JPH03234536A - Printhead, printhead substrate, and inkjet printing device - Google Patents
Printhead, printhead substrate, and inkjet printing deviceInfo
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- JPH03234536A JPH03234536A JP2826590A JP2826590A JPH03234536A JP H03234536 A JPH03234536 A JP H03234536A JP 2826590 A JP2826590 A JP 2826590A JP 2826590 A JP2826590 A JP 2826590A JP H03234536 A JPH03234536 A JP H03234536A
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- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/13—Heads having an integrated circuit
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
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、
ホストコンビ二一夕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。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is applicable to copying machines, facsimile machines, word processors,
Generates thermal energy used as energy for recording, especially regarding recording heads of recording devices used in printers as output terminals of host combinations, video output printers, etc., substrates for the heads, and inkjet recording devices. The present invention relates to a recording head in which an electrothermal transducer element and a recording functional element are formed on the same substrate, a substrate for the head, and an inkjet recording apparatus.
[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。[Prior Art] Conventionally, the configuration of a recording head is to form an electrothermal transducer array on a single-crystal silicon substrate, and to use an electrothermal transducer such as a transistor array or diode array outside the silicon substrate as a drive circuit for the electrothermal transducer. Functional elements for driving the elements were arranged, and connections between the electrothermal conversion elements and the functional elements such as the transistor array were made using flexible cables, wire bonding, or the like.
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。Simplification of the structure considered for the above-mentioned head configuration,
Alternatively, electrothermal transducer elements and functional elements such as those proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-72867 have been developed for the purpose of reducing defects occurring in the manufacturing process, making the characteristics of each element uniform, and improving reproducibility. An inkjet recording head is known in which both 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、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。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a portion of the recording head having the above-described configuration. 901 is a semiconductor substrate made of single crystal silicon. 902 is a collector region of an N-type semiconductor, 903 is an ohmic contact region of a highly impurity-concentrated N-type semiconductor, 904 is a base region of a P-type semiconductor, 90
Reference numeral 5 denotes an emitter region of a highly impurity-concentrated N-type semiconductor, which forms a bipolar transistor 920.
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八ツニウム(HfB
2)層、908はアルミニウム(1)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95
0を画成している。906 is a silicon oxide layer as a heat storage layer and an insulating layer;
907 is octunium boride (HfB) as a heating resistor layer.
2) Layer 908 is an aluminum (1) electrode, 909 and a silicon oxide layer as a protective layer, forming a base 930 for the recording head. Here, 940 is a heat generating part. The top plate 910 cooperates with the base 930 to open the liquid path 95.
0 is defined.
[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。[Problem to be solved by the invention] By the way, although the structure described above is superior,
There is still room for improvement in order to satisfy the requirements of high speed driving, energy saving, high integration, low cost, and high reliability that have been strongly demanded of recording devices in recent years.
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, in order to achieve commercial success, a high performance recording head must be provided at a low cost. For that purpose,
It is necessary to integrate functional elements at a high density, reduce the area of a chip serving as a substrate of the recording head, and construct a lower 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。To this end, 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(ではならないので
、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 inkjet recording head, in order to efficiently drive the electrothermal conversion elements disposed therein, it is necessary to
Do not allow a current of 200 to 400 mA to flow through it.As diodes, etc. become smaller, (1) the current will concentrate locally, and the current density in a certain area will abnormally increase, potentially destroying 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) High voltage is required to secure 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 may become saturated and the desired current may not be obtained.
などの問題が生じる。Such problems arise.
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 provide a recording head, a recording head substrate, and an inkjet recording apparatus capable of high-speed recording and high-resolution recording.
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 recording head and a recording head substrate at a low cost, thereby contributing to lower prices of inkjet recording apparatuses.
[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 X 10−’cm2以上で、300mA以上
〜400IIIA未満のときI X 10−’cm2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, and for this purpose, the present invention provides a liquid ejection section having an ejection port for ejecting ink, and a liquid ejection section having an ejection port for ejecting ink. a base body provided with an electrothermal conversion element for generating thermal energy used for ejecting the ink supplied to the base body, and a functional element electrically connected to the electrothermal conversion element. In the recording head, the junction area between the anode electrode and the cathode electrode of the functional element is 5 X 10-' cm2 or more when the driving current is 200 mA or more and less than 300 mA, and I X 10-' when the driving current is 300 mA or more and less than 400 IIIA. It is characterized by being larger than cm2.
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 X 10−’cm2以上で、300mA以上
〜400mA未満のときlXl0−’cm2以上である
ことを特徴とする。The present invention also provides a recording head substrate in which an electrothermal transducer for generating thermal energy and a functional element electrically connected to the electrothermal transducer are provided on the same substrate. The junction area between the anode electrode and the cathode electrode of the element is 5 x 10 cm2 or more when the drive current is 200 mA or more and less than 300 mA, and is 1X10 cm2 or more when the drive current is 300 mA or more and less than 400 mA. do.
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, the inkjet recording apparatus of the present invention is characterized by comprising the recording head described above, means for supplying ink to the recording head, and means for conveying a recording medium to a recording position by 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1機能素子
を内蔵した液体噴射記録ヘッドが得られる。[Function] In the present invention, by designing the bonding area to be larger than a set value, the area of the entire functional element can be reduced, and the above-mentioned problems that occur when attempting to reduce costs can be solved. That is, a small drive current with no variation can be obtained without changing the conventional drive voltage. As a result, a liquid jet recording head having a built-in single-function electrothermal transducer element that is inexpensive and highly reliable 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, but the present invention is not limited to the following examples,
Any material may be used 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。(Example 1) First, the connection between an electrothermal conversion element and a diode as a driving functional element, and the driving of the electrothermal conversion element 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ブロツクの等価回路図
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。FIG. 1(a) is a cross-sectional view schematically showing the wiring part of the board according to this embodiment, and FIG. 1(b) is an equivalent diagram of one block including a predetermined number of electrothermal conversion elements and functional elements. It is a circuit diagram. In this embodiment, the collector/base common electrode 12 corresponds to the anode of the diode, as will be described later with reference to FIG. 2(b).
