JP2792706B2 - Printhead, printhead substrate, and inkjet printing apparatus - Google Patents

Printhead, printhead substrate, and inkjet printing apparatus

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JP2792706B2
JP2792706B2 JP2826590A JP2826590A JP2792706B2 JP 2792706 B2 JP2792706 B2 JP 2792706B2 JP 2826590 A JP2826590 A JP 2826590A JP 2826590 A JP2826590 A JP 2826590A JP 2792706 B2 JP2792706 B2 JP 2792706B2
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Recording Measured Values (AREA)

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、該ヘッド用基板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、該ヘッド用基板およ
びインクジェット記録装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a recording head of a recording apparatus used for a copying machine, a facsimile, a word processor, a printer as an output terminal of a host computer, a video output printer, and the like, and the head. Head and ink jet recording apparatus, in particular, a recording head in which an electrothermal conversion element for generating thermal energy used as recording energy and a recording functional element are formed on the same substrate, the head substrate and the ink jet recording apparatus About.

[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。
2. Description of the Related Art Conventionally, the configuration of a recording head is such that an electrothermal transducer array is formed on a single-crystal silicon substrate, and a transistor array, a drive circuit for the electrothermal transducer is provided outside the silicon substrate.
An electrothermal transducer driving functional element such as a diode array is arranged, and the connection between the electrothermal transducer and the functional element such as a transistor array is made by a flexible cable or wire bonding.

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。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-72867 aims to simplify the structure considered for the above-described head configuration, or to reduce defects caused in the manufacturing process, and to further uniformize the characteristics of each element and improve reproducibility. There is known an ink jet recording head in which an electrothermal conversion element and a functional element as proposed in the publication are provided on the same substrate.

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。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing a part of the recording head having the above-described configuration. Reference numeral 901 denotes a semiconductor substrate made of single crystal silicon. Reference numeral 902 denotes a collector region of an N-type semiconductor, 903 denotes an ohmic contact region of an N-type semiconductor with a high impurity concentration, 904 denotes a base region of a P-type semiconductor, and 905 denotes an emitter region of a N-type semiconductor with a high impurity concentration. 920. 906 is a silicon oxide layer as a heat storage layer and an insulating layer, 907 is a hafnium boride (HfB 2 ) layer as a heating resistor layer, 908 is an aluminum (Al) electrode, 909 is a silicon oxide layer as a protective layer, Thus, the base 930 for the recording head is formed. Here, 940 is the heating section. The top plate 910 cooperates with the base 930 to define a liquid passage 950.

[発明が解決しようとする課題] ところで、上述したような構造が優れているとはい
え、近年記録装置に対して強く要求される高速駆動化、
省エネルギ化、高集積化、低コスト化、高信頼性を満足
する為には未だ改善の余地がある。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, although the above-described structure is excellent, high-speed driving, which is strongly required in recent years for a recording apparatus,
There is still room for improvement to satisfy energy saving, high integration, low cost, and high reliability.

まず第1に商業的な成功を収める為には高性能な記録
ヘッドを低価格で提供しなければならない。その為に
は、機能素子を高密度に集積し、記録ヘッドの基板とな
るチップの面積を小さくし、低コスト化された記録ヘッ
ドを構成する必要がある。
First of all, high performance recording heads must be provided at low cost in order to achieve commercial success. For this purpose, it is necessary to integrate the functional elements at a high density, to reduce the area of the chip serving as the substrate of the recording head, and to construct a low-cost recording head.

そのためには、ダイオードトランジスタ等の機能素子
の小型化を図ることが考えられる。
For this purpose, it is conceivable to reduce the size of functional elements such as diode transistors.

しかしながら、インクジェット記録ヘッドの場合、こ
れに配設される電気熱変換素子を効率的に駆動するに
は、200〜400mAの電流を流さなくてはならないので、ダ
イオード等の小型化を進めると、 (1)電流が部分的に集中し、ある部分の電流密度が異
常増加して接合を破壊するおそれがある。
However, in the case of an ink jet recording head, a current of 200 to 400 mA has to flow in order to efficiently drive the electrothermal transducer disposed therein. 1) The current may be partially concentrated, and the current density in a certain portion may abnormally increase to break the junction.

(2)駆動のための電流を確保するため高電圧が必要と
なり、システム全体を変更せねばならなくなる。
(2) A high voltage is required to secure a current for driving, and the entire system must be changed.

(3)接合部を流れる電流密度が一定値を越えると電流
が飽和し、所望の電流が得られないこともある。
(3) If the current density flowing through the junction exceeds a certain value, the current is saturated and a desired current may not be obtained.

などの問題が生じる。And other problems.

本発明の目的は上述した技術的課題を解決し、高速記
録、高解像度記録可能な記録ヘッド、記録用ヘッド用基
板およびインクジェット記録装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems and to provide a recording head capable of high-speed recording and high-resolution recording, a recording head substrate, and an ink jet recording apparatus.

本発明の別の目的は、高集積化され信頼性の高い記録
ヘッドおよび記録ヘッド用基板を低価格で提供し、以て
インクジェット記録装置の低廉価に資することにある。
Another object of the present invention is to provide a highly integrated and highly reliable print head and a print head substrate at a low price, thereby contributing to a low price of the ink jet printing apparatus.

[課題を解決するための手段] 本発明は、これら問題点を解決することを目的とし、
そのために、本発明は、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を発生する為の電気熱
交換素子と該電気熱交換素子に電気的に接続された機能
素子とが設けられた基体と、を具備する記録ヘッドにお
いて、前記機能素子のアノード電極とカソード電極との
接合面積が、駆動電流が200mA以上〜300mA未満のとき5
×10-5cm2以上で、300mA以上〜400mA未満のとき1×10
-4cm2以上であることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The present invention aims to solve these problems,
Therefore, the present invention provides a liquid discharge unit having a discharge port for discharging ink, and an electric heat exchange element for generating heat energy used for discharging the ink supplied to the liquid discharge unit. And a substrate provided with a functional element electrically connected to the electric heat exchange element, wherein a junction area between an anode electrode and a cathode electrode of the functional element has a drive current of 200 mA or more. 5 when less than 300mA
× 10 -5 cm 2 or more and 1 × 10 when 300 mA or more and less than 400 mA
-4 cm 2 or more.

また、本発明は、熱エネルギを発生する為の電気熱交
換素子と、該電気熱交換素子に電気的に接続された機能
素子と、が同一基板に設けられた記録ヘッド用基板にお
いて、前記機能素子のアノード電極とカソード電極との
接合面積が、駆動電流が200mA以上〜300mA未満のとき5
×10-5cm2以上で、300mA以上〜400mA未満のとき1×10
-4cm2以上であることを特徴とする。
The present invention also relates to a recording head substrate in which an electric heat exchange element for generating heat energy and a functional element electrically connected to the electric heat exchange element are provided on the same substrate. 5 when the junction area between the anode and cathode electrodes of the device is 200 mA or more and less than 300 mA
× 10 -5 cm 2 or more and 1 × 10 when 300 mA or more and less than 400 mA
-4 cm 2 or more.

さらに、本発明インクジェット記録装置は、上記記録
ヘッドと、該記録ヘッドにインクを供給するための手段
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。
Furthermore, an ink jet recording apparatus according to the present invention includes the above-mentioned recording head, a unit for supplying ink to the recording head, and a unit for conveying a recording medium to a recording position of the recording head.

[作 用] 本発明では上記接合面積を設定値以上に設計すること
により、機能素子全体の面積を小さくし、コストダウン
を図る上で生ずる前記問題点を解決することができた。
すなわち、従来の駆動電圧を変更することなく、ばらつ
きのない少ない駆動電流を得ることができる。そして、
低廉価にして高信頼性を有する電気熱変換素子,機能素
子を内蔵した液体噴射記録ヘッドが得られる。
[Operation] In the present invention, by designing the above-mentioned junction area to be equal to or larger than the set value, it was possible to reduce the area of the entire functional element and solve the above-mentioned problem that arises in reducing the cost.
That is, it is possible to obtain a small drive current without variation without changing the conventional drive voltage. And
An inexpensive and high-reliability electrothermal conversion element and a liquid jet recording head incorporating a functional element can be obtained.

