JPH03246044A - 記録ヘッド，記録ヘッド用基板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、例えば複写機、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の記録装置に用いられる記録
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その駆動用機能素
子と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。

［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。

［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（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。

すなわち、従来より、チップ面積をより小さくするため
に各素子のサイズを小さくし、高密度に基板上に配列す
る改良はなされてきた。しかし従来の基板構成は電気熱
変換素子の領域、駆動素子の領域およびそれらを接続す
る配線領域に分かれているため、チップ小面積化にも限
界が存在していた。

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
。

本発明の別の目的は、高集積化された信頼性の高い記録
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。

［課題を解決するための手段］ 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
変換素子と、該電気熱変換素子に電気的に接続された駆
動用の機能素子とが設けられた基体と、を具え、前記電
気熱変換素子が前記機能素子の一部として形成されてい
ることを特徴とする。

また、本発明は、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駆動用
の機能素子と、が同一基板に設けられ、前記電気熱変換
素子が前記機能素子の一部として形成されていることを
特徴とする。

さらに、本発明インクジェット記録装置は、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。

［作　用］ 本発明では、電気熱変換素子をその駆動用機能素子の一
部として、例えば機能素子としてのＭＯＳ構造のトラン
ジスタのチャネル部分を電気熱変換領域として用いるこ
とで、電気熱変換素子と駆動素子とを一体化することが
可能である。そして、一体化することでチップ面積が小
さくなり、また構造も簡略化する。

［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）および（ｂ）は本例に係る記録ヘッド用基
板を示す。本例に係る基板には、ＭＯＳ型トランジスタ
アレーが形成され、ＭＯ５構造のチャネル部分をインク
に膜沸騰を生じさせる熱エネルギを作用するための発熱
領域として用いる。

第１図（ａ）および（ｂ）において、１はホウ素（Ｂ）
等の不純物をドープしてｐ型またはｐ２型とされたシリ
コン基板、２は基板１上に形成され、シリコン酸化膜（
ＳｉＯ□）よりなる絶縁酸化膜である。３は隣合うＭＯ
Ｓ型トランジスタ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をとるために不純物拡散等で
形成された不純物濃度の高いｐ−１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
等で形成され、それぞれ、ＭＯＳ型トランジスタのソー
スおよびドレインとなるｎ′″領域である。６および７
は、例えばアルミニウム（Ａρ）。

Ａｌ２−３ｉ　、　　Ａｌ２−Ｃｕ−３ｉ等の導電材料
で形成され、それぞれ、ｎ゛ソース領域４に接続してい
る電極およびｎ゛ドレイン領域５に接続している電極で
ある。８は制御電極領域の電位を制御するためのキャパ
シタの電極であり、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、　Ａ９　、Ａｌ２
−３Ｌ。

／１−Ｃｕ−３ｉ等の導電材料で形成されている。９は
プラズマＣＶＤ法、スパッタ法等により形成される表面
保護膜である。

第１図（Ｃ）はかかるＭＯＳ型トランジスタアレーおよ
び配線状態の等価回路であり、本図を用いて制御対象と
なる電気熱変換素子をかねたＭＯＳ型トランジスタに単
独に電流供給を行うための基本動作を説明する。

第１図（Ｃ）において、ＭＯＳ型トランジスタの各ドレ
イン電極は正電位ＶＤＤにバイアスし、シリコン基板１
は、シリコン基板上のｐ４領域を通して接地状態とする
。今、同時駆動に係るセグメント１９に電流を供給する
場合を考える。セグメント１９に電流供給するためには
画像信号に応じてスイッチ１０Ａ〜１００を閉とし、Ｍ
ＯＳ型トランジスタ１１のゲート電極にしきい値電圧以
上の電位■。１をスイッチ１４を介してバイアスするこ
とによりチャネルを形成すれば、ソース電極に電流が流
れて目的を達成できる。ここで注意すべきことは、この
状態において例えばセグメント１９に隣接するＭＯＳ型
トランジスタ１２に電流が流れることのないように配慮
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のドレイン電極には正電位ＶＤＤがバイア
スされているので、ゲート電極とシリコン基板とで構成
されるキャパシタの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のしきい値電圧を越え
るようになると、チャネルが形成される電流が供給され
、誤動作が生じるおそれがある。

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、第１図（ｃ）に示すように、ＭＯ
Ｓ型トランジスタ１２のゲート電位を接地状態にするこ
とが有効である。すなわち、ゲート電位をスイッチ１５
を通して零電位（ｖａ２＝ＯＶ）にクリップすることで
ゲート直下にチャネルが形成されず、ターンオン動作す
ることなく、同一チップ内のＭＯＳ型トランジスタの相
互干渉を防ぐことができる。

上記の如＜　ＭＯＳ型トランジスタの各ドレイン電極に
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極を与えることで、同一チップ内の
ＭＯＳ型トランジスタが相互干渉することな（電流を供
給できる。

