JP2021187064A - 記録素子基板、記録ヘッドおよび記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータを駆動した後におけるインクの吐出態様に基づく温度の変化を適切に検出可能とすることを比較的簡素な構造で実現する。【解決手段】通電されることにより、インクを吐出するための熱を発生するヒータを備える記録素子基板であって、前記ヒータの熱が付与されるようにインクを供給するインク流路であって、該熱によりインクを発泡させる発泡室を形成するインク流路と、前記発泡室の温度を検知可能な温度センサと、を備え、前記温度センサは、前記ヒータと同一材料で構成され且つ前記ヒータと同層に設けられている。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、主に記録素子基板に関する。

インクジェット記録装置のなかには、ヒータ（電気熱変換素子）により発生した熱エネルギーによりノズルからインクを吐出するサーマル方式のものがある。特許文献１には、サーマル方式のインクジェット記録装置において、ヒータの直下に設けられた温度センサの端子部に導電プラグを設け、該温度センサを下層の配線層に接続した構造が開示されている。

特開２０１９−７２９９９号公報

温度センサには、ヒータの駆動態様というよりはインクの吐出態様に基づく温度の変化を検出することが求められる。そのため、特許文献１のインクジェット記録装置には構造上の改善の余地があった。

本発明は、ヒータを駆動した後におけるインクの吐出態様に基づく温度の変化を適切に検出可能とすることを比較的簡素な構造で実現することを例示的目的とする。

本発明の一つの側面は記録素子基板にかかり、前記記録素子基板は、通電されることにより、インクを吐出するための熱を発生するヒータを備える記録素子基板であって、前記ヒータの熱が付与されるようにインクを供給するインク流路であって、該熱によりインクを発泡させる発泡室を形成するインク流路と、前記発泡室の温度を検知可能な温度センサと、を備え、前記温度センサは、前記ヒータと同一材料で構成され且つ前記ヒータと同層に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、インクの吐出態様に基づく温度の変化を適切に検出することが可能となる。

実施形態に係る記録素子基板の平面模式図である。 実施形態に係る記録素子基板の平面模式図である。 実施形態に係る記録素子基板の断面模式図である。 実施形態に係る記録素子基板の断面模式図である。 記録素子基板が備える回路を示す図である。 検知温度のシミュレーション結果を示す図である。 インク滴を吐出する際の記録素子基板の断面模式図である。 インク滴を吐出する際の記録素子基板の断面模式図である。 実施形態に係る記録素子基板の平面模式図である。 実施形態に係る記録素子基板の平面模式図である。 実施形態に係る記録素子基板の平面模式図である。 実施形態に係る記録素子基板の平面模式図である。 実施形態に係る記録素子基板の平面模式図である。 実施形態に係る記録素子基板の断面模式図である。 実施形態に係る記録素子基板の断面模式図である。 実施形態に係る記録素子基板の平面模式図である。 実施形態に係る記録素子基板の平面模式図である。 実施形態に係る記録素子基板の断面模式図である。 実施形態に係る記録素子基板の断面模式図である。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

以下、インクジェット記録装置の記録ヘッドが備える記録素子基板を例示しながら実施形態を説明するが、吐出されるものはインクに限られるものではなく、他の液体であってもよい。即ち、以下の実施形態で例示されるインクジェット記録装置は液体吐出装置の一例であり、記録ヘッドは液体吐出ヘッドの一例であり、また、記録素子基板はヘッド用基板の一例である。

（第１実施形態）
図１Ｂは、第１実施形態に係る記録素子基板１の構成の一部を示す平面模式図である。記録素子基板１は、インクをそれぞれ吐出可能な複数のノズルを駆動可能に構成され、図１Ｂは、該複数のノズルのうちの１つに対応する部分を示す。図２Ａは、図１Ｂ中の切断線ｄ１−ｄ１についての断面模式図を示し、また、図２Ｂは、図１Ｂ中の切断線ｄ２−ｄ２についての断面模式図を示す。

図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、記録素子基板１の上には、保護膜２０１及び耐キャビテーション膜１０７を介してオリフィスプレート２１２が配される。オリフィスプレート２１２にはインク流路１０８および吐出口（オリフィス）１１１が設けられる。吐出口１１１は、個々のノズルに対応してインク流路１０８の上方に設けられる。また、インク流路１０８に連通するように、記録素子基板１にはインク供給口１０９およびインク排出口１１０が設けられる。オリフィスプレート２１２は記録素子基板１の一部であってもよい。

