JPH0460832B2 - - Google Patents
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Description
本発明は、飛翔液滴を形成して記録を行う液体
噴射記録装置、殊に熱的作用を液体に与えて、飛
翔液滴を形成して、記録を行う液体噴射記録装置
に関する。 液体噴射記録装置は、ノンインパクト記録とし
て、サイレントの要求される現代のビジネスオフ
イスやその他の事務処理部門に於いて、強く望ま
れている傍、高密度で高速記録が可能であるとい
う点で、又、保守が比較的容易になる、或いはメ
ンテナンスフリーに成り得るという点に於いて、
開発、改良が計られている。その様な液体噴射記
録装置の中で、特開昭54−59936に開示されてあ
る液体噴射記録装置は、その構造的な特徴から高
密度で高速記録が充分可能であり、且つ、所謂フ
ルライン記録ヘツドの設計製造が極めて容易であ
る為、その実現が熱望されている。 而乍ら、斯かる液体噴射記録装置に於いても、
高密度でフルライン化の記録を実現しようとする
と、その記録ヘツドの構造上の設計的問題や記録
精度、及び記録の確実性と耐久性等に直結する記
録ヘツドの製造上及び生産性・量産性の点に於い
て解決すべき点が未だ残されている。即ち、上記
した液体噴射記録装置は、高密度・高速化を計る
為にその記録ヘツド部が高度に集積化された構造
が要求されるので、その集積化上の問題、詰り記
録ヘツドの構成要素としての各素子や信号処理手
段の構造的配置と製造上の歩留り、或いはそれ等
を電気的に結線する為の配線上等、設計上、生産
上及び量産上に於いて解決される可き点がある。 例えば、飛翔液滴を形成する為に液体に作用さ
せる熱を発生する手段としての電気・熱変換素子
が画素密度に応じて多数配列され、これ等の多数
の電気・熱変換素子を独立的に各々所望に従つて
駆動する為の駆動信号分離素子アレー、例えばト
ランジスタアレー、或いは信号増幅手段を付加さ
れたダイオードアレー等が集積されて効率良く生
産されることにより上記の液体噴射記録装置の特
徴を最大限に引出させることが出来るものである
が、現状に於いては、各素子アレーは歩留り、及
び製造の容易性から個別的にチツプ化されて作製
され、各素子のチツプを共通基板上に配設してボ
ンデイング等の手段によつて各対応する素子同志
の電気的結線及び他の電気的手段との電気的連絡
用のリード電極の付設を行い、その後、飛翔液滴
を形成する為に液体を噴射する吐出オリフイス、
及び該オリフイスに連通する熱作用室部等の液体
で満たされる空間を形成する為のヘツド構成部材
と接着接合して記録ヘツドの作製を行つているの
で煩雑さの著しさと量産的効率の低さを避けるこ
とは出来ていない。更に記録ヘツドの高密度・高
集積化及び長尺化に連れて上記の点は一層解決が
計られる必要がある。又、設計通りの所望特性が
得られる為の作製上に於ける確実さ、及び再現性
の点に於いても考慮され改善が計られる必要があ
る。 本発明は、上記の諸点に鑑み成されたもので作
製上に於ける確実さと安定的生産性及び特性上の
再現性に於いて著しい優位性を有し、高密度で高
速記録が安定的に行える液体噴射記録装置を提供
することを目的とする。 本発明の液体噴射記録装置は、複数の発熱抵抗
体と、該複数の発熱抵抗体に一対一対応して設け
られる機能素子とが設けられた素子付設部材と、
液体供給用の液体を保持する共通液室を形成する
ための液室形成部材と、上記複数の発熱抵抗体に
対応した複数の液流路および吐出部と、を有し、
前記機能素子と前記発熱抵抗体との間に熱的アイ
ソレーシヨンのための拡散領域が設けられ、前記
熱的アイソレーシヨンのための拡散領域が、前記
共通液室に対応する素子付設部材領域内部に設け
られ、上記発熱抵抗体と上記機能素子とを結ぶ電
極が薄膜電極であることを特徴とする。 上記の構成とされる本発明の液体噴射記録装置
は、確実性と安定性を以つて高密度で高速記録が
容易に行えると共に、その製造上に於いて、歩留
りの大幅なアツプと製造工程数の低減によるコス
トダウン、又、マスプロダクト向きの構造を有
し、その特性、殊に電気・熱変換素子の放熱効果
が著しくアツプし、電気・熱変換素子に対して設
けられる信号分離素子、例えば、ダイオードやト
ランジスターの寿命を大幅に向上させる。 以下、図に従つて本発明を具体的に説明する。 第１図には、本発明の液体噴射記録装置の好適
な実施態様例の構成を説明する為の模式的組立部
分図が示される。 第１図に示す液体噴射記録装置は、複数の電
気・熱変換素子がアレー状に配列されて構成され
る電気・熱変換素子配列部１０２と電気・熱変換
素子に対応して設けられる機能素子で構成される
駆動回路部１０３が表面部に設けられてある素子
付設部材１０１と、液体供給用の共通液室及び流
路を形成する為に、所定の形状と寸法で所定数の
溝が設けてある溝蓋部材１０４で基本的には構成
される。 溝蓋部材１０４は、所定の間隔と所定の寸法で
規則的に配列されている電気・熱変換素子１０５
の各々を各溝１０６が各々覆う様に、溝１０６は
電気・熱変換素子１０５の配列ピツチと等ピツチ
で溝蓋部材１０４に設けられ、各溝１０６は溝蓋
部材１０４の後方に、各溝１０６の設けられる方
向と垂直な関係に設けられた共通液室用溝１０７
と連絡され、素子付設部材１０１の素子配列部材
１０２上に溝蓋部材１０４が各溝１０６と対応す
