JP2003072076A - 記録ヘッド及びその記録ヘッドを用いた記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録装置本体や記録ヘッドの記録素子のコス
ト上昇や、記録ヘッドの大型化を招くことなく、記録ヘ
ッドに求められる高い静電耐量、特に、例えば、記録ヘ
ッドの静電破壊で特徴的な層間膜の絶縁破壊に対する耐
性を向上した記録ヘッド及びその記録ヘッドを用いた記
録装置を提供することである。 【解決手段】 記録素子の信号入力パッドとインバータ
との間には、記録素子を保護する保護回路を形成する。
この保護回路に含まれる２つのダイオードからなる第１
の保護機能により入力パッドに印加された高電圧の静電
サージを速やかに容量の大きい電源あるいは基板ライン
へと導通させ、さらに、入力パッドに接続された抵抗体
とインバータとの間に別の２つのダイオードからなる第
２の保護機能により、さらに一層、高電圧の静電サージ
を速やかに容量の大きい電源あるいは基板ラインへと導
通させる。

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及びその
記録ヘッドを用いた記録装置に関し、特に、例えば、イ
ンクを吐出するために必要な熱エネルギーを発生する電
気熱変換素子とそれを駆動するための駆動回路を同一の
基板上に形成したインクジェット記録ヘッド及びその記
録ヘッドを用いた記録装置に関する。

【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、ファクシミリ等にお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行うプリンタがある。

【０００３】その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
可能であり、カラー記録が容易であり、かつ静粛性に富
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。そして、その構成としては所望の記録情報に応じ
てインクを吐出する記録ヘッドを装着したキャリッジを
記録媒体の搬送方向と直角な方向に往復走査しながら記
録を行うシリアル記録方式が安価で小型化が容易などの
点から一般的に広く用いられている。

【０００４】特に、インクに接するヒータに数μ秒程度
通電することで発生する熱エネルギーにより誘発される
インクの発泡現象をインク液滴の吐出に利用するサーマ
ルインクジェット方式は、高密度に多数のノズルを記録
ヘッドに形成することが可能である。そして、多数のノ
ズルを記録ヘッドに形成できることは、記録速度の向上
などの点から効果的である。

【０００５】しかしながら、インクジェット方式に従う
記録ヘッドを搭載するプリンタにおいては、万一、経時
劣化などにより多数のノズルのうち数個でも目詰まりや
ヒータ断線などが発生すると、インク液滴の吐出ができ
なくなる。このような事態が発生すると、画像記録に支
障をきたすこととなる。このような恒久的にインク液滴
の吐出ができなくなったノズルが発生した場合、従来よ
り記録ヘッドを交換することでプリンタの記録動作を正
常状態に復帰するようにしている。このとき製品によっ
てはユーザがヘッド交換を行う構成をとり、プリンタと
してのメンテナンス性を高めている。

【０００６】またさらに、記録ヘッドとインクタンクを
一体的な構造のヘッドカートリッジとし、インク交換時
にそのヘッドカートリッジ全体を交換する製品も存在す
る。ランニングコスト的には高価になる傾向があるが、
その分記録ヘッドの状態が常に良好に維持されるので、
そのランニングコストが記録ヘッドだけを交換するコス
トを含んでいるものと考えれば、その分のコストが抑制
されるとともに、経時劣化によるノズル詰まりなどの発
生頻度を抑えて高品位の記録ができるという長所を評価
することができる。

【０００７】図６は従来の記録ヘッドに搭載される記録
素子の一例を示す斜視図である。

【０００８】この記録素子には、半導体基板からなる基
体４０１上にヒータを備えたノズル孔４０２が多数配置
されている。また、基体４０１上には、図示しないがヒ
ータ（電気熱変換体）とそのヒータに通電を行うための
ドライバ回路が形成されている。さらに、基体４０１上
にはそのドライバ回路を駆動制御するための電源供給端
子や信号端子であるパッド端子４０３も併設されてい
る。またさらに、基体４０１上にはインクをノズル孔ま
で導入するためのインク流路（不図示）なども形成され
ている。

【０００９】この記録素子１つにつきインク１色、ある
いは複数色のインクを用いて記録を行う構成となってい
る。プリンタの仕様により、例えば、３色、４色、或い
は６色など、記録に用いる色の数に対応した数の記録素
子が記録ヘッドに実装されることもある。従って、３色
のインクを用いて記録する仕様のプリンタに、記録素子
１つで１色のインクを使用する構成の記録素子を用いる
場合には、記録ヘッドにその記録素子を３個実装するこ
とになる。また、記録素子１つで２色のインクを使用す
る構成であれば、例えば、６色のインクを用いて記録す
る仕様のプリンタに、このような構成の記録素子を用い
る場合には、記録ヘッドにその記録素子を３個実装して
６色記録可能な記録ヘッドを構成することになる。

