐出量が不安定になる問題が発生する。また、酸化膜を挟まない構造では、電源電圧を高くすると基板へのリーク電流が増大するという問題が起きてしまう。

そこで本発明は、上記した従来技術が有する課題を解決して、記録ヘッドのチップ基板の縮小化を実現することができる記録ヘッド、及びその記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置を提供することを目的とする。また、本発明のさらなる目的は、より高速、高精彩の記録を実現することができる記録ヘッド、及びその記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の記録ヘッドは、記録媒体に記録を行うために用いられる記録ヘッドにおいて、表面に表れる結晶方位面が互いに異なる複数の基板を重ね合わせて構成したチップ基板を有することを特徴とする。

上記本発明の記録ヘッドによれば、チップ基板の表裏面の間に形成されるインク流路のうち、一部の基板にのみテーパー部分を形成し、残りの基板にはテーパー部分を形成しない構成とすることが可能になる。この構成によれば、テーパー部分の幅が従来構成に比べて格段に小さくなるので、チップ基板を小さくすることができ、ひいては記録ヘッドの小型化を図ることが可能になる。

さらに、前記各基板同士の間の少なくとも一部には絶縁膜が設けられており、該絶縁膜は酸化シリコンよりも熱伝導率が高い材料からなる構成としてもよい。この構成によれば、より高速な記録動作を行うときに生じる各素子の発熱に対して、絶縁膜による十分な放熱特性を得ることが可能となる。そのため、記録ヘッドの温度上昇によってインク吐出量が不安定になるという問題を解消することができ、より高速、高精彩の記録を実現することが可能になる。

また、前記記録ヘッドは、吐出口からインクを吐出して前記記録媒体に記録を行うように構成されており、前記チップ基板は、第１の表面を有する第１の基板と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面を有する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間の少なくとも一部に設けられた前記絶縁膜とを有し、前記第１の表面と前記第２の表面との間にインク供給口が連通しており、前記第１の表面には、前記吐出口からインクを吐出させるための複数の記録素子と、該複数の記録素子を選択的に駆動するための駆動素子と、前記吐出口および前記インク供給口から前記吐出口にインクを供給するためのインク流路を形成するプレート部材とが設けられ、前記第２の表面には、前記インク供給口を介して前記インク流路および前記吐出口に供給するインクを貯留する共通液室が設けられている構成としてもよい。

さらに、前記第１の基板は（１００）面を表面にもつシリコン基板からなり、前記第２の基板は（１１０）面を表面にもつシリコン基板からなる構成としてもよい。

さらに、前記記録素子は、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換素子である構成としてもよい。

さらには、前記駆動素子はＭＯＳトランジスタである構成としてもよい。

また、前記記録素子及び前記駆動素子の少なくとも１つが、前記絶縁膜および前記素子を囲む絶縁領域によって前記第１の基板から電気的に絶縁されている構成としてもよい。この構成によれば、基板へ電流がリークすることを抑制でき、素子のエネルギー効率を向上させることが可能になる。また、素子は、比較的薄い絶縁膜および絶縁領域によって基板から電気的に分離されるので、素子の分離領域の縮小化を図ることが可能である。素子分離領域の縮小化は、ひいては記録ヘッドのチップ基板の縮小化にもつながる。

また、本発明の記録装置は、上記本発明の記録ヘッドを用いて記録媒体に記録を行う記録装置である。

以上説明したように、本発明の記録ヘッドは、表面に表れる結晶方位面が互いに異なる複数の基板を重ね合わせて構成したチップ基板を有しているので、テーパー部分の幅が従来構成に比べて格段に小さくなり、チップ基板を小さくすることができ、ひいては記録ヘッドの小型化を図ることが可能になる。

また、チップ基板の各基板同士の間の少なくとも一部に絶縁膜を設け、その絶縁膜を酸化シリコンよりも熱伝導率が高い材料で構成とすることにより、絶縁膜による十分な放熱特性を得ることができ、記録ヘッドの温度上昇によってインク吐出量が不安定になるという問題を解消することができるので、より高速、高精彩の記録を実現することが可能になる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る記録ヘッドのチップ基板の断面を示す模式図である。