尚、説明の容易化のため、本明細書に記載の上／下は図２Ａ及び図２Ｂの上／下に対応するものとし、即ち、インクが吐出される側（吐出口１１１側）を上側とし、その反対側を下側とする。

記録素子基板１は、ヒータ１０１、並びに、一対の温度センサ１０２及び１１２を備える。ヒータ１０１は、駆動（通電）されることにより発熱する電気熱変換素子であり、吐出口１１１の下方に（平面視において吐出口１１１と重なるように）設けられる。ヒータ１０１には、例えばＴａＳｉＮ等、大きな電気抵抗を形成するのが比較的容易な材料が用いられ、ヒータ１０１は、典型的には平面視で矩形形状となるように、薄膜で構成される。

尚、本実施形態では、ヒータ１０１は、平面視において長方形形状の外形を有するものとし、即ち、一方辺としての長辺および他方辺としての短辺を有するものとする。また、本実施形態では、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂから分かるように、ヒータ１０１の通電の方向と、インク流路１０８の延びる方向とは互いに並行とする。

温度センサ１０２及び１１２は、平面視においてヒータ１０１の長辺側中央部に近接するように配され、ヒータ１０１と同層に薄膜で設けられる。即ち、ヒータ１０１、並びに、温度センサ１０２及び１１２（或いは其れらを構成する薄膜）は、公知の半導体製造プロセスを用いた所定工程、例えば堆積工程、パターニング工程等、により略同時に形成され、よって、同一材料で構成される。

保護膜２０１は、ヒータ１０１並びに温度センサ１０２及び１１２を覆い且つ其れらを絶縁するように設けられる。保護膜２０１には、例えばＳｉＮ等の絶縁部材が用いられる。

耐キャビテーション膜１０７は、保護膜２０１上に配され、インク流路１０８に対して露出している。耐キャビテーション膜１０７は、平面視においてヒータ１０１並びに温度センサ１０２及び１１２と重なるように（図１Ｂ参照）、インク流路１０８の幅方向においてオリフィスプレート２１２の壁部と保護膜２０１との間に（図２Ａ参照）、設けられる。耐キャビテーション膜１０７には、例えばＴａ等、キャビテーションに対する所望の耐性を実現可能な材料が用いられればよい。

図１Ｂから分かるように、平面視において、温度センサ１０２及び１１２は、ヒータ１０１両側方かつ耐キャビテーション膜１０７及びインク流路１０８と重なる位置に設けられる。

インク流路１０８のうちヒータ１０１の上方に位置する部分およびその周辺部は、ヒータ１０１の熱が付与されることにより該インクを発泡させる発泡室として機能し、温度センサ１０２及び１１２は該発泡室の温度を検知可能である。この発泡室は、例えば、インク流路１０８のうち平面視において耐キャビテーション膜１０７と重なる部分として特定されうる。

尚、本実施形態では一対の温度センサ１０２及び１１２が配された構造とするが、其れらの一方は省略されてもよく、例えば、図１Ａに示されるように単一の温度センサ１０２（又は１１２）がヒータ１０１の一側方に配されてもよい。

記録素子基板１は、基板２１１上の絶縁部材２０２に対して複数の配線層（金属層、導電層等とも称される。）が設けられて構成される。絶縁部材２０２は、複数の層間絶縁膜が積層されて構成され、上記配線層の個々は層間絶縁膜の間に設けられうる。基板２１１にはシリコン等の半導体材料が用いられ、絶縁部材２０２にはシリコン酸化物等の絶縁材料が用いられうる。

上述のヒータ１０１、並びに、温度センサ１０２及び１１２は、上記複数の配線層に設けられた配線パターン（ラインパターン或いは単にパターン等とも称される。）および導電プラグ（コンタクトプラグ、ビア等とも称される。）を介して電気接続されることにより、記録機能を実現可能な回路を形成する。本実施形態では、基板２１１に最も近い第１層と、その上方の第２層と、最上層として絶縁部材２０２上に設けられる第３層と、の計３つの配線層が設けられるものとする。

ヒータ１０１は、短辺側の一端部において導電プラグ１０３を介して第２層の配線パターン２０３ａに接続され、他端部において導電プラグ１０４を介して第２層の配線パターン２０３ｂに接続される。尚、配線パターン２０３ａは、後述のスイッチ素子３０３（図３参照）を介して接地され、配線パターン２０３ｂは電源線に接続されるものとする。