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(RHI、 RH2)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(V、、)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。The emitter electrode 13 corresponds to the cathode of the diode. When driving the electrothermal transducer (RHI, RH2), by applying a positive potential bias (V, , ) to the electrothermal transducer connected to the collector-base common electrode 12, the NPN transistor in the cell is activated. is turned on, and the bias current flows out from the emitter electrode 13 as a collector current and 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(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(、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も
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 short-circuiting the base and collector as in this example, the rise and fall characteristics of the heat of the electrothermal transducer are good, and the occurrence of film boiling phenomenon and the accompanying growth and contraction of bubbles are better controlled ( This is because in an inkjet recording head that uses thermal energy, the characteristics of the transistor are closely related to the characteristics of film boiling, and the switching characteristics are low due to the small accumulation of minority carriers in the transistor. This is thought to have a large influence on the prediction due to the fact that the rise time is faster and the rise characteristics are better.Also, there are relatively few parasitic effects (there is no variation between elements, and a stable drive current can be obtained. Furthermore, in the embodiment, by grounding the isolation electrode 14, it is possible to prevent charges from flowing into other adjacent cells, and the problem of malfunction of other elements can be prevented. .
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I X 10”co+−”以上とするこお
と、ベース領域5の濃度を5×10′4〜5xlO?c
m−’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GN
D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 Ix10"co+-" or more, and the concentration of the base region 5 is set to 5x10'4 to 5xlO? c.
It is desirable to set the bonding surface to m-' and further to make the area of the bonding surface between the high concentration base region 8 and the electrode as small as possible. In this way, the GN
It is possible to prevent the leakage current that occurs at point D from occurring.
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個の電気熱変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 method for driving the recording head will be described in more detail. Although only two semiconductor functional elements (cells) are shown in FIG. 1(a), in reality, such elements are arranged in equal numbers corresponding to, for example, 128 electrothermal conversion elements. They are electrically connected in a matrix so that they can be driven in blocks (see FIG. 1(b)).
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RHI 、RH2の駆動について説明
する。Here, driving of the electrothermal resistance elements RHI and RH2 as two segments in the same group will be explained.
電気熱変換素子RHIを駆動する為には、まずスイッチ
G1によるグループの選択がなされると共にスイッチS
1により電気熱変換体RHIが選択されて正電圧VHI
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SHI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RHI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。In order to drive the electrothermal transducer RHI, first a group is selected by switch G1, and then switch S is selected.
1, the electrothermal converter RHI is selected and the positive voltage VHI
is applied. Then, the diode cell SHI having a transistor configuration is positively biased and a current flows out from the emitter electrode 13. Thus, the electrothermal converter RHI 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
Gl、スイッチS2を選択的にオンしてダイオードセル
SH2を駆動し電機熱変換体に電流を供給する。Similarly, when driving the electrothermal converter RH2, the switch Gl and the switch S2 are 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゜6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3,4.6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, 4.6. By grounding the isolation regions 3, 4.6 of each semiconductor element (cell) in this way, malfunctions due to electrical interference between the elements are 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、吐出口に連通ず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。FIG. 2(a) shows a recording head generally constructed as described above. As shown in the figure, this head includes a plurality of ejection ports 500, a liquid path wall member 501 made of photosensitive resin or the like to form a liquid path communicating with the ejection ports, a top plate 502, and an ink supply port 503. have
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。Note that the liquid path wall member 501 and the top plate 502 can be integrated by using a resin molding 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 board 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 this embodiment, that is, a cross-sectional view taken along the line EE' in FIG. 2(a).
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、lO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、I2はコレクタ・ベース
共通電極、13はエミッタ電極、14はアイソレージジ
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 configuring functional elements, 3 is a P-type isolation buried region for separating functional elements, 4 is an N-type epitaxial region, and 5 is an N-type buried region. P-type base region for configuring functional elements; 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 an element, 9 is a high concentration P-type isolation region for element isolation, and lO is for forming an element. 11 is a highly doped N-type collector region for forming the element, I2 is a collector-base common electrode, 13 is an emitter electrode, and 14 is an isolating electrode. Here, an NPN transistor is formed, with collector regions 2, 4, 7.11 completely surrounding the emitter region 10 and the base region 5.8. Further, as element isolation regions, each cell is surrounded and electrically isolated by a P-type isolation buried region, a P-type isolation region 7, and a 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Sin、膜101 、および
CVD法やスパッタリング法による酸化SL膜等から成
る蓄熱層102上に、スパッタリング法にょるFIfB
t等の発熱抵抗層103と蒸着法によるAβ等の電極1
04とで構成された電気熱変換素子が設けられている。In the recording head 100 of this embodiment, a Si film 101 formed by thermal oxidation is formed on a substrate having the above-mentioned driving section, and a heat storage layer 102 formed of an oxidized SL film formed by CVD or sputtering is formed by sputtering. FIFB
A heat generating resistance layer 103 such as T and an electrode 1 such as Aβ formed by vapor deposition.
04 is provided.
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Aβ等の配線20
2および201との間にも設置される。A heating resistance layer 103 such as HfB2 is connected to a collector/base common electrode 12, an emitter electrode 13, and a wiring 20 such as Aβ.
2 and 201.
発熱抵抗層としては、ほかにもP t + Ta +
Z r B z *Ti−1f、 Ni−Cr、
丁a−AA 、 Ta−3t、 Ta−Mo、
Ta−11゜Ta−Cu、 Ta−Ni、 Ta−N
i−AA2 、 Ta−Mo−1114,Ta−W−N
i。In addition, P t + Ta +
Z r B z *Ti-1f, Ni-Cr,
Ta-AA, Ta-3t, Ta-Mo,
Ta-11゜Ta-Cu, Ta-Ni, Ta-N
i-AA2, Ta-Mo-1114, Ta-W-N
i.
Ta−5i−AA2 、 Ta−W−AA2−Ni、
Ti−5i、 W、 Ti、 Ti−N。Ta-5i-AA2, Ta-W-AA2-Ni,
Ti-5i, W, Ti, Ti-N.