る各電気・熱変換素子１０５とが対向する様にし
て接合されて、その一部に熱作用室部を有する複
数の流路とこれ等の流路に液体を満たす為に、液
体を各流路に供給する為の共通液室が形成され
る。 共通液室用溝１０７の後方には、外部に設けら
れる液貯蔵槽（不図示）より共通液室に液体を供
給する為の供給管１０８が付設されている。 電気・熱変換素子１０５は、各素子に共通の共
通電極１０９と、駆動回路部１０３を構成する機
能素子としてのトランジスタ１１０のコレクタ部
に接続されている電極１１１との間に、発生した
熱を液体に作用させる為に設けられる発熱抵抗部
１１２を有する。電気・熱変換素子配列部１０２
の表面全域には、図示されてはいないが、液体と
発熱抵抗部１１２との接触及び共通電極１０９と
コレクタ電極１１１との電気的リークを防止する
為に電気絶縁性の保護層が設けられる。 駆動回路部１０３は、コレクタ電極１１１、ベ
ース電極１１３、エミツタ電極１１４の各々の下
部位に、各々、コレクタ領域、ベース領域及びエ
ミツタ領域が形成されている。これ等の領域は、
半導体基板１１５の表面内部に構造的に設けられ
る。各ベース電極１１３は後方に付設されてある
ベース共通電極１１６と連続的に形成されてい
る。１１７は各トランジスタ１１０を電気的にア
イソレーシヨンする為にコレクタ領域に高電圧を
印加する為の電極であつて、各トランジスタに共
通である。 第１図ｂには、第１図に示す装置を流路に沿つ
て切断した場合の断面構造が模式的に示される。 素子付設部材１０１は、その表面内部に構造的
に各機能素子が設けられた構造を有し、半導体基
板１１８とエピタキシヤル層１１９とで構成さ
れ、エピタキシヤル層１１９に電気・熱変換素子
１０５や機能素子としてのトランジスタ１１０が
内部構造的に設けられてある。 電気・熱変換素子１０５は、エピタキシヤル層
１１９の表面部に、発熱抵抗部１１２と、共通電
極１０９、トランジスタ１１０のコレクタ領域と
接続する為の電極１１１とで構成され、発熱抵抗
部１１２は発熱抵抗体１２０と、該発熱抵抗体１
２０を保護する為の保護層１２１とで構成されて
いる。 発熱抵抗部１１２の上部には、該発熱抵抗部１
１２より発生する熱の作用を受けて気泡の発生と
その体積の収縮を含む急激な状態変化を液体が引
起す所としての熱作用室部１２２が形成されてい
る。熱作用室部１２２は、上記の状態変化に基い
て飛翔液滴が形成される為に液体が噴射される吐
出オリフイス１２３と、後方に設けられた共通液
室１２４に各々連通しており、共通液室１２４に
は、外部から液体を共通液室１２４に供給する為
の供給管１０８が付設されてある。 電気・熱変換素子１０５の各々の後方には、対
応したトランジスタ１１０がエピキタシヤル層１
１９の内部に構造的に設けられている。トランジ
スタ１１０は、通常のトランジスタ構造を有して
いるもので、底辺部にはコレクタ領域１２５の抵
抗遁減の為の埋込み層１２８−１が設けてある。
電極１１１とコレクタ領域１２５の間には、オー
ミツク接触を形成する為のオーミツク領域１２８
−２が設けてある。 コレクタ領域１２５、ベース領域１２６、エミ
ツタ領域１２７からは、電気的に隔絶されて、各
電極１１１，１１３，１１４，１１７が各々取り
出されている。エミツタ電極１１４と、ベース電
極１１３及び電気的アイソレーシヨン用の電極１
１７との間には、重なる部分に於いて、電気的隔
絶を形成する為に、電気的絶縁層１２９−１，１
２９−１が介在されてある。 電気・熱変換素子１０５とトランジスタ１１０
との間には、電気・熱変換素子１０５より発生す
る熱がトランジスタ１１０に悪影響を与えない様
に熱的アイソレーシヨンを行う為に拡散領域１３
０が設けてある。この拡散領域１３０を設けるこ
とで、トランジスタ１１０の寿命が格段に延び
る。 同図に示されるように、発熱抵抗体１２０があ
る熱作用室部１２２領域に対して、拡散領域１３
０が、液室下部領域の素子付設部材１０１内部に
形成され、しかも、トランジスタ１１０が、液体
が保持されている液室１２４の下部領域以外の素
子付設部材１０１内部に形成されている。この拡
散領域１３０は、後述するように主として素子付
設部材１０１内部において、また、液室１２４
は、主として素子付設部材の表面側において、そ
れぞれ、前記発熱抵抗体１２０と前記トランジス
タ１１０との間を熱的にアイソレートしているの
で、液体噴射のために発生した熱に基づく発熱抵
抗体１２０からトランジスタ１１０への熱伝導
は、上記液室と上記拡散領域の位置によつて総合
的かつ効果的に抑制できる。 この抑制効果はすなわち、液室が両者の間に介
在し、該液室下部領域に上記拡散領域が配置され
ていることによつて生じたものである。 また、この液室の位置によつて、トランジスタ
自身の微小発熱による部分昇温も素子付設部材全
体へ分散されるので、温度分布が均一化でき、ト
ランジスタの動作が一層安定化するという効果も
生じる。 次に、素子付設部材１０１の形成法に就て、第
２図を参照し乍ら説明する。 第２図には、第１図に示す素子付設部材を作製
する場合の工程図の一例の概略が示される。 先ず、ｐ型半導体基板２０１を用意し、該基板
２０１にコレクタ抵抗遁減の為の埋込み層２０２
を形成し、次いで、その上にエピタキシヤル層２
０３を形成する（工程ｂ）。 埋込み層２０２は、基板２０１上に形成された
