記録ヘッド用基板、記録ヘッド、ヘッドカートリッジ、及び記録装置
【課題】 所定電流をヒータに与える駆動方式によるインクジェット記録ヘッドにおいて、ヘッド基板面積の増大を抑えた駆動回路のレイアウトを提供する。
【解決手段】 その数が非常に大きくなる複数の記録素子や複数のスイッチング素子をヘッド基板の長手方向に配列し、基板の端部で複数の記録素子の配列に対向した位置でかつ基板の長手方向に複数の記録素子を駆動するために用いる駆動信号や制御信号を入力する複数端子を配置し、これらの領域の間に所定電流を流すための定電流源を配置する。
【解決手段】 その数が非常に大きくなる複数の記録素子や複数のスイッチング素子をヘッド基板の長手方向に配列し、基板の端部で複数の記録素子の配列に対向した位置でかつ基板の長手方向に複数の記録素子を駆動するために用いる駆動信号や制御信号を入力する複数端子を配置し、これらの領域の間に所定電流を流すための定電流源を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は記録ヘッド用基板、記録ヘッド、ヘッドカートリッジ、及び記録装置に関し、特に、例えば、インクジェット方式に従って記録を行うために用いられ、記録素子に所定電流を与えて駆動するための回路を有する記録ヘッド用基板、記録ヘッド、ヘッドカートリッジ、及び記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ノズル内に配置されたヒータに通電することにより熱エネルギーを発生させてインクを吐出するインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）が知られている。
【０００３】
この記録ヘッドは、発生した熱エネルギーを利用してヒータ近傍のインクを発泡させ、そのノズルからインクを吐出させて記録を行う方式を採用した記録ヘッドである。
【０００４】
高速に記録を行うためには、記録ヘッドに搭載したなるべく多くのヒータを同時に駆動して同じタイミングでインクを吐出させることが望ましい。しかしながら、記録ヘッドを搭載する記録装置の電源の電力供給能力に制限があることや、電源からヒータに至る配線抵抗に起因する電圧降下などにより、一度に流すことができる電流値が制限される。このため、複数のヒータを時分割駆動してインクを吐出させる時分割駆動方式を用いることが一般的である。例えば、複数個のヒータを複数のグループに分割し、各グループ内で同時に２つ以上のヒータを駆動しないように時分割制御を行い、ヒータを流れる電流の総和を抑えることにより一度に大電力を供給する必要をなくしている。
【０００５】
図１４は従来のインクジェット記録ヘッドに搭載したヒータ駆動回路の構成例を示す図である。
【０００６】
図１４に示すヒータ駆動回路は、ｍ個のグループに夫々ｘ個のヒータを搭載し、同時に各グループにつき１つのヒータ、即ち、ｍ個のヒータを同時駆動し、これをｘ回行うことで１サイクルの駆動を行うように構成されている。
【０００７】
さて、図１４に示すように、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−ｍｘ夫々に対応するＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−ｍｘは、図１４に示すように、夫々が同数（ｘ個）づつ収容するｍ個のグループ１１００−１〜１１００−ｍに分けられている。即ち、グループ１１００−１では、電源パッド（電源端子）１１０３からの電源配線は、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘに共通に接続されており、ＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘ夫々は、電源パッド１１０３とグランド（ＧＮＤ）１１０４との間で、対応するヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘ夫々と直列に接続されている。
【０００８】
また、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘ夫々は、制御回路１１０５から、対応するＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘのゲートに制御信号が印加されたときに、ＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘがオンすることにより電源配線から対応するヒータを通って電流が流れて加熱される。
【０００９】
図１５は、図１４に示すヒータ駆動回路の各グループのヒータを通電駆動するタイミングを示すタイミングチャートである。この図では、図１４のグループ１１００−１を例にとって説明している。
【００１０】
図１５において、制御信号ＶＧ１〜ＶＧｘはグループ１１００−１に属する第１〜第ｘ番目のヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘを駆動させるためのタイミング信号である。即ち、制御信号ＶＧ１〜ＶＧｘは、グループ１１００−１のＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘの制御端子に入力される信号の波形を示し、ハイレベルの時に対応するＭＯＳトランジスタ１１０２−１ｉ（ｉ＝１，ｘ）をオンし、ローレベルの時に対応するＭＯＳトランジスタをオフする。他のグループ１１００−２〜１１００−ｍの場合も同様である。また、図１５において、Ｉｈ１〜Ｉｈｘ夫々は、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘ夫々に流れる電流値を示している。
【００１１】
このように各グループ内のヒータを順次、時分割で通電駆動することにより、各グループ内で通電駆動されるヒータは、常に１個以下になるように制御することができるので、一度に大電流をヒータに供給する必要はない。
【００１２】
図１６は図１４に示す電源パッド１１０３からグループ１１００−１〜１１００−ｍに接続される電源配線のレイアウトを示した図である。言い換えると、図１６は、図１４に示すヒータ駆動回路を形成している基板（ヘッド基板）のレイアウトの一部を示す図とも言える。図１６では図中の紙面の上側にヒータ（不図示）が配置されている場合の電源配線部分のレイアウトを示している。
【００１３】
図１６に示すように、グループ１１００−１〜１１００−ｍ夫々に対し電源パッド１１０３より個別に電源配線１３０１−１〜１３０１−ｍが接続され、グランド（ＧＮＤ）パッド１１０４に対して、電源配線１３０２−１〜１３０２−ｍが接続されている。このように、ｍ×ｘ個のヒータ（記録素子）を備えた記録ヘッドにおいて、各グループ内の記録素子１個づつを順に駆動する時分割駆動では、ｍ個の電源供給配線とグランド配線とが必要となる。
【００１４】
前述のように、各グループで同時に駆動される最大ヒータ数を１以下にすることで、各グループ別に分割された配線を流れる電流値は、常に１つのヒータに流れる電流以下にすることができる。これにより複数のヒータを同時駆動した場合でも、ヒータ基板内での配線における電圧降下量については一定とすることができ、これと同時に、別のグループに属する複数のヒータを同時駆動した場合でも、各ヒータへの投入エネルギー量をほぼ一定にすることができる。
【００１５】
さて、近年、記録装置には更なる高速化、高精細化が要求されているため、搭載する記録ヘッドも高密度でより多くのノズルを実装するようになっている。そして、記録ヘッドのヒータ駆動に際しては、記録速度の点から、なるべく多くのヒータを同時に高速に駆動することが求められている。
【００１６】
また、ヒータやその駆動回路を実装した記録ヘッド基板（以下、ヘッド基板という）は、多数のヒータとその駆動回路を同一の半導体基板上に形成している。このため、製造工程上、１つの半導体ウェハから取れるヒータ基板の個数を増加させてコストダウンを図る必要があるため、ヘッド基板を小型化することも求められている。
【００１７】
ところが前述のように、同時駆動されるヒータ数を増やした場合、ヘッド基板内では同時駆動ヒータの数に対応した数の配線が必要となる。このため配線の数が増加すると、ヘッド基板面積が限られている場合には、配線一本当りの配線領域が減少するため配線抵抗が増加する。また同時に、各配線幅が細くなることにより、ヘッド基板内の配線相互での抵抗のバラツキも増加することになる。このような問題は、ヘッド基板を小型化する場合にも同様に生じ、更に、配線抵抗の増加及び抵抗のバラツキが増加することになる。前述のように、ヘッド基板内では、ヒータと電源配線は電源に対して直列に接続されているため、配線抵抗とその抵抗のバラツキが増加することにより、各ヒータに印加される電圧の変動割合が増加する。
【００１８】
ヒータへの投入エネルギーが過小であればインクの吐出が不安定になり、また過剰であればヒータの耐久性を低下させる原因になる。つまり、ヒータに印加される電圧の変動が大きい場合には、ヒータの耐久性が低下したり、インク吐出が不安定になったりする。このため、高画質な記録を行うためには、ヒータへの投入エネルギーが一定であることが望ましく、また耐久性の観点からも適切な投入エネルギーで安定していることが望ましい。
【００１９】
上述の各グループ毎に同時駆動数を１つ以下にした時分割駆動では、ヘッド基板内部での電圧降下を抑制することは可能であるが、ヘッド基板外部での配線は、複数グループの複数のヒータに対して共通となっているため、同時に駆動するヒータの数によって、共通の配線での電圧降下量が異なる。このような電圧降下量の変動に対して、各ヒータへの投入エネルギーを一定化するために、従来は、電圧の印加時間により、各ヒータへの投入エネルギーを調整している。
しかしながら、同時駆動のヒータ数が増すと、共通配線を流れる電流量により電圧降下量が増加し、ヒータに印加される電圧が減少してしまう。その結果、それを補うために、ヒータ駆動時の電圧印加時間を増加せざるを得ず、高速にヒータを駆動することが困難になるという問題がある。
【００２０】
このようなヒータへの投入エネルギー変動による問題を解決する方法として、例えば、特許文献１は定電流で記録素子を駆動する方式を提案している。
【００２１】
図１７は、特許文献１に開示されたヒータ駆動回路を示す図である。
【００２２】
この構成では、記録素子毎（Ｒ１〜Ｒｎ）に設けられた定電流源（Ｔｒ１４〜（ｎ＋１３））とスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑｎ）を用いて、記録素子（Ｒ１〜Ｒｎ）を定電流により駆動している。
【特許文献１】特開２００１−１９１５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、特許文献１に開示された定電流駆動の場合、スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑｎ）以外に記録素子と同数のトランジスタが必要となるため、従来の駆動方式に比べ著しくヒータ基板の面積が増大し、ヒータ基板のコストがアップするという問題がある。
【００２４】
また、ヒータへの投入エネルギーの安定化のためには、複数の定電流源の間で出力電流が一定であることが求められるが、定電流源の数が増えるほど、これら定電流源間の出力電流のバラツキが増えるという問題も生じる。特に、記録装置の記録の高速化や高精細化により、著しくヒータ数の増加したヘッド基板において、複数の定電流源間での出力電流のバラツキ量を低減することは困難である。
【００２５】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、各記録素子に定電流を供給して記録素子を駆動する定電流駆動方式を採用しながらも、基板サイズの小型化を達成でき、高速に記録素子を駆動することができる記録ヘッド用基板と、その記録ヘッド用基板を用いた記録ヘッドと、その記録ヘッドを組み込んだヘッドカートリッジ、及び、その記録ヘッドを用いた記録装置とを提供することを目的としている。
