JP2708596B2 - 記録ヘッドおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複写機，ファクシミリ，ワードプロセッ
サ，ホストコンピュータの出力用端末としてのプリン
タ，ビデオ出力プリンタ等に用いられる記録装置の記録
ヘッドおよびインクジェット記録装置に関し、特に記録
のためのエネルギとして利用される熱エネルギを発生す
る電気熱変換素子と記録用機能素子を同一基板上に形成
した記録ヘッドおよびインクジェット記録装置に関す
る。

［従来の技術］ 従来、記録ヘッドの構成は電気熱変換素子アレイを単
結晶シリコン基板上に形成し、この電気熱変換素子の駆
動回路としてシリコン基板外部にトランジスタアレイ，
ダイオードアレイ等の電気熱変換素子駆動用機能素子を
配置し、電気熱変換素子とトランジスタアレイ等機能素
子との間の接続をフレキシブルケーブルやワイヤーボン
ディング等によって行う構成としていた。

上述したヘッド構成に対して考慮される構造の簡易
化、あるいは製造工程で生ずる不良の低減化、さらには
各素子の特性の均一化および再現性の向上を目的とし
て、特開昭57−72867号公報において提案されているよ
うな電気熱変換素子と機能素子とを同一基板上に設けた
インクジェット記録ヘッドが知られている。

第９図は上述した構成による記録ヘッドの一部分を示
す模式的な断面図である。901は単結晶シリコンからな
る半導体基板である。902はＮ型半導体のコレクタ領
域、903は高不純物濃度のＮ型半導体のオーミックコン
タクト領域、904はＰ型半導体のベース領域、905は高不
純物濃度Ｎ型半導体のエミッタ領域であり、これらでバ
イポーラトランジスタ920を形成している。906は蓄熱層
および絶縁層としての酸化シリコン層、907は発熱抵抗
体層としての硼化ハフニウム（HfB₂）層、908はアルミ
ニウム（Al）電極、909と保護層としての酸化シリコン
層であり、以上で記録ヘッド用の基体930を形成してい
る。ここでは940が発熱部となる。天板910は基体930と
協働して液路950を画成している。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した様な構造の記録ヘッドに対して数
多くの改良が加えられ、提案がなされてきたが、近年製
品に対して高速駆動化，省エネルギー化，高集積
化，低コスト化，高信頼性，および高機能化がよ
り一層求められる様になった。そこで、チップ面積を小
さくし、電気熱変換素子駆動用機能素子を高密度に集積
し、低コスト化を図り、且つより高性能で、高速な記録
ヘッドを構成する為には、例えば第３図（Ａ），（Ｂ）
で示すようなMOS型トランジスタアレイによる構造のも
のが考えられる。

すなわち、MOS型トランジスタアレイを半導体基板１
内に作り込みこれらのMOS型トランジスタを単独、また
は複数個同時に動作させることによって、マトリクス状
に結線されている、電気熱変換素子間の電気的分離性を
保つことができる。

しかしながら、電気熱変換素子を駆動させる為に必要
となる大電流においては、従来のMOS型トランジスタア
レイを機能させると、ドレイン−ウェル間のpn逆バイア
ス接合部は高電界に耐えられずにリークを発生させ、電
気熱変換素子駆動用機能素子として要求される耐圧を満
足することができなかった。更に、大電流で使用される
為にMOS型トランジスタのオン抵抗が大きいと、ここで
の電流の無駄な消費によって、電気熱変換素子が機能す
る為に必要な電流が得られなくなるという解決すべき課
題があった。

本発明の目的は、上述の課題を解決し、大電流，高耐
圧で高速駆動，省エネルギー，高集積化，低コスト化が
達成できる電気熱変換素子駆動用機能素子を備えた記録
ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、請求項１の発明は、インク
を吐出する為の吐出口を有する液吐出部と、該液吐出部
に供給されたインクを吐出する為に利用される熱エネル
ギーを発生する電気熱変換素子と、該電気熱変換素子に
電気的に接続された該電気熱変換素子駆動用の機能素子
とが同一基板に複数形成された基体とを具備する記録ヘ
ッドにおいて、前記機能素子は、前記基板を構成する低
濃度の第１導電型半導体の中に設けられた前記第１導電
型半導体と異なる第２導電型半導体からなる一対の主電
極領域と、該一対の主電極領域のうち一方の主電極領域
を覆うように設けられ、前記基板を構成する前記低濃度
の第１導電型半導体より濃度の高い前記第１導電型半導
体からなる制御電極領域と、該制御電極領域上に形成さ
れた絶縁膜と、該絶縁膜を介して制御電圧を加えること
で前記制御電極領域間に流れる電流を制御する手段と、
を有することを特徴とする。

