JPH03224741A - 記録ヘッドおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、９０
５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（ＨｆＢ
２）層、９０８はアルミニウム（八で）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９
５０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ｌ
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、本発明の記録ヘッドは、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該電気熱変換素子駆動用の機能
素子とが同一基板上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、前記基板となる
低濃度の一方の導電型半導体の中に２箇所離して形成さ
れた他方の導電型半導体からなる一対の主電極領域と、
該主電極領域の中で接地されて使用される一方の主電極
領域を内包する様に形成されて前記基板よりも濃度の高
い前記一方の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
て制御電圧を加えて前記制御電極領域の界面を前記他方
の導電型半導体に変化させることにより、前記主電極領
域間に通電される電流を制御する手段とを有することを
特徴とする。

また、本発明のインクジェット記録装置は、上記に記載
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Ｍ
ＯＳ型トランジスタアレイにおいて、低濃度基板にこの
基板と反対の不純物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
囲に基板と同一の不純物導電型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−
短チヤネル−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ＭＯ３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ＭＯ３型トラン
ジスタ５０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
（ＤＪの等何回路を示す。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、ＭＯＳ型トランジスタアレイは第１
図（Ｂ）、、　（（１：）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
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、Ｏ，）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
注入技術等により形成され、ＭＯ３型トランジスタアレ
イのドレイン及びソースとなるｎ“領域である。　１９
は同様の技術でソース５を内包する形で２重拡散で形成
されるＰ型チャネル領域である。

６は例えばアルミニウム（Ａｔ）、　Ａｔ−５，、Ａｌ
−Ｃｕ−３ｔ等の導電材料で形成されるソース電極であ
り、ｎ０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（Ａｔ）、　Ａｌ５ｌ、
　Ａｌ−Ｃｕ−３１等の導電材料からなるゲート電極で
ある。すなわち、このＭＯ３型トランジスタアレイはＰ
型シリコン基板ｌ、酸化膜２．ガードリング領域３．ｎ
４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ＭＯ３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ＭＯ３型トランジスタの各ドレイ
ン電極を正電位ＶＤＤにバイアスし、シリコン基板１は
シリコン基板上のＰｏ　　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ＩＯを閉成
し、ＭＯ３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ＭＯ３型トランジスタ、例えばＭＯ３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、ＭＯ３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、ＭＯ３型トランジスタ１
２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ＭＯ３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ＭＯ３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ＭＯ３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１
５を通して零電位（ＶＧ、＝ＯＶ）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ＭＯ３型トランジスタ
の相互干渉を防ぐことができる。

更に、ソ、−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、ＭＯ３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ＭＯ３
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
る配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ＣＢ）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１×１Ｏ１１〜ｌＸ　１
０１１１ｃ＋ｎ−”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５０００〜１００００人
のマスク用の酸化膜１６をパイロジェニック酸化（Ｈ！
＋Ｏ□）、ウェット酸化（０□＋ｎｘｏ）　、スチーム
酸化（Ｎ、＋ｔｂＯ）、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８
００〜１０００℃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５００〜１５００人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、ＢＦ、を材料ガス
として生成されたＢ′″イオン、又はＯＦ、＋イオンを
ウェハに打込む。このときのイオン注入量は例えばＩ　
Ｘ　１０”〜２　Ｘ　１０”ｃｍ”である。

このようにしてイオンが注入されると、１０００〜１１
００℃、　Ｎ２雰囲気で熱拡散によってＰ′″ガードリ
ンク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、そのピガードリング領域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−ｓｉｌｉｃａｔｅ　ｇｌａｓ
ｓ）をウェハ上に堆積させて、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〜ｔｏｏｏｏ入厚の酸化膜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、５００〜１０００人庫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（Ａ３）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
エツ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〜
１０００人形成し、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−３ｌ、　Ａｌ−Ｃ
。

−３ｔ等の金属を堆積させる。そして、マスク合せ工程
及びエツ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ＭＯ３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ＩＪＲＡ、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。