図１に示すように、本実施形態の記録ヘッドは、（１１０）面を表面にもつ第２の基板であるＳｉ基板１００と、Ｓｉ基板１００の上に少なくとも一部に絶縁膜６００を介して重ね合わされた、（１００）面を表面にもつ第１の基板であるＳｉ基板１０１とを含むチップ基板を有している。Ｓｉ基板１００とＳｉ基板１０１とは、表面に表れる結晶方位面が互いに異なっている。また、絶縁膜６００は、基板１００，１０１同士の間の少なくとも一部に設けられている。

チップ基板を構成する第１の基板であるＳｉ基板１０１は、後述するヒータ１０２等が設けられている第１の表面を有しており、第２の基板であるＳｉ基板１００は、第１の表面とは反対側の、共通液室１０５が設けられている第２の表面を有している。チップ基板の第１の表面と第２の表面との間、すなわちチップ基板の表面と裏面との間には、共通液室１０５から各ヒータ１０２の周囲へインクを供給するインク供給口１０３が連通している。

第１の基板であるＳｉ基板１０１の上に設けられる構成についてより詳しく説明すると、Ｓｉ基板１０１の上記第１の表面には、Ｓｉ基板１０１上にノズル（吐出口）１０４およびインク流路を形成するプレート部材である吐出口プレート１０７と、吐出口１０４からインクを吐出させるための記録素子である複数のヒータ１０２と、複数のヒータ１０２を選択的に駆動するための駆動素子（不図示）とが設けられている。また、ヒータ１０２上には保護膜（不図示）が適宜形成されている。記録素子であるヒータ１０２は、例えば、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換素子である。

Ｓｉ基板１００の裏面側に設けられている共通液室１０５に貯留されたインクは、インク供給口１０３を介して、Ｓｉ基板１０１上に設けられた吐出口プレート１０７によって形成されているインク流路および吐出口１０４に送られ、それぞれのインク流路に対応して設けられているヒータ１０２の周囲に供給される。そして、ヒータ１０２が発生する熱エネルギーがヒータ１０２の周囲に供給されたインクに付与されると、インク中に生じる気泡の成長による圧力によって、吐出口プレート１０７に形成されたノズル（吐出口）１０４からインク滴１０６が吐出される。その吐出されたインク滴が記録媒体（不図示）に付着することによって、記録媒体に文字や画像等が記録される。

本実施形態の記録ヘッドでは、インク供給口１０５の両側にヒータ１０２が２列に配置されており、吐出口プレート１０７に形成された吐出口１０４もこれに対応して各ヒータ１０２の上方に２列に配置されている。より詳しくは、吐出口プレート１０７には、吐出口１０４が、２列に配列されたヒータ１０２の所定のピッチに対応して形成されている。

なお、本実施形態の記録ヘッドには、記録ヘッドに供給されるインクを収容したインクタンク（不図示）が着脱自在に取付けられる。インクタンクに収容されたインクは、記録ヘッドの共通液室１０５に供給され、そこからインク供給口１０３を経てヒータ１０２の周囲へ送られ、ノズル（吐出口）１０４から吐出される。

Ｓｉ基板１００とＳｉ基板１０１との間に設けられている絶縁膜６００は、例えばＳｉＣ（シリコンカーバイド）からなる。ＳｉＣ膜は、Ｓｉ基板の表面に一般的に形成されるＳｉＯ（酸化シリコン）膜よりも熱伝導性が高く放熱特性が良好であり、より高速な記録動作を行うときに生じる各素子の発熱に対して、十分な放熱特性を得ることが可能となる。そのため、記録ヘッドの温度上昇によってインク吐出量が不安定になるという問題を解消することができ、より高速、高精彩の記録を実現することが可能になる。なお、アルカリ性のエッチング液を用いたウェットエッチングではＳｉＣからなる絶縁膜６００をエッチングすることはできないので、この絶縁膜６００をエッチングするための工程が必要である。

また、絶縁膜６００の材料には、ＳｉＣ以外にも、酸化シリコン膜よりも熱伝導率が優れるＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）やＢｅＯ（ベリリア）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＳｉＮ（窒化シリコン）等を用いることができ、それらの代替材料を用いた場合でも上記のように十分な放熱特性を得ることが可能である。