Mo、 Mo−3i、 W−SL等がある。更には電気
勢変換素子の発熱部110上にはCVD法による5iO
z等の保護膜105およびTa等の保護膜106が設け
られている。There are Mo, Mo-3i, W-SL, etc. Furthermore, on the heat generating part 110 of the electric force converting element, 5iO is applied by CVD method.
A protective film 105 such as Z and a protective film 106 such as Ta are provided.
ここで蓄熱層102を形成するSiO□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
との間の眉間絶縁膜と一体的に設けられている。Here, the SiO□ film forming the heat storage layer 102 is used for the lowermost wiring 12.14 of the driving section and the intermediate wiring 201 and 202.
It is provided integrally with the glabella insulating film between.
また、保護層105についても同様に配線201と20
2との間の眉間絶縁膜と一体化されている。Similarly, regarding the protective layer 105, the wirings 201 and 20
It is integrated with the glabella insulating film between 2 and 2.
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 this embodiment will be explained using FIGS. 3(a) to 3(k).
■lX10”〜10111013程度の不純物濃度のP
型シリコン基板1の表面に、5000〜20000人程
度のシリコン酸化膜を形成した。■P with an impurity concentration of about lX10''~10111013
A silicon oxide film of approximately 5,000 to 20,000 layers was formed on the surface of the mold silicon substrate 1.
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イー工程で除去した。The silicon oxide film in the portion where the collector buried region 2 of each cell was to be formed was removed by a photophosphorography 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
I X 10”cm−3以上のN型コレクタ埋込領域2
を10〜20μm形成した。このときのシート抵抗は3
0Ω/口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
N-type collector buried region 2 with an impurity concentration of I x 10"cm-3 or higher by ion implantation of P, As, etc. by thermal diffusion.
was formed to a thickness of 10 to 20 μm. The sheet resistance at this time is 3
It was designed to have a low resistance of 0Ω/mouth 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、100〜3000人程度の酸化
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lXl0”〜lO1
″cm弓の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、
1xlO+!〜10’・cm−”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。Next, the oxide film in the region where the P-type isolation buried region 3 is to be formed is removed, and after forming an oxide film of about 100 to 3000 layers, P-type impurities such as B are ion-implanted and heated. Due to diffusion, the impurity concentration lXl0''~lO1
A P-type isolation buried region 3 with a cm arch was formed.(See Figure 3(a)) ■After removing the oxide film on the entire surface,
1xlO+! N with an impurity concentration of ~10'cm-''
A mold epitaxial region 4 was epitaxially grown to a thickness of about 5 to 20 μm.
(以上第3図(b))
0次に、N型エピタキシャル領域表面に100〜300
人程度のシリコン酸化膜を形成し、レジストを塗布し、
バターニングを行い、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 X 10”〜5
X 10”cm−”の低濃度P型ベース領域5を5〜1
0μm形成した。(See Figure 3(b)) Next, 100 to 300
Form a silicon oxide film the size of a human, apply resist,
Patterning was performed, and P-type impurity ions were implanted only into the region where the low concentration base region 5 was to be formed. After removing the resist, the impurity concentration is reduced to 5 x 10” to 5 by thermal diffusion.
x 10"cm-" low concentration P-type base region 5 from 5 to 1
A thickness of 0 μm was formed.
再び酸化膜を全面除去し、さらに1000〜1ooo。The oxide film is completely removed again, and further 1000~1ooo.
人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、BS
G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1xlo18〜10”cm−”のP型アイ
ソレーション領域6を1101L程度形成した。(以上
第3図(C))
ここで、BBriを拡散源として形成することも可能で
ある。After forming a silicon oxide film as thick as a human being, the oxide film in the area where the P-type isolation region 6 is to be formed is removed, and the BS
A G film is deposited on the entire surface using the CVD method, and by thermal diffusion, a P-type isolation region 6 with an impurity concentration of 1xlo18 to 10"cm-" is formed to about 1101L so as to reach the P-type isolation buried region 3. Formed. (See FIG. 3(C) above) Here, it is also possible to form BBri as a diffusion source.
■BSG膜を除去した後1000〜10000人程度の
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どイオンを注入し、熱拡散によって
コレクタ埋込領域5に届(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1007口以下の低
抵抗とした。また、領域の厚さは約lOμmとし、不純
物濃度はlXl0”〜lO”cm−”トLり。■After removing the BSG film, a silicon oxide film of about 1,000 to 10,000 layers is formed, and then an N-type collector region 7 is formed.
After removing the oxide film only in the region where the oxide film is to be formed, ions are implanted by forming PSG, and the N-type collector region 7 is formed by thermal diffusion to reach the collector buried region 5. The sheet resistance was set to be as low as 1007 or less.The thickness of the region was approximately 10 μm, and the impurity concentration was 1X10'' to 10''cm-''.
続いて、セル領域の酸化膜を除去後、100〜300人
のシリコン酸化膜を形成し、レジストバターニングを行
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、No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型アイソレージジン領域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lXl0’g〜10”cm−”とした。Subsequently, after removing the oxide film in the cell region, a silicon oxide film of 100 to 300 layers is formed, resist patterning is performed, and P is applied only to the regions where the high concentration base region 8 and the high concentration isolation region 9 are to be formed. Type impurity ion implantation was performed. After removing the resist, the oxide film in the area 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, No is implanted, and high-concentration P is formed by thermal diffusion. type base region 8, high concentration P type isolating region 9, N type emitter region 10.
A highly doped N-type collector region 11 was formed at the same time. In addition,
The thickness of each region was 1.0 .mu.m or less, and the impurity concentration was 1X10'g to 10"cm.sup.-".
(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、Aβ等を全面に堆
積し、電極領域以外の1等を除去した。(The above is shown in Figure 3(d)) ■Furthermore, after forming the silicon oxide film 101, the silicon oxide film at the connection points of the electrodes was removed, Aβ etc. were deposited on the entire surface, and 1 etc. other than the electrode area was removed. .