酸化膜にリリグラフイ技術を用いて構成される窓
より、アンチモン（Sb）、ヒ素（As）等を拡散す
ることによつてパターン状に形成される。 埋込み層２０２の形成後は、上記の酸化膜は全
面的に除去される。その後、基板２０１上にｎ型
のエピタキシヤル層２０３を成長させる。この層
２０３は、10μｍ前後の層厚とされるのが望まし
い。 エピタキシヤル層１１９の上部表面に酸化膜２
０４を形成し、この酸化膜にリングラフイ技術を
用いて窓２０５を形成した後、この窓２０５より
ｐ型不純物を拡散して、アイソレーシヨン用の拡
散領域２０６を形成する。 拡散領域２０６−１，２０６−２で囲まれた部
部がバイポーラトランジスタのコレクタ領域２０
７となる（工程ｃ）。 工程ｄは、ベース領域２０８の拡散法による形
成が示される。ベース領域２０８の形成部分以外
を酸化膜で覆い、ボロンＢ等のｐ型不純物を高濃
度に拡散してp+にし、ベース領域２０８を形成
する。 工程ｅは、エミツタ領域２０９及び、アルミニ
ウム電極とコレクタ領域２０７とのオーミツク接
触を得る為のオーミツク領域２１０を設けるの
に、ｎ型不純部を高濃度で拡散させるn+領域を
形成する場合が示される。この場合、エミツタ領
域２０９とオーミツク接触領域２１０は全く同時
にｎ型不純物の高濃度拡散によつてn+半導体領
域として形成される。 工程ｆ，ｇに於いて、電気・熱変換素子を構成
する発熱抵抗体領域を形成する場合が示される。 工程ｅの終了後、発熱抵抗体領域の形成部分を
除いて、マスク２１１を設けて窓２１２を形成す
る。次にこの窓２１２より、イオン注入装置を利
用してイオン打込みを起つて発熱抵抗領域２１３
を形成する。この際、窓２１２の面積、イオン注
入時のイオン加速エネルギー、イオンの種類によ
つて抵抗値を任意に制御することが出来る。 マスク２１１は、注入されるイオンの注入距離
よりも厚く設ける必要があることは云うまでもな
い。 発熱抵抗領域２１３の形成後マスク２１１は全
面的に除去される。上記の様にして作製されたモ
ノリシツク混成集積回路を有する素子付設部材
は、パツシベーシヨン膜で表面が覆われ、必要部
分にはアルミニウム電極が設けられ、第１図ｂに
示す構成とされる。 次に、発熱抵抗体領域２１３の形成の為に打込
むイオンの種類の変えた場合の素子の特性評価に
就て示す。この場合、周期律表第Ｖ族原子のイオ
ンを用いることで最良の結果が得られているが、
周期律表第族原子のイオンを用いた場合でも良
好な結果が得られる。
噴射記録装置、殊に熱的作用を液体に与えて、飛
翔液滴を形成して、記録を行う液体噴射記録装置
に関する。 液体噴射記録装置は、ノンインパクト記録とし
て、サイレントの要求される現代のビジネスオフ
イスやその他の事務処理部門に於いて、強く望ま
れている傍、高密度で高速記録が可能であるとい
う点で、又、保守が比較的容易になる、或いはメ
ンテナンスフリーに成り得るという点に於いて、
開発、改良が計られている。その様な液体噴射記
録装置の中で、特開昭54−59936に開示されてあ
る液体噴射記録装置は、その構造的な特徴から高
密度で高速記録が充分可能であり、且つ、所謂フ
ルライン記録ヘツドの設計製造が極めて容易であ
る為、その実現が熱望されている。 而乍ら、斯かる液体噴射記録装置に於いても、
高密度でフルライン化の記録を実現しようとする
と、その記録ヘツドの構造上の設計的問題や記録
精度、及び記録の確実性と耐久性等に直結する記
録ヘツドの製造上及び生産性・量産性の点に於い
て解決すべき点が未だ残されている。即ち、上記
した液体噴射記録装置は、高密度・高速化を計る
為にその記録ヘツド部が高度に集積化された構造
が要求されるので、その集積化上の問題、詰り記
録ヘツドの構成要素としての各素子や信号処理手
段の構造的配置と製造上の歩留り、或いはそれ等
を電気的に結線する為の配線上等、設計上、生産
上及び量産上に於いて解決される可き点がある。 例えば、飛翔液滴を形成する為に液体に作用さ
せる熱を発生する手段としての電気・熱変換素子
が画素密度に応じて多数配列され、これ等の多数
の電気・熱変換素子を独立的に各々所望に従つて
駆動する為の駆動信号分離素子アレー、例えばト
ランジスタアレー、或いは信号増幅手段を付加さ
れたダイオードアレー等が集積されて効率良く生
産されることにより上記の液体噴射記録装置の特
徴を最大限に引出させることが出来るものである
が、現状に於いては、各素子アレーは歩留り、及
び製造の容易性から個別的にチツプ化されて作製
され、各素子のチツプを共通基板上に配設してボ
ンデイング等の手段によつて各対応する素子同志
の電気的結線及び他の電気的手段との電気的連絡
用のリード電極の付設を行い、その後、飛翔液滴
を形成する為に液体を噴射する吐出オリフイス、
及び該オリフイスに連通する熱作用室部等の液体
で満たされる空間を形成する為のヘツド構成部材
と接着接合して記録ヘツドの作製を行つているの
で煩雑さの著しさと量産的効率の低さを避けるこ
とは出来ていない。更に記録ヘツドの高密度・高
集積化及び長尺化に連れて上記の点は一層解決が
計られる必要がある。又、設計通りの所望特性が
得られる為の作製上に於ける確実さ、及び再現性
の点に於いても考慮され改善が計られる必要があ
る。 本発明は、上記の諸点に鑑み成されたもので作
製上に於ける確実さと安定的生産性及び特性上の
再現性に於いて著しい優位性を有し、高密度で高
