JP2001171116A - 記録ヘッドおよび該記録ヘッドを用いた記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でヒータから発生する発熱量を温
度変化に関わらずほぼ一定にする。 【解決手段】 ヒータ３０１と、ヒータを駆動するＭＯ
Ｓトランジスタ３０２と、送信された記録信号に従っ
て、ＭＯＳトランジスタのゲートに印加する電圧を切り
替える論理回路１１１と、補正回路１１７とを備えてお
り、補正回路１１７は、ＭＯＳトランジスタ３０２と同
じ温度特性を有するＭＯＳトランジスタ１１９を含み、
記録ヘッド内の温度上昇に応じて、ＭＯＳトランジスタ
３０２の電流駆動力がほぼ一定となるように、電源ライ
ン１１６の電圧を上昇させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は記録ヘッドおよびそ
の記録ヘッドを用いた記録装置に関し、特に、熱エネル
ギーを利用して記録媒体に記録を行う記録ヘッドおよび
その記録ヘッドを用いる記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばワードプロセッサ、パーソナルコ
ンピュータ、ファクシミリ等に於ける情報出力装置とし
て、所望される文字や画像等の情報を用紙やフィルム等
シート状の記録媒体に記録を行うプリンタがある。

【０００３】プリンタの記録方式としては様々な方式が
知られているが、用紙等の記録媒体に非接触記録が可能
である、カラー化が容易である、静粛性に富む、等の理
由でインクジェット方式が近年特に注目されている。イ
ンクジェット方式としては、熱エネルギーを利用する方
式と、圧電（ピエゾ）素子を利用する方式とがある。

【０００４】従来の熱エネルギーを利用するインクジェ
ット方式に従う記録装置に搭載される記録ヘッドの電気
熱変換素子（ヒータ）とその駆動回路は、半導体製造プ
ロセスによって同一基板上に形成されており、その一般
的な回路構成は、図３に示すようなものである。

【０００５】図３において、３０１は熱エネルギーを発
生する為の電気熱変換素子（ヒータ）、３０２はヒータ
３０１に所望の電流を供給する為のパワートランジス
タ、３０４は各ヒータ３０１に電流を供給し記録ヘッド
のノズルからインクを吐出するか否かの画像データを一
時的に格納するシフトレジスタ、３０６はヒータ３０１
をＯＮ／ＯＦＦさせる画像データ（ＤＡＴＡ）をシリア
ルに入力する画像データ入力端子、３０７はシフトレジ
スタ３０４に設けられた転送クロック（ＣＬＫ）を入力
する入力端子、３０３は各ヒータ３０１に対する画像デ
ータ（ＤＡＴＡ）を各ヒータごとに記憶保持する為のラ
ッチ回路、３０８はラッチ回路３０３にラッチのタイミ
ング信号（ＬＴ）を入力するラッチ信号入力端子、３０
９はヒータ３０１に電流を流すタイミングを決定するス
イッチ、３０５はヒータに所定の電圧を印加し電流を供
給する為の電源ライン、３１０はヒータ３０１およびパ
ワートランジスタ３０２を流れた電流が流れ込むＧＮＤ
ラインである。

【０００６】図３に示したようなヒータに所望の電流を
供給する為のパワートランジスタ３０２としてＭＯＳ電
界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いた場合は、図３に
示すように、スイッチ３０９とパワートランジスタ３０
２との間に電圧変換部３１１を設け、ラッチ３０３から
出力されるデジタル信号の電圧振幅をさらに高い電圧振
幅に変換してパワートランジスタ３０２のゲートに印加
し、パワートランジスタの駆動力を増大させることが望
ましい。このようにパワートランジスタの駆動力を増大
させることで駆動回路におけるパワートランジスタが占
有する面積を小さくすることができ、これによって回路
全体の小型化に貢献する。また、図３において、３１２
は電圧変換部３１１に電圧を印加する為の電源ラインで
ある。