【００２６】
この小型化のため、上述した従来技術の課題を克服した駆動回路をヘッド基板上に最適配置する。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記目的を達成するため本発明の記録ヘッド基板は以下のように構成されている。
【００２８】
即ち、基板上に備えられた複数の記録素子に前記複数の記録素子に対応した複数のスイッチング素子を介して定電流を流すことにより、前記複数の記録素子を駆動する駆動方法を採用した記録ヘッド用基板であって、前記基板の長手方向に前記複数の記録素子と前記複数のスイッチング素子とを配列し、前記基板の端部であり、かつ前記複数の記録素子の配置位置とは異なる側の基板端部位置に、前記基板の長手方向に前記複数の記録素子を駆動するために用いる駆動信号や制御信号を入力する複数の端子を配列し、前記定電流を流すための定電流源を、前記複数のスイッチング素子とが配列された領域よりも前記複数の端子が配置された領域に近い位置に配置することを特徴とする。
【００２９】
さらに、前記複数のスイッチング素子の駆動を制御する制御回路を備え、前記制御回路よりも前記複数の端子が配置された領域に近接した位置に、前記定電流源を配置することが望ましい。
【００３０】
このような構成で、前記定電流源が複数個備えられている場合、前記複数個の定電流源を等間隔で前記基板の長手方向に配置すると良い。
【００３１】
或いは、前記定電流源が複数個備えられている場合、前記複数個の定電流源は前記基板の長手方向に配置され、かつその配置が前記基板の中央部に集中するようになっていると良い。
【００３２】
また別の態様として、基板上に備えられた複数の記録素子に前記複数の記録素子に対応した複数のスイッチング素子を介して定電流を流すことにより、前記複数の記録素子を駆動する駆動方法を採用した記録ヘッド用基板であって、前記基板の長手方向に前記複数の記録素子と前記複数のスイッチング素子とを配列し、前記基板の端部であり、かつ前記複数の記録素子の配置位置とは異なる側の基板の端部位置に、前記基板の長手方向に前記複数の記録素子を駆動するために用いる駆動信号や制御信号を入力する複数の端子を配列し、前記定電流を流すための複数の定電流源を夫々を、前記複数の端子各々の間の領域に配置することを特徴とする記録ヘッド用基板を備えても良い。
【００３３】
以上のような構成で、前記駆動信号や前記制御信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子のオン／オフを制御する制御回路をさらに前記基板の長手方向に配置するようにしても良い。
【００３４】
また他の発明によれば、上記構成の記録ヘッド用基板を用いた記録ヘッドを備える。
【００３５】
この記録ヘッドはインクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドであることが望ましい。
【００３６】
さらに他の発明によれば、上記インクジェット記録ヘッドとその記録ヘッドに供給するためのインクを保持するインクタンクを一体的に備えたヘッドカートリッジを備える。
【００３７】
またさらに他の発明によれば、上記構成のインクジェット記録ヘッド又はヘッドカートリッジを用いてインクを記録媒体に吐出して記録を行う記録装置を備える。
【発明の効果】
【００３８】
従って本発明によれば、基板面積を有効に用いることができるのみならず、基板上において、記録素子、スイッチング素子、定電流源、パッド間の配線長を短くすることができるので、ヘッド基板サイズを大きく増大させることなく高速でかつ安定した記録が可能な定電流駆動方式を用いたヘッド基板を提供することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について、さらに具体的かつ詳細に説明する。
【００４０】
なお、この明細書において、「記録」（「プリント」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。
【００４１】
また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。
【００４２】
さらに、「インク」（「液体」と言う場合もある）とは、上記「記録（プリント）」の定義と同様広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を表すものとする。
【００４３】
またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口ないしこれに連通する液路およびインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。
【００４４】
以下に用いる記録ヘッド用基板（ヘッド基板）とは、シリコン半導体からなる単なる基体を指し示すものではなく、各素子や配線等が設けられた構成を差し示すものである。
【００４５】
さらに、基板上とは、単に素子基板の上を指し示すだけでなく、素子基板の表面、表面近傍の素子基板内部側をも示すものである。また、本発明でいう「作り込み」とは、別体の各素子を単に基体表面上に別体として配置することを指し示している言葉ではなく、各素子を半導体回路の製造工程等によって素子板上に一体的に形成、製造することを示すものである。
【００４６】
また、本発明における「定電流」および「定電流源」とは、同時駆動される記録素子数の変動などによらず記録素子に与えられる所定の一定電流およびこの電流を記録素子に与える電流源のことを意味するものである。そして、一定とすべき電流値自体は、所定の電流値に変更設定される場合をも含んだ意味である。
【００４７】
＜インクジェット記録装置の説明（図１）＞
図１は本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録装置の概観図である。図１において、リードスクリュー５００５は、キャリッジモータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５００９〜５０１１を介して回転する。キャリッジＨＣは、リードスクリュー５００４の螺旋溝５００５に対して係合するピン（不図示）を有し、リードスクリュー５００４の回転に伴って、ガイドレール５００３に支持されて矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。このキャリッジＨＣには、インクジェットカートリッジＩＪＣが搭載されている。インクジェットカートリッジＩＪＣは、インクジェット記録ヘッドＩＪＨ（以下、記録ヘッドという）及び記録用のインクを貯蔵するインクタンクＩＴを具備する。
【００４８】
インクジェットカートリッジＩＪＣは記録ヘッドＩＪＨとインクタンクＩＴとを一体化した構成となっている。
【００４９】
５００２は紙押え板であり、キャリッジの移動方向に亙って紙をプラテン５０００に対して押圧する。プラテン５０００は不図示の搬送モータにより回転し、記録紙Ｐを搬送する。５００７，５００８はフォトセンサで、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５０１３の回転方向切り換え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を支持する部材である。また、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にこれらが支持されている。ブレードは、この形態でなく周知のクリーニングブレードが本例に適用できることは言うまでもない。又、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り換え等の公知の伝達手段で移動制御される。
【００５０】
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の領域に来た時にリードスクリュー５００４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、本例にはいずれも適用できる。
【００５１】
図２はインクジェットカートリッジＩＪＣの詳細な構成を示す外観斜視図である。
【００５２】
図２に示されているように、インクジェットカートリッジＩＪＣはブラックインクを吐出するカートリッジＩＪＣＫとシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）の３色のカラーインクを吐出するカートリッジＩＪＣＣから構成されており、これら２つのカートリッジは互いに対して分離可能であり、夫々独立にキャリッジＨＣと脱着可能である。
【００５３】
カートリッジＩＪＣＫはブラックインクを貯留するインクタンクＩＴＫとブラックインクを吐出して記録する記録ヘッドＩＪＨＫとから成り立っているが、これらは一体型の構成となっている。同様に、カートリッジＩＪＣＣはシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）の３色のカラーインクを貯留するインクタンクＩＴＣとこれらカラーインクを吐出して記録する記録ヘッドＩＪＨＣとから成り立っているが、これらは一体型の構成となっている。なお、この実施例ではインクタンク内にインクが充填されているカートリッジとなっている。
【００５４】
また、カートリッジＩＪＣＫやＩＪＣＣは一体型のみならず、インクタンクと記録ヘッドとが分離する構成のものを用いることもできる。
【００５５】
記録ヘッドＩＪＨは記録ヘッドＩＪＨＫと記録ヘッドＩＪＨＣとをまとめて言及するときに用いる。
【００５６】
さらに、図２から明らかなように、ブラックインクを吐出するノズル列、シアンインクを吐出するノズル列、マゼンタインクを吐出するノズル列、イエロインクを吐出するノズル列はキャリッジ移動方向に並んで配置され、ノズルの配列方向はキャリッジ移動方向とは交差する方向となっている。
【００５７】
図３はインクを吐出する記録ヘッドの立体的な構造の一部を示す斜視図である。
【００５８】
図３では、シアン（Ｃ）インクが供給されてインク液滴を吐出するノズル２つを例示しているが、ノズル数は通常これよりもはるかに多いものであり、また、その構造は別の色のインクに対しても同様である。
【００５９】
記録ヘッドＩＪＨＣには、シアン（Ｃ）インクを供給するインクチャネル２Ｃ、マゼンタ（Ｍ）インクを供給するインクチャネル（不図示）、イエロ（Ｙ）インクを供給するインクチャネル（不図示）があり、インクタンクＩＴＣからは夫々のインクチャネルに夫々のインクを供給する供給路（不図示）が備えられている。
【００６０】
特に、図３からはインクタンクＩＴＣから供給されるシアン（Ｃ）インクの流れが明らかになる。
【００６１】
図３に示されるように、インク流路３０１Ｃが電気熱変換体（ヒータ）４０１に対応して設けられており、このインク流路を経てＣインクは、基板上に設けられた電気熱変換体（ヒータ）４０１まで導かれる。そして、電気熱変換体（ヒータ）４０１に対して後述する回路を通して通電されると、電気熱変換体（ヒータ）４０１上にあるインクに熱が与えられ、インクが沸騰し、その結果、生じた泡によって吐出口３０２Ｃからインク液滴９００Ｃが吐出される。
【００６２】
図示の構成は、インクの吐出口３０２Ｃ、インクチャネル２Ｃ、インク流路３０１Ｃが直線上に配置される構成であるが、吐出口３０２が電気熱変換体（ヒータ）４０１と対向する側に設けられる構成とする、所謂サイドシュータ型の構成でも良い。
【００６３】
なお、図３において、１は後で詳述する電気熱変換体やこれを駆動する種々の回路、メモリ、キャリッジＨＣとの電気的接点となる種々のパッド、種々の信号線が形成される記録ヘッド用基板（以下、ヘッド基板という）である。
【００６４】