温度センサ１０２は、図１Ｂに示されるように、長辺方向の両端部に設けられた導電プラグ１０５及び１０６を介して所定の配線パターンに接続される。例えば、図２Ａに示されるように、温度センサ１０２は、一端部に設けられた導電プラグ１０６を介して第２層の配線パターン２０３ｃに接続され、更に導電プラグ２０６を介して第１層の配線パターン２０４ａに接続される。

温度センサ１１２は、温度センサ１０２同様、長辺方向の両端部に設けられた導電プラグ１１３及び１１４を介して所定の配線パターンに接続される。例えば、図２Ａに示されるように、温度センサ１１２は、一端部に設けられた導電プラグ１１４を介して第２層の配線層２０３ｄに接続され、更に導電プラグ２０５を介して第１層の配線パターン２０４ｂに接続される。

また、ヒータ１０１下方において、第２層には放熱用パターン２０７が配され、該パターン２０７は、プラグ２０９を介して第１層の放熱用パターン２０８に接続され、該パターン２０８は、プラグ２１０を介して基板２１１に接続される。このような構成によれば、ヒータ１０１が駆動されて熱を発生した後において該駆動が抑制された場合には、該熱は基板２１１に速やかに放出されることとなる。

尚、パターン２０７及び２０８はパターン２０３ａ等同様に構成されればよく、また、プラグ２０９及び２１０はプラグ２０５等同様に構成されればよい。よって、これらには、電気抵抗が比較的小さく且つ熱導電性が比較的大きい材料、例えば銅等、が用いられればよい。

図３は、駆動信号ＨＴを用いてヒータ１０１を駆動するヒータ駆動回路、及び、制御信号ＳＥを用いて温度センサ１０２の信号を処理する処理回路についての回路図である。

電圧源３０１は、ヒータ１０１に定電圧ＶＨを供給してヒータ１０１を駆動するための定電圧源である。駆動信号ＨＴがＯＮレベル（Ｈｉｇｈレベル、活性化レベル等とも称されうる。）になるとスイッチ素子３０３が導通状態となり、電圧ＶＨが導電プラグ１０３（図２Ｂ参照）を通じてヒータ１０１に印加される。また、駆動信号ＨＴがＯＦＦレベル（Ｌｏｗレベル、非活性化レベル等とも称されうる。）になるとスイッチ素子３０３が非導通状態となり、電圧ＶＨのヒータ１０１への印加が抑制される。

このようにして、駆動信号ＨＴのＯＮ／ＯＦＦレベルによって電圧ＶＨがヒータ１０１に対して矩形パルス状に印加され、ヒータ１０１が駆動される。詳細については後述とするが、それにより、後述のインク滴５０１（図５Ａ及び図５Ｂ参照）が吐出口１１１から吐出される。

電流源３０２は、温度センサ１０２に定電流Ｉｒｅｆを供給するための定電流源である。制御信号ＳＥがＯＮレベル（Ｈｉｇｈレベル、活性化レベル等とも称されうる。）になるとスイッチ素子３０４が導通状態となり、電流Ｉｒｅｆが導電プラグ１０５（図１参照）を介して温度センサ１０２に供給される。また、スイッチ素子３０５及び３０６が導通状態となり、温度センサ１０２の両端部の電圧（一端部の電圧をＶＳＳとし、他端部の電圧をＶＳ＋ＶＳＳとする。）が差動アンプ３０７に入力される。また、制御信号ＳＥがＯＦＦレベル（Ｌｏｗレベル、非活性化レベル等とも称されうる。）になると、スイッチ素子３０４が非導通状態となり、電流Ｉｒｅｆの温度センサ１０２への供給が抑制されるとともに、温度センサ１０２の両端部の電圧の差動アンプ３０７への入力も抑制される。

温度センサ１０２が検知する温度は、ヒータ１０１の駆動に伴って上昇し、また、放熱用パターン２０７等を介した熱の放出、インク流路１０８への熱の放出等により降下する。

ここで、温度センサ１０２の温度をＴとし、温度センサの電気抵抗値をＲＳとし、常温をＴ０とし、温度Ｔ０のときの温度センサの電気抵抗値をＲＳ０とし、抵抗温度係数をＴＣＲとしたとき、
式（１）：
ＲＳ＝ＲＳ０×｛１＋ＴＣＲ×（Ｔ−Ｔ０）｝
と表される。