【０００７】図４は、図３に示した記録ヘッドの駆動回
路を駆動する為の各種信号のタイミングチャートであ
り、次に、この図を参照して図３に示した記録ヘッドの
駆動回路の動作について説明する。

【０００８】転送クロック入力端子３０７には、シフト
レジスタ３０４に格納される画像データのビット数分の
転送クロック（ＣＬＫ）が入力される。ここでは、シフ
トレジスタ３０４へのデータ転送が、転送クロック（Ｃ
ＬＫ）の立ち上がりのタイミングに同期して行われるも
のとし、各ヒータ３０１のＯＮ／ＯＦＦさせるための画
像データ（ＤＡＴＡ）が画像データ入力端子３０６から
入力される。

【０００９】ここで、シフトレジスタ３０４に格納され
る画像データのビット数とヒータ３０１および電流駆動
用のパワートランジスタ３０２の数とは同じであるか
ら、ヒータ３０１の数の分だけ転送クロック（ＣＬＫ）
のパルスを入力して画像データ（ＤＡＴＡ）をシフトレ
ジスタ３０４に転送した後、ラッチ信号入力端子３０８
にラッチ信号（ＬＴ）を与えて各ヒータ３０１に対応し
た画像データをラッチ回路３０３に保持する。

【００１０】この後、スイッチ３０９を適当な時間“Ｏ
Ｎ”にするようなパルス信号を印加すれば、スイッチ３
０９がＯＮ状態となっているその長さ（パルス幅）に応
じて、パワートランジスタ３０２およびヒータ３０１に
電源ライン３０５を通って電流が流れ、その電流は再び
ＧＮＤライン３１０へ流れ込む。この時、ヒータ３０１
はインクを吐出するために必要な熱を発生し、画像デー
タ（ＤＡＴＡ）に見合ったインクが記録ヘッドのノズル
から吐出される。

【００１１】ここで、インクを吐出するために必要なエ
ネルギーは、発熱量［Ｔ／Ｓ］×パルス幅［Ｓ］で与え
られる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例で示したように、ＭＯＳトランジスタをパワートラン
ジスタとして用いた記録ヘッドでは、ＭＯＳトランジス
タの電流駆動力が温度によって変化するため、温度が異
なるとヒータの発熱量が変化してしまうという問題点が
あった。インクジェット記録ヘッドでは、一般的に動作
中の記録ヘッドの温度は２０℃から８０℃の間で変化す
る。

【００１３】図５にＭＯＳトランジスタの電流・電圧特
性（実線）と、ヒータの抵抗による負荷線（点線）を示
す。図５には、ヒータを駆動するのに用いられるゲート
長３μｍ、ゲート幅２４００μｍのドレイン領域に電界
緩和領域を持った高耐圧ＭＯＳの特性を示した。図５で
はゲート電圧を５Ｖから１０Ｖまで変化させた時の電流
電圧特性を２０℃、５０℃、８０℃の温度の場合につい
て（ａ）、（ｂ）（ｃ）にそれぞれ示した。

【００１４】さて、図３に示すような記録ヘッドが記録
装置に搭載され、記録動作を実行しインクを吐出する
時、ＭＯＳトランジスタが動作状態となり、ヒータに電
流が流れる。

【００１５】今、ＭＯＳトランジスタ３０２のゲート電
極に印加される電圧およびヒータ３０１に印加される電
圧をいずれも８Ｖと設定した場合を例にとって説明す
る。

【００１６】この時、ＭＯＳトランジスタのドレイン−
ソース間にかかる電圧（Ｖop）およびドレイン−ソース
間を流れる電流（Ｉop）は夫々、図５に示したように、
ＭＯＳトランジスタの静特性の曲線と、ヒータ抵抗によ
る負荷線との交点（動作点）となる。ヒータに印加する
電圧をＶHとした場合、インク吐出時にヒータによって
生じるエネルギーは、 （ＶH−Ｖop）×Ｉop …（１） となる。

【００１７】通常ヒータには温度が変化しても抵抗値が
変化しない材料を使用する。これは、例えばＴａＮなど
により実現できる。このため、ヒータの負荷線はいずれ
の温度においても同一である。