[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。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following examples, as long as the object of the present invention can be achieved.

(実施例1) まず、電気熱変換素子とその駆動用機能素子としての
ダイオードとの接続、および電気熱変換素子の駆動につ
いて説明する。
First Embodiment First, connection between an electrothermal transducer and a diode as a functional element for driving the electrothermal transducer, and driving of the electrothermal transducer will be described.

第1図(a)は、本実施例に係る基板を、その配線部
を模式化して示す断面図、第1図(b)は所定数の電気
熱変換素子および機能素子を含む1ブロックの等価回路
図である。本実施例では、第2図(b)について後述す
るように、コレクタ・ベース共通電極12がダイオードの
アノードに対応し、エミッタ電極13がダイオードのカソ
ードに対応している。そして、電気熱変換素子(RH1,RH
2)の駆動時には、コレクタ・ベース共通電極12に接続
された電気熱変換素子に正電位のバイアス(VH1)を印
加することにより、セル内のNPNトランジスタがターン
オンし、バイアス電流がコレクタ電流およびベース電流
として、エミッタ電極13より流出する。
FIG. 1A is a cross-sectional view schematically illustrating a wiring portion of a substrate according to the present embodiment, and FIG. 1B is an equivalent of one block including a predetermined number of electrothermal conversion elements and functional elements. It is a circuit diagram. In this embodiment, as will be described later with reference to FIG. 2B, the collector / base common electrode 12 corresponds to the anode of the diode, and the emitter electrode 13 corresponds to the cathode of the diode. And the electrothermal conversion elements (RH1, RH
At the time of driving 2), by applying a positive potential bias (V H1 ) to the electrothermal transducer connected to the collector / base common electrode 12, the NPN transistor in the cell is turned on, and the bias current is increased by the collector current and the collector current. It flows out of the emitter electrode 13 as a base current.

本例のようにベースとコレクタとを短絡した構成にし
た結果、電気熱変換素子の熱の立上がり、立ち下がり特
性が良好となり膜沸騰現象の生起、それに伴う気泡の成
長収縮の制御性がよくなり安定したインクの吐出を行う
ことが出来た。これは、熱エネルギを利用するインクジ
ェット記録ヘッドではトランジスタの特性と膜沸騰の特
性との結び付きが深く、トランジスタにおける少数キャ
リアの蓄積が少ないためスイッチング特性が速く立上が
り特性が良くなることが予想以上に大きく影響している
ものと考えられる。また、比較的寄生効果が少なく、素
子間のバラツキがなく、安定した駆動電流が得られるも
のである。本実施例については、更に、アイソレーショ
ン電極14を接地することにより、隣接する他のセルへの
電荷の流入を防ぐことができ、他の素子の誤動作という
問題を防ぐことができる構成となっている。
As a result of the configuration in which the base and the collector are short-circuited as in this example, the rise and fall characteristics of the heat of the electrothermal conversion element are improved, the film boiling phenomenon occurs, and the controllability of the growth and shrinkage of the resulting bubbles is improved. Stable ink ejection could be performed. This is because, in an ink jet recording head that uses thermal energy, the characteristics of the transistor and the film boiling characteristics are deeply linked, and the switching characteristics are faster and the rising characteristics are better than expected because the accumulation of minority carriers in the transistors is small. It is thought that it is affecting. In addition, a relatively small parasitic effect, no variation between elements, and a stable drive current can be obtained. In the present embodiment, furthermore, by grounding the isolation electrode 14, it is possible to prevent charge from flowing into another adjacent cell and to prevent the problem of malfunction of other elements. I have.

このような半導体装置においては、N型コレクタ埋込
領域2の濃度を1×1019cm-3以上とするこおと、ベース
領域5の濃度を5×1014〜5×107cm-3とすること、さ
らには、高濃度ベース領域8と電極との接合面の面積を
なるべく小さくすることがのぞましい。このようにすれ
ば、NPNトランジスタからP型シリコン基板1およびア
イソレーション領域を経てGNDにおちる漏れ電流の発生
を防止することができる。
In such a semiconductor device, the concentration of the N-type collector buried region 2 is set to 1 × 10 19 cm −3 or more, and the concentration of the base region 5 is set to 5 × 10 14 to 5 × 10 7 cm −3. In addition, it is desirable that the area of the joint surface between the high-concentration base region 8 and the electrode be as small as possible. In this way, it is possible to prevent the occurrence of leakage current from the NPN transistor to GND via the P-type silicon substrate 1 and the isolation region.

上記記録ヘッドの駆動方法についてさらに詳述する。
第1図(a)には2つの半導体機能素子(セル)が示さ
れているだけであるが、実際にはこのような素子が例え
ば128個の電気熱交換素子に対応して同数等配置されブ
ロック駆動可能なように電気的にマトリクス接続されて
いる(第1図(b)参照)。
The driving method of the recording head will be described in more detail.
FIG. 1 (a) shows only two semiconductor functional elements (cells), but in practice such elements are arranged in equal numbers corresponding to, for example, 128 electric heat exchange elements. They are electrically connected in a matrix so that they can be driven in blocks (see FIG. 1B).

ここでは同一グループにおける2つのセグメントとし
ての電気熱抵抗素子RH1,RH2の駆動について説明する。
Here, the driving of the electrothermal resistance elements RH1 and RH2 as two segments in the same group will be described.

電気熱変換素子RH1を駆動する為には、まずスイッチG
1によるグループの選択がなされると共にスイッチS1に
より電気熱変換体RH1が選択されて正電圧VH1が印加され
る。するとトランジスタ構成のダイオードセルSH1は正
バイアスされ電流がエミッタ電極13より流出する。かく
して電気熱変換体RH1が発熱し、この熱エネルギが液体
に状態変化を生起させて気泡を発生させ吐出口より液体
を吐出する。
To drive the electrothermal transducer RH1, first switch G
The group is selected by 1, and the electrothermal converter RH1 is selected by the switch S1, and the positive voltage V H1 is applied. Then, the diode cell SH1 having the transistor configuration is positively biased, and the current flows out from the emitter electrode 13. Thus, the electrothermal transducer RH1 generates heat, and this thermal energy causes a state change in the liquid to generate bubbles and discharge the liquid from the discharge port.

同様に電気熱変換体RH2を駆動する場合も、スイッチG
1,スイッチS2を選択的にオンしてダイオードセルSH2を
駆動し電気熱変換体に電流を供給する。
Similarly, when driving the electrothermal transducer RH2, the switch G
1. The switch S2 is selectively turned on to drive the diode cell SH2 and supply current to the electrothermal converter.

この時基板1はアイソレーション領域3,4,9を介して
接地されている。このように各半導体素子(セル)のア
イソレーション領域3,4,9が接地されることにより各素
子間の電気的な干渉による誤動作を防止している。
At this time, the substrate 1 is grounded via the isolation regions 3, 4, and 9. As described above, since the isolation regions 3, 4, and 9 of each semiconductor element (cell) are grounded, malfunction due to electrical interference between the elements is prevented.

第2図(a)は概ね以上のように構成された記録ヘッ
ドを示す。かかるヘッドは、図に示すように、複数の吐
出口500、吐出口に連通する液路を形成する為の感光性
樹脂等からなる液路壁部材501、天板502、インク供給口
503とを有する。なお、液路壁部材501と天板502とは樹
脂モールド材を利用することにより一体化も可能であ
る。
FIG. 2 (a) shows a recording head configured generally as described above. As shown in the drawing, such a head includes a plurality of discharge ports 500, a liquid path wall member 501 made of a photosensitive resin or the like for forming a liquid path communicating with the discharge ports, a top plate 502, and an ink supply port.
503. The liquid path wall member 501 and the top plate 502 can be integrated by using a resin mold material.