温度センサ１０２に電流Ｉｒｅｆが供給されると、温度センサ１０２の両端部には電位差ＶＳが発生し、この電位差ＶＳは、
式（２）：
ＶＳ＝Ｉｒｅｆ×ＲＳ
＝Ｉｒｅｆ×ＲＳ０｛１＋ＴＣＲ×（Ｔ−Ｔ０）｝
と表される。

上記電位差ＶＳは差動アンプ３０７に入力され、差動アンプ３０７は、上記電位差ＶＳに応じた電圧Ｖｄｉｆを出力する。差動アンプ３０７には、所望の回路動作を実現可能とするオフセット電圧として電圧Ｖｒｅｆが加えられる。差動アンプ３０７の増幅率をＧｄｉｆとしたとき、差動アンプ３０７の出力電圧Ｖｄｉｆは、
式（３）：
Ｖｄｉｆ＝Ｖｒｅｆ−Ｇｄｉｆ×ＶＳ
と表される。

図４は、パルス幅０．３μｓの駆動信号ＨＴでヒータ１０１を駆動したときの温度センサ１０２により検知された温度（以下、単に検知温度という。）のシミュレーション結果を示す。波形４０６は、駆動信号ＨＴを示す。波形４０１は、参考例として、温度センサ１０２がヒータ１０１下方に絶縁部材２０２の層間絶縁膜を介して設けられた場合の検知温度を示す。波形４０２、４０３及び４０４は、本実施形態における温度センサ１０２の検知温度を示し、それぞれ、ヒータ１０１と温度センサ１０２との間隔が０．５μｍ、１．０μｍ及び１．５μｍの場合に対応する。

図５Ａ及び図５Ｂは、吐出口１１１からインク滴５０１が吐出されたときの状態を示す切断線ｄ１−ｄ１の断面模式図である。該吐出の際、インク滴５０１の一部は、ヒータの駆動により発泡した泡の負圧により、いわゆる尾引としてインク流路１０８（の発泡室）内に戻ることとなる（戻りインク滴５０２とする。）。図５Ａは、インク滴５０１がオリフィスプレート２１２の表面に対して略垂直な方向に吐出された状態を示しており、図５Ｂは、インク滴５０１がオリフィスプレート２１２の表面に対して傾斜した方向に吐出された状態を示す。

図４に示されるように、参考例である波形４０１の場合（温度センサ１０２がヒータ１０１下方に絶縁部材２０２の層間絶縁膜を介して設けられた場合）、駆動信号ＨＴが加わった直後における検知温度は、実施形態に係る波形４０２〜４０４の場合よりも高い。この理由としては、参考例の構造においては、温度センサ１０２をヒータ１０１に対向させて配置可能であることが挙げられる。他の理由としては、ヒータ１０１と温度センサ１０２とを、其れらの間の上記層間絶縁膜を薄膜化すること（例えば０．３５μｍ程度の膜厚にすること）等により近接させ易いことが挙げられる。これらの理由により、参考例の構造においては、ヒータ１０１‐温度センサ１０２間の熱抵抗が小さく、ヒータ１０１が発生した熱が温度センサ１０２に伝搬し易い。

本実施形態（波形４０２〜４０４の場合）においては、温度センサ１０２をヒータ１０１の側方にヒータ１０１と近接させて設けることで、温度センサ１０２の検知精度を向上可能となる。また、温度センサ１０２をヒータ１０１の長辺側中央部に隣接させることで、ヒータ１０１から温度センサ１０２に伝搬し易くなると共に、温度センサ１０２を細長い形状で設けることも可能となり、温度センサ１０２の検知精度を更に向上可能となる。

また、本実施形態では、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、耐キャビテーション膜１０７は平面視においてヒータ１０１及び温度センサ１０２の双方と重なっている。これにより、ヒータ１０１が発生した熱は、ヒータ１０１から絶縁部材２０２の層間絶縁膜を介して耐キャビテーション膜１０７に伝搬し、その後、該層間絶縁膜を介して耐キャビテーション膜１０７から温度センサ１０２に伝搬することとなる。