【００１８】一方、ＭＯＳトランジスタの電流駆動力は
温度により変化し、温度が高くなるほど電流駆動力は低
下する特性を持つ。

【００１９】その為、動作点（Ｖ0）は温度が高くなる
ほど高くなり、ヒータによって生じる発熱量は低下す
る。

【００２０】ここで、図５に示した各温度での動作点
（Ｖop）およびヒータの発熱量（Ｑ）は以下の表１のよ
うになる。

【００２１】

【表１】

【００２２】このように従来の記録ヘッドのヒータ駆動
回路では、温度の変化に伴いヒータの発熱量が変化する
ため、これを補償するべく、記録ヘッドの温度を監視
し、その温度に応じて印加パルスの長さ（パルス幅）を
設定する必要がある。

【００２３】従って、記録ヘッドを制御するための信号
およびその発生回路を含む構成が複雑になるという問題
が生じる。

【００２４】本発明は以上のような状況に鑑みてなされ
たものであり、簡単な構成で温度変化の影響を受けない
記録ヘッドおよび該記録ヘッドを用いた記録装置を提供
することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の記録ヘッドは、
上述の目的を達成するために、熱エネルギーを利用して
記録媒体に記録を行う記録ヘッドであって、電気熱変換
素子と、前記電気熱変換素子を駆動するＭＯＳトランジ
スタと、送信された記録信号に従って、前記ＭＯＳトラ
ンジスタのゲートに印加する電圧を切り替える論理回路
と、前記記録ヘッド内の温度上昇に応じて、前記ＭＯＳ
トランジスタの電流駆動力がほぼ一定となるように、前
記ゲートに印加される電圧を上昇させる補正回路とを備
えている。

【００２６】また、本発明によれば、上記の記録ヘッド
を用いて記録を行う記録装置によっても上述の目的が達
成される。

【００２７】すなわち、本発明による記録ヘッドは、ヒ
ータなどの電気熱変換素子と、電気熱変換素子を駆動す
るＭＯＳトランジスタと、送信された記録信号に従っ
て、ＭＯＳトランジスタのゲートに印加する電圧を切り
替える論理回路と、補正回路とを備えており、補正回路
は、記録ヘッド内の温度上昇に応じて、ＭＯＳトランジ
スタの電流駆動力がほぼ一定となるように、ゲートに印
加される電圧を上昇させる。

【００２８】これにより、記録ヘッド内の温度を検出し
て該温度によって駆動パルス幅を変化させる従来の方式
と比べて、簡単な構成で、記録ヘッド内の温度が変化し
ても電気熱変換素子が発生する熱量をほぼ一定とするこ
とができる。

【００２９】従って、記録ヘッドおよび記録装置本体を
より簡単な構成として、装置全体のコストを低下させる
ことができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】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詳細に説明する。

【００３１】なお、本明細書において、「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言うも
のとする。

【００３２】ここで、「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言うものとする。

【００３３】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
得る液体を言うものとする。

【００３４】始めに、以下で説明する本発明の記録ヘッ
ドを用いる記録装置の代表的な全体構成および制御構成
について説明する。

【００３５】＜記録装置の概略説明＞図６は、本発明の
記録ヘッドを用いたインクジェットプリンタＩＪＲＡの
構成の概要を示す外観斜視図である。図６において、駆
動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア
５００９〜５０１１を介して回転するリードスクリュー
５００５の螺旋溝５００４に対して係合するキャリッジ
ＨＣはピン（不図示）を有し、ガイドレール５００３に
支持されて矢印ａ，ｂ方向を往復移動する。キャリッジ
ＨＣには、記録ヘッドＩＪＨとインクタンクＩＴとを内
蔵した一体型インクジェットカートリッジＩＪＣが搭載
されている。

【００３６】５００２は紙押え板であり、キャリッジＨ
Ｃの移動方向に亙って記録用紙Ｐをプラテン５０００に
対して押圧する。５００７，５００８はフォトカプラ
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器である。