また、１つの電気熱変換体（ヒータ）及びこれを駆動するＭＯＳ−ＦＥＴをまとめて記録素子といい、複数の記録素子を総称して記録素子部という。
【００６５】
図３では複数のカラーインクの内、１色のインク（シアンインク）を吐出する記録ヘッドＩＪＨＣの立体的な構造を示したが、他の色のインクを吐出する記録ヘッドも同様な構造をしている。
【００６６】
次に、上述した記録装置の記録制御を実行するための制御構成について説明する。
【００６７】
図４は記録装置の制御回路の構成を示すブロック図である。
【００６８】
図４において、１７００は記録信号を入力するインタフェース、１７０１はＭＰＵ、１７０２はＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムを格納するＲＯＭ、１７０３は各種データ（上記記録信号や記録ヘッドに供給される記録データ等）を保存しておくＤＲＡＭである。１７０４は記録ヘッドＩＪＨに対する記録データの供給制御を行うゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）であり、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。
【００６９】
さらに、１７０９は記録紙Ｐを搬送するための搬送モータ（図１では不図示）１７０６は搬送モータ１７０９を駆動するためのモータドライバ、１７０７はキャリッジモータ１７１０を駆動するためのモータドライバ、１７０５は記録ヘッドＩＪＨを駆動するためのヘッドドライバである。
【００７０】
上記制御構成の動作を説明すると、インタフェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１との間で記録信号がプリント用の記録データに変換される。そして、モータドライバ１７０６、１７０７が駆動されると共に、キャリッジＨＣに送られた記録データに従って記録ヘッドＩＪＨが駆動され、記録紙Ｐ上への画像記録が行われる。
【００７１】
なお、この実施例では、図２に示すような構成の記録ヘッドを用い、キャリッジ各走査において、記録ヘッドＩＪＨＫによる記録と記録ヘッドＩＪＨＣによる記録とが重ならないように制御する。カラー記録の場合、各走査毎に記録ヘッドＩＪＨＫと記録ヘッドＩＪＨＣとを交互に駆動する。例えば、キャリッジが往復走査する場合に、往路走査において記録ヘッドＩＪＨＫを駆動し、復路走査において記録ヘッドＩＪＨＣを駆動するように制御する。記録ヘッドの駆動制御はこのような制御のみならず、記録動作は往路走査のみで行い記録紙Ｐの搬送を行わずに２回の往路走査で記録ヘッドＩＪＨＫと記録ヘッドＩＪＨＣを夫々駆動するなどの他の制御を行っても良い。
【００７２】
次に、記録ヘッドＩＪＨに実装されるヘッド基板の構成とその動作について説明する。
【００７３】
図５は記録ヘッドＩＪＨに作り込まれたヒータ駆動回路を形成するヘッド基板の構成例を示す図である。
【００７４】
なお、図５において、既に従来例の図１４において説明したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付し、その説明を省略する。また、図５に示す構成においても、従来例と同様に（ｍ×ｘ）個のヒータとスイッチング素子（ＭＯＳトランジスタ）が、夫々ｘ個のヒータとスイッチング素子とからなるｍ個のグループに分割され、同時には各グループが１つずつのヒータが選択駆動される時分割駆動方式を採用した例を示している。
【００７５】
図５において、１０３−１〜１０３−ｍは定電流源群、１０５は基準電流回路である。
【００７６】
ヒータ駆動回路は、図５に示すように、各グループ毎にヒータに電流を供給するための定電流源１０３−１〜１０３−ｍが接続される。
【００７７】
例えば、グループ１１００−１では、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘ各々に直列接続されたＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１のソース側端子は共通接続され、各グループのヒータの一端も共通接続されており、そのグループに対し定電流源１０３−１が接続される。また、電源配線１０８は各ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘに共通接続端に接続されている。
【００７８】
ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘの駆動用スイッチであるＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘは電源配線１０８とグランド（ＧＮＤ）の間にそれぞれ直列に接続されている。また、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘに所定電流を流すための定電流源群の１つである高耐電圧ＭＯＳトランジスタ１０３−１は、ＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘとグランド（ＧＮＤ）の間に共通のスイッチとして直列に１個接続されている。なお、この実施例では、ＭＯＳトランジスタ（定電流源）１０３をその飽和領域で動作させることで所定電流を流せる構成としている。
【００７９】
なお、他のグループ１１００−２〜１１００−ｍの構成もグループ１１００−１と同様である。
【００８０】
従って、このヒータ駆動回路を全体として見ると、電源配線１０８側からヒータ１１０１−１１〜１１０１−ｍｘ、スイッチとして機能するＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−ｍｘ、定電流源群１０３−１〜１０３−ｍ、グラウンド配線の順に直列に接続されている。そして、定電流源群１０３−１〜１０３−ｍ各々が、対応するブロックの共通接続端に定電流を出力する。なお、その出力電流値の大きさは基準電流回路１０５からの制御信号により調節される。
【００８１】
次に、以上の回路構成のヒータ駆動回路の動作について説明する。
【００８２】
なお、この動作はｍ個のグループについて共通であるので、ここでは、ｘ個のヒータで構成される１グループ分について説明する。
【００８３】
図６は、図５に示したヒータ駆動回路の１つのグループの構成を抜き出して示した回路図である。
【００８４】
図６において、既に従来例の図１４や図５において説明したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付し、その説明を省略する。
【００８５】
また、図６において、ＶＧ１、ＶＧ２、……、ＶＧ（ｘ−１）、ＶＧｘは、スイッチング用のＭＯＳトランジスタ１１０２−１１、１１０２−１２、……、１１０２−１（ｘ−１）、１１０２−１ｘのゲートに印加される制御回路１１０５から出力される制御信号を表し、Ｉｈ１、Ｉｈ２、……、Ｉｈ（ｘ−１）、Ｉｈｘは、ヒータ１１０１−１１、１１０１−１２、……、１１０１−１（ｘ−１）、１１０１−１ｘを流れる電流を表し、ＶＣは基準電流回路１０５からの制御信号を表している。
【００８６】
スイッチング用のＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘは、ここでは簡単のために、理想的にドレインとソースとの２端子スイッチとして動作すると考え、ＶＧｉ（ｉ＝１，ｘ）の信号レベルが“Ｈ”であれば、そのスイッチはオン（ドレイン−ソース間が短絡）となり、“Ｌ”であればオフ（ドレイン−ソース間が開放）するものとして説明する。また、定電流源１０３−１は、その端子間にある電圧が印加されると制御信号ＶＣにより設定された一定電流をその端子間に（図においては上から下方向へ）出力するものとする。
【００８７】
図７は制御信号（ＶＧｉ）とその制御信号に応じてヒータに流れる電流（Ｉｈｉ）の波形を示す図である。
【００８８】
例えば、制御信号ＶＧ１に関して言えば、時刻ｔ１までの期間では“Ｌ”であり、定電流源１０３−１の出力とヒータ１１０１−１１は遮断されており、そのヒータには電流が流れない。しかしながら、時刻ｔ１からｔ２までの期間では“Ｈ”になり、定電流源であるＭＯＳトランジスタ１１０２−１１のソース−ドレイン間が通電し、定電流源１０３−１からの出力電流がそのヒータに流れる。その後、時刻ｔ２からは再び“Ｌ”となり、ヒータへの電流が遮断される。
【００８９】
制御信号ＶＧ２、……、ＶＧｘについても同様である。
【００９０】
なお、ヒータへの電流の投入時間は制御信号ＶＧｉにより制御され、ヒータへの投入電流Ｉｈｉの大きさは定電流源１０３−１への制御信号ＶＣにより制御される。
【００９１】
このように、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間に、ヒータ１１０１−１１に電流が流れると、そのヒータ上面のインクは加熱・発泡し、その結果、対応するノズルからインクが吐出し、インクドットが記録される。
【００９２】
以下同様にして、図７に示すタイミングチャートに示す信号に従って、順次、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘへ電流が流れ、その結果、加熱されたインクの吐出によるインクドットの記録と、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘへの電流投入の停止が行われる。
【００９３】
以上の構成により、基準電流回路１０５により定電流源１０３−１の出力電流値が設定され、その設定された出力電流はＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘにより所望の時間、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘに流れる。
【００９４】
なお、実際の動作では、ＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘがオンの時はソース−ドレイン間に抵抗が存在するが、この抵抗における電圧降下分に対し十分に高い電源電圧を設定することで、定電流源の出力電流がそのままヒータに流れ、オン抵抗が存在しない場合と実質的に何ら変わらない動作が実現される。
【００９５】
以下、以上の回路構成と動作を行うヒータ駆動回路を形成した本発明に従うヘッド基板の回路レイアウト構成について説明する。
【実施例１】
【００９６】
図８は本発明の実施例１に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。
【００９７】
図８は図５に示したヒータ駆動回路（等価回路）の中のヒータ、トランジスタ、制御回路、定電流源といった各素子について、ヘッド基板上での実体配置を示すためのレイアウト構成の一例である。従って、図８においても、図５で言及した構成要素に対応する配置領域には同じ参照番号を付している。また、本発明に従うヘッド基板は矩形の基板であり、その基板には短辺と長辺とがある。そして、ヘッド基板の長辺に沿った方向（長手方向）にヒータやスイッチング用のトランジスタなどを配列している。
【００９８】
例えば、グループ１１００−１にはヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘを有するヒータ群とスイッチング用のＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘを有するトランジスタ群が形成されている。同様にグループ１１００−ｍにはヒータ１１０１−ｍ１〜１１０１−ｍｘのヒータ群とＭＯＳトランジスタ１１０２−ｍ１〜１１０２−ｍｘのトランジスタ群が形成されている。また、ｍ個のグループ各々に対応して、グループ毎に所定電流を供給するｍ個の定電流源１０３−１〜１０３−ｍで構成される定電流源群１０３が配置されている。
【００９９】