ここで、前記制御電極領域が設けられている側の主電
極がソース電極であり、他方の主電極がドレイン電極で
あるとすることができる。

また、前記ドレイン電極は正電位にバイアスされて用
いられるとすることができる。

さらに、前記制御電極領域上に形成された絶縁膜の厚
さは100〜1000Åであり、他の領域を覆う絶縁層の厚さ
が5000〜10000Åであるとすることができる。

請求項５のインクジェット記録装置の発明は、請求項
１に記載の記録ヘッドと、該記録ヘッドに対してインク
を供給する手段と、前記記録ヘッドによる記録位置に記
録媒体を搬送する手段とを具えたことを特徴とする。

［作 用］ 本発明では、マトリクス状に結線された電気熱変換素
子を駆動させる電気熱変換素子駆動用機能素子としての
MOS型トランジスタアレイを用い、第１の導電型の低濃
度基板に、この基板と反対の不純物導電型（第２の導電
型）半導体によるソース領域（接地されて使用される一
方の主電極領域）と、その領域周囲に前記基板と同一の
不純物導電型でより高い濃度の半導体（第１の導電型の
半導体）によるスイッチングチャネル領域（制御電圧領
域）を２重拡散で包囲するように形成することによっ
て、ドレイン−低濃度基板−短チャネル−ソースという
構造としたので、前述の耐圧，オン抵抗という課題を最
小の工程増加で解決できる。従って、本発明によれば、
大電流，高耐圧で高速駆動，省エネルギー，高集積，お
よび低コストを特徴とする電気熱変換素子駆動用機能素
子を備えた記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を
得ることができる。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明について詳細に説明
するが、本発明は以下の実施例に限定されることはな
く、本発明の目的が達成され得るものであればよい。

第１図（Ａ）には、本発明の一実施例として、機能素
子としてMOS型トランジスタアレイを利用した基板を示
す。

ここで、シリコン基板１の上に駆動用MOS型トランジ
スタ50をアレイ状に配置すると共に、温度センサ用ダイ
オード51が配置されており、駆動用MOS型トランジスタ5
0は、その構造すべてがシリコン基板１上に作り込まれ
ているが、温度センサ用ダイオード51は拡散工程のみで
作り込まれている。

次に、本実施例における電気熱変換素子駆動用機能素
子としてのMOS型トランジスタアレイの基本構造および
動作について説明する。

第１図（Ｂ）はMOS型トランジスタアレイの平面構造
を示し、第１図（Ｃ）は第１図（Ｂ）のＡ−Ａ′断面線
に沿う断面構造を示し、第１図（Ｄ）はMOS型トランジ
スタアレイの結線例を示す。第１図（Ｅ）は第１図
（Ｄ）の等価回路を示す。なお、各部位において第１図
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）に共通するものについ
ては同一の番号をつけている。

本実施例において、機能素子であるMOS型トランジス
タアレイは第１図（Ｂ），（Ｃ）に示すように構成され
る。

ここで１はホウ素（Ｂ）等の不純物をドープしてＰ−
型（第１導電型）とされたシリコン基板であり、２はこ
の基板１の上に、形成されたシリコン酸化膜（S_iO₂）か
ら成る絶縁酸化膜である。３は隣合うMOS型トランジス
タアレイとの間でシリコン基板１の表面近傍がｎ型半導
体に反転することを防ぎ、かつシリコン基板１とのオー
ミックコンタクト（オーミック接触）をとるために、不
純物拡散技術等により形成された不純物濃度の高いガー
ドリング領域である。４および５は例えば不純物拡散技
術，イオン注入技術等により前記第１導電型と異なる第
２導電型の領域が形成され、MOS型トランジスタアレイ
のドレイン及びソースとなる一対のn⁺領域（主電極領
域）である。19は同様の技術でソース５を覆う形で２重
拡散で形成される前記基板と同じ導電型でより濃度が高
いＰ型チャネル領域（制御電極領域）である。

６は例えばアルミニウム（Al）,Al−S_i,Al−C_u−S_i等
の導電材料で形成されるソース電極であり、n⁺ソース領
域５に接続している。７はn⁺ドレイン領域４に接続して
いるドレイン電極である。８は制御電極領域の電位を制
御するためのキャパシタとの共通の電極用のアルミニウ
ム（Al）,Al−S_i,Al−C_u−S_i等の導電材料からなるゲー
ト電極である。すなわち、このMOS型トランジスタアレ
イはＰ型シリコン基板1,酸化膜2,ガードリング領域3,n⁺
ドレイン領域4,n⁺ソース領域5,P型チャネル領域19,ソー
ス電極6,ドレイン電極７およびゲート電極８から成る。

第１図（Ｅ）の等価回路はMOS型トランジスタアレ
イ，電流供給対象となるセグメントおよびスイッチから
成る。

以下、第１図（Ｅ）の等価回路を用いて、制御対象と
なる電気熱変換素子のセグメントに単独に電流供給する
ための基本動作を説明する。

第１図（Ｅ）においてMOS型トランジスタの各ドレイ
ン電極を正電位VDD（ソースに対して高電位）にバイア
スし、シリコン基板１はシリコン基板上のP⁺領域を通し
て接地状態とする。今、セグメント９に電流を供給する
場合を考える。セグメント９に電流供給するためにはス
イッチ10を閉成し、MOS型トランジスタ11のゲート電極
８に閾値電圧以上の電位をスイッチ14を通してバイアス
することにより、チャネルを形成し、ソース電極６に電
流が流れて目的を達成できる。