【００３７】５０１６は記録ヘッドＩＪＨ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、５０
１５はこのキャップ内を吸引する吸引器で、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。５
０１７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。

【００３８】又、５０２１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機構で移動制御される。

【００３９】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動作を行うようにすれ
ば、本例にはいずれも適用できる。

【００４０】＜制御構成の説明＞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。

【００４１】図７はインクジェットプリンタＩＪＲＡの
制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路を示
す同図において、１７００は記録信号を入力するインタ
ーフェース、１７０１はＭＰＵ、１７０２はＭＰＵ１７
０１が実行する制御プログラムを格納するＲＯＭ、１７
０３は各種データ（上記記録信号や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。１７０
４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、インターフェー
ス１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデー
タ転送制御も行う。１７１０は記録ヘッドＩＪＨを搬送
するためのキャリアモータ、１７０９は記録紙搬送のた
めの搬送モータである。１７０５は記録ヘッドを駆動す
るヘッドドライバ、１７０６，１７０７はそれぞれ搬送
モータ１７０９、キャリアモータ１７１０を駆動するた
めのモータドライバである。

【００４２】上記制御構成の動作を説明すると、インタ
ーフェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１
７０４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１
７０６、１７０７が駆動されると共に、ヘッドドライバ
１７０５に送られた記録データに従って記録ヘッドが駆
動され、記録が行われる。

【００４３】ここでは、ＭＰＵ１７０１が実行する制御
プログラムをＲＯＭ１７０２に格納するものとしたが、
ＥＥＰＲＯＭ等の消去／書き込みが可能な記憶媒体を更
に追加して、インクジェットプリンタＩＪＲＡと接続さ
れたホストコンピュータから制御プログラムを変更でき
るように構成することもできる。

【００４４】なお、上述のように、インクタンクＩＴと
記録ヘッドＩＪＨとは一体的に形成されて交換可能なイ
ンクカートリッジＩＪＣを構成しても良いが、これらイ
ンクタンクＩＴと記録ヘッドＩＪＨとを分離可能に構成
して、インクがなくなったときにインクタンクＩＴだけ
を交換できるようにしても良い。

【００４５】図８は、インクタンクとヘッドとが分離可
能なインクカートリッジＩＪＣの構成を示す外観斜視図
である。インクカートリッジＩＪＣは、図８に示すよう
に、境界線Ｋの位置でインクタンクＩＴと記録ヘッドＩ
ＪＨとが分離可能である。インクカートリッジＩＪＣに
はこれがキャリッジＨＣに搭載されたときには、キャリ
ッジＨＣ側から供給される電気信号を受け取るための電
極（不図示）が設けられており、この電気信号によっ
て、前述のように記録ヘッドＩＪＨが駆動されてインク
が吐出される。

【００４６】なお、図８において、５００はインク吐出
口列である。また、インクタンクＩＴにはインクを保持
するために繊維質状もしくは多孔質状のインク吸収体が
設けられている。

【００４７】以下、上記のような記録装置で用いる本発
明の記録ヘッドの具体的な実施形態について詳細に説明
する。

【００４８】［第１の実施形態］図１は、本発明の代表
的な実施の形態である記録ヘッドの駆動回路の構成を示
す回路図である。

【００４９】なお、図１において、図３に関して説明し
た従来の記録ヘッドの構成要素と同じ要素には同じ参照
番号を付して説明を省略する。ここでは、本実施形態の
特徴的な要素についてのみ説明する。

【００５０】図１において、１１１はスイッチ３０９か
らのデジタル信号の電圧振幅を更に高い電圧振幅に変換
し、パワートランジスタ３０２のゲートに供給する電圧
変換部、１１６は電圧変換部１１１の電源ラインであ
る。そして、電圧変換部１１１は、抵抗１１２、抵抗１
１２にドレインが接続されたｎＭＯＳトランジスタ１１
３、ＣＭＯＳインバータを構成するｐＭＯＳトランジス
タ１１４およびｎＭＯＳトランジスタ１１５で構成され
ている。