次に、基板およびその配線部についてさらに詳述す
る。
Next, the substrate and its wiring section will be described in more detail.

第2図(b)は、本実施例による記録ヘッド用基板お
よびその配線部の模式的断面図、すなわち第2図(a)
のE−E′線断面図である。
FIG. 2 (b) is a schematic cross-sectional view of the recording head substrate and its wiring portion according to the present embodiment, that is, FIG. 2 (a).
FIG. 7 is a sectional view taken along line EE ′ of FIG.

図において、1はP型シリコン基板、2は機能素子を
構成する為のN型コレクタ埋込み領域、3は機能素子分
離の為のP型アイソレーション埋込領域、4はN型エピ
タキシャル領域、5は機能素子を構成する為のP型ベー
ス領域、6は素子分離の為のP型アイソレーション領
域、7は機能素子を構成する為のN型コレクタ領域、8
は素子を構成する為の高濃度P型ベース領域、9は素子
分離の為の高濃度P型アイソレーション領域、10は素子
を構成する為のN型エミッタ領域、11は素子を構成する
為の高濃度N型コレクタ領域、12はコレクタ・ベース共
通電極、13はエミッタ電極、14はアイソレーション電極
である。ここに、NPNトランジスタが形成されており、
2,4,7,11のコレクタ領域がエミッタ領域10とベース領域
5,8とを完全に包囲するように形成している。また、素
子分離領域として、P型アイソレーション埋込領域、P
型アイソレーション領域7、高濃度P型アイソレーショ
ン領域により各セルが包囲され電気的に分離されてい
る。
In the figure, 1 is a P-type silicon substrate, 2 is an N-type collector buried region for forming a functional element, 3 is a P-type isolation buried area for separating a functional element, 4 is an N-type epitaxial region, 5 is P-type base region for forming a functional element, 6 is a P-type isolation region for element isolation, 7 is an N-type collector region for forming a functional element, 8
Is a high-concentration P-type base region for forming the device, 9 is a high-concentration P-type isolation region for device isolation, 10 is an N-type emitter region for forming the device, and 11 is a device for forming the device. A high-concentration N-type collector region, 12 is a collector / base common electrode, 13 is an emitter electrode, and 14 is an isolation electrode. Here, the NPN transistor is formed,
2, 4, 7, and 11 collector regions are emitter region 10 and base region
5, 8 are formed so as to completely surround them. Further, a P-type isolation buried region,
Each cell is surrounded and electrically isolated by the type isolation region 7 and the high concentration P type isolation region.

本実施例の記録ヘッド100には、上述した駆動部を有
する基板上に熱酸化によるSiO2膜101、およびCVD法やス
パッタリング法による酸化Si膜等から成る蓄熱層102上
に、スパッタリング法によるHfB2等の発熱抵抗層103と
蒸着法によるAl等の電極104とで構成された電気熱変換
素子が設けられている。HfB2等の発熱抵抗層103はコレ
クタ・ベース共通電極12およびエミッタ電極13とAl等の
配線202および201との間にも設置される。
The recording head 100 according to the present embodiment has a SiO 2 film 101 formed by thermal oxidation on a substrate having the above-described driving unit, and a HfB film formed by a sputtering method on a heat storage layer 102 formed of a Si oxide film formed by a CVD method or a sputtering method. There is provided an electrothermal conversion element composed of a heating resistance layer 103 such as 2 and an electrode 104 made of Al or the like by a vapor deposition method. The heating resistance layer 103 such as HfB 2 is also provided between the collector / base common electrode 12 and the emitter electrode 13 and the wirings 202 and 201 such as Al.

発熱抵抗層としては、ほかにもPt,Ta,ZrB2,Ti−W,Ni
−Cr,Ta−Al,Ta−Si,Ta−Mo,Ta−W,Ta−Cu,Ta−Ni,Ta−
Ni−Al,Ta−Mo−Ni,Ta−W−Ni,Ta−Si−Al,Ta−W−Al
−Ni,Ti−Si,W,Ti,Ti−N,Mo,Mo−Si,W−Si等がある。更
には電気熱変換素子の発熱部110上にはCVD法によるSiO2
等の保護膜105およびTa等の保護膜106が設けられてい
る。
The heat generating resistor layer, Pt in addition, Ta, ZrB 2, Ti- W, Ni
−Cr, Ta−Al, Ta−Si, Ta−Mo, Ta−W, Ta−Cu, Ta−Ni, Ta−
Ni-Al, Ta-Mo-Ni, Ta-W-Ni, Ta-Si-Al, Ta-W-Al
-Ni, Ti-Si, W, Ti, Ti-N, Mo, Mo-Si, W-Si and the like. Furthermore, on the heating part 110 of the electrothermal transducer, SiO 2
And a protective film 106 such as Ta.

ここで蓄熱層102を形成するSiO2膜は駆動部の最下層
配線12,14と中間配線としての201や202との間の層間絶
縁膜と一体的に設けられている。
Here, the SiO 2 film forming the heat storage layer 102 is provided integrally with an interlayer insulating film between the lowermost wirings 12 and 14 of the drive unit and 201 and 202 as intermediate wirings.

また、保護層105についても同様に配線201と202との
間の層間絶縁膜と一体化されている。
Also, the protective layer 105 is similarly integrated with the interlayer insulating film between the wirings 201 and 202.

次に、第3図(a)〜(k)を用いて本実施例に係る
記録ヘッドの製造工程について説明する。
Next, the manufacturing process of the recording head according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

1×1012〜1016cm-3程度の不純物濃度のP型シリコン
基板1の表面に、5000〜20000Å程度のシリコン酸化膜
を形成した。
On the surface of a P-type silicon substrate 1 having an impurity concentration of about 1 × 10 12 to 10 16 cm −3 , a silicon oxide film of about 5000 to 20000 ° was formed.

各セルのコレクタ埋込領域2を形成するべき部分のシ
リコン酸化膜をフォトリングラフィー工程で除去した。
The silicon oxide film of the portion where the collector buried region 2 of each cell was to be formed was removed by a photolithography process.

シリコン酸化膜を形成した後、N型の不純物、例え
ば、P,Asなどをイオン注入し、熱拡散により不純物濃度
1×1019cm-3以上のN型コレクタ埋込領域2を10〜20μ
m形成した。このときのシート抵抗は30Ω/□以下の低
抵抗となるようにした。
After forming the silicon oxide film, N-type impurities such as P and As are ion-implanted, and the N-type collector buried region 2 having an impurity concentration of 1 × 10 19 cm −3 or more is formed by thermal diffusion to 10 to 20 μm.
m was formed. At this time, the sheet resistance was set to a low resistance of 30Ω / □ or less.

続いて、P型アイソレーション埋込領域3を形成すべ
き領域の酸化膜を除去し、100〜3000Å程度の酸化膜を
形成した後、P型不純物、例えば、Bなどをイオン注入
し、熱拡散によって不純物濃度1×1017〜1019cm-3のP
型アイソレーション埋込領域3を形成した。(以上第3
図(a)) 全面の酸化膜を除去した後、1×1012〜1016cm-3程度
の不純物濃度のN型エピタキシャル領域4を5〜20μm
程度エピタキシャル成長させた。(以上第3図(b)) 次に、N型エピタキシャル領域表面に100〜300Å程度
のシリコン酸化膜を形成し、レジストを塗布し、パター
ニングを行い、低濃度ベース領域5を形成すべき領域に
のみP型不純物をイオン注入した。レジスト除去後、熱
拡散によって、不純物濃度5×1014〜5×1017cm-3の低
濃度P型ベース領域5を5〜10μm形成した。
Subsequently, after removing the oxide film in the region where the P-type isolation buried region 3 is to be formed and forming an oxide film of about 100 to 3000 °, ions of a P-type impurity such as B are ion-implanted and thermally diffused. The impurity concentration is 1 × 10 17 to 10 19 cm -3
A mold isolation buried region 3 was formed. (The third
(FIG. 1A) After removing the oxide film on the entire surface, an N-type epitaxial region 4 having an impurity concentration of about 1 × 10 12 to 10 16 cm −3 is formed to a thickness of 5 to 20 μm.
A degree of epitaxial growth was performed. (FIG. 3 (b)) Next, a silicon oxide film of about 100 to 300 ° is formed on the surface of the N-type epitaxial region, a resist is applied, patterning is performed, and a region where the low concentration base region 5 is to be formed is formed. Only a P-type impurity was ion-implanted. After the removal of the resist, a low-concentration P-type base region 5 having an impurity concentration of 5 × 10 14 to 5 × 10 17 cm −3 was formed to 5 to 10 μm by thermal diffusion.