また、本実施形態の記録ヘッドでは、厚さが比較的薄いＳｉ基板１０１のみにテーパー部分が形成されており、共通液室１０５側の、厚さが比較的厚いＳｉ基板１００と絶縁膜６００にはテーパー部分が形成されていない。そのため、図１に示すように、テーパー部分の幅ｂが図７に示した従来の構成に比べて格段に小さくなるので、それに伴って、記録ヘッドのチップ幅「ａ＋２ｂ＋２ｃ」を従来の構成よりも小さくすることができる。このように、本実施形態の構成によれば、記録ヘッドのチップ幅を小さくすることができ、ひいては記録ヘッドの小型化を図ることが可能になる。

（第２の実施形態）
図２(ａ)は、本発明の第２の実施形態に係る記録ヘッドのチップ基板の断面を示す模式図である。

図２(ａ)に示すように、本実施形態の記録ヘッドも第１の実施形態と同様に、（１１０）面を表面にもつ第２の基板であるＳｉ基板１００と、Ｓｉ基板１００の上に少なくとも一部に絶縁膜６０１を介して重ね合わされた、（１００）面を表面にもつ第１の基板であるＳｉ基板１０１とを含むチップ基板を有している。Ｓｉ基板１００とＳｉ基板１０１とは、表面に表れる結晶方位面が互いに異なっている。また、絶縁膜６０１は、基板１００，１０１同士の間の少なくとも一部に設けられている。

チップ基板を構成する第１の基板であるＳｉ基板１０１は、後述するヒータ１０２等が設けられている第１の表面を有しており、第２の基板であるＳｉ基板１００は、第１の表面とは反対側の、共通液室１０５が設けられている第２の表面を有している。チップ基板の第１の表面と第２の表面との間、すなわちチップ基板の表面と裏面との間には、共通液室１０５から各ヒータ１０２の周囲へインクを供給するインク供給口１０３が連通している。

第１の基板であるＳｉ基板１０１の上に設けられる構成についてより詳しく説明すると、Ｓｉ基板１０１の上記第１の表面には、Ｓｉ基板１０１上にノズル（吐出口）１０４およびインク流路を形成するプレート部材である吐出口プレート１０７と、吐出口１０４からインクを吐出させるための記録素子である複数のヒータ１０２と、複数のヒータ１０２を選択的に駆動するための駆動素子（不図示）とが設けられている。記録素子であるヒータ１０２は、例えば、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換素子である。

Ｓｉ基板１００の裏面側に設けられている共通液室１０５に貯留されたインクは、インク供給口１０３を介して、Ｓｉ基板１０１上に設けられた吐出口プレート１０７によって形成されているインク流路および吐出口１０４に送られ、それぞれのインク流路に対応して設けられているヒータ１０２の周囲に供給される。そして、ヒータ１０２が発生する熱エネルギーがヒータ１０２の周囲に供給されたインクに付与されると、インク中に生じる気泡の成長による圧力によって、吐出口プレート１０７に形成されたノズル（吐出口）１０４からインク滴１０６が吐出される。その吐出されたインク滴が記録媒体（不図示）に付着することによって、記録媒体に文字や画像等が記録される。

本実施形態においてＳｉ基板１００とＳｉ基板１０１との間に設けられている絶縁膜６０１はＳｉＯ（酸化シリコン）からなり、その厚さは５００ｎｍ以下である。本実施形態では、絶縁膜６０１がＳｉＯ（酸化シリコン）からなるものの、その厚さは上記のように比較的薄いので、Ｓｉ基板１００とＳｉ基板１０１との間の熱伝導性は良好である。

なお、本実施形態の絶縁膜６０１を、第１の実施形態と同様にＳｉＣ（シリコンカーバイド）で構成してもよい。上述したように、ＳｉＣ膜はＳｉＯ（酸化シリコン）膜よりも熱伝導性が優れるため、放熱特性が良好で、より高速な記録動作を行うときに生じる素子の発熱に対して、十分な放熱特性を得ることが可能となる。

図２(ｂ)は、図２(ａ)に示したＳｉ基板に形成された駆動素子の構造を拡大して示す断面図である。図２(ｂ)はＳｉ基板上に設けられている素子の一例を示すものであり、図２(ｂ)に示す素子は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を用いて構成された高耐電圧のＶ（バーチカル）−ＮＰＮトランジスタである。