このとき注意すべき事項としては、この状態において
隣接するMOS型トランジスタ、例えばMOS型トランジスタ
12に電流が流れることのない様に配慮することである。
もし、MOS型トランジスタ12のゲート電位がフローティ
ング状態であると、MOS型トランジスタ12のドレイン電
極７には正電位VDDがバイアスされているため、ゲート
電極８とシリコン基板１とで構成されるキャパシタにノ
イズによる電位や、配線容量による電位がMOS型トラン
ジスタ12の閾値電圧を越えるようになると、チャネルが
形成されて電流が供給され、セグメント13に電流が流れ
てしまうという誤動作を起こすおそれがある。このよう
な隣接するMOS型トランジスタの電気的相互干渉を防止
するには、本実施例に示すようにMOS型トランジスタ12
のゲート電位を接地状態にすることである。すなわち、
ゲート電位をスイッチ15を通して零電位（VG₂＝0V）に
クリップすることにより、ゲート直下にチャネルが形成
されずに、ターンオン動作することなく、隣接するMOS
型トランジスタの相互干渉を防ぐことができる。

更に、ソース・ドレイン間の耐圧を向上させる為に、
高濃度ソース領域５の周囲を基板と同じ導電型でより不
純物濃度が高いＰ型チャネル領域19で囲い、高電界のか
かるドレインソース（基板）間のPn接合の濃度勾配を小
さくしている。また、ソース領域５とＰ型チャネル領域
19は２重拡散であるから、チャネル形成領域は小さくで
きて、オン抵抗もそれによって減少が可能となる。

このように、MOS型トランジスタのドレイン電極に共
通の電位をバイアスし、更に各ゲート電極にそれぞれ共
通するゲート電位を与えることにより、隣接するMOS型
トランジスタの相互干渉をすることなく対象とするセグ
メントに電流を供給できる。

次に、第２図（Ａ）〜（Ｄ）を参照して本実施例にお
ける記録ヘッド用基板の製造工程を説明する。

まず、最初にホウ素（Ｂ）等の不純物によりP^-型の導
電型を有する例えば不純物濃度１×10¹³〜１×10¹⁵cm^-3
のＰ型シリコン基板１を用意し、このＰ型シリコン基板
１上に厚さ5000〜10000Åのマスク用の酸化膜16をパイ
ロジェニック酸化（H₂＋O₂），ウエット酸化（O₂＋H
₂O），ステーム酸化（N₂＋H₂O）、またはドライ酸化に
より形成する。更に、積層欠陥等のない良好な酸化膜を
得るには800〜1000℃の温度での高圧酸化が適してい
る。

次に、レジストを塗付し、ガードリング領域３となる
部分を選択的に除去する［第２図（Ａ）参照］。

続いて、厚さ500〜1500Åのバッファ用の酸化膜を酸
化雰囲気中にて形成し、その後、BF₃を材料ガスとして
生成されたB⁺イオン、又はBF₂ ⁺イオンをウエハに打込
む。このときのイオン注入量は例えば１×10¹⁵〜２×10
¹⁶cm²である。

このようにしてイオンが注入されると、1000〜1100
℃,N₂雰囲気で熱拡散によってP⁺ガードリング３を所定
の深さまで形成する。続いて、酸化膜を例えばバッファ
フッ酸で除去する。なお、P⁺ガードリング領域３の深さ
は、例えば0.5〜1.5μｍ程度であるが、そのP⁺ガードリ
ング領域３の不純物濃度は、後述する工程による酸化膜
と導電材料から成る電極配線が形成するキャパシタによ
り、シリコン表面がｎ型に反転すること防止できる程度
の濃度に設定する。また、ガードリング領域３を形成す
る方法としては、上記の方法の他に、BSG（boro−silic
ate glass）をウエハ上に堆積させて、1100〜1200℃の
熱拡散によって不純物Ｂを所定の深さまで拡散させて形
成する方法もある。

次に、5000〜10000Å厚の酸化膜17を形成し、続い
て、ソース領域５及びドレイン領域４およびＰ型チャネ
ル領域19を形成する部分の酸化膜を選択的に除去する
［第２図（Ｂ）参照］。

その後、500〜1000Å厚のバッファ用酸化膜を形成す
る。このバッファ用酸化膜はソース領域及びドレイン領
域及びＰ型チャネル領域をイオン注入によって形成する
際のチャネリング防止および表面欠陥防止のために設け
られる。更に、ホウ素（Ｂ）の不純物をレジストでマス
キングしてＰ型チャネル領域19に打込み、熱拡散を行
う。