次に本実施例に係る基板の製造工程を説明する。

第２図（ａ）〜（ｄ）は本実施例の製造工程図である。

まずホウ素（Ｂ）等の不純物によりｐ型或はｐ３型の導
電型を有する、例えば不純物濃度ｌＸｌ０１Ｂ〜Ｉ　Ｘ
　１０”ｃｍ−”のｐ型シリコン基板１上に厚さ５００
０〜１００００人のマスク用の酸化膜１６をパイロジェ
ネック酸化（Ｈ２＋Ｏ□）、ウェット酸化（０□＋８．
０）　。

スチーム酸化（Ｎ２＋Ｈ２０）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、レジストを塗布し、ガードリング領域となる部
分を選択的に除去する（第２図（ａ））。

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、その後針、を材料ガスとし
て生成されたＢ゛イオンたはＢＦ２”イオンをウェハに
打込む。このときのイオン注入量は例オばＩ　Ｘ　１０
１ｓ〜２　Ｘ　１０”ｃｍ−”である。こうしてイオン
が注入されると、１０００〜１１００℃、Ｎ、雰囲気で
熱拡散によってｐ０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、ｐ３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、その不純物濃度は後述する
工程による酸化膜を導電材料からなる電極配線とが形成
するキャパシタにより、シリコン表面がｎ型に反転する
ことを防止できる濃度に設定する。また、ガードリング
領域３を形成する方法としては、ＢＳＧ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形成する方法もある。

次に５０００〜１００００人厚の酸化膜１７を形成し、
続いてソース領域およびドレイン領域を形成する部分の
酸化膜を選択的に除去する（第２図（ｂ））。

その後、５００〜１０００人厚のバッファ用酸化膜を形
成する。バッファ用酸化膜はソースおよびドレイン領域
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。

その後、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）等の不純物イオンを
打込み、熱処理を行うことでｎ゛ソースよびドレイン領
域４および５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））。

その後、この開口部にゲート酸化膜１８を厚さ１００〜
３０００人で形成し、続いてソースおよびドレイン領域
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））。

このコンタクト開口部に電極を真空蒸着またはスパッタ
リング、　ＣＶＤ法等によってＴａ、　Ｗ、　Ｔｉ等の
高融点金属、あるいはＡｌ２　、Ａｌ２−３ｉ、　Ａｌ
１−Ｃｕ−３ｉ等の金属を堆積させる。そして、マスク
合せおよびエツチング工程により、電極として電極６，
７．８を形成する。

このＭＯＳ　トランジスタはチャネルのオン抵抗が５０
〜５０００Ωであり、インク吐出を行うための熱エネル
ギを発生する発熱領域としての十分な機能と信頼性とを
有する。

このような基板を用いてインク吐出のためのヘッドを構
成するために溝付天板やオリフィスプレート等を配置す
ると、第３図に示す記録ヘッドが得られる。

第３図において、１００は上記構成による基板（ヒータ
ボード）、５０はインクを吐出する為の吐出口、５１は
吐出口５０に連通する液路を形成する為の液路壁部材で
、感光性樹脂等から成る。５２はガラス、樹脂等の天板
、５３は液体の供給口である。

なお本発明を絶縁基板上に堆積した半導体膜に応用する
と更なるコストダウンが可能となる。

第３図は、その−例として、石英ガラス上に多結晶シリ
コンを堆積してＭＯＳ型ＴＦＴ（Ｔｈｉｒ　ＦｉｌｍＴ
ｒａｒｓｉｓｔｏｒ）とした場合の応用例を示す。この
例では、石英ガラス基板１０１、多結晶シリコンをバタ
ーニングし所定の不純物ドーピングを行なったソース領
域１０４、ドレイン領域１０５、チャネル領域１０６、
ソース電極１０７、ドレイン電極１０８、ゲート電極１
０９　、絶縁膜１０２および表面保護膜１１０より構成
されている。

（記録ヘッドを適用した装置の実施例）第５図乃至第９
図は、第３図示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６図
の斜視図から明らかなように、インクの収納割合が太き
（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ＩＪ
Ｃ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９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５図乃至第９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の構成説明インク
ジェットユニットＩＪｊＪ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５図において、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。

１３００は第３図における天板５２に対応し、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２５００．２
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ＩＪＣ（第６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５図で理解されるように、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
６０２が挿入されている。尚、６０１はインクタンクＩ
Ｔと供給管２２００との結合シールを行うパツキン、７
００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
（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
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
１４０１とこの供給口１２２０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１
２００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。そこで、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２４００．２５００は、同様にリブ１
０００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。なお前述した通り、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７図によって示されている。オリフィスプレ
ート４００の突圧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Ｌｌ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
作用力がこの直線り、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８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（
、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、直線り、、　Ｌ、は一致しておらず、ヘッドＩＪＨ
の吐８０側の凸起１０１２周辺に突起１８００、１８０
１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
はインクタンク側面の先端ツバで、キャリッジの前板４
０００の穴に挿入されて、インクタンクの変位が極端に
悪（なるような異変時に対して設けられている。２１０
１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（
、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８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のパッ
ド２０１に対応するパッド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パッド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
前面位置し５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３００の表面に当接した状
態となる。本例では、さらに西己線基板３００のパッド
２０１を前述した線り、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に係合する長大を有
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２０１．２（１
１１同志の完全接触状態と、位置決め面２５００．４０
１０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４００
７．４００８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９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は紙押え択
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、
５ｏ１９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５０２ｏ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、高精細化が達成で
きるからである。