このＶ−ＮＰＮトランジスタは、Ｎ型コレクタ領域１１、高濃度Ｐ型ベース領域１２、アイソレーション領域１３、高濃度Ｎエミッタ領域１４、Ｐ型エミッタ領域１５、および高濃度コレクタ領域１６を有している。また、このＶ−ＮＰＮトランジスタは、絶縁膜６０１上の、（１００）面を表面にもつ第１の基板であるＳｉ基板１０１に設けられている。

このように、本実施形態ではＶ−ＮＰＮトランジスタ等の駆動素子をＳＯＩ構造を用いて構成しているので、駆動素子は、絶縁膜６０１および駆動素子を囲むアイソレーション領域１３によって、（１００）面を表面にもつ第１の基板であるＳｉ基板１０１から電気的に絶縁される。そのため、駆動素子（本例ではＶ−ＮＰＮトランジスタ）からＳｉ基板１０１へ電流がリークすることを抑制でき、駆動素子のエネルギー効率を向上させることが可能になる。また、駆動素子は、上述した比較的薄い絶縁膜６０１およびアイソレーション領域１３によってＳｉ基板１０１から電気的に分離されるので、駆動素子の分離領域の縮小化を図ることが可能である。素子分離領域の縮小化は、ひいては記録ヘッドのチップ基板の縮小化にもつながる。

また、上記と同様にＳＯＩ構造を用いてＬ（ラテラル）−ＮＰＮトランジスタやＭＯＳトランジスタ等の駆動素子を構成することも可能である。これらの構成においても、Ｓｉ基板１０１へのリーク電流の抑制と、駆動素子の分離領域の縮小化とを図ることが可能である。

なお、上記ではＳＯＩ構造を用いて各種トランジスタ等の駆動素子を構成する場合について説明したが、ＳＯＩ構造を用いて構成できるのは駆動素子に限られず、上述した記録素子（ヒータ１０２）もＳＯＩ構造を用いてＳｉ基板１０１に構成することが可能である。

（その他の実施形態）
＜記録ヘッドカートリッジ＞
図３〜図５を参照して、本発明に係る記録ヘッドが適用される記録ヘッドカートリッジの一実施形態について説明する。図３は記録ヘッドにインクタンクを搭載した状態の、本発明の一実施形態に係る記録ヘッドカートリッジを示す斜視図、図４は図３に示した記録ヘッドカートリッジを記録ヘッドとインクタンクとを分離した状態で示す斜視図、図５は図３等に示した記録ヘッドを分解した状態で示す分解斜視図である。

図３および図４に示すように、本実施形態における記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、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とを有し、記録ヘッドＨ１００１は、記録装置のキャリッジ（不図示）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。

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，マゼンタおよ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。

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Ｈ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、フィルタＨ１７００、およびシールゴムＨ１８００を有している。

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（ヒータ等）と、各記録素子に電力を供給する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、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は、電気配線基板Ｈ１３００と記録素子基板Ｈ１１００とが電気的に接続されるよう、電気配線基板Ｈ１３００を保持している。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Ｈ１５００の背面側に位置決め固定されている。

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Ｈ１５００には、流路形成部材Ｈ１６００が超音波溶着され、インクタンクＨ１９００から第１のプレートＨ１２００にわたるインク流路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。

さらに、前述のようにタンクホルダＨ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、フィルタＨ１７００、およびシールゴムＨ１８００から構成されるタンクホルダ部と、記録素子基板Ｈ１１００、第１のプレートＨ１２００、電気配線基板Ｈ１３００、および第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が構成されている。

＜記録ヘッドおよび記録装置＞
本発明の一実施形態に係る記録ヘッドは、上述した半導体装置の絶縁層上に発熱抵抗層を有する発熱抵抗体を形成し、吐出口やそれに連通する液路を形成するために、成形樹脂やフィルムなどからなる天板などの吐出口形成部材を組み合わせれば作製できる。そして、容器を接続して、記録装置本体に搭載し、本体の電源回路から電源電圧を、画像処理回路から画像データをヘッドに供給すれば、インクジェット記録装置として動作することになる。