【００１０】図７は図６に示した記録素子を３個隣接し
て実装した記録ヘッドの概略図である。

【００１１】図７において、５０１は記録素子やインク
容器などを保持するため成型樹脂などで形成される支持
基体、５０２は図６に示した記録素子、５０３はワイヤ
ボンディングなどで実現される、記録素子５０２のパッ
ド端子から外部配線への電気的接続部、５０４は外部配
線となるフレキシブル基板である。

【００１２】フレキシブル基板５０４は、支持基体５０
１上に貼り付けられ、おり折返し部５０５を経由してプ
リント基板５０６へと電気的にさらに接続される。プリ
ント基板５０６上にはヘッドパッド５０７が複数形成さ
れており、プリント基板５０６内の配線によりそれぞれ
フレキシブル基板５０４の各配線と導通している。ヘッ
ドパッド５０７はプリンタ本体との電気的接続を行うた
めのパッドである。

【００１３】さて、記録素子５０２には半導体基板を基
体として通常のＩＣと同様の半導体製造プロセスにより
基体内部にトランジスタ、ダイオード、及び抵抗などか
らなる電気回路が形成されている。通常のＩＣでは、こ
れらの電気回路の端子に一定の静電気サージが印加され
ても破壊されないように保護回路をその端子部に設ける
ことが一般に行われているが、記録素子についても同様
に静電気サージに対する保護回路を設ける必要がある。

【００１４】特に、入力インピーダンスが高く入力容量
が小さい信号の入力端子は静電サージにより破壊され易
いため、その入力端子にはパッドから内部回路への経路
の間に静電サージが電源・基板ラインへと導通できるよ
うな静電保護回路が配置されている。

【００１５】図８は一般的に用いられている静電保護回
路の一例を示す回路図である。

【００１６】図８に示されているように、記録素子に電
気信号を入力するためのパッド端子４０３は記録素子内
部の金属薄膜配線などにより抵抗体３０２の一端へと接
続される。抵抗体３０２は、多結晶シリコンや金属の化
合物などからなる薄膜抵抗、あるいは半導体基板に不純
物を導入して形成された拡散抵抗などである。抵抗体３
０２の他端は配線で保護ダイオード３０３のアノード、
保護ダイオード３０４のカソードに接続され、それぞれ
のカソード、アノードは電源電位、基板電位へと接続さ
れる。また、この抵抗体３０２の他端は内部回路へと接
続されており、図８の例では論理回路のインバータ３０
５の入力へと接続されている。

【００１７】このような構成により、記録素子上のパッ
ド端子４０３から静電サージが入力した場合、サージは
抵抗体３０２のパッド側から、ダイオード３０３、３０
４と内部回路が接続されている方向へと流れる。抵抗体
３０２を流れた静電サージは、電源や基板電位よりも高
い電位であれば電源電位へ、電源や基板電位よりも低い
電位であれば基板電位へとダイオードを介してさらに流
れることになる。

【００１８】ただし、ここでダイオードの耐圧以上の電
位が静電サージとして印加されたときには、ダイオード
の整流効果は限定される。

【００１９】このような経路で電流が流れることによ
り、内部回路であるインバータ３０５の入力には抵抗３
０２とダイオード３０３、３０４で分圧された低い電圧
が印加されるだけとなり、内部回路が静電サージより保
護される効果が得られる。

【００２０】さて、一般的なＩＣにおいて要求される、
静電気が端子に印加されたときに一定の静電気であれば
破壊されないことを示す静電耐量は、ウェハからの切り
出しやパッケージ組み立て、および基板への実装など、
ＩＣ完成後の後工程で印加される静電サージを主に想定
して規定されることが多い。その規格は例えば、ＥＩＡ
Ｊ規格で２００ｐＦ、０Ωで±２００Ｖ、ＭＩＬ規格で
１００ｐＦ、１．５ｋΩで、±１．５ｋＶ程度の耐量を
満たすことなどが一般に求められることが多い。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本願発
明に係るユーザが着脱可能な記録ヘッドにおいては、記
録ヘッドとプリンタ本体との電気的接点（ヘッドパッ
ド）に除電処置などを行っていないユーザが直接触れる
可能性がある。そのため記録ヘッドには、一般的なＩＣ
に比べより高い静電耐量が要求される。

【００２２】記録ヘッドのヘッドパッドは、記録素子の
入力パッドまで低抵抗配線で電気的に接続されており、
この記録素子が一般的なＩＣと同様な保護回路の構成を
とった場合、静電耐量としても一般的なＩＣと同等程度
のものとなる。