【００５１】また、１１７は電圧変更部１１１に所望の
電圧を印加するための補正回路である。この補正回路１
１７はヒータ３０１と同様、温度が変化しても抵抗値の
変化しない抵抗１１８、ＭＯＳトランジスタ１１９、抵
抗１２０および１２１で構成されている。

【００５２】抵抗１２０および１２１は、抵抗１１８と
同様に温度が変化しても抵抗値が変化しない材料を用い
ても良いし、一般的に用いられている拡散抵抗を用いて
もよい。ただし、２つの抵抗１２０および１２１は同一
の材料を用いる必要がある。また、ＭＯＳトランジスタ
１１９は、ヒータ３０１を駆動するＭＯＳトランジスタ
３０２と同じ温度特性を有するものを使用する。

【００５３】抵抗１２０と１２１の抵抗比により、ＭＯ
Ｓ１１９のゲート電極１２２に印加される電位が決定さ
れる。１２３は補正回路１１７の電源ラインである。

【００５４】以上のように構成された記録ヘッドは、図
４に示したタイミングチャートに従って、図３に示した
従来の記録ヘッドと同様に動作する。

【００５５】即ち、転送クロックの立上りのタイミング
に同期して、各ヒータ３０１をＯＮ／ＯＦＦさせるため
の画像データ（ＤＡＴＡ）が画像データ入力端子３０６
から入力される。ここで、シフトレジスタ３０４に格納
される画像データのビット数とヒータ３０１および電流
駆動用のパワートランジスタ３０２との数は同じである
から、ヒータ３０１の数の分だけ転送クロック（ＣＬ
Ｋ）のパルスを入力して画像データ（ＤＡＴＡ）をシフ
トレジスタ３０４に転送した後、ラッチ信号入力端子３
０８にラッチ信号を与えて、各ヒータに対応した画像デ
ータをラッチ回路３０３に保持する。

【００５６】その後で、スイッチ３０９をＯＮすれば画
像データに応じたＬｏｗ／Ｈｉの信号がラッチ回路３０
３から出力され、この出力電圧がスイッチ３０９を介し
て電圧変換部１１１のｎＭＯＳトランジスタ１１３のゲ
ートに印加される。

【００５７】ここで、ラッチ回路３０３の出力が“Ｌｏ
ｗ”である時を考える。この時、ｎＭＯＳトランジスタ
１１３はＯＦＦ状態となるため、抵抗１１２を介して電
源ライン１１６の電圧がそのまま、ｐＭＯＳトランジス
タ１１４とｎＭＯＳトランジスタ１１５で構成されるＣ
ＭＯＳインバータのゲートに供給される。すると、ＣＭ
ＯＳインバータの出力は“Ｌｏｗ”となるため、電圧と
しては“０Ｖ”がパワートランジスタ３０２のゲートに
供給される。

【００５８】即ち、ラッチ回路３０３の出力が“Ｌｏｗ
（画像データ無し或は画像信号の値が“０”）”の場合
には、パワートランジスタ３０２のゲート電圧は“０
Ｖ”となってヒータ３０１には電流が流れず、インク吐
出による記録は行われない。

【００５９】次にラッチ回路３０３の出力が“Ｈｉ”の
ときを考える。シフトレジスタ３０４およびラッチ回路
３０３は通常、ＣＭＯＳゲートによって構成されてい
る。また、外部からの転送クロック（ＣＬＫ）や画像信
号（ＤＡＴＡ）、ラッチタイミング（ＬＴ）などの信号
は全て、０Ｖ／５Ｖの信号振幅を有している。このた
め、ラッチ回路３０３に係わる電源電圧は５Ｖである場
合が多い。従って、ラッチ回路３０３の出力が“Ｈｉ”
の時にはその信号電圧は５Ｖとなる。この５Ｖの電圧が
スイッチ３０９を介してｎＭＯＳトランジスタ１１３の
ゲートに印加される。これによって、ｎＭＯＳトランジ
スタ１１３はＯＮ状態となるため、抵抗１１２を介して
電流が流れる。