一方、ヒータ１０１の駆動に伴い吐出口１１１からインク滴５０１が吐出された後（例えば約２μｓ後）、部分的にインク流路１０８内に戻る戻りインク滴５０２により、耐キャビテーション膜１０７は冷却されることとなる。

ここで、図４に特徴点Ｋで示されるように、ヒータ１０１を駆動してから約２μｓ後、上記戻りインク滴５０２により、保護膜２０１、ヒータ１０１、及び、絶縁部材２０２の層間絶縁膜を介して、温度センサ１０２が冷却され、検知温度が比較的急峻に低下する。本実施形態（波形４０２〜４０４）によれば、検知温度は、参考例（波形４０１の場合）に比べて更に急峻に低下する。この理由としては、本実施形態における温度センサ１０２‐戻りインク滴５０２間の距離が参考例に比べて短いことが挙げられる。

これにより、本実施形態では、温度センサ１０２‐戻りインク滴５０２間の熱抵抗が参考例の場合よりも小さく、温度センサ１０２が戻りインク滴５０２により冷却され易い。よって、本実施形態によれば、温度センサ１０２は戻りインク滴５０２を適切に検知可能と云える。換言すると、本実施形態においては、温度センサ１０２は、ヒータ１０１の温度変化の検知以上に、戻りインク滴５０２によるインク流路１０８の発泡室内の温度変化を検知するのに適している。

ここで、図５Ａに示されるように、インク滴５０１が適切に吐出された場合、一点鎖線で示されるように、戻りインク滴５０２はヒータ１０１の中央部に生じうる。一方、図５Ｂに示されるように、インク滴５０１が適切に吐出されなかった場合、戻りインク滴５０２はヒータ１０１の中心部からズレた位置に生じうる。この場合に特徴点Ｋ以降に生じうる影響は、参考例の波形４０１については比較的小さいが、本実施形態の波形４０２〜４０４については参考例（波形４０１）に比べて大きい。

より詳細には、戻りインク滴５０２が温度センサ１０２に近い程、特徴点Ｋ以降の検知温度は急峻に降下し、戻りインク滴５０２が温度センサ１０２から遠い程、特徴点Ｋ以降の検知温度は緩やかに降下する。よって、図５Ｂの場合、特徴点Ｋ以降の検知温度は比較的緩やかに低下することとなる。

本実施形態では、図１Ｂに示されるように、ヒータ１０１に対して温度センサ１０２の反対側に温度センサ１１２が配され、即ち、一対の温度センサ１０２及び１１２は、ヒータ１０１に対して対称性を有するように配される。温度センサ１１２は、温度センサ１０２同様、ヒータ１０１の駆動後における戻りインク滴５０２に基づいてインク流路１０８の発泡室内の温度の変化を適切に検知可能である。戻りインク滴５０２がヒータ１０１の中央部から一端部側に偏った場合、一対の温度センサ１０２及び１１２の検知結果は互いに異なることとなる。よって、それら温度センサ１０２及び１１２の検知結果によれば、インク滴５０１が適切に吐出されたか否か（インク滴５０１がオリフィスプレート２１２の表面に対して垂直な方向に吐出されたか否か）を判定可能となる。

また、本実施形態によれば、温度センサ１０２及び１１２の其々の検知温度の降下態様（即ち、特徴点Ｋ以降の検知温度の変化量の差）に基づいてインク滴５０１の吐出の方向を算出することも可能となる。

また、ヒータ１０１、並びに、温度センサ１０２及び１１２は、同層に配され、本実施形態では、インク流路１０８に最も近い第３層である絶縁部材２０２上面に配される。そのため、ヒータ１０１によるインクの加熱と、温度センサ１０２及び１１２による戻りインク滴５０２による温度の変化の検知と、の双方を適切に実現可能である。

図６Ａ及び図６Ｂは、他の例としての記録素子基板１の平面模式図を、図１Ａ同様に示す。区別のため、図６Ａの例においては温度センサ６０１が用いられ、また、図６Ｂの例においては温度センサ６０４が用いられるものとする。

図６Ａの例においては、ヒータ１０１の電気抵抗値が図１Ａの場合に比べて低いものとする。この場合、温度センサ６０１に電流Ｉｒｅｆを供給したときに温度センサ６０１に発生する電圧が、温度センサ１０２の場合同様となるように（電圧ＶＳとなるように）、温度センサ６０１の長さを設定する。即ち、温度センサ６０１の長さは、温度センサ６０１の電気抵抗値が温度センサ１０２の電気抵抗値と等しくなるように設定されればよい。よって、図６Ａの例においては、温度センサ６０１は温度センサ１０２よりも長い。