図６は、本発明の記録ヘッドの一実施形態を説明するための図であり、記録ヘッドの一部分を示している。

本発明で示した回路が作製された素子基体１５２上には、電流が流れる電気信号を受けることで熱を発生し、その熱によって発生する気泡によって吐出口１５３からインクを吐出するための電気熱変換素子１４１が複数列状に配されている。この電気熱変換素子１４１のそれぞれには、各電気熱変換素子１４１を駆動するための電気信号を供給する配線電極１５４が設けられており、配線電極の一端側は不図示のスイッチ素子に電気的に接続されている。

電気熱変換体１４１に対向する位置に設けられた吐出口１５３へインクを供給するための流路１５５がそれぞれの吐出口１５３に対応して設けられている。これらの吐出口１５３および流路１５５を構成する壁が溝付き部材１５６に設けられており、これらの溝付き部材１５６を前述の素子基体１５２に接続することで、流路１５４，１５５と、複数の流路１５４，１５５にインクを供給するための共通液室１５７とが形成されている。

図７は、素子基体１５２を組み込んだ記録ヘッドの構造を示す図であり、枠体１５８に素子基体１５２が組み込まれている。この素子基体１５２上には前述のような吐出口１５３や流路１５５を構成する部材１５６が取り付けられている。そして、装置側からの電気信号を受け取るためのコンタクトパッド１５９が設けられており、装置本体の制御器から各種駆動信号となる電気信号が、フレキシブルプリント配線基板１６０を介して素子基体１５２に供給される。

図８は本発明の記録ヘッドが適用されるインクジェット記録装置の一実施形態を説明するためのものであり、インクジェット記録装置ＩＪＲＡの概観を示している。

駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５０１１，５００９を介して回転するリードスクリュー５００５の螺旋溝５００４に対して係合するキャリッジＨＣは、ピン（不図示）を有し、矢印ａ、ｂ方向に往復移動される。

符号５００２は紙押え板を示しており、この紙押え板５００２は、記録ヘッドＩＪＣを用いて記録が行われる記録媒体である記録用紙を、キャリッジＨＣの移動方向にわたって、記録媒体搬送手段であるプラテン（不図示）に対して押圧する。符号５００７，５００８はフォトカプラを示しており、これらのフォトカプラは、キャリッジＨＣのレバー５００６のこの域での存在を確認してモータ５０１３の回転方向切換等を行うためのホームポジション検知手段である。

また、このインクジェット記録装置ＩＪＲＡは、記録ヘッドＩＪＣの前面をキャップするキャップ部材（不図示）を支持する部材（不図示）と、このキャップ部材内を吸引する吸引手段（不図示）とを有しており、この吸引手段はキャップ内開口５０２３を介して記録ヘッドＩＪＣの吸引回復を行う。符号５０１７はクリーニングブレードを示し、符号５０１９はこのブレード５０１７を前後方向に移動可能にする部材を示しており、これらは本体支持板５０１８に支持されている。ブレード５０１７は、この形態でなくても、他の周知のクリーニングブレードが本例に適用できることはいうまでもない。また、符号５０１２は、吸引回復の吸引を開始するためのレバーを示しており、このレバー５０１２は、キャリッジと係合するカム５０２０の移動に伴って移動し、駆動モータからの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達手段で伝達されて移動制御される。

これらのキャッピング、クリーニング、吸引回復は、キャリッジがホームポジション側領域にきたときにリードスクリュー５００５の作用によってそれらの対応位置で所望の処理が行えるように構成されているが、周知のタイミングで所望の作動を行うようにすれば、本例には何れも適用できる。上述における各構成は単独でも複合的に見ても優れており、本発明にとって好ましい構成例を示している。

なお、本装置は、電源電圧や画像信号や駆動制御信号などを素子基体１５２に供給するための電気回路からなる制御器駆動信号供給手段（不図示）を有している。

また、本発明は、上述した各種実施形態に限定されるものではなく、上述した課題を解決できるものであれば、本発明の各構成要件を代替物や均等物に置換できることは明らかである。