【００６０】このとき、抵抗１１２の値をｎＭＯＳトラ
ンジスタ１１３のＯＮ抵抗より十分高い値に設定してお
けば、ＣＭＯＳインバータのゲートには、限りなく０Ｖ
に近い電圧が印加されＣＭＯＳインバータの出力は“Ｈ
ｉ”となる。従って、ＣＭＯＳインバータの出力電圧レ
ベルには、電源ライン１１６の電圧値がそのまま表れ、
パワートランジスタ３０２のゲートに供給されることに
なる。

【００６１】即ち、ラッチ回路１０３の出力が“Ｈｉ”
の場合には、パワートランジスタ３０２のゲートには、
電源ライン１１６の電圧が印加されてパワートランジス
タ３０２はＯＮ状態となり、その結果、ヒータ３０１に
電流が流れてインクが加熱されインク液滴が吐出して記
録が行われる。

【００６２】以上説明したように、ヒータ３０１を駆動
するパワートランジスタ３０２のゲート電極に印加され
る電圧は、電源ライン１１６の電圧となる。本実施形態
ではこの電圧は、補正回路１１７で生成される。

【００６３】一方、前述したように、ＭＯＳトランジス
タの電流駆動力は温度が変化すると変化する。この現象
を打ち消すためには、温度が低い時にはＭＯＳトランジ
スタのゲートに低めの電圧を、温度が高い時にはＭＯＳ
トランジスタのゲートに高めの電圧を印加すれば良い。

【００６４】前述のように、ヒータを駆動するＭＯＳト
ランジスタ３０２のゲート電極に印加される電圧は、電
源ライン１１６の電圧であり、これを温度の変化に伴っ
て変化させる。即ち、温度が低い時は低く、温度が高い
時は高くすれば良い。

【００６５】本実施形態では補正回路１１７がこの働き
をする。以下、この補正回路の動作について説明する。

【００６６】前記のように、１１８は温度が変化しても
抵抗値の変化しない抵抗であり、１１９はＭＯＳトラン
ジスタである。

【００６７】一般的に、ＭＯＳトランジスタは、図５で
示したように２０℃の時の電流駆動力を基準にすると、
５０℃，８０℃の時の電流駆動力は順に０．８９，０．
７９となる。また、ＭＯＳトランジスタのＯＮ抵抗の値
は、電流駆動力の逆数であり、温度が上がるほど大きく
なる。

【００６８】ここで電源ライン１２３に６０Ｖを印加
し、抵抗１１８は２４０Ωの場合を考えてみる。ＭＯＳ
トランジスタ１１９のＯＮ抵抗が２０℃で２５Ωと設定
した場合、５０℃では２８．３Ω、８０℃では３２Ωの
ＯＮ抵抗となる。

【００６９】この時、補正回路１１７からの出力、即ち
電源ライン１１６の電圧は２０℃，５０℃，８０℃で夫
々５．６６Ｖ，６．３３Ｖ，７．０６Ｖとなる。そし
て、この電圧がヒータ３０１を駆動するＭＯＳトランジ
スタ３０２のゲート電極に印加される。

【００７０】電源３０５に８Ｖ印加されている場合につ
いて考えると、夫々の温度の時のヒータの発熱量は以下
の表２のようになる。

【００７１】

【表２】

【００７２】このように本実施形態によれば、補正回路
１１７により、特別な制御を行わずに温度が変化しても
ヒータの発熱量をほぼ一定にでき、温度変化の影響を受
けずに、インク吐出量をほぼ一定とすることができる。

【００７３】［第２の実施形態］上記第１の実施形態で
は、ヒータ３０１を駆動してインクを吐出させる際、ｎ
ＭＯＳトランジスタ１１３がＯＮ状態となり、電源ライ
ン１１６からＧＮＤに電流が流れる。このとき、電源ラ
イン１１６の電圧変化が大きくならないようにするた
め、抵抗１１８の抵抗値およびｎＭＯＳトランジスタ１
１９のＯＮ抵抗の値を抵抗１１２の抵抗値と比べて充分
小さくしなければならない。