(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眉間絶縁
膜となるSiO□膜10膜上02に0.4〜1.0μm
程度形成した。このSiO□膜はCVD法によるもので
あってもよい。(The above is shown in Figure 3(d)). Then, by sputtering, a layer of 0.4 to 1.0 μm is deposited on the SiO
Formed to some extent. This SiO□ film may be formed by the 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
ォトリン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HfB、を、SiO
□膜10膜上02上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1
000人程堆積させ、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
ードのカソード電極配線201およびアノード電極配線
202としてのl材料からなる層を堆積させ、パターニ
ングし、電気熱変換素子とその他配線同時に形成した。Next, the emitter area and base area are connected to make electrical connections.
A part CH of the insulating film 102 above the collector region was opened by photolithography. (The above is shown in FIG. 3(f)). Next, HfB as the heating resistance layer 103 is replaced with SiO
□ 1 on the top of the film 10 and the electrode on the top of the emitter region and the electrode on the top of the base/collector region for electrical connection
About 1,000 layers were deposited and patterned. (See Figure 3 (g) above) ■ On top of that, a layer of l material is deposited as a pair of electrodes 104 of the electrothermal transducer, the cathode electrode wiring 201 of the diode, and the anode electrode wiring 202, and patterned. The conversion element and other wiring were formed simultaneously.
(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A℃電極との間に介在
させて電気的接続を得た。(Fig. 3 (h)) ② In this way, a layer made of the same material as the heating resistor layer 103 was interposed between the semiconductor region and the A° C. electrode to obtain electrical connection.
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A℃配線間の絶縁層としてのSiO□膜10
5を堆積させた。(第3図(i))[相]そして、電気
熱変換体の発熱部上部には耐キャピテーシ3ンの為の保
護層106としてTaを2000人程堆積させ、そのほ
かの部分に、保護層107として感光性ポリイミドを形
成した。Thereafter, a SiO□ film 10 was formed by sputtering as a protective layer of the electrothermal conversion element and an insulating layer between layer A°C wiring.
5 was deposited. (Fig. 3(i)) [Phase] Then, about 2000 Ta is deposited as a protective layer 106 for anti-cavitation 3 on the upper part of the heat generating part of the electrothermal converter, and on other parts, a protective layer 107 is deposited. A photosensitive polyimide was formed.
(第3図(j))
0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HfBz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。(FIG. 3(j)) A liquid path wall member and a top plate 502 for forming an ink ejection portion are provided on the base body having the electrothermal transducer element and the semiconductor element created as described above. , a recording head with an ink liquid path formed therein was manufactured. (Figure 3 (
k)) In this case, HfBz was interposed between the emitter and a part of the base-collector common electrode, but short circuits in the shallowly formed emitter part are particularly problematic, so at least a heat generating resistor layer is provided in this part. Any structure may be used as long as a layer of the same material is interposed therebetween.
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。Regarding such a recording head, recording and operation tests were performed by block driving the electrothermal transducer elements.
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。In the operation test, eight semiconductor diodes were connected to one segment and a current of 300 mA (total 2.4 A) was passed through each, but the other semiconductor diodes did not malfunction and could perform good discharge.
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。It goes without saying that the present invention can also 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 of an inkjet recording head made by the above-described manufacturing process and a thermal head using a diode made by the above-described manufacturing process were made.
エミッタ接合面積を5 X 10−’、 5 X 10
−’8 X 10−’ I X 10−’ 2 X
10”’ 3 X 10−’5 X 10−’
7 X 10−’ 8 X 10−″ 9 X 10
−’I X 10−’ 2 X 10−’ 3 X
10−’ 5 X 10−’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−時間行い、各画素毎の記録ドツトのバラツキを
評価した。その結果を次の表に示す。The emitter junction area is 5 x 10-', 5 x 10
-'8 X 10-' I X 10-' 2 X
10"' 3 X 10-'5 X 10-'
7 X 10-' 8 X 10-'' 9 X 10
-'I X 10-' 2 X 10-' 3 X
10-' 5 x 10-' were used to prepare 8 samples each of an inkjet recording head with 64 ejection ports and a thermal head with 64 heating elements.
Each pixel was prepared individually, and inkjet recording and thermal recording were performed continuously for a period of time to evaluate the dispersion of recorded dots for each pixel. The results are shown in the table below.
なお、エミッタ接合面積とは、第3図(β)の平面図お
よびそのA−A′線断面図である同図fm)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、2部分(側面部分)の面積を加えると10%大
きくなる。また1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。Note that the emitter junction area is the area of the X portion with the emitter junction length Y (the shaded area )
, and if you add the area of the two parts (side part), it becomes 10% larger. In Table 1, "I/J" indicates an inkjet 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
れた全ドツトのうち最も間隔の離れたものどうじを選択
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。The evaluation method is to select the most widely spaced dots from among all the dots ejected from one ejection port attached to the recording paper, and those whose values are within the desired standard value pass, and those that are outside the standard value. Reject something.
8個のヘッドのうち全吐出口が合格のものを0、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0
14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、と
ドツトのバラツキはみられなかった。ここで×I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。0 if all the ejection ports among the 8 heads passed, 0 if there were 2 or less heads with at least one ejection port failing.
A case where there were 14 or less pieces was graded Δ, and a case where there were 6 or more pieces was graded ×. Basically, with a thermal head, color is generated by contact between the thermal recording paper and the head, so no variation in dots was observed. Here, ×I indicates an abnormality such as no color development. Here, by comparison with a thermal head, it can be seen that in I/J, the recorded image is not simply deteriorated due to damage to the diode, but the ink ejection characteristics are affected.
(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。(Example of apparatus to which the recording head is applied) Figures 4 to 8
The figure shows an inkjet unit IJU, an inkjet head IJH, an ink tank IT, and an inkjet cartridge IJC in which the recording head having the above configuration is implemented or applied.
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。Inkjet recording device main body IJRA, carriage HC
FIG. The configuration of each part will be explained below using 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 clear from the perspective view of FIG. 5, the inkjet cartridge IJC in this example has a large ink storage ratio, and the tip of the inkjet unit IJU is slightly larger than the front surface of the ink tank IT. It has a prominent shape. This inkjet cartridge IJ
C is fixedly supported by a positioning means and electrical contacts (described later) of a carriage HC (FIG. 8) mounted on the inkjet recording apparatus main body IJRA, and
It is a disposable type that can be attached to and detached from the carriage HC. 4 to 8 of this example have configurations to which numerous inventions made at the stage of establishment of the present invention are applied, so while briefly explaining these configurations,
I will explain the whole thing.