再び酸化膜を全面除去し、さらに1000〜10000Å程度
のシリコン酸化膜を形成した後、P型アイソレーション
領域6を形成すべき領域の酸化膜を除去し、BSG膜を全
面にCVD法を用いて堆積し、さらに熱拡散によって、P
型アイソレーション埋込領域3に届くように、不純物濃
度1×1018〜1020cm-3のP型アイソレーション領域6を
10μm程度形成した。(以上第3図(c)) ここで、BBr3を拡散源として形成することも可能であ
る。
After removing the oxide film again and forming a silicon oxide film of about 1000 to 10000 degrees again, the oxide film in the region where the P-type isolation region 6 is to be formed is removed, and the BSG film is formed on the entire surface by CVD. Deposited, and by thermal diffusion, P
The P-type isolation region 6 having an impurity concentration of 1 × 10 18 to 10 20 cm −3 is reached so as to reach the P-type isolation buried region 3.
It was formed to about 10 μm. (FIG. 3 (c)) Here, it is also possible to form BBr 3 as a diffusion source.

BSG膜を除去した後1000〜10000Å程度のシリコン酸化
膜を形成し、さらに、N型コレクタ領域7を形成すべき
領域のみ酸化膜を除去した後、PSGを形成することによ
ってP+イオンを注入し、熱拡散によってコレクタ埋込領
域5に届くようにN型コレクタ領域7を形成した。この
ときのシート抵抗は10Ω/□以下の低抵抗とした。ま
た、領域の厚さは約10μmとし、不純物濃度は1×1018
〜1020cm-3とした。
After removing the BSG film, a silicon oxide film of about 1000 to 10,000 Å is formed. Further, after removing the oxide film only in the region where the N-type collector region 7 is to be formed, P + ions are implanted by forming PSG. Then, an N-type collector region 7 was formed so as to reach the collector buried region 5 by thermal diffusion. The sheet resistance at this time was a low resistance of 10Ω / □ or less. The thickness of the region is about 10 μm, and the impurity concentration is 1 × 10 18
1010 20 cm −3 .

続いて、セル領域の酸化膜を除去後、100〜300Åのシ
リコン酸化膜を形成し、レジストパターニングを行い、
高濃度ベース領域8および高濃度アイソレーション領域
9を形成すべき領域にのみP型不純物のイオン注入を行
った。レジスト除去後、N型エミッタ領域10および高濃
度N型コレクタ領域11を形成すべき領域の酸化膜を除去
し、PSG膜を全面に形成し、N+を注入した後、熱拡散に
よって、高濃度P型ベース領域8、高濃度P型アイソレ
ーション領域9、N型エミッタ領域10、高濃度N型コレ
クタ領域11を同時に形成した。なお、それぞれ、領域の
厚さは1.0μm以下とし、不純物濃度は1×1019〜1020c
m-3とした。(以上第3図(d)) さらに、シリコン酸化膜101を形成した後、電極の接
続箇所のシリコン酸化膜を除去し、Al等を全面に堆積
し、電極領域以外のAl等を除去した。(以上第3図
(d)) そして、スパッタリング法により蓄熱層及び層間絶縁
膜となるSiO2膜102を全面に0.4〜1.0μm程度形成し
た。このSiO2膜はCVD法によるものであってもよい。
Subsequently, after removing the oxide film in the cell region, a silicon oxide film of 100 to 300 mm is formed, and resist patterning is performed.
P-type impurity ions were implanted only into the regions where the high concentration base region 8 and the high concentration isolation region 9 were to be formed. After removing the resist, the oxide film in the region where the N-type emitter region 10 and the high-concentration N-type collector region 11 are to be formed is removed, a PSG film is formed on the entire surface, and N + is implanted. A P-type base region 8, a high-concentration P-type isolation region 9, an N-type emitter region 10, and a high-concentration N-type collector region 11 were simultaneously formed. Each of the regions has a thickness of 1.0 μm or less and an impurity concentration of 1 × 10 19 to 10 20 c
m -3 . (FIG. 3 (d)) Further, after the silicon oxide film 101 was formed, the silicon oxide film at the connection portion of the electrode was removed, Al and the like were deposited on the entire surface, and Al and the like other than the electrode region were removed. (FIG. 3 (d)) Then, an SiO 2 film 102 serving as a heat storage layer and an interlayer insulating film was formed on the entire surface to a thickness of about 0.4 to 1.0 μm by a sputtering method. This SiO 2 film may be formed by a CVD method.

次に、電気的接続をとる為にエミッタ領域及びベース
・コレクタ領域上部にあたる絶縁膜102の一部CHをフォ
トリソグラフィ法で開口した。(以上第3図(f)) 次に、発熱抵抗層103としてのHfB2を、SiO2膜102上、
および電気的接続をとる為にエミッタ領域上部の電極と
ベース・コレクタ領域上部の電極とに1000Å程堆積さ
せ、パターニングした。(以上第3図(g)) その上に電気熱変換素子の一対の電極104、ダイオー
ドのカソードの電極配線201およびアノード電極配線202
としてのAl材料からなる層を堆積させ、パターニング
し、電気熱交換素子とその他配線同時に形成した。(以
上第3図(h)) こうして発熱抵抗層103と同じ材料からなる層を半導
体領域とAl電極との間に介在させて電気的接続を得た。
Next, in order to make electrical connection, a part CH of the insulating film 102 above the emitter region and the base / collector region was opened by photolithography. (FIG. 3 (f)) Next, HfB 2 as the heat generating resistance layer 103 was coated on the SiO 2 film 102,
In order to make an electrical connection, about 1000 堆積 was deposited on the electrode above the emitter region and the electrode above the base / collector region and patterned. (FIG. 3 (g)) A pair of electrodes 104 of the electrothermal transducer, a cathode electrode wiring 201 and an anode electrode wiring 202 of the diode are further formed thereon.
A layer made of an Al material was deposited and patterned, and an electrothermal exchange element and other wiring were formed simultaneously. (FIG. 3 (h)) Thus, an electrical connection was obtained by interposing a layer made of the same material as the heating resistance layer 103 between the semiconductor region and the Al electrode.

その後、スパッタリング法により電気熱変換素子の保
護層および層Al配線間の絶縁層としてのSiO2膜105を堆
積させた。(第3図(i)) そして、電気熱変換体の発熱部上部には耐キャビテー
ションの為の保護層106としてTaを2000Å程堆積させ、
そのほかの部分に、保護層として感光性ポリイミドを形
成した。(第3図(j)) 以上のようにして作成された電気熱変換素子、半導体
素子を有する基体に、インク吐出部を形成する為の液路
壁部材および天板502を配設して、それらの内部にイン
ク液路を形成した記録ヘッドを製造した。(第3図
(k)) なお、ここでは、エミッタと、ベース・コレクタ共通
電極の一部とにHfB2を介在させたが、浅く形成されたエ
ミッタ部分での短絡が特に問題となるので少なくともこ
の部分に発熱抵抗層と同じ材料の層を介在させた構成で
あればよい。
Thereafter, an SiO 2 film 105 as an insulating layer between the protective layer of the electrothermal transducer and the layer Al wiring was deposited by a sputtering method. (FIG. 3 (i)) Then, about 2000 Ta of Ta is deposited as a protective layer 106 for cavitation resistance on the upper portion of the heat generating portion of the electrothermal transducer.
A photosensitive polyimide was formed as a protective layer on other portions. (FIG. 3 (j)) A liquid path wall member for forming an ink ejection portion and a top plate 502 are disposed on the base having the electrothermal conversion element and the semiconductor element prepared as described above. A recording head having an ink passage formed therein was manufactured. (FIG. 3 (k)) In this case, HfB 2 is interposed between the emitter and a part of the base-collector common electrode. However, since a short circuit at the shallowly formed emitter portion is particularly problematic, at least Any configuration may be used as long as a layer made of the same material as the heat generating resistance layer is interposed in this portion.