その後、リン（Ｐ），ヒ素（As）等の不純物イオンを
打込み、熱処理を行なうことでn⁺ソース領域５及びn⁺ド
レイン領域４を形成する。次に、マスク合せ工程とエッ
チング工程とにより、ゲート領域を部分的に除去する
［第２図（Ｃ）参照］。

その後、この開口部にゲート酸化膜18を厚さ100〜100
0Å形成し、続いてソース領域5,ドレイン領域４の酸化
膜を選択的に除去し、コンタクト用開口部を形成する
［第２図（Ｄ）参照］。

このコンタクト用開口部に電極として真空蒸着または
スパッタリングによってAl,Al−S_i,Al−C_u−S_i等の金属
を堆積させる。そして、マスク合せ工程及びエッチング
工程により電極としてソース電極6,ドレイン電極7,およ
びゲート電極８を形成すると、第１図（Ｂ）及び第１図
（Ｃ）に示すような半導体回路が完成する。

なお、以上に説明した本実施例において、それぞれに
Ｐ層とｎ層を入れ換えても、本発明が実施可能であるこ
とは容易に理解されるであろう。

なお、本発明実施例で示したように、ダイオードの代
りにMOS型トランジスタを利用する利点の１つは制御対
象のセグメントへの電流供給を行なう際に通常ドレイン
電圧をバイアスした状態にしておき、ゲート電位を制御
することで電流供給を制御できるので、ドレイン電位を
与える電源側で電流容量の大きいスイッチを設ける必要
がなくなる点である。

以上説明した記録ヘッドは、以下に詳述する装置に搭
載され、装置側の駆動制御回路により第１図（Ｄ），第
１図（Ｅ）のような電気回路を構成するよう電気的に接
続されて駆動される。

（記録ヘッドを適用した装置の実施例） 第４図乃至第８図は、以上の構成の記録ヘッドが実施
もしくは適用されて好適なインクジェットユニットIJU,
インクジェットヘッドIJH,インクタンクIT,インクジェ
ットカートリッジIJC,インクジェット記録装置本体IJR
A,キヤリッジHCのそれぞれ、およびそれぞれの関係を説
明するための説明図である。以下これらの図面を用いて
各部構成の説明を行う。

本例でのインクジェットカートリッジIJCは、第５図
の斜視図から明らかなように、インクの収納割合が大き
くなっているもので、インクタンクITの前方面よりもわ
ずかにインクジェットユニットIJUの先端部が突出した
形状である。このインクジェットカートリッジIJCは、
インクジェット記録装置本体IJRAに載置されているキヤ
リツジHC（第７図）の後述する位置決め手段および電気
的接点とによって固定支持されると共に、該キャリッジ
HCに対して着脱可能なディスポーザブルタイプである。
本例の第４図乃至第８図には、本発明の成立段階におい
て成された数々の発明が適用された構成となっているの
で、これらの構成を簡単に説明しながら、全体を説明す
ることにする。

（ｉ）インクジェットユニットIJU構成説明 インクジェットユニットIJUは、電気信号に応じて膜
沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギを
生成する電気熱変換体を用いて記録を行うバブルジェッ
ト方式のユニットである。

第４図において、100はSi基板上に複数の列状に配さ
れた電気熱変換体（吐出ヒータ）と、これに電力を供給
するAl等の電気配線とが成膜技術により形成されて成る
上記構成のヒータボードである。1200はヒータボード10
0に対する配線基板であり、ヒータボード100の配線に対
応する配線（例えばワイヤボンディングにより接続され
る）と、この配線の端部に位置し本体位置からの電気信
号を受けるパット1201とを有している。

1300は複数のインク流路をそれぞれ区分するための隔
壁や共通液室等を設けた溝付天板で、インクタンクから
供給されるインクを受けて共通液室へ導入するインク受
け口1500と、吐出口を複数有するオリフィスプレート40
0を一体成型したものである。これらの一体成型材料と
してはポリサルフォンが好ましいが、他の成型用樹脂材
料でも良い。