また、制御回路１１０５も各グループに属するヒータとＭＯＳトランジスタとに対応してｍ個のグループ１１０５−１〜１１０５−ｍに分割されて形成される。
【０１００】
さらに、各グループのヒータに所定電流を供給する定電流源１０３−１〜１０３−ｍの配置間隔は、ｘ個つづのヒータとＭＯＳトランジスタとで構成されるｍ個のグループ１１００−１〜１１００−ｍの配列の配置間隔と実質的に等しくなっており、各グループに対応して配置されている。
【０１０１】
なお、この実施例に従うヘッド基板には、ＶＨコンタクトなど種々のコンタクトやキャリッジとの電気的接点となるパッド１０６、１０７などを含む入出力パッド群１５０１が、ヘッド基板の長辺に沿った方向に配列されている。
【０１０２】
また、図９は図８に示したヘッド基板の電源配線部分のレイアウトを示す図である。
【０１０３】
なお、図８及び図９に示したヘッド基板を用いたインクジェット記録ヘッドの部分構成断面図は図３に示すような構成になる。
【０１０４】
図９おいて、図８に示した要素は全て破線で描かれており、この基板は多層構造となっているので、図示される電源配線の下層に位置する。
【０１０５】
図９に示されるように、電源配線１０８は電源側のパッド１０６に接続され各グループ１１００−１〜１１００−ｍのヒータ群１１０１にＶＨコンタクトを介して接続される。配線５０−１〜５０−ｍ夫々によって定電流源群１０３の出力側の端子とＭＯＳトランジスタ群１１０２のソース側端子がそれぞれ接続される。定電流源群１０３のグランド（ＧＮＤ）側端子はヘッド基板の長手方向に延在した配線１０９を介してＧＮＤパッド１０７に接続される。
【０１０６】
図８と図９とから分かるように、この実施例に従うヘッド基板では、ヒータ群１１０１の配列と入出力パッド群１５０１の配列とは、そのヘッド基板の長辺側端部近傍の２箇所夫々で、互いに対して実質的に平行に配置される。ヘッド基板の端部からヒータ群１１０１、ＭＯＳトランジスタ群１１０２、制御回路１１０５の順に配置され、定電流源１０３は制御回路１１０５と入出力パッド群１５０１との間に配置される。
【０１０７】
さて、ヒータによりインクを加熱発泡しノズルから吐出させるのに、１つのヒータあたり数１０ｍＡから１００ｍＡ程度の電流を投入する必要がある。従って、効率的な電力消費のためには、この電流によるヒータ以外でヒータに直列に接続される配線での電力損失(power loss)や発熱を極力少なくする必要がある。
【０１０８】
この実施例によれば、ヒータとパッドが平行して配置されるヘッド基板のレイアウト構成において、定電流源をスイッチング素子（ＭＯＳトランジスタ）とパッドの間に配置しているので、ヒータ、スイッチング素子、定電流源、パッドの各素子間やパッドを接続する配線を最短にすることができ、配線による電力損失を最小にすることができる。
【０１０９】
さらに、各グループの定電流源は、ヒータ、スイッチング用ＭＯＳトランジスタ、制御回路とともに、同じグループ位置に配置されているので、これらの素子間での配線の長さを、各グループ間で実質的に等しくできる。これにより、各グループ間での特性のばらつきを抑制することができる。
【０１１０】
またさらに、図５と図８〜図９から理解されるように、定電流源はＭＯＳトランジスタ群に電流を流すため回路でありながら、制御回路よりも入出力パッドにより近接した位置に配置されている。これにより、複数のグループにより共用されるパッドから定電流源までの配線の長さを短くして、回路駆動時の動作ばらつきの要因を低減している。
【実施例２】
【０１１１】
図１０は本発明の実施例２に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。
【０１１２】
図１０は図５に示したヒータ駆動回路を実現するレイアウト構成の一例である。また、図１１は図１０に示したヘッド基板の電源配線のレイアウトを示す図である。
【０１１３】
なお、図１０〜図１１においても、図５、図８、図９で言及したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付している。
【０１１４】
実施例１で説明した図８〜図９とこの実施例の図１０〜図１１とを比較すると分かるように、この実施例では、定電流源群１０３の配置を基板の中央部に集中させ、その配置間隔がヒータ群１１０１の配列の配置間隔に比べ短くしている。
【０１１５】
従ってこの実施例に従えば、各定電流源の相互の距離が短縮されるため、半導体製造工程上のバラツキからくる各定電流源の出力電流の相対的な電流誤差を減少させることができる。また、ＧＮＤパッド１０７から定電流源を構成するＭＯＳトランジスタのソースまでの配線長をより短くすることができ、その配線抵抗のバラツキの絶対値が小さくなり同様に出力電流の相対的な誤差を小さくすることができる。
【実施例３】
【０１１６】
図１２は本発明の実施例３に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。
【０１１７】
図１３は図５に示したヒータ駆動回路を実現するレイアウト構成の一例である。また、図１３は図１２に示したヘッド基板の電源配線のレイアウトを示す図である。
【０１１８】
なお、図１２〜図１３においても、図５、図８、図９で言及したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付している。
【０１１９】
実施例１で説明した図８〜図９とこの実施例の図１２〜図１３とを比較すると分かるように、この実施例では、定電流源群１０３を構成する各定電流源１０３−１〜１０３−ｍが入出力パッド群１０６、１０７などの間に配置されるようにしている。
【０１２０】
本発明で考慮しているインクジェット記録ヘッドでは、なるべく多くのヒータを配置し同時駆動ヒータ数を増すことで記録の高速化を図っている。このためヒータ基板は一般にヒータ配列方向に細長い形状になっている。従って、ヒータ配列方向に入出力パッドを配置した構成のヘッド基板では、入出力パッドの配列間隔がパッドサイズに比べ十分長く、パッドとパッドの間に十分な空間が生みだされる。
【０１２１】
従って、この実施例では、この空間に定電流源を配置することにより、基板上の空間を有効に利用し、結果として基板サイズが大きくならないようにしている。さらに、この実施例によれば、ヒータ配列と直行する方向（ヘッド基板の短手方向）を縮小することができ、ヘッド基板のコストを下げることに貢献する。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の代表的な実施形態であるインクジェット記録装置のキャリッジ周辺部の構成の概要を示す外観斜視図である。
【図２】インクジェットカートリッジＩＪＣの詳細な構成を示す外観斜視図である。
【図３】インクを吐出する記録ヘッドＩＪＨの一部の立体的な構造を示す斜視図である。
【図４】図１に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。
【図５】記録ヘッドＩＪＨに搭載したヒータ駆動回路を形成するヘッド基板の構成例を示す図である。
【図６】図５に示したヒータ駆動回路の１ブロックの構成を示す回路図である。
【図７】制御信号（ＶＧｉ）とその制御信号に応じてヒータに流れる電流（Ｉｈｉ）の波形を示す図である。
【図８】本発明の実施例１に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。
【図９】図８に示したヘッド基板の電源配線のレイアウトを示す図である。
【図１０】本発明の実施例２に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。
【図１１】図１０に示したヘッド基板の電源配線のレイアウトを示す図である。
【図１２】本発明の実施例３に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。
【図１３】図１０に示したヘッド基板の電源配線のレイアウトを示す図である。
【図１４】従来のインクジェット記録ヘッドに搭載したヒータ駆動回路の構成例を示す図である。
【図１５】図１４に示すヒータ駆動回路の各ブロックのヒータを通電駆動するタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１６】図１４に示す電源パッド１１０３からブロック１１００−１〜１１００−ｍに接続される電源配線のレイアウトを示した図である。
【図１７】従来技術に従うヒータ駆動回路を示す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１０３ 定電流源群
１０３−１〜１０３−ｍ 定電流源
１０５ 基準電流回路
１１０１−１１〜１１０１ｍｘ ヒータ
１１０２−１１〜１１０２ｍｘ ＭＯＳトランジスタ
１１０５ 制御回路
ＩＪＨ 記録ヘッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は記録ヘッド用基板、記録ヘッド、ヘッドカートリッジ、及び記録装置に関し、特に、例えば、インクジェット方式に従って記録を行うために用いられ、記録素子に所定電流を与えて駆動するための回路を有する記録ヘッド用基板、記録ヘッド、ヘッドカートリッジ、及び記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ノズル内に配置されたヒータに通電することにより熱エネルギーを発生させてインクを吐出するインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）が知られている。
【０００３】
この記録ヘッドは、発生した熱エネルギーを利用してヒータ近傍のインクを発泡させ、そのノズルからインクを吐出させて記録を行う方式を採用した記録ヘッドである。
【０００４】
高速に記録を行うためには、記録ヘッドに搭載したなるべく多くのヒータを同時に駆動して同じタイミングでインクを吐出させることが望ましい。しかしながら、記録ヘッドを搭載する記録装置の電源の電力供給能力に制限があることや、電源からヒータに至る配線抵抗に起因する電圧降下などにより、一度に流すことができる電流値が制限される。このため、複数のヒータを時分割駆動してインクを吐出させる時分割駆動方式を用いることが一般的である。例えば、複数個のヒータを複数のグループに分割し、各グループ内で同時に２つ以上のヒータを駆動しないように時分割制御を行い、ヒータを流れる電流の総和を抑えることにより一度に大電力を供給する必要をなくしている。
【０００５】
図１４は従来のインクジェット記録ヘッドに搭載したヒータ駆動回路の構成例を示す図である。
【０００６】
図１４に示すヒータ駆動回路は、ｍ個のグループに夫々ｘ個のヒータを搭載し、同時に各グループにつき１つのヒータ、即ち、ｍ個のヒータを同時駆動し、これをｘ回行うことで１サイクルの駆動を行うように構成されている。
【０００７】
さて、図１４に示すように、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−ｍｘ夫々に対応するＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−ｍｘは、図１４に示すように、夫々が同数（ｘ個）づつ収容するｍ個のグループ１１００−１〜１１００−ｍに分けられている。即ち、グループ１１００−１では、電源パッド（電源端子）１１０３からの電源配線は、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘに共通に接続されており、ＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘ夫々は、電源パッド１１０３とグランド（ＧＮＤ）１１０４との間で、対応するヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘ夫々と直列に接続されている。
【０００８】