このような記録ヘッドについて、電気熱変換素子をブ
ロック駆動し、記録、動作試験を行った。動作試験で
は、1つのセグメントに8個の半導体ダイオードを接続
し、それぞれ300mA(計2.4A)の電流を流したが、他の
半導体ダイオードは誤動作せず良好な吐出を行うことが
できた。
With respect to such a recording head, the electrothermal transducer was driven by a block, and recording and operation tests were performed. In the operation test, eight semiconductor diodes were connected to one segment, and a current of 300 mA (2.4 A in total) was supplied to each segment. However, the other semiconductor diodes did not malfunction and could discharge well.

なお、本発明はPNP接合のトランジスタ構成のものに
も適用できるのは勿論である。
The present invention can of course be applied to a transistor having a PNP junction structure.

(実験例) 本発明では上述した製造プロセスにより作成したイン
クジェット記録ヘッドと、上述した製造プロセスにより
作成したダイオードを用いたサーマルヘッドと、を複数
サンプルづつ作成した。
(Experimental Example) In the present invention, a plurality of samples were formed of the ink jet recording head formed by the above-described manufacturing process and the thermal head using the diode formed by the above-described manufacturing process.

エミッタ接合面積を5×10-7,5×10-6,8×10-6,1×10
-5,2×10-5,3×10-5,5×10-5,7×10-5,8×10-5,9×1
0-5,1×10-4,2×10-4,3×10-4,5×10-4,1×10-3,5×10
-3(いずれも単位はcm2)とした16種類のダイオードを
作り込んだ基板を作成し、これらを用いて64個の吐出口
をもつインクジェット記録ヘッドおよび64個の発熱素子
をもつサーマルヘッドのサンプルをそれぞれ8個づつ作
成し、インクジェット記録およびサーマル記録を連続一
時間行い、各画素毎の記録ドットのバラツキを評価し
た。その結果を次の表に示す。
Emitter junction area is 5 × 10 -7 , 5 × 10 -6 , 8 × 10 -6 , 1 × 10
-5 , 2 × 10 -5 , 3 × 10 -5 , 5 × 10 -5 , 7 × 10 -5 , 8 × 10 -5 , 9 × 1
0 -5 , 1 × 10 -4 , 2 × 10 -4 , 3 × 10 -4 , 5 × 10 -4 , 1 × 10 -3 , 5 × 10
-3 (both in cm 2 ) were used to fabricate substrates incorporating 16 types of diodes, and these were used to create an inkjet recording head with 64 ejection ports and a thermal head with 64 heating elements. Eight samples each were prepared, and ink-jet recording and thermal recording were performed continuously for one hour, and the variation of recording dots for each pixel was evaluated. The results are shown in the following table.

なお、エミッタ接合面積とは、第3図(l)の平面図
およびそのA−A′線断面図である同図(m)に示すよ
うに、エミッタ接合長Yを有するX部分の面積(斜線
部)であり、Z部分(側面部分)の面積を加えると10%
大きくなる。また、表において“I/J"とはインクジェッ
ト記録ヘッドを、“サーマル”とはサーマルヘッドを示
す。
As shown in the plan view of FIG. 3 (l) and the sectional view taken along the line AA '(m) of FIG. 3 (m), the area of the X portion having the emitter junction length Y (shaded line) Part), and the area of Z part (side part) is 10%
growing. In the table, "I / J" indicates an ink jet recording head, and "thermal" indicates a thermal head.

評価方法は記録紙に付着した、1つの吐出口より吐出
された全ドットのうち最も間隔の離れたものどうしを選
択し、その値が所望の基準値内のものを合格、基準値を
はずれたものを不合格とし、8個のヘッドのうち全吐出
口が合格のものを◎、吐出口の1つでも不合格のあった
ヘッドが2個以下の場合を○、4個以下の場合を△、6
個以上の場合を×とした。基本的にサーマルヘッドでは
感熱記録紙とヘッドとが接触して発色するので、ドット
のバラツキはみられなかった。ここで×とあるのは発色
が無いなど異常のものを示す。ここではサーマルヘッド
との比較により、I/Jでは単にダイオードの破損等によ
り記録画像が悪くなるのではなく、インクの吐出特性に
影響を与えていることがわかる。
The evaluation method was to select the most distant dots among all the dots adhered to the recording paper and ejected from one ejection port, and passed those whose values were within the desired reference value, and deviated from the reference value. The nozzles were rejected. Out of the eight heads, all the ejection ports passed, ◎. If one of the ejection ports failed two or less, ○. , 6
The case where the number was more than or equal to X was evaluated. Basically, in the thermal head, since the thermal recording paper and the head come into contact with each other to develop color, no dot variation was observed. Here, "x" indicates an abnormal state such as no color development. Here, from the comparison with the thermal head, it can be seen that the I / J does not simply deteriorate the recorded image due to breakage of the diode or the like, but affects the ink ejection characteristics.

(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,キャリッジ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。
(Embodiment of Apparatus to which Printing Head is Applied) FIGS. 4 to 8 show an inkjet unit IJU, which is suitable for implementing or applying the printing head having the above configuration.
Inkjet head IJH, ink tank IT, inkjet cartridge IJC, inkjet recording device main unit IJR
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining each of A and a carriage HC and a relationship between them. Hereinafter, the configuration of each unit will be described with reference to these drawings.

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8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。
As is apparent from the perspective view of FIG. 5, the ink-jet cartridge IJC in this example has a large ink storage ratio, and the tip of the ink-jet unit IJU is slightly larger than the front surface of the ink tank IT. It has a protruding shape. This inkjet cartridge IJC
The carriage HC is fixedly supported by positioning means and electrical contacts of a carriage HC (FIG. 8) mounted on the ink jet recording apparatus main body IJRA, which will be described later.
It is a disposable type that can be attached to and detached from HC.
FIGS. 4 to 8 show configurations to which various inventions made at the stage of establishment of the present invention are applied. Therefore, the entire configuration will be described while briefly describing these configurations. To

(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。
(I) Description of Inkjet Unit IJU The inkjet unit IJU is a bubble-jet type unit that performs recording using an electrothermal converter that generates thermal energy for causing ink to cause film boiling in response to an electric signal. is there.

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装置からの電気信
号を受けるパッド1201とを有している。
In FIG. 4, reference numeral 100 denotes a structure in which a plurality of electrothermal transducers (discharge heaters) arranged on a Si substrate and electric wires such as Al for supplying electric power are formed by a film forming technique. It is a heater board having the above configuration. 1200 is heater board 10
A wiring board corresponding to the wiring of the heater board 100 (for example, connected by wire bonding), and a pad 1201 located at an end of the wiring and receiving an electric signal from the main unit. I have.

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。
Reference numeral 1300 denotes a grooved top plate provided with a partition wall for partitioning a plurality of ink flow paths, a common liquid chamber, and the like. The ink receiving port 1500 receives ink supplied from the ink tank and introduces the ink into the common liquid chamber. Orifice plate 40 with multiple outlets
0 is integrally molded. Polysulfone is preferred as these integral molding materials, but other molding resin materials may be used.