図６Ｂの例においては、ヒータ１０１の電気抵抗値が図１Ａの場合に比べて高いものとする。この場合においても図６Ａ同様、温度センサ６０４に電流Ｉｒｅｆを供給したときに温度センサ６０４に発生する電圧が、温度センサ１０２の場合同様となるように（電圧ＶＳとなるように）、温度センサ６０４の長さが設定されればよい。よって、図６Ｂの例においては、温度センサ６０４は温度センサ１０２よりも短い。

尚、図６Ｂの例において、温度センサ１０２よりも短い温度センサ６０４の電気抵抗値を更に小さくする必要がある場合には、温度センサ６０４を幅広化すればよい。その際、温度センサ６０４は、平面視においてインク流路１０８（の発泡室）と重なるように配されればよい。また、温度センサ６０４の幅広化に際して、図中に示されるように、導電プラグ１０５及び１０６の数を増やしてもよい。

（第２実施形態）
前述の第１実施形態では、一対の温度センサ１０２及び１１２がそれぞれヒータ１０１の短辺方向の両側方に隣接して配された構造を例示したが、この態様に限られるものではない。

図７は、第２実施形態に係る記録素子基板１の構成の一部を示す平面模式図である。本実施形態では、温度センサ１０２及び１１２が配されることに加え、温度センサ７０１及び７０２がそれぞれヒータ１０１の長辺方向の両側方に隣接して配される。即ち、温度センサ１０２、１１２、７０１及び７０２は、平面視においてヒータ１０１を取り囲むように４辺の個々に沿って配される。

尚、温度センサ７０１は、両端部に設けられた導電プラグ７０３及び７０４を介して所定の配線パターンに接続され、また、温度センサ７０２は、両端部に設けられた導電プラグ７０５及び７０６を介して所定の配線パターンに接続される。

第１実施形態の構成（図１Ｂ参照）によれば、平面視において戻りインク滴５０２がヒータ１０１の長辺側に偏った場合に、そのことを検知可能であったが、本実施形態によれば、更に、戻りインク滴５０２がヒータ１０１の短辺側に偏ったことも検知可能となる。

また、本実施形態によれば、温度センサ１０２及び１１２の他、更に温度センサ７０１及び７０２の其々の検知温度の降下態様に基づいてインク滴５０１の吐出の方向を算出することも可能となり、該算出を第１実施形態よりも高精度に行うことが可能となる。

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態に係る記録素子基板１の構成の一部を示す平面模式図である。本実施形態では、ヒータ１０１の長辺側の両側方のそれぞれに２つの温度センサ、計４つの温度センサ８０７〜８１０、が配される。温度センサ８０７は、両端部に設けられた導電プラグ８１１及び８１２を介して所定の配線パターンに接続される。温度センサ８０８は、両端部に設けられた導電プラグ８１３及び８１４を介して所定の配線パターンに接続される。温度センサ８０９は、両端部に設けられた導電プラグ８１５及び８１６を介して所定の配線パターンに接続される。また、温度センサ８１０は、両端部に設けられた導電プラグ８１７及び８１８を介して所定の配線パターンに接続される。

このような構成によっても前述の第２実施形態同様の効果が得られる。すなわち、温度センサ８０７〜８１０のうち少なくとも１つの検知結果において特徴点Ｋ（図４参照）が発生した場合、戻りインク滴５０２があったものと判定可能である。また、其々の検知温度の降下態様に基づいてインク滴５０１の吐出の方向を算出することも可能である。

（第４実施形態）
図９は、第４実施形態に係る記録素子基板１の構成の一部を示す平面模式図である。図１０Ａは、図９中の切断線ｄ３−ｄ３についての断面模式図を示し、図１０Ｂは、図９中の切断線ｄ４−ｄ４についての断面模式図を示す。

本実施形態では、平面視におけるヒータ（区別のため、ヒータ９０１とする。）の中央部に開口が設けられ、該開口内に温度センサ（区別のため、温度センサ９０２とする。）が配される。ヒータ９０１は、ヒータ１０１同様、両端部に設けられた導電プラグ１０３及び１０４を介して所定の配線パターンに接続される。また、温度センサ９０２は、両端部に設けられた導電プラグ９０３及び９０４を介して所定の配線パターンに接続される。