本発明の第１の実施形態に係る記録ヘッドのチップ基板の断面を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る記録ヘッドのチップ基板の断面を示す模式図である。 図２(ａ)に示したＳｉ基板に形成された素子構造を拡大して示す断面図である。 図３は記録ヘッドにインクタンクを搭載した状態の、本発明の一実施形態に係る記録ヘッドカートリッジを示す斜視図である。 図３に示した記録ヘッドカートリッジを記録ヘッドとインクタンクとを分離した状態で示す斜視図である。 図３等に示した記録ヘッドを分解した状態で示す分解斜視図である。 本発明の記録ヘッドの一実施形態を説明するための図である。 素子基体を組み込んだ記録ヘッドの構造を示す図である。 本発明の記録ヘッドが適用されるインクジェット記録装置の一実施形態を示す図である。 記録ヘッドを構成する基板上における各素子の配置構成の一従来例を示す模式的平面図である。 図９に示したＡ−Ａ’線における断面図である。

符号の説明

１１ Ｎ型コレクタ領域
１２ 高濃度Ｐ型ベース領域
１３ アイソレーション領域
１４ 高濃度Ｎエミッタ領域
１５ Ｐ型エミッタ領域
１６ 高濃度コレクタ領域
１００ （１１０）面を表面にもつＳｉ基板
１０１ （１００）面を表面にもつＳｉ基板
１０２ ヒータ
１０３ インク供給口
１０４ ノズル（吐出口）
１０５ 共通液室
１０６ インク滴
１０７ 吐出口プレート
１４１ 電気熱変換素子
１５２ 素子基体
１５３ 吐出口
１５４，１５５ 流路
１５６ 溝付き部材
１５７ 共通液室
１５８ 枠体
１５９ コンタクトパッド
１６０ フレキシブルプリント配線基板
６００ 絶縁膜
６０１ 絶縁膜
５００２ 紙押え板
５００４ 螺旋溝
５００５ リードスクリュー
５００６，５０１２ レバー
５００７，５００８ フォトカプラ
５００９，５０１１ 駆動力伝達ギア
５０１３ レバー
５０１７ クリーニングブレード
５０１８ 本体支持板
ＨＣ キャリッジ
ＩＪＣ 記録ヘッド
ＩＪＲＡ インクジェット記録装置
Ｈ１０００ 記録ヘッドカートリッジ
Ｈ１００１ 記録ヘッド
Ｈ１１００ 記録素子基板
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 (8)

1. 記録媒体に記録を行うために用いられる記録ヘッドにおいて、
   表面に表れる結晶方位面が互いに異なる複数の基板を重ね合わせて構成したチップ基板を有することを特徴とする記録ヘッド。
2. 前記各基板同士の間の少なくとも一部には絶縁膜が設けられており、該絶縁膜は酸化シリコンよりも熱伝導率が高い材料からなる、請求項１に記載の記録ヘッド。
3. 前記記録ヘッドは、吐出口からインクを吐出して前記記録媒体に記録を行うように構成されており、
   前記チップ基板は、第１の表面を有する第１の基板と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面を有する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間の少なくとも一部に設けられた前記絶縁膜とを有し、前記第１の表面と前記第２の表面との間にインク供給口が連通しており、
   前記第１の表面には、前記吐出口からインクを吐出させるための複数の記録素子と、該複数の記録素子を選択的に駆動するための駆動素子と、前記吐出口および前記インク供給口から前記吐出口にインクを供給するためのインク流路を形成するプレート部材とが設けられ、前記第２の表面には、前記インク供給口を介して前記インク流路および前記吐出口に供給するインクを貯留する共通液室が設けられている、請求項２に記載の記録ヘッド。
4. 前記第１の基板は（１００）面を表面にもつシリコン基板からなり、前記第２の基板は（１１０）面を表面にもつシリコン基板からなる、請求項３に記載の記録ヘッド。
5. 前記記録素子は、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換素子である、請求項３または４に記載の記録ヘッド。
6. 前記駆動素子はＭＯＳトランジスタである、請求項３から５のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
7. 前記記録素子及び前記駆動素子の少なくとも１つが、前記絶縁膜および前記素子を囲む絶縁領域によって前記第１の基板から電気的に絶縁されている、請求項３から６のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の記録ヘッドを用いて記録媒体に記録を行う記録装置。

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