速記録が安定的に行える液体噴射記録装置を提供
することを目的とする。 本発明の液体噴射記録装置は、複数の発熱抵抗
体と、該複数の発熱抵抗体に一対一対応して設け
られる機能素子とが設けられた素子付設部材と、
液体供給用の液体を保持する共通液室を形成する
ための液室形成部材と、上記複数の発熱抵抗体に
対応した複数の液流路および吐出部と、を有し、
前記機能素子と前記発熱抵抗体との間に熱的アイ
ソレーシヨンのための拡散領域が設けられ、前記
熱的アイソレーシヨンのための拡散領域が、前記
共通液室に対応する素子付設部材領域内部に設け
られ、上記発熱抵抗体と上記機能素子とを結ぶ電
極が薄膜電極であることを特徴とする。 上記の構成とされる本発明の液体噴射記録装置
は、確実性と安定性を以つて高密度で高速記録が
容易に行えると共に、その製造上に於いて、歩留
りの大幅なアツプと製造工程数の低減によるコス
トダウン、又、マスプロダクト向きの構造を有
し、その特性、殊に電気・熱変換素子の放熱効果
が著しくアツプし、電気・熱変換素子に対して設
けられる信号分離素子、例えば、ダイオードやト
ランジスターの寿命を大幅に向上させる。 以下、図に従つて本発明を具体的に説明する。 第１図には、本発明の液体噴射記録装置の好適
な実施態様例の構成を説明する為の模式的組立部
分図が示される。 第１図に示す液体噴射記録装置は、複数の電
気・熱変換素子がアレー状に配列されて構成され
る電気・熱変換素子配列部１０２と電気・熱変換
素子に対応して設けられる機能素子で構成される
駆動回路部１０３が表面部に設けられてある素子
付設部材１０１と、液体供給用の共通液室及び流
路を形成する為に、所定の形状と寸法で所定数の
溝が設けてある溝蓋部材１０４で基本的には構成
される。 溝蓋部材１０４は、所定の間隔と所定の寸法で
規則的に配列されている電気・熱変換素子１０５
の各々を各溝１０６が各々覆う様に、溝１０６は
電気・熱変換素子１０５の配列ピツチと等ピツチ
で溝蓋部材１０４に設けられ、各溝１０６は溝蓋
部材１０４の後方に、各溝１０６の設けられる方
向と垂直な関係に設けられた共通液室用溝１０７
と連絡され、素子付設部材１０１の素子配列部材
１０２上に溝蓋部材１０４が各溝１０６と対応す
る各電気・熱変換素子１０５とが対向する様にし
て接合されて、その一部に熱作用室部を有する複
数の流路とこれ等の流路に液体を満たす為に、液
体を各流路に供給する為の共通液室が形成され
る。 共通液室用溝１０７の後方には、外部に設けら
れる液貯蔵槽（不図示）より共通液室に液体を供
給する為の供給管１０８が付設されている。 電気・熱変換素子１０５は、各素子に共通の共
通電極１０９と、駆動回路部１０３を構成する機
能素子としてのトランジスタ１１０のコレクタ部
に接続されている電極１１１との間に、発生した
熱を液体に作用させる為に設けられる発熱抵抗部
１１２を有する。電気・熱変換素子配列部１０２
の表面全域には、図示されてはいないが、液体と
発熱抵抗部１１２との接触及び共通電極１０９と
コレクタ電極１１１との電気的リークを防止する
為に電気絶縁性の保護層が設けられる。 駆動回路部１０３は、コレクタ電極１１１、ベ
ース電極１１３、エミツタ電極１１４の各々の下
部位に、各々、コレクタ領域、ベース領域及びエ
ミツタ領域が形成されている。これ等の領域は、
半導体基板１１５の表面内部に構造的に設けられ
る。各ベース電極１１３は後方に付設されてある
ベース共通電極１１６と連続的に形成されてい
る。１１７は各トランジスタ１１０を電気的にア
イソレーシヨンする為にコレクタ領域に高電圧を
印加する為の電極であつて、各トランジスタに共
通である。 第１図ｂには、第１図に示す装置を流路に沿つ
て切断した場合の断面構造が模式的に示される。 素子付設部材１０１は、その表面内部に構造的
に各機能素子が設けられた構造を有し、半導体基
板１１８とエピタキシヤル層１１９とで構成さ
れ、エピタキシヤル層１１９に電気・熱変換素子
１０５や機能素子としてのトランジスタ１１０が
内部構造的に設けられてある。 電気・熱変換素子１０５は、エピタキシヤル層
１１９の表面部に、発熱抵抗部１１２と、共通電
極１０９、トランジスタ１１０のコレクタ領域と
接続する為の電極１１１とで構成され、発熱抵抗
部１１２は発熱抵抗体１２０と、該発熱抵抗体１
２０を保護する為の保護層１２１とで構成されて
いる。 発熱抵抗部１１２の上部には、該発熱抵抗部１
１２より発生する熱の作用を受けて気泡の発生と
その体積の収縮を含む急激な状態変化を液体が引
起す所としての熱作用室部１２２が形成されてい
る。熱作用室部１２２は、上記の状態変化に基い
て飛翔液滴が形成される為に液体が噴射される吐
出オリフイス１２３と、後方に設けられた共通液
室１２４に各々連通しており、共通液室１２４に
は、外部から液体を共通液室１２４に供給する為
の供給管１０８が付設されてある。 電気・熱変換素子１０５の各々の後方には、対
応したトランジスタ１１０がエピキタシヤル層１
１９の内部に構造的に設けられている。トランジ
スタ１１０は、通常のトランジスタ構造を有して
いるもので、底辺部にはコレクタ領域１２５の抵
抗遁減の為の埋込み層１２８−１が設けてある。
電極１１１とコレクタ領域１２５の間には、オー
ミツク接触を形成する為のオーミツク領域１２８
−２が設けてある。 コレクタ領域１２５、ベース領域１２６、エミ
ツタ領域１２７からは、電気的に隔絶されて、各