ヒータ９０１の中央部に温度センサ９０２を配置可能に設けられた開口に対応するように、放熱用パターン２０７には、該パターン２０７が配線パターン２０３ｃ及び２０３ｄから電気分離されるように、開口が設けられればよい（図１０Ａ及び図１０Ｂ参照）。すなわち、放熱用パターン２０７は、配線パターン２０３ｃ及び２０３ｄを取り囲むように配される。

放熱用パターン２０７同様、放熱用パターン２０８には、配線パターン２０４ａ及び２０４ｂから電気分離されるように開口が設けられ、即ち、該パターン２０８は、配線パターン２０４ａ及び２０４ｂを挟み込むように配される。

本実施形態によれば、ヒータ９０１の中心部に開口を設け、該開口内に温度センサ９０２を設けることにより、温度センサ９０２は、その全周においてヒータ９０１に取り囲まれることとなる。そのため、ヒータ９０１から温度センサ９０２への熱の伝搬効率が向上し、温度センサ９０２の検知精度を更に向上可能となる。

（第５実施形態）
図１１は、第５実施形態に係る記録素子基板１の構成の一部を示す平面模式図である。本実施形態では、記録素子基板１は、一対のヒータ（区別のため、ヒータ１１０１及び１１０２とする。）及び温度センサ（区別のため、温度センサ１１０３とする。）を備える。ヒータ１１０１及び１１０２は、並列に電気接続されており、インク滴５０１を吐出する際、略同時に駆動されればよい。ヒータ１１０１及び１１０２、並びに、温度センサ１１０３は、インク流路１０８の延びる方向（インクが流れる方向）に沿って延設され、温度センサ１１０３は、ヒータ１１０１及び１１０２間に配される。

ヒータ１１０１は、両端部に設けられた導電プラグ１１０４及び１１０５を介して所定の配線パターンに接続される。ヒータ１１０２は、両端部に設けられた導電プラグ１１０６及び１１０７を介して所定の配線パターンに接続される。温度センサ１１０３は、両端部に設けられた導電プラグ１１０８及び１１０９を介して所定の配線パターンに接続される。

本実施形態では、ヒータ１１０１及び１１０２、並びに、温度センサ１１０３が一方向に沿って延設されている。そのため、前述の第１実施形態同様（図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂ参照）、放熱用パターン２０７及び２０８は、配線パターン２０３ａ〜２０３ｄ及び２０４ａ〜２０４ｂから適切に電気分離されるように配置可能である。

本実施形態によれば、温度センサ１１０３の両側方にはヒータ１１０１及び１１０２が配される。そのため、ヒータ１１０１及び１１０２から温度センサ１１０３への熱の伝搬効率が向上し、温度センサ１１０３の検知精度を更に向上可能となる。

（第６実施形態）
図１２は、第６実施形態に係る記録素子基板１の構成の一部を示す平面模式図である。図１３Ａは、図１２中の切断線ｄ５−ｄ５についての断面模式図を示し、また、図１３Ｂは、図１２中の切断線ｄ６−ｄ６についての断面模式図を示す。

本実施形態では、記録素子基板１は、一対のヒータ（区別のため、ヒータ１２０１及び１２０２とする。）及び温度センサ（区別のため、温度センサ１２０３とする。）を備える。ヒータ１２０１及び１２０２は、インク流路１０８の延びる方向（インクが流れる方向）に並設されると共に直列に電気接続されており、インク滴５０１を吐出する際、略同時に駆動される。温度センサ１２０３は、ヒータ１２０１及び１２０２間に配され、インク流路１０８の幅方向に延設される。

ヒータ１２０１は、インク流路１０８の延びる方向の両端部に設けられた導電プラグ１２０４及び１２０５を介して所定の配線パターンに接続される。ヒータ１２０２は、同方向の両端部に設けられた導電プラグ１２０６及び１２０７を介して所定の配線パターンに接続される。ヒータ１２０１及び１２０２は、第２層の配線パターン１３０１を介して直列に電気接続される。配線パターン１３０１は、一端部において導電プラグ１２０５を介してヒータ１２０１に接続され且つ他端部において導電プラグ１２０６を介してヒータ１２０２に接続される。また、温度センサ１２０３は、インク流路１０８の幅方向の両端部に設けられた導電プラグ１２０８及び１２０９を介して所定の配線パターンに接続される。