また、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘ夫々は、制御回路１１０５から、対応するＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘのゲートに制御信号が印加されたときに、ＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘがオンすることにより電源配線から対応するヒータを通って電流が流れて加熱される。
【０００９】
図１５は、図１４に示すヒータ駆動回路の各グループのヒータを通電駆動するタイミングを示すタイミングチャートである。この図では、図１４のグループ１１００−１を例にとって説明している。
【００１０】
図１５において、制御信号ＶＧ１〜ＶＧｘはグループ１１００−１に属する第１〜第ｘ番目のヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘを駆動させるためのタイミング信号である。即ち、制御信号ＶＧ１〜ＶＧｘは、グループ１１００−１のＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘの制御端子に入力される信号の波形を示し、ハイレベルの時に対応するＭＯＳトランジスタ１１０２−１ｉ（ｉ＝１，ｘ）をオンし、ローレベルの時に対応するＭＯＳトランジスタをオフする。他のグループ１１００−２〜１１００−ｍの場合も同様である。また、図１５において、Ｉｈ１〜Ｉｈｘ夫々は、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘ夫々に流れる電流値を示している。
【００１１】
このように各グループ内のヒータを順次、時分割で通電駆動することにより、各グループ内で通電駆動されるヒータは、常に１個以下になるように制御することができるので、一度に大電流をヒータに供給する必要はない。
【００１２】
図１６は図１４に示す電源パッド１１０３からグループ１１００−１〜１１００−ｍに接続される電源配線のレイアウトを示した図である。言い換えると、図１６は、図１４に示すヒータ駆動回路を形成している基板（ヘッド基板）のレイアウトの一部を示す図とも言える。図１６では図中の紙面の上側にヒータ（不図示）が配置されている場合の電源配線部分のレイアウトを示している。
【００１３】
図１６に示すように、グループ１１００−１〜１１００−ｍ夫々に対し電源パッド１１０３より個別に電源配線１３０１−１〜１３０１−ｍが接続され、グランド（ＧＮＤ）パッド１１０４に対して、電源配線１３０２−１〜１３０２−ｍが接続されている。このように、ｍ×ｘ個のヒータ（記録素子）を備えた記録ヘッドにおいて、各グループ内の記録素子１個づつを順に駆動する時分割駆動では、ｍ個の電源供給配線とグランド配線とが必要となる。
【００１４】
前述のように、各グループで同時に駆動される最大ヒータ数を１以下にすることで、各グループ別に分割された配線を流れる電流値は、常に１つのヒータに流れる電流以下にすることができる。これにより複数のヒータを同時駆動した場合でも、ヒータ基板内での配線における電圧降下量については一定とすることができ、これと同時に、別のグループに属する複数のヒータを同時駆動した場合でも、各ヒータへの投入エネルギー量をほぼ一定にすることができる。
【００１５】
さて、近年、記録装置には更なる高速化、高精細化が要求されているため、搭載する記録ヘッドも高密度でより多くのノズルを実装するようになっている。そして、記録ヘッドのヒータ駆動に際しては、記録速度の点から、なるべく多くのヒータを同時に高速に駆動することが求められている。
【００１６】
また、ヒータやその駆動回路を実装した記録ヘッド基板（以下、ヘッド基板という）は、多数のヒータとその駆動回路を同一の半導体基板上に形成している。このため、製造工程上、１つの半導体ウェハから取れるヒータ基板の個数を増加させてコストダウンを図る必要があるため、ヘッド基板を小型化することも求められている。
【００１７】
ところが前述のように、同時駆動されるヒータ数を増やした場合、ヘッド基板内では同時駆動ヒータの数に対応した数の配線が必要となる。このため配線の数が増加すると、ヘッド基板面積が限られている場合には、配線一本当りの配線領域が減少するため配線抵抗が増加する。また同時に、各配線幅が細くなることにより、ヘッド基板内の配線相互での抵抗のバラツキも増加することになる。このような問題は、ヘッド基板を小型化する場合にも同様に生じ、更に、配線抵抗の増加及び抵抗のバラツキが増加することになる。前述のように、ヘッド基板内では、ヒータと電源配線は電源に対して直列に接続されているため、配線抵抗とその抵抗のバラツキが増加することにより、各ヒータに印加される電圧の変動割合が増加する。
【００１８】
ヒータへの投入エネルギーが過小であればインクの吐出が不安定になり、また過剰であればヒータの耐久性を低下させる原因になる。つまり、ヒータに印加される電圧の変動が大きい場合には、ヒータの耐久性が低下したり、インク吐出が不安定になったりする。このため、高画質な記録を行うためには、ヒータへの投入エネルギーが一定であることが望ましく、また耐久性の観点からも適切な投入エネルギーで安定していることが望ましい。
【００１９】
上述の各グループ毎に同時駆動数を１つ以下にした時分割駆動では、ヘッド基板内部での電圧降下を抑制することは可能であるが、ヘッド基板外部での配線は、複数グループの複数のヒータに対して共通となっているため、同時に駆動するヒータの数によって、共通の配線での電圧降下量が異なる。このような電圧降下量の変動に対して、各ヒータへの投入エネルギーを一定化するために、従来は、電圧の印加時間により、各ヒータへの投入エネルギーを調整している。
しかしながら、同時駆動のヒータ数が増すと、共通配線を流れる電流量により電圧降下量が増加し、ヒータに印加される電圧が減少してしまう。その結果、それを補うために、ヒータ駆動時の電圧印加時間を増加せざるを得ず、高速にヒータを駆動することが困難になるという問題がある。
【００２０】
このようなヒータへの投入エネルギー変動による問題を解決する方法として、例えば、特許文献１は定電流で記録素子を駆動する方式を提案している。
【００２１】
図１７は、特許文献１に開示されたヒータ駆動回路を示す図である。
【００２２】
この構成では、記録素子毎（Ｒ１〜Ｒｎ）に設けられた定電流源（Ｔｒ１４〜（ｎ＋１３））とスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑｎ）を用いて、記録素子（Ｒ１〜Ｒｎ）を定電流により駆動している。
【特許文献１】特開２００１−１９１５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、特許文献１に開示された定電流駆動の場合、スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑｎ）以外に記録素子と同数のトランジスタが必要となるため、従来の駆動方式に比べ著しくヒータ基板の面積が増大し、ヒータ基板のコストがアップするという問題がある。
【００２４】
また、ヒータへの投入エネルギーの安定化のためには、複数の定電流源の間で出力電流が一定であることが求められるが、定電流源の数が増えるほど、これら定電流源間の出力電流のバラツキが増えるという問題も生じる。特に、記録装置の記録の高速化や高精細化により、著しくヒータ数の増加したヘッド基板において、複数の定電流源間での出力電流のバラツキ量を低減することは困難である。
【００２５】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、各記録素子に定電流を供給して記録素子を駆動する定電流駆動方式を採用しながらも、基板サイズの小型化を達成でき、高速に記録素子を駆動することができる記録ヘッド用基板と、その記録ヘッド用基板を用いた記録ヘッドと、その記録ヘッドを組み込んだヘッドカートリッジ、及び、その記録ヘッドを用いた記録装置とを提供することを目的としている。
【００２６】
この小型化のため、上述した従来技術の課題を克服した駆動回路をヘッド基板上に最適配置する。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記目的を達成するため本発明の記録ヘッド基板は以下のように構成されている。
【００２８】
即ち、基板上に備えられた複数の記録素子に前記複数の記録素子に対応した複数のスイッチング素子を介して定電流を流すことにより、前記複数の記録素子を駆動する駆動方法を採用した記録ヘッド用基板であって、前記基板の長手方向に前記複数の記録素子と前記複数のスイッチング素子とを配列し、前記基板の端部であり、かつ前記複数の記録素子の配置位置とは異なる側の基板端部位置に、前記基板の長手方向に前記複数の記録素子を駆動するために用いる駆動信号や制御信号を入力する複数の端子を配列し、前記定電流を流すための定電流源を、前記複数のスイッチング素子とが配列された領域よりも前記複数の端子が配置された領域に近い位置に配置することを特徴とする。
【００２９】
さらに、前記複数のスイッチング素子の駆動を制御する制御回路を備え、前記制御回路よりも前記複数の端子が配置された領域に近接した位置に、前記定電流源を配置することが望ましい。
【００３０】
このような構成で、前記定電流源が複数個備えられている場合、前記複数個の定電流源を等間隔で前記基板の長手方向に配置すると良い。
【００３１】
或いは、前記定電流源が複数個備えられている場合、前記複数個の定電流源は前記基板の長手方向に配置され、かつその配置が前記基板の中央部に集中するようになっていると良い。
【００３２】
また別の態様として、基板上に備えられた複数の記録素子に前記複数の記録素子に対応した複数のスイッチング素子を介して定電流を流すことにより、前記複数の記録素子を駆動する駆動方法を採用した記録ヘッド用基板であって、前記基板の長手方向に前記複数の記録素子と前記複数のスイッチング素子とを配列し、前記基板の端部であり、かつ前記複数の記録素子の配置位置とは異なる側の基板の端部位置に、前記基板の長手方向に前記複数の記録素子を駆動するために用いる駆動信号や制御信号を入力する複数の端子を配列し、前記定電流を流すための複数の定電流源を夫々を、前記複数の端子各々の間の領域に配置することを特徴とする記録ヘッド用基板を備えても良い。
【００３３】
以上のような構成で、前記駆動信号や前記制御信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子のオン／オフを制御する制御回路をさらに前記基板の長手方向に配置するようにしても良い。
【００３４】
また他の発明によれば、上記構成の記録ヘッド用基板を用いた記録ヘッドを備える。
【００３５】
この記録ヘッドはインクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドであることが望ましい。
【００３６】
さらに他の発明によれば、上記インクジェット記録ヘッドとその記録ヘッドに供給するためのインクを保持するインクタンクを一体的に備えたヘッドカートリッジを備える。
【００３７】
またさらに他の発明によれば、上記構成のインクジェット記録ヘッド又はヘッドカートリッジを用いてインクを記録媒体に吐出して記録を行う記録装置を備える。
【発明の効果】
【００３８】
従って本発明によれば、基板面積を有効に用いることができるのみならず、基板上において、記録素子、スイッチング素子、定電流源、パッド間の配線長を短くすることができるので、ヘッド基板サイズを大きく増大させることなく高速でかつ安定した記録が可能な定電流駆動方式を用いたヘッド基板を提供することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について、さらに具体的かつ詳細に説明する。
【００４０】
なお、この明細書において、「記録」（「プリント」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。