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をインクタンク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。
Reference numeral 300 denotes, for example, a metal support that supports the back surface of the wiring board 1200 on a flat surface, and serves as a bottom plate of the ink jet unit. Reference numeral 500 denotes an M-shaped pressing spring, which presses the common liquid chamber at the center of the M-shape and presses a part of the liquid path at the front droop portion 501 with linear pressure. The foot of the spring pressing the heater board 100 and the top plate 1300 passes through the hole 3121 of the support 300,
By interlocking them with each other in a state sandwiching them, the heater board 100 and the top plate 1300 are pressed and fixed by the urging force of the pressing spring 500 and the front drooping portion 501 thereof. In addition, the support 300 is the ink tank IT 2
In addition to the three positioning protrusions 1012 and the positioning holes 312, 1900, and 2000 that engage with the positioning and heat fusion holding protrusions 1800 and 1801, the positioning protrusions 2500 and 2600 for the carriage HC of the apparatus main body IJRA are provided on the back surface. Has on the side. In addition, the support 300 also has a hole 320 that can penetrate an ink supply pipe 2200 (described later) that allows ink to be supplied from the ink tank. Attachment of the wiring board 200 to the support 300,
It is performed by sticking with an adhesive or the like. Incidentally, the concave portion 240 of the support 300
0,2400 are provided in the vicinity of the positioning projections 2500,2600, respectively. In the assembled ink jet cartridge IJC (FIG. 5), three peripheral sides thereof are formed in parallel grooves 3
It is located at an extension point of the head tip area formed by a plurality of 000,3001 so that unnecessary substances such as dust and ink do not reach the projections 2500 and 2600. This parallel groove 3000 is formed. As shown in FIG. 4, the lid member 800 forms an outer wall of the ink jet cartridge IJC and also forms a space for accommodating the ink jet unit IJU. Further, the ink supply member 600 in which the parallel groove 3001 is formed forms an ink conduit 1600 continuous with the above-described ink supply tube 2200 as a cantilever with the supply tube 2200 side fixed, and the ink supply tube 2200 is fixed to the fixed side of the ink conduit. A sealing pin 602 for ensuring capillary action with the supply pipe 2200 is inserted. Incidentally, reference numeral 601 denotes packing for sealing the ink tank IT and the supply pipe 2200, and 700 denotes a filter provided at the tank side end of the supply pipe.

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。
Since the ink supply member 600 is molded, it is not only inexpensive, has high positional accuracy, and does not eliminate the deterioration in manufacturing accuracy, but also cantilever the conduit 1600 during mass production by the cantilever conduit 1600. Ink port 1500
Can be stabilized. In this example, a complete communication state can be reliably obtained only by pouring the sealing adhesive from the ink supply member side under the pressure contact state. The fixing of the ink supply member 600 to the support 300 is performed by fixing the ink supply member 60 to the holes 1901 and 1902 of the support 300.
This can be easily performed by making a back side pin (not shown) of No. 0 penetrate and project through the holes 1901 and 1902 of the support body 300 and heat-fusing a portion of the support body 300 protruding to the back side. The slightly protruding area of the heat-sealed rear part is the ink tank IT
The ink jet unit IJU is placed in a recess (not shown) in the side wall surface of the ink jet unit IJU, so that the positioning surface of the unit IJU can be obtained accurately.

(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。
(Ii) Explanation of the configuration of the ink tank IT The ink tank is sealed after inserting the cartridge body 1000, the ink absorber 900, and the ink absorber 900 from the side of the cartridge body 1000 opposite to the unit IJU mounting surface. And a lid member 1100 for stopping.

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。
Reference numeral 900 denotes an absorber for impregnating the ink, and is arranged in the cartridge main body 1000. 1220 is the above parts 100
And a supply port for supplying ink to a unit IJU consisting of ~ 600, and by injecting ink from the supply port 1220 in a step before arranging the unit in the portion 1010 of the cartridge body 1000, the absorber 900 It is also an inlet for impregnating the ink.

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側から連通させてイ
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は該部材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側へ毛管力が
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。
In this example, the portions that can supply ink are the air communication port and this supply port, but the rib 2300 in the main body 1000 and the lid member for performing good ink supply from the ink absorber.
Since the tank air presence area formed by the partial ribs 2500 and 2400 of 1100 is formed over the corner area farthest from the ink supply port 1200 by communicating from the atmosphere communication port 1401 side, It is important that ink is supplied to the absorber relatively well and uniformly from the supply port 1200 side. This method is extremely effective in practice. The rib 1000 has four ribs parallel to the carriage moving direction on the rear surface of the main body 1000 of the ink tank, and prevents the absorber from adhering to the rear surface. Also, the partial ribs 2400 and 2500 are similarly provided on the inner surface of the lid member 1100 which is on an extension corresponding to the rib 1000, but unlike the rib 1000, they are in a divided state and the presence of air The space is larger than the former. In addition, partial rib
2500 and 2400 are distributed over less than half of the total area of the member 1000. With these ribs, the capillary force could be reliably guided to the supply port 1200 side while stabilizing the ink in the corner area farthest from the tank supply port 1200 of the ink absorber. Reference numeral 1401 denotes an atmosphere communication port provided in the lid member for communicating the inside of the cartridge with the atmosphere. 1400
Is a liquid-repellent material disposed inside the air communication port 1401, thereby preventing ink from leaking from the air communication port 1400.

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。
The above-described arrangement of the ribs is particularly effective because the ink storage space of the above-described ink tank IT has a rectangular shape and has the long side on the side surface, but has a long side in the moving direction of the carriage. Case or cube, lid member
Providing ribs on the entire surface of 1100 can stabilize ink supply from ink absorber 900.

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。
The structure of the mounting surface of the unit IJU of the ink tank IT is shown in FIG. A straight line that passes through the center of the orifice plate 400 and is substantially parallel to the mounting reference surface on the bottom surface of the tank IT or the surface of the carriage L 1
When, two positioning protrusion 1012 engages the bore 312 of the support 300 is on the straight line L 1. The height of the protrusion 1012 is slightly lower than the thickness of the support 300, and the support 300 is positioned. On the extension of the straight line L 1 on this drawing, pawl 2100 engagement surface 4002 of the 90 ° angle of the positioning hook 4001 of the carriage is engaged has a position, acting force the straight line L of the positioning relative to the carriage It is configured to operate in a plane area parallel to the reference plane including 1 . As will be described later with reference to FIG. 4, these relationships are effective because the positioning accuracy of only the ink tank is equivalent to the positioning accuracy of the ejection port of the head.

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、キャリッジの前板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。
Also, a fixing hole 190 for fixing the support 300 to the side of the ink tank is provided.
Ink tank projections 1800,180 corresponding to 0,2000 respectively
Reference numeral 1 denotes a portion longer than the above-mentioned protrusion 1012 and for fixing the support 300 to the side surface thereof by heat-welding a portion projecting through the support 300. This projection is perpendicular to the line L 1 of the aforementioned 1800
When the straight line passing through is L 3 and the straight line passing through the projection 1801 is L 2 ,
Since on the straight line L 3 are located substantially center of the supply port 1200, and the effect of stabilizing the state of bonding between the supply pipe 2200 and a mouth 1200 of the supply part, dropping or by the impact of these to the binding state This is a preferable configuration because the load can be reduced. Also,
The straight lines L 2 and L 3 do not coincide with each other, and the protrusion on the ejection port side of the head IJH is raised.
Since the projections 1800 and 1801 exist around 1012, the effect of reinforcing the positioning of the head IJH with respect to the tank is further produced. Incidentally, the curve indicated by L 4 represents an ink supply member 600
Is the outer wall position at the time of mounting. The projections 1800 and 1801 have the curve L
Since it is along 4 , sufficient strength and positional accuracy are given to the weight of the tip side configuration of the head IJH. Reference numeral 2700 denotes a tip flange of the ink tank IT, which is inserted into a hole of the front plate 4000 of the carriage and provided for an abnormal time when the displacement of the ink tank becomes extremely bad. Reference numeral 2101 denotes an engagement portion between the carriage HC and a further positioning portion.