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）−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Ｉ
ＪＣは、インクジェット記録装置本体ＩＪＲＡに載置さ
れているキャリッジ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１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１００に対する配線基板であり、ヒータボード１０
０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）（以下余白） と、この配線の端部に位置し本体装置からの電気信号を
受けるバッド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
受は口１５００と、吐出口を複数有するオリフィスプレ
ート４００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３１２
１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１８
００．１８０１に係合する位置決め用穴３１２．１９０
０．２０００を有する他、装置本体ＩＪＲＡのキャリッ
ジＩＣ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２５００．２
６００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ｒＪｃ（第５図）において、その周
囲の３辺を平行溝３０００、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
持ちばっとして形成し、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ビン６
０２が挿入されている。尚、５０１はインクタンクＩＴ
と供給管２２００との結合シールを行うパツキン、７０
０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（形成製造上の精度低下を無
（しているだけでな（、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
は口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３０
０に対する固定は、支持体３００の穴１９０１．１９０
２に対するインク供給部材６００の裏面側ビン（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。

（ｉｆ）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Ｉ
ＪＵ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１
０１０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１４
０１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、キャ
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２４
００、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（ことができた
、　１４０１はカートリッジ内部を大気に連通ずるため
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
線をり、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（、支持体３００の位置決めを行う。この図面上
で直線り、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２
１００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１
９００．２０００にそれぞれ対応するインクタンクの突
起１８００．１８０１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を通る直線をり８
、突起１８０１を通る直線をＬ２としたとき、直線り、
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Ｌｘ、　Ｌ−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Ｌ４に沿っ
ているので、ヘッドＩＪ）ｌの先端仰ｌ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、２７０
０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。２１
０１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８００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ＩＪ
Ｃの上方面に、この空間よりは小さい幅のスリット１７
００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
中実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４００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ツキ
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、ポリプロピレンなとの樹脂を用い
、オリフィスプレート部４００と共に金型内で一体に同
時成型しである。

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１０
００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。

（ｆｉｔ）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２ｍ
ｍ　）と、カートリッジＩＪＣの配線基板２００のバッ
ド２０１に対応するバッド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バッド２
０１１に対して押圧する弾性力を発生するためのゴムバ
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４０１Ｏ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Ｌｓよりもわずかに（約０．１ｍ＋ａ程度）ブ
ラチ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とフック側
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４００６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３０００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２０１１．２０１０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４０１Ｏ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ＩＪ
Ｃ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２０１．２０１１
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２０１．２０１
１同志の完全接触状態と、位置決め面２５００．４０１
０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３００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Ｉ
ＪＲＡ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はビン（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５
０００に対して押圧する。５００７．５００８はフォト
カブ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（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ッチ切換等の公
知の伝達手段で移動制御される。

これらのキャッピング、クリーニング、吸引回復は、キ
ャリッジがホームポジション側領域にきたときにリード
スクリュー５００５のイ乍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つるからである。

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（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４４６３３５９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５
９−１２３６７０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つるか
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、上側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シェド記録装
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、リーグ等と組合
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、ｎ１ソース領域
を包囲する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、ＭＯ３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（Ａｌ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ＭＯ３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ＭＯ３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（Ａ１
−（ＤＪは第１図（Ｂ）　、　（Ｃ）のＭＯ３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ＭＯ３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
付は部の斜視図、 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
は説明図、 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・・・ド型シリコン基板、 ２・・・酸化膜、 ３・・・Ｐ゛ガードリング ４・・・ｎ９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・・・ＭＯ３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。 第 １ 図（Ａ） ＶＧ曹 Ｇ２ 第 ■ 図 （Ｅ） 第 ２ 図 第 図 （Ｂ） ＩＪＣ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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該電気熱変換素子駆動
   用の機能素子とが同一基板上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、 前記基板となる低濃度の一方の導電型半導体の中に２箇
   所離して形成された他方の導電型半導体からなる一対の
   主電極領域と、 該主電極領域の中で接地されて使用される一方の主電極
   領域を内包する様に形成されて前記基板よりも濃度の高
   い前記一方の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て前記制御電極領域の
   界面を前記他方の導電型半導体に変化させることにより
   、前記主電極領域間に通電さ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。