【００４１】
また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。
【００４２】
さらに、「インク」（「液体」と言う場合もある）とは、上記「記録（プリント）」の定義と同様広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を表すものとする。
【００４３】
またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口ないしこれに連通する液路およびインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。
【００４４】
以下に用いる記録ヘッド用基板（ヘッド基板）とは、シリコン半導体からなる単なる基体を指し示すものではなく、各素子や配線等が設けられた構成を差し示すものである。
【００４５】
さらに、基板上とは、単に素子基板の上を指し示すだけでなく、素子基板の表面、表面近傍の素子基板内部側をも示すものである。また、本発明でいう「作り込み」とは、別体の各素子を単に基体表面上に別体として配置することを指し示している言葉ではなく、各素子を半導体回路の製造工程等によって素子板上に一体的に形成、製造することを示すものである。
【００４６】
また、本発明における「定電流」および「定電流源」とは、同時駆動される記録素子数の変動などによらず記録素子に与えられる所定の一定電流およびこの電流を記録素子に与える電流源のことを意味するものである。そして、一定とすべき電流値自体は、所定の電流値に変更設定される場合をも含んだ意味である。
【００４７】
＜インクジェット記録装置の説明（図１）＞
図１は本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録装置の概観図である。図１において、リードスクリュー５００５は、キャリッジモータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５００９〜５０１１を介して回転する。キャリッジＨＣは、リードスクリュー５００４の螺旋溝５００５に対して係合するピン（不図示）を有し、リードスクリュー５００４の回転に伴って、ガイドレール５００３に支持されて矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。このキャリッジＨＣには、インクジェットカートリッジＩＪＣが搭載されている。インクジェットカートリッジＩＪＣは、インクジェット記録ヘッドＩＪＨ（以下、記録ヘッドという）及び記録用のインクを貯蔵するインクタンクＩＴを具備する。
【００４８】
インクジェットカートリッジＩＪＣは記録ヘッドＩＪＨとインクタンクＩＴとを一体化した構成となっている。
【００４９】
５００２は紙押え板であり、キャリッジの移動方向に亙って紙をプラテン５０００に対して押圧する。プラテン５０００は不図示の搬送モータにより回転し、記録紙Ｐを搬送する。５００７，５００８はフォトセンサで、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５０１３の回転方向切り換え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を支持する部材である。また、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にこれらが支持されている。ブレードは、この形態でなく周知のクリーニングブレードが本例に適用できることは言うまでもない。又、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り換え等の公知の伝達手段で移動制御される。
【００５０】
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の領域に来た時にリードスクリュー５００４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、本例にはいずれも適用できる。
【００５１】
図２はインクジェットカートリッジＩＪＣの詳細な構成を示す外観斜視図である。
【００５２】
図２に示されているように、インクジェットカートリッジＩＪＣはブラックインクを吐出するカートリッジＩＪＣＫとシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）の３色のカラーインクを吐出するカートリッジＩＪＣＣから構成されており、これら２つのカートリッジは互いに対して分離可能であり、夫々独立にキャリッジＨＣと脱着可能である。
【００５３】
カートリッジＩＪＣＫはブラックインクを貯留するインクタンクＩＴＫとブラックインクを吐出して記録する記録ヘッドＩＪＨＫとから成り立っているが、これらは一体型の構成となっている。同様に、カートリッジＩＪＣＣはシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）の３色のカラーインクを貯留するインクタンクＩＴＣとこれらカラーインクを吐出して記録する記録ヘッドＩＪＨＣとから成り立っているが、これらは一体型の構成となっている。なお、この実施例ではインクタンク内にインクが充填されているカートリッジとなっている。
【００５４】
また、カートリッジＩＪＣＫやＩＪＣＣは一体型のみならず、インクタンクと記録ヘッドとが分離する構成のものを用いることもできる。
【００５５】
記録ヘッドＩＪＨは記録ヘッドＩＪＨＫと記録ヘッドＩＪＨＣとをまとめて言及するときに用いる。
【００５６】
さらに、図２から明らかなように、ブラックインクを吐出するノズル列、シアンインクを吐出するノズル列、マゼンタインクを吐出するノズル列、イエロインクを吐出するノズル列はキャリッジ移動方向に並んで配置され、ノズルの配列方向はキャリッジ移動方向とは交差する方向となっている。
【００５７】
図３はインクを吐出する記録ヘッドの立体的な構造の一部を示す斜視図である。
【００５８】
図３では、シアン（Ｃ）インクが供給されてインク液滴を吐出するノズル２つを例示しているが、ノズル数は通常これよりもはるかに多いものであり、また、その構造は別の色のインクに対しても同様である。
【００５９】
記録ヘッドＩＪＨＣには、シアン（Ｃ）インクを供給するインクチャネル２Ｃ、マゼンタ（Ｍ）インクを供給するインクチャネル（不図示）、イエロ（Ｙ）インクを供給するインクチャネル（不図示）があり、インクタンクＩＴＣからは夫々のインクチャネルに夫々のインクを供給する供給路（不図示）が備えられている。
【００６０】
特に、図３からはインクタンクＩＴＣから供給されるシアン（Ｃ）インクの流れが明らかになる。
【００６１】
図３に示されるように、インク流路３０１Ｃが電気熱変換体（ヒータ）４０１に対応して設けられており、このインク流路を経てＣインクは、基板上に設けられた電気熱変換体（ヒータ）４０１まで導かれる。そして、電気熱変換体（ヒータ）４０１に対して後述する回路を通して通電されると、電気熱変換体（ヒータ）４０１上にあるインクに熱が与えられ、インクが沸騰し、その結果、生じた泡によって吐出口３０２Ｃからインク液滴９００Ｃが吐出される。
【００６２】
図示の構成は、インクの吐出口３０２Ｃ、インクチャネル２Ｃ、インク流路３０１Ｃが直線上に配置される構成であるが、吐出口３０２が電気熱変換体（ヒータ）４０１と対向する側に設けられる構成とする、所謂サイドシュータ型の構成でも良い。
【００６３】
なお、図３において、１は後で詳述する電気熱変換体やこれを駆動する種々の回路、メモリ、キャリッジＨＣとの電気的接点となる種々のパッド、種々の信号線が形成される記録ヘッド用基板（以下、ヘッド基板という）である。
【００６４】
また、１つの電気熱変換体（ヒータ）及びこれを駆動するＭＯＳ−ＦＥＴをまとめて記録素子といい、複数の記録素子を総称して記録素子部という。
【００６５】
図３では複数のカラーインクの内、１色のインク（シアンインク）を吐出する記録ヘッドＩＪＨＣの立体的な構造を示したが、他の色のインクを吐出する記録ヘッドも同様な構造をしている。
【００６６】
次に、上述した記録装置の記録制御を実行するための制御構成について説明する。
【００６７】
図４は記録装置の制御回路の構成を示すブロック図である。
【００６８】
図４において、１７００は記録信号を入力するインタフェース、１７０１はＭＰＵ、１７０２はＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムを格納するＲＯＭ、１７０３は各種データ（上記記録信号や記録ヘッドに供給される記録データ等）を保存しておくＤＲＡＭである。１７０４は記録ヘッドＩＪＨに対する記録データの供給制御を行うゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）であり、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。
【００６９】
さらに、１７０９は記録紙Ｐを搬送するための搬送モータ（図１では不図示）１７０６は搬送モータ１７０９を駆動するためのモータドライバ、１７０７はキャリッジモータ１７１０を駆動するためのモータドライバ、１７０５は記録ヘッドＩＪＨを駆動するためのヘッドドライバである。
【００７０】
上記制御構成の動作を説明すると、インタフェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１との間で記録信号がプリント用の記録データに変換される。そして、モータドライバ１７０６、１７０７が駆動されると共に、キャリッジＨＣに送られた記録データに従って記録ヘッドＩＪＨが駆動され、記録紙Ｐ上への画像記録が行われる。
【００７１】
なお、この実施例では、図２に示すような構成の記録ヘッドを用い、キャリッジ各走査において、記録ヘッドＩＪＨＫによる記録と記録ヘッドＩＪＨＣによる記録とが重ならないように制御する。カラー記録の場合、各走査毎に記録ヘッドＩＪＨＫと記録ヘッドＩＪＨＣとを交互に駆動する。例えば、キャリッジが往復走査する場合に、往路走査において記録ヘッドＩＪＨＫを駆動し、復路走査において記録ヘッドＩＪＨＣを駆動するように制御する。記録ヘッドの駆動制御はこのような制御のみならず、記録動作は往路走査のみで行い記録紙Ｐの搬送を行わずに２回の往路走査で記録ヘッドＩＪＨＫと記録ヘッドＩＪＨＣを夫々駆動するなどの他の制御を行っても良い。
【００７２】
次に、記録ヘッドＩＪＨに実装されるヘッド基板の構成とその動作について説明する。
【００７３】
図５は記録ヘッドＩＪＨに作り込まれたヒータ駆動回路を形成するヘッド基板の構成例を示す図である。
【００７４】
なお、図５において、既に従来例の図１４において説明したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付し、その説明を省略する。また、図５に示す構成においても、従来例と同様に（ｍ×ｘ）個のヒータとスイッチング素子（ＭＯＳトランジスタ）が、夫々ｘ個のヒータとスイッチング素子とからなるｍ個のグループに分割され、同時には各グループが１つずつのヒータが選択駆動される時分割駆動方式を採用した例を示している。
【００７５】
図５において、１０３−１〜１０３−ｍは定電流源群、１０５は基準電流回路である。
【００７６】
ヒータ駆動回路は、図５に示すように、各グループ毎にヒータに電流を供給するための定電流源１０３−１〜１０３−ｍが接続される。
【００７７】
例えば、グループ１１００−１では、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘ各々に直列接続されたＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１のソース側端子は共通接続され、各グループのヒータの一端も共通接続されており、そのグループに対し定電流源１０３−１が接続される。また、電源配線１０８は各ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘに共通接続端に接続されている。