(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) Inkjet unit IJU configuration description The inkjet unit IJU is a bubble jet unit that performs recording using an electrothermal transducer that generates thermal energy to cause film boiling in ink in response to electrical signals. be.
第4図において、100はSL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A2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
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バッド1201とを有して
いる。In FIG. 4, reference numeral 100 consists of electrothermal converters (discharge heaters) arranged in a plurality of rows on the SL substrate, and electrical wiring such as A2 for supplying electric power to the converters, which are formed by film-forming technology. This is a heater board having the above configuration. Reference numeral 1200 denotes a wiring board for the heater board 100, which includes wiring corresponding to the wiring of the heater board 100 (for example, connected by wire bonding), and a pad 1201 located at the end of this wiring and receiving electrical signals from the main device. 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。1300 is a grooved top plate provided with partition walls and a common liquid chamber for dividing a plurality of ink flow paths, and an ink receiver that receives ink supplied from an ink tank and introduces it into the common liquid chamber has an opening 1500. , an orifice plate 400 having a plurality of discharge ports is integrally molded. Although polysulfone is preferable as the material for integrally molding these, other resin materials for molding may also 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
0(1,1801に係合する位置決め用穴312.19
00.2000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220
0 (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24
00.2400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
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。Reference numeral 300 denotes a support made of metal, for example, which supports the back surface of the wiring board 1200 on a flat surface, and serves as a bottom plate of the inkjet unit. Reference numeral 500 denotes a pressing spring, which has an M-shape and presses the common liquid chamber at the center of the M-shape, and also presses a part of the liquid path with linear pressure at the front sagging portion 501. The feet of the springs that press the heater board 100 and the top plate 1300 fit into the holes 312 of the support body 300.
1 to the back side of the support body 300 to engage the two in a state where they are sandwiched between them. Crimp and fix. Further, the support body 300 has two positioning protrusions 1012 of the ink tank IT and a protrusion 18 for positioning and heat-sealing retention.
0 (positioning hole 312.19 that engages with 1,1801
00.2000, and a projection 2500.2600 for positioning the device main body IJRA with respect to the carriage HC.
It has on the back side. In addition, the support 300 has an ink supply pipe 220 that allows ink to be supplied from an ink tank.
It also has a hole 320 that allows it to pass through. The wiring board 200 is attached to the support body 300 by adhering it with an adhesive or the like. Note that the recess 24 of the support body 300
00.2400 are the positioning protrusions 2500.
2600, and in the assembled inkjet cartridge IJC (Fig. 5), the three sides of the inkjet cartridge IJC are located at the extension point of the head tip region formed by a plurality of parallel grooves 3000 and 3001, and the dust is removed. The protrusions 2500 and 2600 are located in such a way that unnecessary substances such as oil and ink do not reach the protrusions 2500 and 2600. This parallel groove 3000 is formed. As can be seen in FIG. 4, the lid member 800 forms the outer wall of the inkjet cartridge IJC and also forms a space in which the inkjet unit IJU is accommodated. In addition, the ink supply member 600 in which the parallel grooves 3001 are formed has an ink conduit 1600 continuous to the ink supply pipe 2200 described above formed as a cantilever with the supply pipe 2200 side fixed, so that the fixed side of the ink conduit and the ink A sealing bottle 602 is inserted to ensure capillarity with the supply tube 2200. In addition, 601 is ink tank I
A gasket for sealing the connection between the T and the supply pipe 2200, 7
00 is 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(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。Since this ink supply member 600 is molded, it is inexpensive and has high positional accuracy (no deterioration in precision during manufacturing), and the cantilevered conduit 1600 allows the conduit to be easily used during mass production. The above-mentioned ink receiver 1600 can be in stable pressure contact with the opening 1500. In this example, by simply pouring the sealing adhesive from the ink supply member side under this pressure contact state, a complete communication state can be reliably obtained. The support body 30 of the ink supply member 600
0 is fixed by holes 1901 and 190 in the support 300.
This can easily be done by projecting the back side bottle (not shown) of the ink supply member 600 for the support 300 through the holes 1901 and 1902 of the support 300, and heat-sealing the protruding part to the back side of the support 300. be exposed. Incidentally, since the slight protruding area of this heat-sealed back surface portion is accommodated in a recess (not shown) in the side wall surface of the inkjet unit IJU mounting surface of the ink tank IT, an accurate positioning surface for the unit IJU can be obtained.
(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) Ink tank IT configuration description The ink tank is constructed by 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 then sealing the ink tank. and a lid member 1100 that stops.
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。Reference numeral 900 denotes an absorber for impregnating ink, and is disposed within the cartridge body 1000.
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。1220 is a unit I consisting of the above-mentioned parts 100 to 600.
It is a supply port for supplying ink to the JU, and also connects the unit to part 1 of the cartridge body 1000.
It is also an injection port for impregnating the absorber 900 with ink by injecting ink from the supply port 1220 in a step before disposing it in the absorber 900 .
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。In this example, the parts that can supply ink are the atmosphere communication port and this supply port, but the ribs 2300 in the main body 1000 and the lid member 1100 are used to ensure good ink supply from the ink absorber. The air existing area in the tank formed by the ribs 2500 and 2400 is connected to the atmosphere communication port 14.
Since the ink is formed continuously from the 01 side and extends over the farthest corner area from the ink supply port 1200, relatively good and uniform ink supply to the absorber can be achieved from the supply port 1200 side. It is important that This method is extremely effective in practice. This rib 1000 has four ribs parallel to the carriage movement direction on the rear surface of the main body 1000 of the ink tank, and prevents the absorber from coming into close contact with the rear surface. In addition, the partial rib 24
00 and 2500 are similarly provided on the inner surface of the lid member 1100 on the corresponding extension to the rib 1000, but unlike the rib 1000, they are in a divided state and the space in which air exists is more concentrated than the former. It is increasing.