配線パターン１３０１は、温度センサ１２０３下方に配されることとなるため、放熱用パターン２０７は、この配線パターン１３０１から電気分離されるように、また、ヒータ１２０１及び１２０２に対応して、一対設けられる。すなわち、図１３Ｂに示されるように、配線パターン１３０１は、一対の放熱用パターン２０７の間に配される。これら一対の放熱用パターン２０７は、一対のヒータ１２０１及び１２０２の下方にそれぞれ位置することとなる。

本実施形態によれば、温度センサ１２０３には、一対のヒータ１２０１及び１２０２の双方から熱が伝搬することとなる。そのため、ヒータ１２０１及び１２０２から温度センサ１２０３への熱の伝搬効率が向上し、前述の第５実施形態同様、温度センサ１２０３の検知精度を更に向上可能となる。

（その他）
上述の説明においては、インクジェット記録方式を用いた記録装置を例に挙げて説明したが、記録方式は上述の態様に限られるものではない。また、記録装置は、記録機能のみを有するシングルファンクションプリンタであっても良いし、記録機能、ＦＡＸ機能、スキャナ機能等の複数の機能を有するマルチファンクションプリンタであっても良い。また、例えば、カラーフィルタ、電子デバイス、光学デバイス、微小構造物等を所定の記録方式で製造するための製造装置であっても良い。

また、上記「記録」は広く解釈されるべきものである。従って、「記録」の態様は、記録媒体上に形成される対象が文字、図形等の有意の情報であるか否かを問わないし、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も問わない。

また、上記「記録媒体」は、上記「記録」同様広く解釈されるべきものである。従って、「記録媒体」の概念は、一般的に用いられる紙の他、布、プラスチックフィルム、金属板、ガラス、セラミックス、樹脂、木材、皮革等、インクを受容可能な如何なる部材をも含みうる。

更に、「インク」は、上記「記録」同様広く解釈されるべきものである。従って、「インク」の概念は、記録媒体上に付与されることによって画像、模様、パターン等を形成する液体の他、記録媒体の加工、インクの処理（例えば、記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）等に供され得る付随的な液体をも含みうる。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１：記録素子基板、１０１：ヒータ、１０２：温度センサ、１０８：インク流路。

Claims (12)

1. 通電されることにより、インクを吐出するための熱を発生するヒータを備える記録素子基板であって、
   前記ヒータの熱が付与されるようにインクを供給するインク流路であって、該熱によりインクを発泡させる発泡室を含むインク流路と、
   前記発泡室の温度を検知可能な温度センサと、を備え、
   前記温度センサは、前記ヒータと同一材料で構成され且つ前記ヒータと同層に設けられている
   ことを特徴とする記録素子基板。
2. 前記温度センサは、平面視において前記発泡室と重なっている
   ことを特徴とする請求項１に記載の記録素子基板。
3. 前記ヒータの上層に設けられた耐キャビテーション膜を更に備え、
   前記耐キャビテーション膜は、平面視において前記ヒータと前記温度センサとの双方と重なるように配されている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の記録素子基板。
4. 前記ヒータおよび前記温度センサのそれぞれは、導電プラグを介して、その下層に設けられた配線パターンに接続される
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の記録素子基板。
5. 前記ヒータは通電により駆動され、前記温度センサは、前記ヒータの通電の方向に沿って延設され且つ平面視において前記ヒータに近接している
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の記録素子基板。
6. 前記温度センサは一対設けられ、前記ヒータは該一対の温度センサの間に配される
   ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の記録素子基板。
7. 平面視において、前記ヒータには開口が設けられており、前記温度センサは該開口内に配される
   ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の記録素子基板。
8. 前記ヒータは一対設けられ、前記温度センサは該一対のヒータの間に配される
   ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の記録素子基板。
9. 前記一対のヒータは、並列に電気接続されている
   ことを特徴とする請求項８に記載の記録素子基板。
10. 前記一対のヒータは、直列に電気接続されている
    ことを特徴とする請求項８に記載の記録素子基板。
11. 請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の記録素子基板と、
    前記ヒータに対応するノズルと、を備える
    ことを特徴とする記録ヘッド。
12. 請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の記録素子基板と、
    前記ヒータに対応するノズルと、を備える
    ことを特徴とする記録装置。

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