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。
After the ink tank IT is mounted with the unit IJU, the lid 8
Although the unit IJU is surrounded by excluding the lower opening by covering with the 00, the lower opening for mounting on the carriage HC for the ink jet cartridge IJC is close to the carriage HC. It forms an enclosed space. Therefore, the head IJH in this enclosed space
Although the heat generated from this is effective as a heat retaining space in this space, the temperature rises slightly for long-term continuous use. For this reason, in this example, a slit 1700 with a width smaller than this space is provided on the upper surface of the cartridge IJC to help the heat dissipation of the support, and the uniform temperature distribution of the entire unit IJU while preventing the temperature rise Was made independent of the environment.

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、支持対
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。
When assembled as an inkjet cartridge IJC, the ink is supplied from the inside of the cartridge to the supply port 1200,
After being supplied into the supply tank 600 through the hole 320 provided in the 300 and the introduction port provided on the inside and back side of the supply tank 600, and passing through the inside thereof, an appropriate supply pipe and
It flows into the common liquid chamber via the ink inlet 1500 of 0. A packing made of, for example, silicone rubber or butyl rubber is provided at the connection portion for ink communication as described above, whereby sealing is performed to secure an ink supply path.

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。
In this embodiment, the top plate 1300 is made of a resin such as polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene oxide, or polypropylene having excellent ink resistance.
Together with the orifice plate part 400, it is integrally molded in a mold.

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。
As described above, the integrally molded component is an ink supply member 600,
Integrated top plate and orifice plate, ink tank body 1000
As a result, not only the assembling accuracy becomes high, but also it is extremely effective in improving the quality of mass production. Further, since the number of parts can be reduced as compared with the conventional case, excellent desired characteristics can be surely exhibited.

(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を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、カートリージ
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対応のボッチ付ゴムシート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。
(Iii) Attachment explanation of the ink jet cartridge IJC to the carriage HC In FIG. 7, reference numeral 5000 denotes a platen roller for guiding the recording medium P upward from below the sheet. The carriage HC moves along the platen roller 3000. The front surface 4000 of the inkjet cartridge IJC (2 mm thick) is located on the front platen side of the carriage and the pad 201 of the wiring board 200 of the cartridge IJC. Corresponding pad 2011
Support plate 4003 for holding a flexible sheet 4005 provided with a rubber pad 4006 for generating an elastic force for pressing the flexible sheet 4005 against each pad 2011 from the back side.
And a positioning hook 4001 for fixing the inkjet cartridge IJC to the recording position.
The front plate 4000 has two positioning projections 410 corresponding to the positioning projections 2500 and 2600 of the support 300 of the cartridge, respectively.
Receive a vertical force towards. For this reason, the reinforcing rib has a plurality of ribs (not shown) on the platen roller side of the front plate that are oriented in the direction of the vertical force. The ribs are slightly (approximately than the front position L 5 when the cartridge IJC mounted
(Approximately 0.1 mm) Also formed is a head protection projection projecting toward the platen roller. Support plate for electrical connection 4003
Has a plurality of reinforcing ribs 4004 not in the direction of the ribs but in the vertical direction, and the proportion of protrusion from the platen side toward the hook 4001 side is reduced. This also has the function of inclining the position at the time of mounting the cartridge as shown in the figure. The support plate 4003 has a positioning surface 4008 on the platen side and a positioning surface 4007 on the hook side to stabilize the electrical contact state. Rubber sheet 40
Define the amount of deformation of 06 uniquely. These positioning surfaces are in contact with the surface of the wiring board 300 when the cartridge IJC is fixed at a recordable position. In this example, since the are distributed so as to further be symmetrical with respect to a line L 1 that the pad 201 described above of the wiring board 300, the rubber sheet
The contact pressure of the pads 2011 and 201 is further stabilized by equalizing the amount of deformation of each of the bolts 4006. The distribution of the pads 201 in this example is two rows above and two rows below and two rows vertically.

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。
The hook 4001 has a long hole that engages with the fixed shaft 4009, and after rotating counterclockwise from the position shown in the drawing using the moving space of the long hole, moves to the left along the platen roller 5000. By moving, the inkjet cartridge IJC is positioned with respect to the carriage HC. The hook 4001 can be moved in any manner, but is preferably configured to be moved by a lever or the like. In any case, when the hook 4001 rotates, the cartridge IJC moves to the platen roller side while the positioning projections 2500 and 2600 move to positions where the positioning protrusions 2500 and 2600 can abut the positioning surface 4010 of the front plate. While the 90 ° hook surface 4002 is in close contact with the 90 ° surface of the claw 2100 of the cartridge IJC, the cartridge IJC pivots in the horizontal plane around the contact area between the positioning surfaces 2500 and 4010 and finally the pads 201 and 20.
Contact of 11 comrades begins. And the hook 4001 is in the predetermined position,
That is, when held at the fixed position, the pads 201 and 2011 have complete contact with each other, the positioning surfaces 2500 and 4010 have complete contact with each other, the 90-degree surface 4002 and the two-side contact between the 90-degree surface of the claw, and the wiring board. 30
0 and surface contact between the positioning surfaces 4007 and 4008 are simultaneously formed, and the holding of the cartridge IJC with respect to the carriage is completed.

(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。
(Iv) Schematic description of the apparatus main body FIG. 8 shows an ink jet recording apparatus to which the present invention can be applied.
In the outline view of IJRA, the carriage that engages with the lead groove 5004 of the lead screw 5005 that rotates through the driving force transmission gears 50111 and 5009 in conjunction with the forward and reverse rotation of the drive motor 5013
The HC has a pin (not shown) and is reciprocated in the directions of arrows a and b. Reference numeral 5002 denotes a paper pressing plate, which presses paper against the platen 5000 in the carriage movement direction. 5007,5008
Is a home position detecting means for confirming the presence of the lever 5006 of the carriage in this area by a photocoupler and switching the rotation direction of the motor 5013. Reference numeral 5016 denotes a member for supporting a cap member 5022 for capping the front surface of the recording head. Reference numeral 5015 denotes suction means for suctioning the inside of the cap, and performs suction recovery of the recording head through the opening 5023 in the cap.
5017 is a cleaning blade, 5019 is a member that can move this blade in the front-rear direction, and a main body support plate 5018.
These are supported. It goes without saying that the blade is not limited to this form, and a well-known cleaning blade can be applied to this embodiment. Reference numeral 5012 denotes a lever for starting suction for suction recovery, and a cam 5020 which engages with the carriage.
The driving force from the driving motor is controlled by known transmission means such as clutch switching.

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。
These capping, cleaning and suction recovery
When the carriage comes to the home position side area, it is configured to perform desired processing at the corresponding position by the action of the lead screw 5005, but if the desired operation is performed at a known timing, Either can be applied to this example. Each of the configurations described above is an excellent invention when viewed alone or in combination, and shows preferred configuration examples for the present invention.

(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。
(Others) The present invention brings about an excellent effect particularly in a recording head and a recording apparatus of a bubble jet system among ink jet recording systems. This is because, according to such a method, the recording density is increased and the definition is advanced, and the above-described problem may occur.

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
応していて該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。
As for the representative configuration and principle, it is preferable to use the basic principle disclosed in, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740,796. This method can be applied to both the so-called on-demand type and the continuous type. In particular, in the case of the on-demand type, it is arranged corresponding to a sheet or a liquid path holding a liquid (ink). Applying at least one drive signal corresponding to the recording information and giving a rapid temperature rise exceeding the boiling point to the electrothermal transducer, thereby causing the electrothermal transducer to generate thermal energy, and This is effective because a film in the liquid (ink) corresponding to the driving signal can be formed one by one by causing film boiling on the heat acting surface. The liquid (ink) is ejected through the ejection opening by the growth and contraction of the bubble to form at least one droplet. When the drive signal is formed into a pulse shape, the growth and shrinkage of the bubble are performed immediately and appropriately, so that the ejection of a liquid (ink) having particularly excellent responsiveness can be achieved, which is more preferable. U.S. Pat. No. 44
Those described in JP-A-63359 and JP-A-4345262 are suitable. Further, when the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 relating to the temperature rise rate of the heat acting surface are adopted, more excellent recording can be performed.