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01200側へ毛管力で導びくことができた
。1401はカートリッジ内部を大気に連通ずるために
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。It should be noted that the partial ribs 2500 and 2400 are distributed over half or less of the total area of the lid member 1000. These ribs allow the tank supply port 1200 of the ink absorber to
The ink in the corner region farthest from the ink could be more stably guided to the supply 01200 side by capillary force. Reference numeral 1401 denotes an atmosphere communication port provided in the lid member to communicate the inside of the cartridge with the atmosphere. Reference numeral 1400 denotes a liquid-repellent material disposed inside the atmosphere communication port 1401, which prevents ink from leaking from the atmosphere 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 ink storage space of the ink tank IT described above has a rectangular shape with its long sides on the sides, so the arrangement of the ribs described above is particularly effective. In the case of a case or a cube, the ink supply from the ink absorber 900 can be stabilized by providing ribs on the entire lid member 1100.
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はこの直線り、上にある。Further, the configuration of the mounting surface of the unit IJU of the ink tank IT is shown in FIG. If a straight line is drawn passing approximately through the center of the protruding opening of the orifice plate 400 and parallel to the mounting reference plane on the bottom surface of the tank IT or the surface of the carriage, then two positioning protrusions that engage with the holes 312 of the support body 300 are drawn. The origin 1012 is on this straight line.
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。The height of this protrusion 1012 is slightly lower than the thickness of the support 300, and positions the support 300. In this drawing, on the extension of the straight line L1, there is a claw 2 that is engaged with a 90° engagement surface 4002 of a carriage positioning hook 4001.
100 is located, and the positioning force for the carriage is configured to act in a plane region parallel to the reference plane including this straight line L1. 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 ports of the head.
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
述の線り、に垂直でこの突起1800を通る直線をり1
、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. L、は一致していす、ヘッドIJHの
吐出口側の凸起1012周辺に突起18oo、 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IT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。In addition, the fixing hole 1 on the side surface of the ink tank of the support body 300 is
The protrusions 1800 and 1801 of the ink tank corresponding to 900 and 2000 are longer than the above-mentioned protrusions 1012, and the parts that penetrate through the support 300 are heat-sealed to fix the support 300 to the side surface thereof. belongs to. A straight line 1 that is perpendicular to the above-mentioned line and passes through this protrusion 1800.
, when the straight line passing through the protrusion 1801 is L2, the straight line L3
Since almost the center of the supply port 1200 is located above,
This is a preferable configuration because it works to stabilize the bonded state between the mouth 1200 of the supply section and the supply pipe 2200, and reduces the load on these bonded states even when dropped or impacted. Also, straight line L2. L corresponds to the chair, and there are protrusions 18oo and 180 around the protrusion 1012 on the ejection port side of the head IJH.
1 exists, it further produces the effect of reinforcing the positioning of the head IJH with respect to the tank. Note that the curve indicated by L4 is the outer wall position when the ink supply member 600 is attached. Since the protrusions 1800° and 1801 are along the curve L4, they provide sufficient strength and positional accuracy even for the weight of the distal end side configuration of the head IJH. In addition, 2700
is the tip flange of the ink tank IT, and is attached to the front plate 4 of the carriage.
This is provided in case of an abnormal situation where the ink tank is inserted into the 000 hole and the displacement of the ink tank becomes extremely poor. 21
01 is an engagement part with a further positioning part with the carriage HC.
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。The ink tank IT has a shape that surrounds the unit IJU except for the lower opening by covering it with the lid 800 after the unit IJU is installed, but the inkjet cartridge IJC has a lower opening for placing it on the carriage HC. Since it is close to the carriage HC, it forms a substantial four-sided surrounding space.
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。Therefore, although the heat generated from the head IJH in this enclosed space is effective as a heat-retaining space, the temperature rises only slightly during long-term continuous use. Therefore, in this example, in order to help the natural heat dissipation of the support, the cartridge IJ
A slit 17 with a width smaller than this space on the upper surface of C.
00, it was possible to prevent temperature rise and to make the temperature distribution of the entire unit IJU uniform without being affected by 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。When assembled as an inkjet cartridge IJC, ink is supplied from inside the cartridge into the supply tank 600 through the supply port 1200, the hole 320 provided in the support 300, and the introduction port provided on the solid surface side of the supply tank 600. After passing through the interior thereof, the ink flows from the outlet into the common liquid chamber via an appropriate supply pipe and the ink inlet 1500 of the top plate 400. A packing made of, for example, silicone rubber or butyl rubber is disposed at the above-mentioned connection portion for ink communication, and this seals the ink supply path to ensure 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。In this embodiment, the top plate 1300 is made of a resin such as polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene oxide, or polypropylene, which has excellent ink resistance, and is molded together with the orifice plate part 400 in a mold. be.
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。As mentioned above, the integrally molded parts include the ink supply member 600,
Top plate and orifice plate integrated, ink tank body 10
00, it not only achieves a high level of assembly accuracy, but is also extremely effective in improving quality in mass production. Furthermore, since the number of parts has been reduced compared to the prior art, excellent desired characteristics can be reliably 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。(iii) Description of attaching the inkjet cartridge IJC to the carriage HC In FIG. 7, 5000 is a platen roller that guides the recording medium P from the bottom to the top of the page. The carriage HC moves along the platen roller 3000, and has a front plate 4000 (2 m thick) located on the front side of the inkjet cartridge IJC on the front platen side of the carriage.
m), a flexible sheet 4005 having pads 2011 corresponding to the pads 201 of the wiring board 200 of the cartridge IJC, and each pad 2
An electrical connection support plate 4003 that holds a rubber pad 4006 for generating an elastic force to press against the inkjet cartridge IJC, and a positioning hook 4001 for fixing the inkjet cartridge IJC to the recording position are provided. The front plate 4000 has a positioning protrusion 410 connected to the above-mentioned positioning protrusion 2500 of the cartridge support 300.
2600, and after the cartridge is installed, a vertical force is applied to the protruding surface 4010.
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、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) 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0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0本例のパッド201の分布は、上方、
下方2列、縦2列である。For this reason, reinforcing ribs are placed on the platen roller side of the front plate.