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
９１２３６７０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、本発明によれば記録を確実に効率よ
（行うことができるようになるからである。

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
本体に固定された記録ヘッド、あるいは装置本体に装着
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、あるいは記録ヘッド自体に一体的にインク
タンクが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。すなわ
ち、例えば記録装置の記録モードとしては黒色等の主流
色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的
に構成するか複数個の組み合わせによるかいずれでもよ
いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカ
ラーの少な（とも一つを備えた装置にも本発明は極めて
有効である。

さらに加えて、以上説明した本発明実施例においては、
インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で
固化するインクであって、室温で軟化もしくは液化する
もの、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３
０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行ってインク
の粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが
一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状
をなすものであればよい。加えて、積極的に熱エネルギ
による昇温をインクの固形状態から液体状態への状態変
化のエネルギとして使用せしめることで防止するか、ま
たはインクの蒸発防止を目的として放置状態で固化する
インクを用いるかして、いずれにしても熱エネルギの記
録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イン
クが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点ではす
でに固化し始めるもの等のような、熱エネルギによって
初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は
適用可能である。このような場合のインクは、特開昭５
４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０
号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫
通孔に液状又は固形物として保持された状態で、電気熱
変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発
明においては、上述した各インクに対して最も有効なも
のは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

さらに加えて、本発明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
態を採るもの等であってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、例えば半導体基
板もしくは、絶縁基板上の半導体膜に複数個のＭＯＳ　
）ランジスタを、電気的に相互干渉をもたないように作
り込み、更に、ＭＯＳ　ｌ−ランジスタのチャネル領域
を吐出エネルギ発生素子としての電気熱変換素子として
も利用するようにしたことによって、従来電気熱変換素
子と駆動用機能素子（ＭＯＳ　トランジスタ、ダイオー
ド等）を分けて作っていたことに比べ、大幅にチップ面
積を小さくでき、かつ、構造を簡単にできるので、高歩
留りおよびコストダウンが可能となり、所期の目的を達
成できた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）、および（Ｃ）は、それぞれ、本
発明の一実施例に係る記録ヘッド用基板の平面図、断面
図および等価回路図、 第２図（ａ）〜（ｄ）は本例による記録ヘッド用基板の
製造工程を説明する為の模式的断面図、第３図は本例に
係る基板を用いて構成した記録ヘッドの斜視図、 第４図は本発明を絶縁基板上の多結晶シリコン膜に応用
した場合の断面図、 第５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６図は第５図の組み
立て斜視図、 第７図は第５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８図は第５図示のカートリッジの装置に対する取り付
は説明図、 第９図は第５図示のカートリッジを適用した装置外観図
である。 １・・・Ｐ型シリコン基板、 ２．１０２・・・絶縁膜、 ３・・・Ｐ型ガードリング領域、 ４．１０４・・・ｎ型ソース領域、 ５．１０５・・・ｎ型ドレイン領域、 ６．１０７・・・ソース電極、 ７．１０８・・・ドレイン電極、 １０９・・・ゲート電極、 １１０・・・保護膜、 １４、１５・・・スイッチ、 １２・・・ＭＯＳ　トランジスタ、 ・・・記録ヘッド用基板（ヒータボード）・・・絶縁基
板、 ・・・チャネル領域。 第 １図（Ｑ） 第４図 ＩＪＣ 第６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吐出部と、 該吐出口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駆動用の機能素子と、が
   設けられた基体とを具え、前記電気熱変換素子が前記機
   能素子の一部として形成されていることを特徴とする記
   録ヘッド。 ２）前記機能素子はＭＯＳ型トランジスタであり、前記
   電気熱変換素子は前記ＭＯＳ型トランジスタのチャネル
   領域を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記
   載の記録ヘッド。 ３）該電気熱変換素子に電気的に接続された駆動用の機
   能素子と、が同一基板に設けられ、 前記電気熱変換素子が前記機能素子の一部として形成さ
   れていることを特徴とする記録ヘッド用基板。 ４）前記機能素子はＭＯＳ型トランジスタであり、前記
   電気熱変換素子は前記ＭＯＳ型トランジスタのチャネル
   領域を用いて形成されることを特徴とする請求項３に記
   載の記録ヘッド用基板。 ５）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。