【００７８】
ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘの駆動用スイッチであるＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘは電源配線１０８とグランド（ＧＮＤ）の間にそれぞれ直列に接続されている。また、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘに所定電流を流すための定電流源群の１つである高耐電圧ＭＯＳトランジスタ１０３−１は、ＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘとグランド（ＧＮＤ）の間に共通のスイッチとして直列に１個接続されている。なお、この実施例では、ＭＯＳトランジスタ（定電流源）１０３をその飽和領域で動作させることで所定電流を流せる構成としている。
【００７９】
なお、他のグループ１１００−２〜１１００−ｍの構成もグループ１１００−１と同様である。
【００８０】
従って、このヒータ駆動回路を全体として見ると、電源配線１０８側からヒータ１１０１−１１〜１１０１−ｍｘ、スイッチとして機能するＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−ｍｘ、定電流源群１０３−１〜１０３−ｍ、グラウンド配線の順に直列に接続されている。そして、定電流源群１０３−１〜１０３−ｍ各々が、対応するブロックの共通接続端に定電流を出力する。なお、その出力電流値の大きさは基準電流回路１０５からの制御信号により調節される。
【００８１】
次に、以上の回路構成のヒータ駆動回路の動作について説明する。
【００８２】
なお、この動作はｍ個のグループについて共通であるので、ここでは、ｘ個のヒータで構成される１グループ分について説明する。
【００８３】
図６は、図５に示したヒータ駆動回路の１つのグループの構成を抜き出して示した回路図である。
【００８４】
図６において、既に従来例の図１４や図５において説明したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付し、その説明を省略する。
【００８５】
また、図６において、ＶＧ１、ＶＧ２、……、ＶＧ（ｘ−１）、ＶＧｘは、スイッチング用のＭＯＳトランジスタ１１０２−１１、１１０２−１２、……、１１０２−１（ｘ−１）、１１０２−１ｘのゲートに印加される制御回路１１０５から出力される制御信号を表し、Ｉｈ１、Ｉｈ２、……、Ｉｈ（ｘ−１）、Ｉｈｘは、ヒータ１１０１−１１、１１０１−１２、……、１１０１−１（ｘ−１）、１１０１−１ｘを流れる電流を表し、ＶＣは基準電流回路１０５からの制御信号を表している。
【００８６】
スイッチング用のＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘは、ここでは簡単のために、理想的にドレインとソースとの２端子スイッチとして動作すると考え、ＶＧｉ（ｉ＝１，ｘ）の信号レベルが“Ｈ”であれば、そのスイッチはオン（ドレイン−ソース間が短絡）となり、“Ｌ”であればオフ（ドレイン−ソース間が開放）するものとして説明する。また、定電流源１０３−１は、その端子間にある電圧が印加されると制御信号ＶＣにより設定された一定電流をその端子間に（図においては上から下方向へ）出力するものとする。
【００８７】
図７は制御信号（ＶＧｉ）とその制御信号に応じてヒータに流れる電流（Ｉｈｉ）の波形を示す図である。
【００８８】
例えば、制御信号ＶＧ１に関して言えば、時刻ｔ１までの期間では“Ｌ”であり、定電流源１０３−１の出力とヒータ１１０１−１１は遮断されており、そのヒータには電流が流れない。しかしながら、時刻ｔ１からｔ２までの期間では“Ｈ”になり、定電流源であるＭＯＳトランジスタ１１０２−１１のソース−ドレイン間が通電し、定電流源１０３−１からの出力電流がそのヒータに流れる。その後、時刻ｔ２からは再び“Ｌ”となり、ヒータへの電流が遮断される。
【００８９】
制御信号ＶＧ２、……、ＶＧｘについても同様である。
【００９０】
なお、ヒータへの電流の投入時間は制御信号ＶＧｉにより制御され、ヒータへの投入電流Ｉｈｉの大きさは定電流源１０３−１への制御信号ＶＣにより制御される。
【００９１】
このように、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間に、ヒータ１１０１−１１に電流が流れると、そのヒータ上面のインクは加熱・発泡し、その結果、対応するノズルからインクが吐出し、インクドットが記録される。
【００９２】
以下同様にして、図７に示すタイミングチャートに示す信号に従って、順次、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘへ電流が流れ、その結果、加熱されたインクの吐出によるインクドットの記録と、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘへの電流投入の停止が行われる。
【００９３】
以上の構成により、基準電流回路１０５により定電流源１０３−１の出力電流値が設定され、その設定された出力電流はＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘにより所望の時間、ヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘに流れる。
【００９４】
なお、実際の動作では、ＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘがオンの時はソース−ドレイン間に抵抗が存在するが、この抵抗における電圧降下分に対し十分に高い電源電圧を設定することで、定電流源の出力電流がそのままヒータに流れ、オン抵抗が存在しない場合と実質的に何ら変わらない動作が実現される。
【００９５】
以下、以上の回路構成と動作を行うヒータ駆動回路を形成した本発明に従うヘッド基板の回路レイアウト構成について説明する。
【実施例１】
【００９６】
図８は本発明の実施例１に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。
【００９７】
図８は図５に示したヒータ駆動回路（等価回路）の中のヒータ、トランジスタ、制御回路、定電流源といった各素子について、ヘッド基板上での実体配置を示すためのレイアウト構成の一例である。従って、図８においても、図５で言及した構成要素に対応する配置領域には同じ参照番号を付している。また、本発明に従うヘッド基板は矩形の基板であり、その基板には短辺と長辺とがある。そして、ヘッド基板の長辺に沿った方向（長手方向）にヒータやスイッチング用のトランジスタなどを配列している。
【００９８】
例えば、グループ１１００−１にはヒータ１１０１−１１〜１１０１−１ｘを有するヒータ群とスイッチング用のＭＯＳトランジスタ１１０２−１１〜１１０２−１ｘを有するトランジスタ群が形成されている。同様にグループ１１００−ｍにはヒータ１１０１−ｍ１〜１１０１−ｍｘのヒータ群とＭＯＳトランジスタ１１０２−ｍ１〜１１０２−ｍｘのトランジスタ群が形成されている。また、ｍ個のグループ各々に対応して、グループ毎に所定電流を供給するｍ個の定電流源１０３−１〜１０３−ｍで構成される定電流源群１０３が配置されている。
【００９９】
また、制御回路１１０５も各グループに属するヒータとＭＯＳトランジスタとに対応してｍ個のグループ１１０５−１〜１１０５−ｍに分割されて形成される。
【０１００】
さらに、各グループのヒータに所定電流を供給する定電流源１０３−１〜１０３−ｍの配置間隔は、ｘ個つづのヒータとＭＯＳトランジスタとで構成されるｍ個のグループ１１００−１〜１１００−ｍの配列の配置間隔と実質的に等しくなっており、各グループに対応して配置されている。
【０１０１】
なお、この実施例に従うヘッド基板には、ＶＨコンタクトなど種々のコンタクトやキャリッジとの電気的接点となるパッド１０６、１０７などを含む入出力パッド群１５０１が、ヘッド基板の長辺に沿った方向に配列されている。
【０１０２】
また、図９は図８に示したヘッド基板の電源配線部分のレイアウトを示す図である。
【０１０３】
なお、図８及び図９に示したヘッド基板を用いたインクジェット記録ヘッドの部分構成断面図は図３に示すような構成になる。
【０１０４】
図９おいて、図８に示した要素は全て破線で描かれており、この基板は多層構造となっているので、図示される電源配線の下層に位置する。
【０１０５】
図９に示されるように、電源配線１０８は電源側のパッド１０６に接続され各グループ１１００−１〜１１００−ｍのヒータ群１１０１にＶＨコンタクトを介して接続される。配線５０−１〜５０−ｍ夫々によって定電流源群１０３の出力側の端子とＭＯＳトランジスタ群１１０２のソース側端子がそれぞれ接続される。定電流源群１０３のグランド（ＧＮＤ）側端子はヘッド基板の長手方向に延在した配線１０９を介してＧＮＤパッド１０７に接続される。
【０１０６】
図８と図９とから分かるように、この実施例に従うヘッド基板では、ヒータ群１１０１の配列と入出力パッド群１５０１の配列とは、そのヘッド基板の長辺側端部近傍の２箇所夫々で、互いに対して実質的に平行に配置される。ヘッド基板の端部からヒータ群１１０１、ＭＯＳトランジスタ群１１０２、制御回路１１０５の順に配置され、定電流源１０３は制御回路１１０５と入出力パッド群１５０１との間に配置される。
【０１０７】
さて、ヒータによりインクを加熱発泡しノズルから吐出させるのに、１つのヒータあたり数１０ｍＡから１００ｍＡ程度の電流を投入する必要がある。従って、効率的な電力消費のためには、この電流によるヒータ以外でヒータに直列に接続される配線での電力損失(power loss)や発熱を極力少なくする必要がある。
【０１０８】
この実施例によれば、ヒータとパッドが平行して配置されるヘッド基板のレイアウト構成において、定電流源をスイッチング素子（ＭＯＳトランジスタ）とパッドの間に配置しているので、ヒータ、スイッチング素子、定電流源、パッドの各素子間やパッドを接続する配線を最短にすることができ、配線による電力損失を最小にすることができる。
【０１０９】
さらに、各グループの定電流源は、ヒータ、スイッチング用ＭＯＳトランジスタ、制御回路とともに、同じグループ位置に配置されているので、これらの素子間での配線の長さを、各グループ間で実質的に等しくできる。これにより、各グループ間での特性のばらつきを抑制することができる。
【０１１０】
またさらに、図５と図８〜図９から理解されるように、定電流源はＭＯＳトランジスタ群に電流を流すため回路でありながら、制御回路よりも入出力パッドにより近接した位置に配置されている。これにより、複数のグループにより共用されるパッドから定電流源までの配線の長さを短くして、回路駆動時の動作ばらつきの要因を低減している。
【実施例２】
【０１１１】
図１０は本発明の実施例２に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。
【０１１２】
図１０は図５に示したヒータ駆動回路を実現するレイアウト構成の一例である。また、図１１は図１０に示したヘッド基板の電源配線のレイアウトを示す図である。
【０１１３】
なお、図１０〜図１１においても、図５、図８、図９で言及したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付している。
【０１１４】
実施例１で説明した図８〜図９とこの実施例の図１０〜図１１とを比較すると分かるように、この実施例では、定電流源群１０３の配置を基板の中央部に集中させ、その配置間隔がヒータ群１１０１の配列の配置間隔に比べ短くしている。