300は配線基板1200の裏面を平面で支持する例えば金
属製の支持体で、インクジェットユニットの底板とな
る。500は押えばねであり、Ｍ字形状でそのＭ字の中央
で共通液室を押圧すると共に前だれ部501で液路の一部
を線圧で押圧する。ヒータボード100および天板1300を
押えばねの足部が支持体300の穴3121を通って支持体300
の裏面側に係合することでこれらを挟み込んだ状態で両
者を係合させることにより、押えばね500とその前だれ
部501の付勢力によってヒータボード100と天板1300とを
圧着固定する。又、支持体300は、インクタンクITの２
つの位置決め凸起1012および位置決め且つ熱融着保持用
凸起1800,1801に係合する位置決め用穴312,1900,2000を
有する他、装置本体IJRAのキャリッジHCに対する位置決
め用の突起2500,2600を裏面側に有している。加えて支
持体300はインクタンクからのインク供給を可能とする
インク供給管2200（後述）を貫通可能にする穴320をも
有している。支持体300に対する配線基板200の取付は、
接着剤等で貼着して行われる。尚、支持体300の凹部240
0,2400は、それぞれ位置決め用突起2500,2600の近傍に
設けられており、組立てられたインクジェットカートリ
ッジIJC（第５図）において、その周囲の３辺を平行溝3
000,3001の複数で形成されたヘッド先端域の延長点にあ
って、ゴミやインク等の不要物が突起2500,2600に至る
ことがないように位置している。この平行溝3000が形成
されている。蓋部材800は、第４図でわかるように、イ
ンクジェットカートリッジIJCの外壁を形成すると共
に、インクジェットユニットIJUを収納する空間部を形
成している。又、この平行溝3001が形成されているイン
ク供給部材600は、前述したインク供給管2200に連続す
るインク導管1600を供給管2200側が固定の片持ちばりと
して形成し、インク導管の固定側とインク供給管2200と
の毛管現象を確保するための封止ピン602が挿入されて
いる。尚、601はインクタンクITと供給管2200との結合
シールを行うパッキン、700は供給管のタンク側端部に
設けられたフィルターである。

このインク供給部材600は、モールド成型されている
ので、安価で位置精度が高く形成製造上の精度低下を無
くしているだけでなく、片持ちばりの導管1600によって
大量生産時においても導管1600の上述インク受け口1500
に対する圧接状態が安定化できる。本例では、この圧接
状態下で封止用接着剤をインク供給部材側から流し込む
だけで、完全な連通状態を確実に得ることができてい
る。尚、インク供給部材600の支持体300に対する固定
は、支持体300の穴1901,1902に対するインク供給部材60
0の裏面側ピン（不図示）を支持体300の穴1901,1902を
介して貫通突出せしめ、支持体300の裏面側に突出した
部分を熱融着することで簡単に行われる。尚、この熱融
着された裏面部のわずかな突出領域は、インクタンクIT
のインクジェットユニットIJU取付面側壁面のくぼみ
（不図示）内に収められるのでユニットIJUの位置決め
面は正確に得られる。

（ii）インクタンクIT構成説明 インクタンクは、カートリッジ本体1000と、インク吸
収体900とインク吸収体900をカートリッジ本体1000の上
記ユニットIJU取付面とは反対側の側面から挿入した
後、これを封止する蓋部材1100とで構成されている。

900はインクを含浸させるための吸収体であり、カー
トリッジ本体1000内に配置される。1220は上記各部100
〜600からなるユニットIJUに対してインクを供給するた
めの供給口であると共に、当該ユニットをカートリッジ
本体1000の部分1010に配置する前の工程で供給口1220よ
りインクを注入することにより吸収体900のインク含浸
を行うための注入口でもある。

この本例では、インクを供給可能な部分は、大気連通
口とこの供給口とになるが、インク吸収体からのインク
供給性を良好に行うための本体1000内リブ2300と蓋部材
1100の部分リブ2500,2400とによって形成されたタンク
内空気存在領域を、大気連通口1401側から連続させてイ
ンク供給口1200から最も遠い角部域にわたって形成して
いる構成をとっているので、相対的に良好かつ均一な吸
収体へのインク供給は、この供給口1200側から行われる
ことが重要である。この方法は実用上極めて有効であ
る。このリブ1000は、インクタンクの本体1000の後方面
において、キヤリッジ移動方向に平行なリブを４本有
し、吸収体が後方面に密着することを防止している。ま
た、部分リブ2400,2500は、同様にリブ1000に対して対
応する延長上にある蓋部材1100の内面に設けられている
が、リブ1000とは異なり分割された状態となっていて空
気の存在空間を前者より増加させている。尚、部分リブ
2500,2400は蓋部材1000の全面積の半分以下の面に分散
された形となっている。これらのリブによってインク吸
収体のタンク供給口1200から最も遠い角部の領域のイン
クをより安定させつつも確実に供給口1200側へ毛管力で
導びくことができた。1401はカートリッジ内部を大気に
連通するために蓋部材に設けた大気連通口である。1400
は大気連通口1401の内方に配置される撥液材であり、こ
れにより大気連通口1400からのインク漏洩が防止され
る。

前述したインクタンクITのインク収容空間は長方体形
状であり、その長辺を側面にもつ場合であるので上述し
たリブの配置構成は特に有効であるが、キャリッジの移
動方向に長辺を持つ場合または立方体の場合は、蓋部材
1100の全体にリブを設けるようにすることでインク吸収
体900からのインク供給を安定化できる。

また、インクタンクITの上記ユニットIJUの取付面の
構成は第６図によって示されている。オリフィスプレー
ト400の突出口のほぼ中心を通って、タンクITの底面も
しくはキャリッジの表面の載置基準面に平行な直線をL₁
とすると、支持体300の穴312に係合する２つの位置決め
凸起1012はこの直線L₁上にある。この凸起1012の高さは
支持体300の厚みよりわずかに低く、支持体300の位置決
めを行う。この図面上で直線L₁の延長上には、キャリッ
ジの位置決め用フック4001の90゜角の係合面4002が係合
する爪2100が位置しており、キャリッジに対する位置決
めの作用力がこの直線L₁を含む上記基準面に平行な面領
域で作用するように構成されている。第４図で後述する
が、これらの関係は、インクタンクのみの位置決めの精
度がヘッドの吐出口の位置決め精度と同等となるので有
効な構成となる。