It has a plurality of ribs (not shown) facing in the direction of the perpendicular force. This rib is located at the front surface when the cartridge IJC is installed, and also forms a head protection protrusion that protrudes slightly (about 0.1 mm) toward the platen roller. The electrical connection support plate 4003 has a plurality of reinforcing ribs 4004 not in the direction of the ribs but in the vertical direction, and the proportion of lateral protrusion is reduced from the platen side toward the hook 4001 side. This also serves the function of tilting the position when the cartridge is installed as shown in the figure. In addition, in order to stabilize the electrical contact state, the support plate 4003 has a positioning surface 4008 on the platen side and a positioning surface 4007 on the hook side, and a pad contact area is formed between these and a notch corresponding to the pad 2011 is provided. Uniquely defines the amount of deformation of 4006. These positioning surfaces come into contact with the surface of the wiring board 300 when the cartridge IJC is fixed at a recordable position. The distribution of the pads 201 in this example is such that the amount of deformation of each notch of the rubber sheet 4006 is made uniform and the contact pressure of the pads 2011 and 201 is made more stable.
There are two rows below and two rows vertically.
フック4001は、固定軸4009に係合する長大を有
し、この長大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。The hook 4001 has a long length that engages with the fixed shaft 4009, and uses this long movement space to rotate counterclockwise from the position shown in the figure, and then moves to the left side along the platen roller 5000. This positions the inkjet cartridge IJC with respect to the carriage HC. The hook 4001 may be moved in any way, but a configuration in which it can be moved using a lever or the like is preferable.
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。In any case, when the hook 4001 rotates, the cartridge IJC moves toward the platen roller and moves to a position where the positioning projections 2500 and 2600 can come into contact with the positioning surface 401O of the front plate, and the hook 4001 moves to the left. The 90° hook surface 4002 is connected to the cartridge IJC.
The cartridge IJ is in close contact with the 90° surface of the claw 2100.
C is rotated in a horizontal plane around the contact area of the positioning surface 2500.4010 and finally the pad 201.2011
Like-minded contacts begin. Then, when the hook 4001 is held in a predetermined or fixed position, the pad 201.201
1 complete contact state and positioning surface 2500.401
0 comrades' complete surface contact, two-surface contact between the 90-degree surface 4002 and the 90-degree surface of the claw, and the wiring board 300 and positioning surface 4007.
.. At the same time, surface contact with 4008 is formed, and retention 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。(iv) General description of the main body of the apparatus FIG. 8 shows an inkjet recording apparatus I to which the present invention can be applied.
In the general view of JRA, the carriage HC that engages with the spiral groove 5004 of the lead screw 5005, which rotates via the drive force transmission gears 5011 and 5009 in conjunction with the forward and reverse rotation of the drive motor 5013, is (as shown),
It is moved back and forth in the directions of arrows a and b. Reference numeral 5002 denotes a paper holding plate that holds the paper on the platen 5 in the direction of carriage movement.
Press against 000. Reference numerals 5007 and 5008 are home position detection means for confirming the presence of the lever 5006 of the carriage in this area using a photocoupler and switching the rotational direction of the motor 5013. Reference numeral 5016 is a member that supports a cap member 5022 that caps the front surface of the recording head, and 5015 is a suction means for suctioning the inside of this cap to perform suction recovery of the recording head through an opening 5023 in the cap. 5017 is a cleaning blade,
Reference numeral 5019 denotes a member that allows this blade to move in the front and back direction, and these are supported by a main body support plate 5018. The blade is not in this form (it goes without saying that a well-known cleaning blade can be applied to this example. Also, 5012 is a lever for starting suction for suction recovery, and the movement of the cam 5020 that engages with the carriage The drive force from the drive motor is controlled by known transmission means such as clutch switching.
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。These capping, cleaning, and suction recovery are configured so that the desired processes can be performed at the corresponding positions by the action of the lead screw 5005 when the carriage comes to the home position side area. Any of these can be applied to this example as long as they are activated.
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
。Each of the configurations described above is an excellent invention whether viewed singly or in combination, and represents a preferable configuration example 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。(Others) The present invention brings about excellent effects particularly in a bubble jet type recording head and recording apparatus among inkjet recording types.
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。According to such a method, recording density and definition have been increased, and
This is because the problems mentioned above will 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、コンティニエ
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。As for typical configurations and principles thereof, it is preferable to use the basic principles disclosed in, for example, US Pat. No. 4,723,129 and US Pat. No. 4,740,796. This method can be applied to both the so-called on-demand type and continuous type, but especially in the case of the on-demand type, it is necessary to arrange the liquid (ink) in accordance with the sheet and liquid path that hold it. The electrothermal converter that is
Generating thermal energy in the electrothermal transducer and producing film boiling on the thermally active surface of the recording head by applying at least one drive signal that corresponds to recorded information and provides a rapid temperature rise above nucleate boiling. As a result, bubbles in the liquid (ink) can be formed in a one-to-one correspondence with this drive signal, which is effective. The growth and contraction of the bubble causes liquid (ink) to be ejected through the ejection opening to form at least one droplet. If this drive signal is in the form of a pulse, bubble growth and contraction will occur immediately and appropriately.
Particularly responsive liquid (ink) ejection can be achieved,
More preferred. This pulse-shaped drive signal is described in U.S. Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262.
Those described in the specification are suitable. Furthermore, if the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 concerning the invention regarding the temperature increase rate of the heat acting surface are adopted, even 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(行いつるか
らである。The configuration of the recording head includes, in addition to the combination configuration of ejection ports, liquid paths, and electrothermal converters (straight liquid flow path or right-angled liquid flow path) as disclosed in the above-mentioned specifications, a heat acting section. The present invention also includes configurations using US Pat. No. 4,558,333 and US Pat. No. 4,459,600, which disclose configurations in which the wafer is placed in a bending region. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1989-5 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge part of a plurality of electrothermal converters.
No. 9-123670 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 59/1989 which discloses a configuration in which a discharge portion is made to correspond to an opening that absorbs pressure waves of thermal energy.
The effects of the present invention are also effective even if the structure is based on the publication No.-138461. In other words, regardless of the form of the printhead, printing can be performed reliably and efficiently.
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。Furthermore, 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 that can be recorded by a recording apparatus.