電極１１１，１１３，１１４，１１７が各々取り
出されている。エミツタ電極１１４と、ベース電
極１１３及び電気的アイソレーシヨン用の電極１
１７との間には、重なる部分に於いて、電気的隔
絶を形成する為に、電気的絶縁層１２９−１，１
２９−１が介在されてある。 電気・熱変換素子１０５とトランジスタ１１０
との間には、電気・熱変換素子１０５より発生す
る熱がトランジスタ１１０に悪影響を与えない様
に熱的アイソレーシヨンを行う為に拡散領域１３
０が設けてある。この拡散領域１３０を設けるこ
とで、トランジスタ１１０の寿命が格段に延び
る。 同図に示されるように、発熱抵抗体１２０があ
る熱作用室部１２２領域に対して、拡散領域１３
０が、液室下部領域の素子付設部材１０１内部に
形成され、しかも、トランジスタ１１０が、液体
が保持されている液室１２４の下部領域以外の素
子付設部材１０１内部に形成されている。この拡
散領域１３０は、後述するように主として素子付
設部材１０１内部において、また、液室１２４
は、主として素子付設部材の表面側において、そ
れぞれ、前記発熱抵抗体１２０と前記トランジス
タ１１０との間を熱的にアイソレートしているの
で、液体噴射のために発生した熱に基づく発熱抵
抗体１２０からトランジスタ１１０への熱伝導
は、上記液室と上記拡散領域の位置によつて総合
的かつ効果的に抑制できる。 この抑制効果はすなわち、液室が両者の間に介
在し、該液室下部領域に上記拡散領域が配置され
ていることによつて生じたものである。 また、この液室の位置によつて、トランジスタ
自身の微小発熱による部分昇温も素子付設部材全
体へ分散されるので、温度分布が均一化でき、ト
ランジスタの動作が一層安定化するという効果も
生じる。 次に、素子付設部材１０１の形成法に就て、第
２図を参照し乍ら説明する。 第２図には、第１図に示す素子付設部材を作製
する場合の工程図の一例の概略が示される。 先ず、ｐ型半導体基板２０１を用意し、該基板
２０１にコレクタ抵抗遁減の為の埋込み層２０２
を形成し、次いで、その上にエピタキシヤル層２
０３を形成する（工程ｂ）。 埋込み層２０２は、基板２０１上に形成された
酸化膜にリリグラフイ技術を用いて構成される窓
より、アンチモン（Sb）、ヒ素（As）等を拡散す
ることによつてパターン状に形成される。 埋込み層２０２の形成後は、上記の酸化膜は全
面的に除去される。その後、基板２０１上にｎ型
のエピタキシヤル層２０３を成長させる。この層
２０３は、10μｍ前後の層厚とされるのが望まし
い。 エピタキシヤル層１１９の上部表面に酸化膜２
０４を形成し、この酸化膜にリングラフイ技術を
用いて窓２０５を形成した後、この窓２０５より
ｐ型不純物を拡散して、アイソレーシヨン用の拡
散領域２０６を形成する。 拡散領域２０６−１，２０６−２で囲まれた部
部がバイポーラトランジスタのコレクタ領域２０
７となる（工程ｃ）。 工程ｄは、ベース領域２０８の拡散法による形
成が示される。ベース領域２０８の形成部分以外
を酸化膜で覆い、ボロンＢ等のｐ型不純物を高濃
度に拡散してp+にし、ベース領域２０８を形成
する。 工程ｅは、エミツタ領域２０９及び、アルミニ
ウム電極とコレクタ領域２０７とのオーミツク接
触を得る為のオーミツク領域２１０を設けるの
に、ｎ型不純部を高濃度で拡散させるn+領域を
形成する場合が示される。この場合、エミツタ領
域２０９とオーミツク接触領域２１０は全く同時
にｎ型不純物の高濃度拡散によつてn+半導体領
域として形成される。 工程ｆ，ｇに於いて、電気・熱変換素子を構成
する発熱抵抗体領域を形成する場合が示される。 工程ｅの終了後、発熱抵抗体領域の形成部分を
除いて、マスク２１１を設けて窓２１２を形成す
る。次にこの窓２１２より、イオン注入装置を利
用してイオン打込みを起つて発熱抵抗領域２１３
を形成する。この際、窓２１２の面積、イオン注
入時のイオン加速エネルギー、イオンの種類によ
つて抵抗値を任意に制御することが出来る。 マスク２１１は、注入されるイオンの注入距離
よりも厚く設ける必要があることは云うまでもな
い。 発熱抵抗領域２１３の形成後マスク２１１は全
面的に除去される。上記の様にして作製されたモ
ノリシツク混成集積回路を有する素子付設部材
は、パツシベーシヨン膜で表面が覆われ、必要部
分にはアルミニウム電極が設けられ、第１図ｂに
示す構成とされる。 次に、発熱抵抗体領域２１３の形成の為に打込
むイオンの種類の変えた場合の素子の特性評価に
就て示す。この場合、周期律表第Ｖ族原子のイオ
ンを用いることで最良の結果が得られているが、
周期律表第族原子のイオンを用いた場合でも良
好な結果が得られる。
【表】
尚、第１表に於ける飛程は、不純物投影飛程で
あり、発熱抵抗領域２１３の表面からの深さを示
している。 第２表には、打込みイオン量（ドーズ量）によ
る素子特性の評価を示す。
あり、発熱抵抗領域２１３の表面からの深さを示
している。 第２表には、打込みイオン量（ドーズ量）によ
る素子特性の評価を示す。
【表】
第１表、第２表の結果を得る為に用いたイオン
注入装置は、EXTRION社製のイオンインプラ
ンテーシヨンModel200−CFである。 次に、本発明の種々の変形例に就て第３図乃至
第７図に従つて説明する。尚、これ等の図面に於
いては、説明に要する部分のみを図示し、その他
の部分は省略して示してある。 第３図に示される例は、電気・熱変換素子の構