また、支持体300のインクタンク側面への固定用穴190
0,2000にそれぞれ対応するインクタンクの突起1800,180
1は前述の凸起1012よりも長く、支持体300を貫通して突
出した部分を熱融着して支持体300をその側面に固定す
るためのものである。上述の線L₁に垂直でこの突起1800
を通る直線をL₃、突起1801を通る直線をL₂としたとき、
直線L₃上には上記供給口1200のほぼ中心が位置するの
で、供給部の口1200と供給管2200との結合状態を安定化
する作用をし、落下や衝撃によってもこれらの結合状態
への負荷を軽減できるので好ましい構成である。また、
直線L₂,L₃は一致していず、ヘッドIJHの吐出口側の凸起
1012周辺に突起1800,1801が存在しているので、さらに
ヘッドIJHのタンクに対する位置決めの補強効果を生ん
でいる。尚、L₄で示される曲線は、インク供給部材600
の装着時の外壁位置である。突起1800,1801はその曲線L
₄に沿っているので、ヘッドIJHの先端側構成の重量に対
しても充分な強度と位置精度を与えている。尚、2700は
インクタンクITの先端ツバで、キャリッジの前至4000の
穴に挿入されて、インクタンクの変位が極端に悪くなる
ような異変時に対して設けられている。2101は、キャリ
ッジHCとのさらなる位置決め部との係合部である。

インクタンクITは、ユニットIJUを装着された後に蓋8
00で覆うことで、ユニットIJUを下方開口を除いて包囲
する形状となるが、インクジェットカートリッジIJCと
しては、キャリッジHCに載置するための下方開口はキャ
リッジHCと近接するため、実質的な４方包囲空間を形成
してしまう。従って、この包囲空間内にあるヘッドIJH
からの発熱はこの空間内の保温空間として有効となるも
のの長期連続使用としては、わずかな昇温となる。この
ため本例では、支持体の自然放熱を助けるためにカート
リッジIJCの上方面に、この空間よりは小さい幅のスリ
ット1700を設けて、昇温を防止しつつもユニットIJU全
体の温度分布の均一化を環境に左右されないようにする
ことができた。

インクジェットカートリッジIJCとして組立てられる
と、インクはカートリッジ内部より供給口1200、支持体
300に設けた穴320および供給タンク600の中裏面側に設
けた導入口を介して供給タンク600内に供給され、その
内部を通った後、導出口より適宜の供給管および天板40
0のインク導入口1500を介して共通液室内へと流入す
る。以上におけるインク連通用の接続部には、例えばシ
リコンゴムやブチルゴム等のパッキンが配設され、これ
によって封止が行われてインク供給路が確保される。

尚、本実施例においては天板1300は耐インク性に優れ
たポリサルフオン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェ
ニレンオキサイド、ポリプロピレンなどの樹脂を用い、
オリフィスプレート部400と共に金型内で一体に同時成
型してある。

上述のように一体成型部品は、インク供給部材600、
天板・オリフィスプレート一体、インクタンク本体1000
としたので組立て精度が高水準になるばかりでなく、大
量生産の品質向上に極めて有効である。また部品点数の
個数は従来に比較して減少できているので、優れた所望
特性を確実に発揮できる。

（iii）キャリッジHCに対するインクジェットカートリ
ッジIJCの取付説明 第７図において、5000はプラテンローラで、記録媒体
Ｐを紙面下方から上方へ案内する。キャリッジHCは、プ
ラテンローラ3000に沿って移動するもので、キャリッジ
の前方プラテン側にインクジェットカートリッジIJCの
前面側に位置する前板4000（厚さ2mm）と、カートリッ
ジIJCの配線基板200のパッド201に対応するパツド2011
を具備したフレキシブルシート4005およびこれを裏面側
から各パッド2011に対して押圧する弾性力を発生するた
めのゴムパッド4006を保持する電気接続部用支持板4003
と、インクジェットカートリッジIJCを記録位置へ固定
するための位置決め用フック4001とが設けられている。
前板4000は位置決め用突出面410はカートリッジの支持
体300の前述した位置決め突起2500,2600にそれぞれ対応
して２個有し、カートリッジの装着後はこの突出面4010
に向う垂直な力を受ける。このため、補強用のリブが前
板のプラテンローラ側に、その垂直な力の方向に向って
いるリブ（不図示）を複数有している。このリブは、カ
ートリッジIJC装着時の前面位置L₅よりもわずかに（約
0.1mm程度）プラテンローラ側に突出しているヘッド保
護用突出部をも形成している。電気接続部用支持板4003
は、補強用リブ4004を前記リブの方向ではなく垂直方向
に複数有し、プラテン側からフック4001側に向って側方
への突出割合が減じられている。これは、カートリッジ
装着時の位置を図のように傾斜させるための機能も果し
ている。また、支持板4003は電気的接触状態を安定化す
るため、プラテン側の位置決め面4008とフツク側の位置
決め面4007を有し、これらの間にパッドコンタクト域を
形成すると共にパッド2011対応のポッチ付ゴムシート40
06の変形量を一義的に規定する。これらの位置決め面
は、カートリッジIJCが記録可能な位置に固定される
と、配線基板300の表面に当接した状態となる。本例で
は、さらに配線基板300のパッド201を前述した線L₁に関
して対称となるように分布させているので、ゴムシート
4006の各ボッチの変形量を均一化してパッド2011、201
の当接圧をより安定化している。本例のパッド201の分
布は、上方，下方２列、縦２列である。