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。Such a recording head may have either a configuration in which the length is satisfied by a combination of a plurality of recording heads, or a configuration as a single recording head formed integrally. In addition, even the serial type shown above has a replaceable chip-type recording head that can be attached to the main body of the device to enable electrical connection to the main body of the device and supply of ink from the main body of the device. Alternatively, the present invention is also effective when using a cartridge type recording head that is integrally provided with the recording head itself as shown in FIGS. 4 to 8.
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 recording head, preliminary auxiliary means, etc., which are provided as a configuration of the recording apparatus, to the present invention, because the effects of the present invention can be further stabilized. Specifically, these include capping means for the recording head, cleaning means, pressure or suction means, preheating means using an electrothermal transducer or another heating element, or a combination thereof; It is also effective to perform a preliminary ejection mode in which ejection is performed separately from printing in order to perform 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。In addition, regarding the type and number of recording heads installed, for example, in addition to one type that corresponds to single-color ink, there is also a plurality of recording heads that correspond to multiple inks with different recording colors and densities. It may be something that can be done.
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, inkjet recording devices to which the present invention is applied include those used as image output terminals for information processing equipment such as computers, copying devices combined with readers, etc., and facsimile devices having transmitting and receiving functions. 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。Furthermore, it goes without saying that the substrate according to the present invention can be applied not only to inkjet recording heads but also to thermal heads.
【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。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a plurality of semiconductor elements having high breakdown voltage and excellent electrical isolation between elements can be formed on a single substrate.
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。Therefore, for example, in a matrix-connected circuit, there is no need to externally attach individual elements, and the number of processes can be reduced, reducing the number of failure points and ensuring high reliability of the resulting recording head. 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。Furthermore, according to the present invention, by defining the junction area and junction length of the semiconductor element when flowing the N-type emitter, there is little variation in characteristics no matter what shape the semiconductor element is designed. A semiconductor element with sufficient reliability can be obtained.
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・・・P型シリコン基板、
2・・・N型コレクタ埋込領域、
3・・・P型アイソレージ目ン埋込領域、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)、10
3・・・発熱抵抗層、
104・・・電極
105、106・・・保護層、
500・・・吐出口。
第5
図
手続補正書
平成3年4月25日1(a) and (b) are a sectional view and an equivalent circuit diagram schematically showing the wiring portion of a recording head substrate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2(a) and (b) are respectively (
b) is a perspective view and a sectional view taken along the line EE' of a recording head according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3(a) to (k) illustrate a method of manufacturing a recording head according to this embodiment, respectively. FIG. 3 (l and (m) are schematic cross-sectional views for explaining the emitter junction area. FIG. 4 is an exploded view of a cartridge that can be configured by applying the recording head according to the present invention. 5 is an assembled perspective view of FIG. 4, FIG. 6 is a perspective view of the inkjet unit shown in FIG. 4, and FIG. 7 is a perspective view of the cartridge shown in FIG. 8 is an external view of a device to which the cartridge shown in FIG. 4 is applied, and FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a conventional recording head. 1... P-type silicon substrate, 2... N-type Collector buried region, 3... P-type isolation eye 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... Collector/base common electrode, 13... Emitter electrode, 14... Isolation electrode, 100... Recording head substrate ( heater board), 10
3... Heat generating resistance layer, 104... Electrodes 105, 106... Protective layer, 500... Discharge port. Figure 5 Procedural Amendment Statement April 25, 1991
Claims (1)
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^−^5cm^2以上で、300mA以上〜
400mA未満のとき1×10^−^4cm^2以上で
あることを特徴とする記録ヘッド。 2)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^−^5cm^2以上で、300mA以上〜
400mA未満のとき1×10^−^4cm^2以上で
あることを特徴とする記録ヘッド。 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。[Claims] 1) A liquid ejection section having an ejection port for ejecting ink, and an electrothermal conversion for generating thermal energy used to eject the ink supplied to the liquid ejection section. A recording head comprising: a substrate provided with an element and a functional element electrically connected to the electrothermal transducer; the junction area between the anode electrode and the cathode electrode of the functional element is such that the driving current is 200 mA; 5x10^-^5cm^2 or more, 300mA or more when less than 300mA
A recording head characterized in that when the current is less than 400 mA, the current is 1×10^-^4 cm^2 or more. 2) In a recording head substrate in which a functional element electrically connected to the electrothermal conversion element is provided on the same substrate, the junction area between the anode electrode and the cathode electrode of the functional element is such that the driving current is 200 mA. 5x10^-^5cm^2 or more, 300mA or more when less than 300mA
A recording head characterized in that when the current is less than 400 mA, the current is 1×10^-^4 cm^2 or more. 3) An inkjet recording apparatus comprising: the recording head according to claim 1; means for supplying ink to the head; and means for conveying a recording medium to a recording position by the recording head. .
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2826590A JP2792706B2 (en) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | Printhead, printhead substrate, and inkjet printing apparatus |
| GB9102662A GB2240951B (en) | 1990-02-09 | 1991-02-07 | Ink jet recording system |
| DE69109884T DE69109884T2 (en) | 1990-02-09 | 1991-02-07 | Inkjet recording system. |
| US07/652,432 US5264874A (en) | 1990-02-09 | 1991-02-07 | Ink jet recording system |
| EP91301019A EP0441635B1 (en) | 1990-02-09 | 1991-02-07 | Ink jet recording system |
| US08/058,433 US5567630A (en) | 1990-02-09 | 1993-04-20 | Method of forming an ink jet recording device, and head using same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2826590A JP2792706B2 (en) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | Printhead, printhead substrate, and inkjet printing apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03234536A true JPH03234536A (en) | 1991-10-18 |
| JP2792706B2 JP2792706B2 (en) | 1998-09-03 |
Family
ID=12243746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2826590A Expired - Fee Related JP2792706B2 (en) | 1990-02-09 | 1990-02-09 | Printhead, printhead substrate, and inkjet printing apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2792706B2 (en) |
-
1990
- 1990-02-09 JP JP2826590A patent/JP2792706B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2792706B2 (en) | 1998-09-03 |
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|---|---|---|---|
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