成要素である発熱抵抗体領域３０１をベース領域
３０６を拡散法で形成する時に同時に形成した場
合が示される。この構成例の場合だと、第１図の
場合に比べて露光マスクー枚、工程数３工程（酸
化膜マスク工程、イオン打込み工程、熱処理工
程）を減ずることが出来る利点を有する。その他
の構造及び配置は、第１図の場合と同様である。 即ち、３０２はエピタキシヤル層、３０３は熱
的アイソレーシヨンの為の拡散領域、３０４はコ
レクタ抵抗遁減用の埋込み層、３０５はオーミツ
ク接触領域、３０６はコレクタ領域、３０７はエ
ミツタ領域、３０８はベース領域である。 第４図に示す例は、発熱抵抗体領域４０１をエ
ミツタ４０７を拡散法で形成する際に同時に形成
した場合である。その他は、第３図の場合と同様
の手法で同様の構造を有する様に作製される。 第５図には、発熱抵抗体領域５０１を、その形
成部分にエミツタ拡散或いはベース拡散を行い、
その一部に更にｐ型半導体領域５０８を形成する
様にｐ型不純物拡散を行つて、ｐ−ｎ接合５０９
を形成することで構成した例である。この例は、
ｐ−ｎ接合５０９に印加於ける発熱を利用するも
ので、順バイアス印加及び逆バイアス印加に於け
るｐ−ｎ接合の発熱を利用するのが最も望まし
い。 第６図は、以上に述べた例に比較して、更に製
造工程数を遁減させた例を示す。 即ち、バイポーラトランジスタのオーミツク接
触領域６０５とコレクタ領域６０６を一部延長し
てオーミツク接触領域の端に発熱抵抗体領域６０
１を形成したもので、オーミツク接触領域６０５
と発熱抵抗体領域６０１とは連続的に形成されて
いる。 この例の場合、コレクタ抵抗の低下に伴い、コ
レクタ・エミツタ用電圧VCE（SAT）が遁減され、
トランジスタ自体の発熱を大幅に押えることが出
来る。 尚、第４図乃至第６図に於いて４０２，５０
２，６０２はエピタキシヤル層、４０３，５０３
は熱的アイソレーシヨン用の拡散領域、４０４，
５０４，６０４は埋込み層、４０５，５０５，６
０５はオーミツク接触領域、４０６，５０６，６
０６はコレクタ領域、４０７，５０７，６０７は
エミツタ領域、４０８，５０８，６０８はベース
領域である。 以上の第１図乃至第６図に示した例ではnpnバ
イポーラトランジスタの例を示したが、このnpn
バイポーラトランジスタに限らず、pnpバイポー
ラトランジスタ、MOSタイプトランジスタ、
SOSタイブトランジスタ、ラテラル型トランジス
タ等のスイツチング機能を有する機能素子構造と
しても良い。 第７図に本発明の更に別の実施態様例を示す。 本図は、第１図ｂにおいて説明した構成の、別
の実施態様である。 第７図に示す実施態様例に於いては、駆動回路
を構成する機能素子の性能が熱的に影響を受け易
い場合に、この熱的影響を効果的に遮断する構造
としたものである。 即ち、電気・熱変換素子部７０１とスイツチン
グ機能を有する機能素子部７０２との間に、埋込
み層７０３の位置から表面に連なる不純物高濃度
領域７０４を設け、発熱抵抗体領域７０５で生じ
た熱の中、下方に拡散する熱が、該領域７０４を
伝わつて基板７０６方向へ流れ、基板７０６の下
に設置したヒートシンク７０７より外部へ放熱さ
れる構造を有している。この様な構造とすると発
熱抵抗体領域７０５から機能素子部７０２へ、半
導体基板７０６表面に沿つて流れる熱を略々完全
に遮断することが出来る。 この様な構造とした場合の特性上の評価を得る
為に行つた実験の結果を第３表に示す。
注入装置は、EXTRION社製のイオンインプラ
ンテーシヨンModel200−CFである。 次に、本発明の種々の変形例に就て第３図乃至
第７図に従つて説明する。尚、これ等の図面に於
いては、説明に要する部分のみを図示し、その他
の部分は省略して示してある。 第３図に示される例は、電気・熱変換素子の構
成要素である発熱抵抗体領域３０１をベース領域
３０６を拡散法で形成する時に同時に形成した場
合が示される。この構成例の場合だと、第１図の
場合に比べて露光マスクー枚、工程数３工程（酸
化膜マスク工程、イオン打込み工程、熱処理工
程）を減ずることが出来る利点を有する。その他
の構造及び配置は、第１図の場合と同様である。 即ち、３０２はエピタキシヤル層、３０３は熱
的アイソレーシヨンの為の拡散領域、３０４はコ
レクタ抵抗遁減用の埋込み層、３０５はオーミツ
ク接触領域、３０６はコレクタ領域、３０７はエ
ミツタ領域、３０８はベース領域である。 第４図に示す例は、発熱抵抗体領域４０１をエ
ミツタ４０７を拡散法で形成する際に同時に形成
した場合である。その他は、第３図の場合と同様
の手法で同様の構造を有する様に作製される。 第５図には、発熱抵抗体領域５０１を、その形
成部分にエミツタ拡散或いはベース拡散を行い、
その一部に更にｐ型半導体領域５０８を形成する
様にｐ型不純物拡散を行つて、ｐ−ｎ接合５０９
を形成することで構成した例である。この例は、
ｐ−ｎ接合５０９に印加於ける発熱を利用するも
ので、順バイアス印加及び逆バイアス印加に於け
るｐ−ｎ接合の発熱を利用するのが最も望まし
い。 第６図は、以上に述べた例に比較して、更に製
造工程数を遁減させた例を示す。 即ち、バイポーラトランジスタのオーミツク接
触領域６０５とコレクタ領域６０６を一部延長し
てオーミツク接触領域の端に発熱抵抗体領域６０
１を形成したもので、オーミツク接触領域６０５
と発熱抵抗体領域６０１とは連続的に形成されて