フック4001は、固定軸4009に係合する長穴を有し、こ
の長穴の移動空間を利用して図の位置から反時計方向に
回動した後、プラテンローラ5000に沿って左方側へ移動
することでキャリッジHCに対するインクジェットカート
リッジIJCの位置決めを行う。このフック4001の移動は
どのようなものでも良いが、レバー等で行える構成が好
ましい。いずれにしてもこのフック4001の回動時にカー
トリッジIJCはプラテンローラ側へ移動しつつ位置決め
突起2500,2600が前板の位置決め面4010に当接可能な位
置へ移動し、フック4001の左方側移動によって90゜のフ
ック面4002がカートリッジIJCの爪2100の90゜面に密着
しつつカートリッジIJCを位置決め面2500,4010同志の接
触域を中心に水平面内で旋回して最終的にパッド201,20
11同志の接触が始まる。そしてフック4001が所定位置、
即ち固定位置に保持されると、パッド201,2011同志の完
全接触状態と、位置決め面2500,4010同志の完全面接触
と、90度面4002と爪の90度面の２面接触と、配線基板30
0と位置決め面4007,4008との面接触とが同時に形成され
てキャリッジに対するカートリッジIJCの保持が完了す
る。

（iv）装置本体の概略説明 第８図は本発明が適用できるインクジェット記録装置
IJRAの概観図で、駆動モータの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のら線溝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。5002は紙押え板であり、キャリッジ移動方向にわ
たって紙をプラテン5000に対して押圧する。5007,5008
はフォトカプラでキャリッジのレバー5006のこの域での
存在を確認してモータの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。5016は記録ヘッ
ドの前面をキャップするキャップ部材5022を支持する部
材で、5015はこのキャップ内を吸引する吸引手段でキャ
ップ内開口5023を介して記録ヘッドの吸引回復を行う。
5017はクリーニングブレードで、5019はこのブレードを
前後方向に移動可能にする部材であり、本体支持板5018
にこれらは支持されている。ブレードは、この形態でな
く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、5012は、吸引回復の吸引を開
始するためのレバーで、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
ツチ切換等の公知の伝達手段で移動制御される。

これらのキヤツピング、クリーニング、吸引回復は、
キャリッジがホームポジシヨン側領域にきたときにリー
ドスクリユー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
見ても優れた発明であり、本発明にとって好ましい構成
例を示している。

（その他） なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中で
もバブルジェット方式の記録ヘッド、記録装置において
優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば
記録の高密度化，高精細化が進み，前述のような問題が
生じうるからである。

その代表的な構成や原理については、例えば、米国特
許第4723129号明細書，同第4740796号明細書に開示され
ている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この
方式は所謂オンデマンド型，コンティニュアス型のいず
れにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合
には、液体（インク）が保持されているシートや液路に
対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対
応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少な
くとも１つの駆動信号を印加することによって、電気熱
変換体に熱エネルギを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用
面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対
一で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので
有効である。この気泡の成長，収縮により吐出用開口を
介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの
滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即
時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に
優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好まし
い。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第44
63359号明細書，同第4345262号明細書に記載されている
ようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上
昇率に関する発明の米国特許第4313124号明細書に記載
されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行う
ことができる。

記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示さ
れているような吐出口，液路，電気熱変換体の組合せ構
成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が
屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許
第4558333号明細書，米国特許第4459600号明細書を用い
た構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の
電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換
体の吐出部とする構成を開示する特開昭59−123670号公
報や熱エネルギの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応
させる構成を開示する特開昭59−138461号公報に基いた
構成としても本発明の効果は有効である。すなわち、記
録ヘッドの形態がどのようなものであっても、記録を確
実に効率よく行いうるからである。

さらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対
応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対
しても本発明は有効に適用できる。そのような記録ヘッ
ドとしては、複数記録ヘッドの組合せによってその長さ
を満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッド
としての構成のいずれでもよい。加えて、上例のような
シリアルタイプのものでも、装置本体に装着されること
で装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの
供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッ
ド、あるいは第４図〜第８図のように記録ヘッド自体に
一体的に設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを
用いた場合にも本発明は有効である。