【００２３】本願の発明者らにより実験的に一般的なＩ
Ｃと同様な保護回路の構成をとった記録素子を用いて記
録ヘッドを製作し、その記録ヘッドのヘッドパッドに人
体からの静電サージを想定した静電試験を実施したとこ
ろ、記録素子の破壊が確認された。

【００２４】特に、記録素子の信号入力パッドから金属
配線で静電サージを制限する抵抗部に接続するコンタク
ト部付近で、基板や他の配線層との間のシリコン酸化膜
などからなる層間膜の絶縁破壊が発生する頻度が高いこ
とが確認された。これは印加される静電サージにより、
記録素子のパッド端子で急峻に電圧が上昇し、図８で示
したように、抵抗部を介して設けてあるダイオードでは
そのサージを吸収するよりも早く、瞬間的に層間膜の絶
縁耐圧を越えた電位まで上昇したためと考えられる。

【００２５】この静電耐量を向上するための対策の一つ
としては半導体製造プロセスによる対応が考えられる。
層間膜の絶縁耐圧は、形成されている層間膜の組成と膜
質、および膜厚によりほぼ一義的に決定される。そのた
め層間膜の組成を変更する、膜厚を厚くする、などの対
策で一定の耐量向上が考えられる。

【００２６】しかしながら、ヒータでの発熱によりイン
クを発泡、吐出させるサーマルインクジェット記録ヘッ
ドにおいては、これら層間膜の膜厚を厚くすることは、
ヒータからインクへの熱伝導、インク吐出現象へ及ぼす
影響が大きい。例えば、層間膜として用いられているシ
リコン酸化膜は、基体を構成するシリコン基板よりも熱
伝導率が低い。ここでの層間膜の膜厚を厚くした場合、
ヒータから発生した熱は基板へ伝達しにくくなり、ヒー
タ温度の冷却により長い時間を要するようになる。

【００２７】この余熱は引き続き行われる発泡現象に対
して影響し、インクの吐出量を変動させるなど記録品位
を劣化させる原因となる場合がある。また、十分に冷却
を行ってから記録を行おうとすると、その冷却時間分だ
け記録時間が長くなるなど、プリンタ性能が大きく低下
してしまう。

【００２８】また、膜厚を厚くする対策を実施すると、
半導体製造工程における膜形成プロセスのスループット
が低下する、形成されるトランジスタなどのデバイス特
性に影響が出るなどの弊害も懸念される。

【００２９】さらに、別の対策の１つとして、記録ヘッ
ドのヘッドパッドと記録素子との間に静電対策のための
ディスクリートデバイスを追加することが考えられる
が、このような対策をとった場合には、部品点数の増加
による記録ヘッドコストの上昇や記録ヘッドの大型化な
どの弊害を招くこととなる。

【００３０】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あり、記録装置本体及び記録ヘッドの記録素子のコスト
上昇や、記録ヘッドの大型化を招くことなく、記録ヘッ
ドに求められる高い静電耐量、特に、例えば、記録ヘッ
ドの静電破壊で特徴的な層間膜の絶縁破壊に対する耐性
の向上した記録ヘッド及びその記録ヘッドを用いた記録
装置を提供することを目的としている。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の記録ヘッドは以下のような構成からなる。

【００３２】即ち、基板に記録素子を配した記録ヘッド
であって、前記記録素子に信号を入力する入力パッド
と、前記入力パッドと前記記録素子との間に設けられる
前記記録素子の入力回路と、前記入力パッドと前記入力
回路との間に接続される第１の抵抗と、前記入力パッド
と前記第１の抵抗との間に設けられ、前記入力パッドと
電源電位を接続する第１のダイオードと前記入力パッド
と基板電位とを接続する第２のダイオードからなる第１
の組のダイオード群と、前記第１の抵抗と前記入力回路
との間に設けられ、前記第１の抵抗と前記電源電位を接
続する第３のダイオードと前記第１の抵抗と前記基板電
位とを接続する第４のダイオードからなる第２の組のダ
イオード群とを有し、前記第１のダイオードと前記第２
のダイオードの間に前記第１の抵抗の一端が、前記第３
のダイオードと前記第４のダイオードの間に前記第１の
抵抗の他端が接続されていることを特徴とする記録ヘッ
ドを備える。

【００３３】さらに、第２の組のダイオード群と入力回
路との間に接続される第２の抵抗体を有し、第３のダイ
オードと第４のダイオードの間に第２の抵抗の一端が、
その入力回路に第２の抵抗の他端が接続されるように構
成しても良い。