いる。 この例の場合、コレクタ抵抗の低下に伴い、コ
レクタ・エミツタ用電圧VCE（SAT）が遁減され、
トランジスタ自体の発熱を大幅に押えることが出
来る。 尚、第４図乃至第６図に於いて４０２，５０
２，６０２はエピタキシヤル層、４０３，５０３
は熱的アイソレーシヨン用の拡散領域、４０４，
５０４，６０４は埋込み層、４０５，５０５，６
０５はオーミツク接触領域、４０６，５０６，６
０６はコレクタ領域、４０７，５０７，６０７は
エミツタ領域、４０８，５０８，６０８はベース
領域である。 以上の第１図乃至第６図に示した例ではnpnバ
イポーラトランジスタの例を示したが、このnpn
バイポーラトランジスタに限らず、pnpバイポー
ラトランジスタ、MOSタイプトランジスタ、
SOSタイブトランジスタ、ラテラル型トランジス
タ等のスイツチング機能を有する機能素子構造と
しても良い。 第７図に本発明の更に別の実施態様例を示す。 本図は、第１図ｂにおいて説明した構成の、別
の実施態様である。 第７図に示す実施態様例に於いては、駆動回路
を構成する機能素子の性能が熱的に影響を受け易
い場合に、この熱的影響を効果的に遮断する構造
としたものである。 即ち、電気・熱変換素子部７０１とスイツチン
グ機能を有する機能素子部７０２との間に、埋込
み層７０３の位置から表面に連なる不純物高濃度
領域７０４を設け、発熱抵抗体領域７０５で生じ
た熱の中、下方に拡散する熱が、該領域７０４を
伝わつて基板７０６方向へ流れ、基板７０６の下
に設置したヒートシンク７０７より外部へ放熱さ
れる構造を有している。この様な構造とすると発
熱抵抗体領域７０５から機能素子部７０２へ、半
導体基板７０６表面に沿つて流れる熱を略々完全
に遮断することが出来る。 この様な構造とした場合の特性上の評価を得る
為に行つた実験の結果を第３表に示す。
【表】
試料２によれば、1020cm-3の不純物濃度で領域
７０４を設けると、領域７０４を設けない場合に
は、140時間の連続使用寿命であつたnpnバイボ
ーラトランジスタが略々同一の駆動条件で、1000
時間以上に亘つて性能の低下は示されなかつた。 又、この不純物高濃度領域にｐ型不純物を拡散
すると、電気的アイソレーシヨンと熱的アイソレ
ーシヨンの２つの機能を持たせる事が出来る。 第１図に示す構造を有する液体噴射装置を試作
し、第４表に示す条件に従つて実際に記録を実行
したところA4，１万枚の長時間高速記録に於い
ても初期と同様の極めて高品質の画像を得ること
が出来た。
７０４を設けると、領域７０４を設けない場合に
は、140時間の連続使用寿命であつたnpnバイボ
ーラトランジスタが略々同一の駆動条件で、1000
時間以上に亘つて性能の低下は示されなかつた。 又、この不純物高濃度領域にｐ型不純物を拡散
すると、電気的アイソレーシヨンと熱的アイソレ
ーシヨンの２つの機能を持たせる事が出来る。 第１図に示す構造を有する液体噴射装置を試作
し、第４表に示す条件に従つて実際に記録を実行
したところA4，１万枚の長時間高速記録に於い
ても初期と同様の極めて高品質の画像を得ること
が出来た。
【表】
第１図ａは、本発明の液体噴射記録装置の好適
な実施態様例の構成を示す模式的組立図、第１図
ｂは、その模式的構成断面図、第２図は、第１図
に示す装置の主要部を作製する例を示す模式的工
程図、第３図乃至第７図は、各々他の実施態様例
の主要部の構成を示す模式的断面図である。 １０１……素子付設部材、１０２……素子配列
部、１０３……駆動回路部、１０４……溝蓋部
材、１０５……電気・熱変換素子、１０６……
溝、１０７……共通液室溝、１０８……供給管、
１０９……共通電極、１１０……トランジスタ、
１１１……コレクタ電極、１１２……発熱抵抗
部、１１３……ベース電極、１１４……エミツタ
電極、１１５……基板、１１６……ベース共通電
極、１１７……電極、１１８……ｐ型半導体基
板、１１９……エピタキシヤル層、１２０……発
熱抵抗体、１２１……保護層、１２２……熱作用
室部、１２３……オリフイス、１２４……共通液
室、１２５……コレクタ領域、１２６……ベース
領域、１２７……エミツタ領域、１２８−２……
オーミツク接触領域、１２９……電気的絶縁層、
１３０……拡散領域。
な実施態様例の構成を示す模式的組立図、第１図
ｂは、その模式的構成断面図、第２図は、第１図
に示す装置の主要部を作製する例を示す模式的工
程図、第３図乃至第７図は、各々他の実施態様例
の主要部の構成を示す模式的断面図である。 １０１……素子付設部材、１０２……素子配列
部、１０３……駆動回路部、１０４……溝蓋部
材、１０５……電気・熱変換素子、１０６……
溝、１０７……共通液室溝、１０８……供給管、
１０９……共通電極、１１０……トランジスタ、
１１１……コレクタ電極、１１２……発熱抵抗
部、１１３……ベース電極、１１４……エミツタ
電極、１１５……基板、１１６……ベース共通電
極、１１７……電極、１１８……ｐ型半導体基
板、１１９……エピタキシヤル層、１２０……発
熱抵抗体、１２１……保護層、１２２……熱作用
室部、１２３……オリフイス、１２４……共通液
室、１２５……コレクタ領域、１２６……ベース
領域、１２７……エミツタ領域、１２８−２……
オーミツク接触領域、１２９……電気的絶縁層、
１３０……拡散領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数の発熱抵抗体と、該複数の発熱抵抗体に