また、本発明に記録装置の構成として設けられる、記
録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付
加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ま
しいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッ
ドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加
圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素
子或はこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録と
は別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうことも安定
した記録を行なうために有効である。

また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数につい
ても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けら
れたものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに
対応して複数個数設けられるものであってもよい。

さらに加えて、本発明が適用されるインクジェト記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るものであってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、n⁺ソース領域
（主電極領域）を包囲する基板と同じ導電型でより高濃
度のＰ型チャネル領域を設けたので、最小限度の工程追
加によって、耐圧向上，使用電流の増大高速化，高集積
化が可能であり、より高機能な記録ヘッドおよびインク
ジェット記録装置を提供できる効果が得られる。

また、本発明によれば、MOS型トランジスタの機能素
子と電気熱変換素子を同一基板に形成できるようにして
いるので、高耐圧で、かつ素子毎の電気的分離性に優れ
た半導体素子を単一基板上に複数個形成することがで
き、例えばマトリクス接続された回路においては、素子
単体を個別に外付けする必要がなく、工程を削減するこ
とができるので、故障発生箇所を減少させ、得られる記
録ヘッドの高信頼性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の一実施例に係る記録ヘッド用基
板を示す模式的平面図、 第１図（Ｂ）は本発明の一実施例のMOS型トランジスタ
アレイの構造を示す平面図、 第１図（Ｃ）は第１図（Ｂ）のＡ−Ａ′断面線に沿う縦
断面図、 第１図（Ｄ）は第１図（Ｂ），（Ｃ）のMOS型トランジ
スタアレイを用いた駆動回路の結線状態を示す結線図、 第１図（Ｅ）は第１図（Ｂ）の等価回路、 第２図（Ａ）〜（Ｄ）は第１図（Ｂ），（Ｃ）のMOS型
トランジスタアレイの製造工程の一例を示す断面図、 第３図（Ａ），（Ｂ）は従来のMOS型トランジスタアレ
イの平面図及び断面図、 第４図は本発明に係る記録ヘッドを適用して構成可能な
カートリッジの分解構成斜視図、 第５図は第４図の組み立て斜視図、 第６図は第４図におけるインクジェットユニットの取り
付け部の斜視図、 第７図は第４図示のカートリッジの装置に対する取り付
け説明図、 第８図は第４図示のカートリッジを適用した装置外観
図、 第９図は従来の記録ヘッドの模式的断面図である。 １……P^-型シリコン基板、 ２……酸化膜、 ３……P⁺ガードリング、 ４……n⁺ドレイン領域、 ５……n⁺ソース領域、 ６……ソース電極、 ７……ドレイン電極、 ８……ゲート電極、 9,13……セグメント、 10,14,15……スイッチ、 11,12……MOS型トランジスタ、 16……マスク用酸化膜、 18……ゲート酸化膜、 19……Ｐ型チャネル領域、 100……記録ヘッド用基板（ヒータボード）、 103……発熱抵抗層、 104……電極 105,106……保護層、 500……吐出口。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクを吐出する為の吐出口を有する液吐
   出部と、 該液吐出部に供給されたインクを吐出する為に利用され
   る熱エネルギーを発生する電気熱変換素子と、該電気熱
   変換素子に電気的に接続された該電気熱変換素子駆動用
   の機能素子とが同一基板に複数形成された基体と、を具
   備する記録ヘッドにおいて、 前記機能素子は、 前記基板を構成する低濃度の第１導電型半導体の中に設
   けられた前記第１導電型半導体と異なる第２導電型半導
   体からなる一対の主電極領域と、 該一対の主電極領域のうち一方の主電極領域を覆うよう
   に設けられ、前記基板を構成する前記低濃度の第１導電
   型半導体より濃度の高い前記第１導電型半導体からなる
   制御電極領域と、 該制御電極領域上に形成された絶縁膜と、 該絶縁膜を介して制御電圧を加えることで前記制御電極
   領域間に流れる電流を制御する手段と、を有することを
   特徴とする記録ヘッド。
2. 【請求項２】前記制御電極領域が設けられている側の主
   電極がソース電極であり、他方の主電極がドレイン電極
   である請求項１に記載の記録ヘッド。
3. 【請求項３】前記ドレイン電極は正電位にバイアスされ
   て用いられる請求項２に記載の記録ヘッド。
4. 【請求項４】前記制御電極領域上に形成された絶縁膜の
   厚さは100〜1000Åであり、他の領域を覆う絶縁層の厚
   さが5000〜10000Åである請求項１に記載の記録ヘッ
   ド。
5. 【請求項５】請求項１に記載の記録ヘッドと、該記録ヘ
   ッドに対してインクを供給する手段と、前記記録ヘッド
   による記録位置に記録媒体を搬送する手段とを具えたこ
   とを特徴とするインクジェット記録装置。