【００７４】しかしながら、このような構成とすると、
電源ライン１１６からＧＮＤに抵抗１１８およびＭＯＳ
トランジスタ１１９を通って大きな貫通電流が発生し、
ここで電力が消費される。

【００７５】第２の実施形態は、このような電力消費を
削減するために、補正回路１１７と電源ライン１１６と
の間にバッファ２０１を設けたものである。図２に本実
施形態の記録ヘッドの回路を示す。

【００７６】図２において、２０１は入出力インピーダ
ンスを変換するソースフォロワバッファであり、２０２
はｎＭＯＳトランジスタ、２０３は抵抗である。図２に
示す回路構成から分かるように、ソースフォロワバッフ
ァ２０１以外の回路の基本的な動作は、図３に示す回路
と同様である。

【００７７】このような回路構成としたため、ヒータ３
０１を駆動するためには電源ライン１１６にはｎＭＯＳ
トランジスタ２０２のドレイン電流が流れれば良い。一
方、この電流はｎＭＯＳトランジスタ２０２のゲート電
圧によって制御される。従って、補正回路１１７から出
力され、ｎＭＯＳトランジスタ２０２のゲートに印加さ
れる電圧のみが重要となり、補正回路１１７の電流供給
能力は小さくとも良い。

【００７８】よって、抵抗１１８の抵抗値およびＭＯＳ
トランジスタ１１９のＯＮ抵抗の値を大きくすることが
可能となる。従って、電源ライン４０５からＧＮＤに抵
抗１１８およびＭＯＳトランジスタ１１９を通って流れ
る電流は小さなものとなり、消費電力を抑えることがで
きる。

【００７９】この実施形態では、補正回路１１７の出力
がバッファ２０１に入力され、それに応じたバッファ出
力がｎＭＯＳトランジスタ２０２のソース電圧として出
力される際、ｎＭＯＳトランジスタ２０２の閾値電圧
（ＶTH）分だけ電圧降下が発生するが、基本的な動作は
前述の実施形態と同様である。

【００８０】このＶTH電圧降下分を見込んで、抵抗１１
８の抵抗値およびＭＯＳ１１９のＯＮ抵抗値を決定すれ
ば良い。

【００８１】従って本実施形態によれば、特別な制御を
行わずに温度が変化してもヒータの発熱量をほぼ一定に
でき、かつ不要な貫通電流が発生することをなくし消費
電力を削減することができる。

【００８２】［他の実施形態］なお、これまで説明して
きた実施形態においては、インクジェット方式の記録ヘ
ッドおよびその記録ヘッドを用いる記録装置を例に挙げ
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、熱転写方式、感熱方式などの熱エネルギーを利用す
る方式の記録ヘッドおよびそのような記録ヘッドを用い
る記録装置であれば容易に応用可能である。

【００８３】以上の実施形態は、特にインクジェット記
録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用され
るエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例え
ば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギ
ーによりインクの状態変化を生起させる方式を用いるこ
とにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。

【００８４】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４７４０
７９６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。この方式はいわゆるオンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
る電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越
える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号
を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギー
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１対１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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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
の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の
他に熱作用面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号明細書に記載され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、共通するスロ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５９−１２３６７０号公報や熱エネ
ルギーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構
成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づい
た構成としても良い。

【００８８】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わ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。

【００８９】加えて、上記の実施形態で説明した記録ヘ
ッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリ
ッジタイプの記録ヘッドのみならず、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
記録ヘッドを用いてもよい。

【００９０】また、以上説明した記録装置の構成に、記
録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加する
ことは記録動作を一層安定に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、加圧あるいは
吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子
あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段などが
ある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを
備えることも安定した記録を行うために有効である。