一対一に対応する機能素子と、前記発熱抵抗体と
前記機能素子との間の熱的アイソレーシヨンのた
めの拡散領域と、前記発熱抵抗体と前記機能素子
とを電気的に結ぶための薄膜電極と、を備えた素
子付設部材と、 前記素子付設部材の表面の上にそれぞれ設けら
れた、前記複数の発熱抵抗体に対応した複数の液
流路と該液流路に供給する液体が導入される共通
液室と、 を有し、 前記発熱抵抗体、前記拡散領域及び前記機能素
子はこの順で、前記素子付設部材の前記表面側の
表面層領域内に一方から他方に向かつて設けられ
てあり、 かつ前記共通液室が前記拡散領域の上に設けら
れてあることを特徴とする液体噴射記録装置。 ２ 前記素子付設部材は、半導体基板と該半導体
基板上のエピタキシヤル層からなる特許請求の範
囲第１項に記載の液体噴射記録装置。 ３ 前記機能素子はトランジスタである特許請求
の範囲第１項に記載の液体噴射記録装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14907680A JPS5772867A (en) | 1980-10-23 | 1980-10-23 | Liquid injecting recording apparatus |
| US06/311,894 US4429321A (en) | 1980-10-23 | 1981-10-15 | Liquid jet recording device |
| FR8119836A FR2492735B1 (fr) | 1980-10-23 | 1981-10-22 | Appareil enregistreur a jets de liquide |
| DE3142121A DE3142121C2 (de) | 1980-10-23 | 1981-10-23 | Flüssigkeitsstrahl-Aufzeichnungseinrichtung |
| GB8132029A GB2088286B (en) | 1980-10-23 | 1981-10-23 | Liquid jet recording device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14907680A JPS5772867A (en) | 1980-10-23 | 1980-10-23 | Liquid injecting recording apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5772867A JPS5772867A (en) | 1982-05-07 |
| JPH0460832B2 true JPH0460832B2 (ja) | 1992-09-29 |
Family
ID=15467161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14907680A Granted JPS5772867A (en) | 1980-10-23 | 1980-10-23 | Liquid injecting recording apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5772867A (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| ES2071034T3 (es) * | 1989-09-18 | 1995-06-16 | Canon Kk | Impresion por chorros de tinta. |
| JP2662446B2 (ja) * | 1989-12-11 | 1997-10-15 | キヤノン株式会社 | 記録ヘッド及び記録ヘッド用素子基板 |
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| EP0807522B1 (en) | 1996-05-13 | 2003-07-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Inkjet recording head and inkjet apparatus provided with the same |
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| JPH1044416A (ja) | 1996-07-31 | 1998-02-17 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッド用基板及びそれを用いたインクジェットヘッド、インクジェットヘッドカートリッジおよび液体吐出装置 |
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-
1980
- 1980-10-23 JP JP14907680A patent/JPS5772867A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5772867A (en) | 1982-05-07 |
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