【０１１５】
従ってこの実施例に従えば、各定電流源の相互の距離が短縮されるため、半導体製造工程上のバラツキからくる各定電流源の出力電流の相対的な電流誤差を減少させることができる。また、ＧＮＤパッド１０７から定電流源を構成するＭＯＳトランジスタのソースまでの配線長をより短くすることができ、その配線抵抗のバラツキの絶対値が小さくなり同様に出力電流の相対的な誤差を小さくすることができる。
【実施例３】
【０１１６】
図１２は本発明の実施例３に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。
【０１１７】
図１３は図５に示したヒータ駆動回路を実現するレイアウト構成の一例である。また、図１３は図１２に示したヘッド基板の電源配線のレイアウトを示す図である。
【０１１８】
なお、図１２〜図１３においても、図５、図８、図９で言及したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付している。
【０１１９】
実施例１で説明した図８〜図９とこの実施例の図１２〜図１３とを比較すると分かるように、この実施例では、定電流源群１０３を構成する各定電流源１０３−１〜１０３−ｍが入出力パッド群１０６、１０７などの間に配置されるようにしている。
【０１２０】
本発明で考慮しているインクジェット記録ヘッドでは、なるべく多くのヒータを配置し同時駆動ヒータ数を増すことで記録の高速化を図っている。このためヒータ基板は一般にヒータ配列方向に細長い形状になっている。従って、ヒータ配列方向に入出力パッドを配置した構成のヘッド基板では、入出力パッドの配列間隔がパッドサイズに比べ十分長く、パッドとパッドの間に十分な空間が生みだされる。
【０１２１】
従って、この実施例では、この空間に定電流源を配置することにより、基板上の空間を有効に利用し、結果として基板サイズが大きくならないようにしている。さらに、この実施例によれば、ヒータ配列と直行する方向（ヘッド基板の短手方向）を縮小することができ、ヘッド基板のコストを下げることに貢献する。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の代表的な実施形態であるインクジェット記録装置のキャリッジ周辺部の構成の概要を示す外観斜視図である。
【図２】インクジェットカートリッジＩＪＣの詳細な構成を示す外観斜視図である。
【図３】インクを吐出する記録ヘッドＩＪＨの一部の立体的な構造を示す斜視図である。
【図４】図１に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。
【図５】記録ヘッドＩＪＨに搭載したヒータ駆動回路を形成するヘッド基板の構成例を示す図である。
【図６】図５に示したヒータ駆動回路の１ブロックの構成を示す回路図である。
【図７】制御信号（ＶＧｉ）とその制御信号に応じてヒータに流れる電流（Ｉｈｉ）の波形を示す図である。
【図８】本発明の実施例１に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。
【図９】図８に示したヘッド基板の電源配線のレイアウトを示す図である。
【図１０】本発明の実施例２に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。
【図１１】図１０に示したヘッド基板の電源配線のレイアウトを示す図である。
【図１２】本発明の実施例３に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。
【図１３】図１０に示したヘッド基板の電源配線のレイアウトを示す図である。
【図１４】従来のインクジェット記録ヘッドに搭載したヒータ駆動回路の構成例を示す図である。
【図１５】図１４に示すヒータ駆動回路の各ブロックのヒータを通電駆動するタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１６】図１４に示す電源パッド１１０３からブロック１１００−１〜１１００−ｍに接続される電源配線のレイアウトを示した図である。
【図１７】従来技術に従うヒータ駆動回路を示す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１０３ 定電流源群
１０３−１〜１０３−ｍ 定電流源
１０５ 基準電流回路
１１０１−１１〜１１０１ｍｘ ヒータ
１１０２−１１〜１１０２ｍｘ ＭＯＳトランジスタ
１１０５ 制御回路
ＩＪＨ 記録ヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に備えられた複数の記録素子に前記複数の記録素子に対応した複数のスイッチング素子を介して定電流を流すことにより、前記複数の記録素子を駆動する駆動方法を採用した記録ヘッド用基板であって、
前記基板の長手方向に前記複数の記録素子と前記複数のスイッチング素子とを配列し、
前記基板の端部であり、かつ前記複数の記録素子の配置位置とは異なる側の基板端部位置に、前記基板の長手方向に前記複数の記録素子を駆動するために用いる駆動信号や制御信号を入力する複数の端子を配列し、
前記定電流を流すための定電流源を、前記複数のスイッチング素子とが配列された領域よりも前記複数の端子が配置された領域に近い位置に配置することを特徴とする記録ヘッド用基板。
【請求項２】
前記複数のスイッチング素子の駆動を制御する制御回路をさらに有し、
前記制御回路よりも前記複数の端子が配置された領域に近接した位置に、前記定電流源を配置することを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド用基板。
【請求項３】
前記定電流源は複数個備えられており、
前記複数個の定電流源が等間隔で前記基板の長手方向に配置されることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド用基板。
【請求項４】
前記定電流源は複数個備えられており、
前記複数個の定電流源が前記基板の長手方向に配置され、
該配置は前記基板の中央部に集中するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド用基板。
【請求項５】
基板上に備えられた複数の記録素子に前記複数の記録素子に対応した複数のスイッチング素子を介して定電流を流すことにより、前記複数の記録素子を駆動する駆動方法を採用した記録ヘッド用基板であって、
前記基板の長手方向に前記複数の記録素子と前記複数のスイッチング素子とを配列し、
前記基板の端部であり、かつ前記複数の記録素子の配置位置とは異なる側の基板の端部位置に、前記基板の長手方向に前記複数の記録素子を駆動するために用いる駆動信号や制御信号を入力する複数の端子を配列し、
前記定電流を流すための複数の定電流源を夫々を、前記複数の端子各々の間の領域に配置することを特徴とする記録ヘッド用基板。
【請求項６】
前記駆動信号や前記制御信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子のオン／オフを制御する制御回路を前記基板の長手方向に配置することを特徴とする請求項５に記載の記録ヘッド用基板。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の記録ヘッド用基板を用いた記録ヘッド。
【請求項８】
前記記録ヘッドはインクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドであることを特徴とする請求項７に記載の記録ヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載のインクジェット記録ヘッドに供給するためのインクを保持するインクタンクを一体的に備えたことを特徴とするヘッドカートリッジ。
【請求項１０】
請求項８に記載のインクジェット記録ヘッド又は請求項９に記載のヘッドカートリッジを用いてインクを記録媒体に吐出して記録を行う記録装置。
【請求項１】
基板上に備えられた複数の記録素子に前記複数の記録素子に対応した複数のスイッチング素子を介して定電流を流すことにより、前記複数の記録素子を駆動する駆動方法を採用した記録ヘッド用基板であって、
前記基板の長手方向に前記複数の記録素子と前記複数のスイッチング素子とを配列し、
前記基板の端部であり、かつ前記複数の記録素子の配置位置とは異なる側の基板端部位置に、前記基板の長手方向に前記複数の記録素子を駆動するために用いる駆動信号や制御信号を入力する複数の端子を配列し、
前記定電流を流すための定電流源を、前記複数のスイッチング素子とが配列された領域よりも前記複数の端子が配置された領域に近い位置に配置することを特徴とする記録ヘッド用基板。
【請求項２】
前記複数のスイッチング素子の駆動を制御する制御回路をさらに有し、
前記制御回路よりも前記複数の端子が配置された領域に近接した位置に、前記定電流源を配置することを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド用基板。
【請求項３】
前記定電流源は複数個備えられており、
前記複数個の定電流源が等間隔で前記基板の長手方向に配置されることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド用基板。
【請求項４】
前記定電流源は複数個備えられており、
前記複数個の定電流源が前記基板の長手方向に配置され、
該配置は前記基板の中央部に集中するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド用基板。
【請求項５】
基板上に備えられた複数の記録素子に前記複数の記録素子に対応した複数のスイッチング素子を介して定電流を流すことにより、前記複数の記録素子を駆動する駆動方法を採用した記録ヘッド用基板であって、
前記基板の長手方向に前記複数の記録素子と前記複数のスイッチング素子とを配列し、
前記基板の端部であり、かつ前記複数の記録素子の配置位置とは異なる側の基板の端部位置に、前記基板の長手方向に前記複数の記録素子を駆動するために用いる駆動信号や制御信号を入力する複数の端子を配列し、
前記定電流を流すための複数の定電流源を夫々を、前記複数の端子各々の間の領域に配置することを特徴とする記録ヘッド用基板。
【請求項６】
前記駆動信号や前記制御信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子のオン／オフを制御する制御回路を前記基板の長手方向に配置することを特徴とする請求項５に記載の記録ヘッド用基板。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の記録ヘッド用基板を用いた記録ヘッド。
【請求項８】
前記記録ヘッドはインクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドであることを特徴とする請求項７に記載の記録ヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載のインクジェット記録ヘッドに供給するためのインクを保持するインクタンクを一体的に備えたことを特徴とするヘッドカートリッジ。
【請求項１０】
請求項８に記載のインクジェット記録ヘッド又は請求項９に記載のヘッドカートリッジを用いてインクを記録媒体に吐出して記録を行う記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−７７６２（Ｐ２００６−７７６２Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５４１４２（Ｐ２００５−１５４１４２）
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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