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。
As a configuration of the recording head, in addition to a combination configuration (a linear liquid flow path or a right-angled liquid flow path) of a discharge port, a liquid path, and an electrothermal converter as disclosed in the above-mentioned specifications, A configuration using U.S. Pat. No. 4,558,333 and U.S. Pat. No. 4,459,600, which disclose a configuration in which is disposed in a bending region, is also included in the present invention. In addition, Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-123670 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of an electrothermal converter for a plurality of electrothermal converters, and an opening for absorbing a pressure wave of thermal energy is provided. The effect of the present invention is effective even if the configuration is based on JP-A-59-138461, which discloses a configuration corresponding to a discharge unit. That is, recording can be performed reliably and efficiently regardless of the form of the recording head.

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。
Further, the present invention can be effectively applied to a full-line type recording head having a length corresponding to the maximum width of a recording medium on which a recording apparatus can record. Such a recording head may have a configuration that satisfies the length by a combination of a plurality of recording heads, or a configuration as one integrally formed recording head. In addition, even in the case of the serial type as described above, a replaceable chip-type recording head that can be electrically connected to the apparatus main body and supplied with ink from the apparatus main body by being attached to the apparatus main body. The present invention is also effective when a cartridge-type recording head provided integrally with the recording head itself as shown in FIGS. 4 to 8 is used.

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。
Further, it is preferable to add recovery means for the print head, preliminary auxiliary means, and the like provided as a configuration of the printing apparatus in the present invention since the effects of the present invention can be further stabilized. If these are specifically mentioned, capping means for the recording head, cleaning means, pressurizing or suction means, preheating means using an electrothermal transducer or another heating element or a combination thereof, Performing a preliminary ejection mode in which ejection is performed separately from printing is also effective for performing stable printing.

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。
Regarding the type or number of print heads to be mounted, for example, in addition to one provided for single color ink, a plurality of print heads are provided corresponding to a plurality of inks having different print colors and densities. May be used.

さらに加えて、本発明適用されるインクジェット記録
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。
In addition, as the form of the ink jet recording apparatus to which the present invention is applied, in addition to those used as image output terminals of information processing equipment such as a computer, a copying apparatus combined with a reader or the like, and a facsimile apparatus having a transmission / reception function It may take a form.

さらに、本発明に係る基板は、インクジェット記録ヘ
ッドに適用されるのみならず、サーマルヘッドにも適用
できるのは勿論である。
Further, the substrate according to the present invention can be applied not only to an ink jet recording head but also to a thermal head.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、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る。したがって、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。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to form a plurality of semiconductor elements having a high withstand voltage and excellent electrical isolation for each element on a single substrate. Therefore, for example, in a matrix-connected circuit, it is not necessary to separately externally attach the elements alone, and the number of steps can be reduced. Therefore, the number of failure points is reduced, and the high reliability of the obtained recording head is secured. be able to.

また、本発明によれば、N型エミッタを流化する上で
の半導体素子の接合面積および接合長を規定することに
より、設計上いかなる形の半導体素子を設計しても同様
に特性ばらつきが少ない信頼性を充分に確保した半導体
素子を得ることができる。
Further, according to the present invention, by defining the junction area and the junction length of the semiconductor element in flowing the N-type emitter, the characteristic variation is similarly small even if the semiconductor element is designed in any form. A semiconductor element with sufficient reliability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)および(b)は、それぞれ、本発明の一実
施例に係る記録ヘッド用基板をその配線部を模式化して
示した断面図および等価回路図、 第2図(a)および(b)は、それぞれ、本発明の一実
施例に係る記録ヘッドの斜視図、およびそのE−E′線
断面図、 第3図(a)〜(k)は本例による記録ヘッドの製造方
法を説明する為の模式的断面図、 第3図(l)および(m)はエミッタ接合面積を説明す
るための模式図、 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……N型コレクタ埋込領域、 3……P型アイソレーション埋込領域、 4……N型エピタキシャル領域、 5……P型ベース領域、 6……P型アイソレーション領域、 7……N型コレクタ領域、 8……高濃度P型ベース領域、 9……高濃度P型アイソレーション領域、 10……N型エミッタ領域、 11……高濃度N型コレクタ領域、 12……コレクタ・ベース共通電極、 13……エミッタ電極、 14……アイソレーション電極、 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。
FIGS. 1A and 1B are a cross-sectional view and an equivalent circuit diagram schematically showing a wiring portion of a printhead substrate according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3B is a perspective view of a recording head according to an embodiment of the present invention, and a cross-sectional view taken along line EE ′. FIGS. 3A to 3K are manufacturing methods of the recording head according to the present embodiment. FIG. 3 (l) and (m) are schematic diagrams for explaining the emitter junction area, and FIG. 4 is a cartridge which can be configured by applying the recording head according to the present invention. 5, FIG. 5 is an assembled perspective view of FIG. 4, FIG. 6 is a perspective view of a mounting portion of the ink jet unit in FIG. 4, and FIG. 7 is an explanatory view of mounting the cartridge shown in FIG. FIG. 8 shows the cartridge shown in FIG. Device external view, FIG. 9 is a schematic sectional view of a conventional recording head. 1 ... P-type silicon substrate, 2 ... N-type collector buried region, 3 ... P-type isolation buried region, 4 ... N-type epitaxial region, 5 ... P-type base region, 6 ... P-type Isolation region 7 N-type collector region 8 High-concentration P-type base region 9 High-concentration P-type isolation region 10 N-type emitter region 11 High-concentration N-type collector region , 12: Common collector / base electrode, 13: Emitter electrode, 14: Isolation electrode, 100: Recording head substrate (heater board), 103: Heat generation resistance layer, 104: Electrode 105, 106: Protection Layer, 500 …… Discharge port.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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
る熱エネルギを発生する為の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機能素子とが設けられた
基体と、 を具備する記録ヘッドにおいて、 前記機能素子のアノード電極とカソード電極との接合面
積が、駆動電流が200mA以上〜300mA未満のとき5×10-5
cm2以上で、300mA以上〜400mA未満のとき1×10-4cm2
上であることを特徴とする記録ヘッド。
A liquid discharge section having a discharge port for discharging ink; an electrothermal conversion element for generating heat energy used for discharging ink supplied to the liquid discharge section; A substrate provided with a functional element electrically connected to the electrothermal transducer, wherein a junction area between an anode electrode and a cathode electrode of the functional element has a drive current of 200 mA or more to 300 mA. Less than 5 × 10 -5
In cm 2 or more, the recording head is characterized in that it is 1 × 10 -4 cm 2 or more when less than 300mA ~400mA.
【請求項2】熱エネルギを発生する為の電気熱変換素子
と、 該電気熱変換素子に電気的に接続された機能素子と、が
同一基板に設けられた記録ヘッド用基板において、 前記機能素子のアノード電極とカソード電極との接合面
積が、駆動電流が200mA以上〜300mA未満のとき5×10-5
cm2以上で、300mA以上〜400mA未満のとき1×10-4cm2
上であることを特徴とする記録ヘッド。
2. A printhead substrate, wherein an electrothermal transducer for generating thermal energy and a functional element electrically connected to the electrothermal transducer are provided on the same substrate. 5 × 10 −5 when the junction area between the anode electrode and the cathode electrode is 200 mA or more and less than 300 mA.
In cm 2 or more, the recording head is characterized in that it is 1 × 10 -4 cm 2 or more when less than 300mA ~400mA.
【請求項3】請求項1記載の記録ヘッドと、 該ヘッドに対してインクを供給するための手段と、 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。
3. A recording head according to claim 1, further comprising: means for supplying ink to said head; and means for conveying a recording medium to a recording position of said recording head. Ink jet recording device.
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