【００９１】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってで
も良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフ
ルカラーの少なくとも１つを備えた装置とすることもで
きる。

【００９２】以上説明した実施の形態においては、イン
クが液体であることを前提として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであっても、室温で軟化も
しくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジ
ェット方式ではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ以下
の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範
囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、
使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであれば
よい。

【００９３】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、
またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し
加熱によって液化するインクを用いても良い。いずれに
しても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイ
ンクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒
体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質の
インクを使用する場合も本発明は適用可能である。

【００９４】このような場合インクは、特開昭５４−５
６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報
に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に
液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換
体に対して対向するような形態としてもよい。本発明に
おいては、上述した各インクに対して最も有効なもの
は、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

【００９５】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリン
タなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置
など）に適用してもよい。

【００９６】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるい
は装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュ
ータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログ
ラムコードを読み出し実行することによっても、達成さ
れることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読
み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の
機能を実現することになり、そのプログラムコードを記
憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、
コンピュータが読み出したプログラムコードを実行する
ことにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけ
でなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピ
ュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)
などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理に
よって前述した実施形態の機能が実現される場合も含ま
れることは言うまでもない。

【００９７】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示
に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備
わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、記
録ヘッド内の温度を検出して該温度によって駆動パルス
幅を変化させる従来の方式と比べて、簡単な構成で、記
録ヘッド内の温度が変化しても電気熱変換素子が発生す
る熱量をほぼ一定とすることができる。

【００９９】従って、記録ヘッドおよび記録装置本体を
より簡単な構成として、装置全体のコストを低下させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録ヘッドの第１の実施形態の駆動回
路の構成を示す図である。

【図２】本発明の記録ヘッドの第２の実施形態の駆動回
路の構成を示す図である。

【図３】従来のインクジェット方式の記録ヘッドの駆動
回路の構成を示す図である。

【図４】図３に示した記録ヘッドの回路を駆動する為の
各種信号のタイミングチャートである。

【図５】ＭＯＳトランジスタのＶD−ＩD特性をいくつか
の温度に関して示すグラフである。

【図６】本発明の記録ヘッドを用いたプリンタの外観を
示す図である。

【図７】図６のプリンタの制御構成を示すブロック図で
ある。

【図８】図６のプリンタのインクジェットカートリッジ
を示す図である。

【符号の説明】

１１１ 電圧変換部 １１２、１１８、１２０、１２１ 抵抗 １１３、１１５、１１９ ｎＭＯＳトランジスタ １１４ ｐＭＯＳトランジスタ １１６、１２３、３０５ 電源ライン １１７ 補正回路 ３０２ パワートランジスタ ３０１ ヒータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱エネルギーを利用して記録媒体に記録
   を行う記録ヘッドであって、 電気熱変換素子と、 前記電気熱変換素子を駆動するＭＯＳトランジスタと、 送信された記録信号に従って、前記ＭＯＳトランジスタ
   のゲートに印加する電圧を切り替える論理回路と、 前記記録ヘッド内の温度上昇に応じて、前記ＭＯＳトラ
   ンジスタの電流駆動力がほぼ一定となるように、前記ゲ
   ートに印加される電圧を上昇させる補正回路とを備える
   ことを特徴とする記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記補正回路は、前記ＭＯＳトランジス
   タと同じ温度特性を有するＭＯＳトランジスタを含むこ
   とを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
3. 【請求項３】 前記補正回路の前記ＭＯＳトランジスタ
   と前記ゲートとの間に、前記補正回路から供給される電
   流を抑制する素子が設けられていることを特徴とする請
   求項２に記載の記録ヘッド。
4. 【請求項４】 前記電気熱変換素子、前記ＭＯＳトラン
   ジスタ、前記論理回路、および前記補正回路が、半導体
   製造プロセスによって同じ基板上に形成されていること
   を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の記録ヘ
   ッド。
5. 【請求項５】 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１から４のいずれかに記載の記録ヘッド。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載の記録
   ヘッドを用いて記録を行うことを特徴とする記録装置。