【００３４】なお、前記入力回路は、インバータ回路で
ある。

【００３５】以上の構成により、記録素子の信号入力パ
ッドと入力回路との間には、記録素子を保護する保護回
路が形成され、第１と第２のダイオードに代表される第
１の保護機能により入力パッドに印加された高電圧の静
電サージを速やかに容量の大きい電源あるいは基板ライ
ンへと導通させ、さらに第１及び第２の抵抗により記録
素子の内部回路へ高電圧の静電サージが印加されること
が防止される。また、第２の抵抗と内部回路の一部を構
成するインバータ回路との間に第３と第４のダイオード
に代表される第２の保護機能により、さらに一層、高電
圧の静電サージを速やかに容量の大きい電源あるいは基
板ラインへと導通させられる。

【００３６】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も良く、そのインク
ジェット記録ヘッドは、熱エネルギーを利用してインク
を吐出するために、インクに与える熱エネルギーを発生
するための電気熱変換体を備えていることがより好まし
い。

【００３７】この場合、前記記録素子は、半導体基板か
らなる基体に設けられた電気熱変換体と、インクを吐出
するノズルとが、その基体上に形成され、その電気熱変
換体に通電して駆動するドライバ回路を併せて有するこ
とが望ましい。

【００３８】また他の発明に従えば、上記の構成の記録
ヘッドを用いて記録を行う記録装置を備える。

【００３９】

【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。

【００４０】＜装置本体の概略説明＞図１は、本発明の
代表的な実施形態であるインクジェットプリンタＩＪＲ
Ａの構成の概要を示す外観斜視図である。図１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５０
０３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。５００２は紙押え板であり、キャリ
ッジＨＣの移動方向に亙って記録用紙Ｐをプラテン５０
００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。５０１６は記
録ヘッドＩＪＨの前面をキャップするキャップ部材５０
２２を支持する部材で、５０１５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。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、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。

【００４１】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。

【００４２】なお、記録ヘッドＩＪＨとインクタンクＩ
Ｔとが分離する構成のカートリッジを用いることもでき
る。いずれにしても、このような記録ヘッドやカートリ
ッジはユーザによって脱着交換される。

【００４３】＜制御構成の説明＞次に、上述した装置の
記録制御を実行するための制御構成について説明する。

【００４４】図２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はプリンタ本体を制御する例
えばパーソナルコンピュータなどから出力された記録信
号をプリンタ本体へ入力するためのインタフェース、１
７０１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ＩＪＨに供給される記録
データ等）を保存しておくＤＲＡＭである。記録ヘッド
１７０８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、Ｍ
ＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行
う。１７１０は記録ヘッド１７０８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ＩＪＨ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。

【００４５】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１７
０４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１７
０６、１７０７が駆動されると共に、ヘッドドライバ１
７０５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、記録が行われる。

【００４６】図３は記録ヘッドＩＪＨを構成する記録素
子の電気回路の構成を示すブロック図である。ここでい
う記録素子とは従来例で説明した図６のような構成の記
録素子をいう。

【００４７】図３において、６００はヒータ及び駆動回
路を半導体プロセス技術により一体形成した基板、６０
１はヒータ及び駆動回路を複数個配列したアレイ、６０
２は基板６００の裏面よりインクを供給するためのイン
ク供給口、６０３は記録すべき記録データを一時的に保
持するためのシフトレジスタ（Ｓ／Ｒ）、６０４はヒー
タ及び駆動回路のアレイ６０１中の所望のヒータブロッ
ク毎に選択してこれを駆動するためのデコーダ、６０５
はシフトレジスタ６０３及びデコーダ６０４にデジタル
信号を入力するためのバッファ回路を含む入力回路、６
１０は入力端子である。

【００４８】このような回路構成からなる記録素子にお
いて、内部回路を静電サージから保護するために、入力
回路６０５には保護回路が設けられている。

【００４９】以下、その保護回路の構成とその動作につ
いて詳細に説明する。

【００５０】なお、この静電保護回路は、記録素子とそ
の駆動回路が形成されている半導体基板と同じ基体上に
半導体製造プロセスにより形成される。

【００５１】＜第１実施形態＞図４は本発明の第１実施
形態に従う記録素子の保護回路の構成を示すブロック図
である。

【００５２】図４に示す構成と従来例の図８で示した構
成とを比較すると分かるように、この実施形態に従う保
護回路では、記録素子に電気信号を入力するための端子
パッド１０１（図８の端子パッド４０３に相当）と抵抗
体１０２（図８の抵抗体３０２に相当）との間にダイオ
ード１０６、１０７を付加している。

【００５３】さて、図４に示す構成において、パッド端
子１０１は記録素子内部の金属薄膜配線などの低抵抗配
線によりダイオード１０６のアノード、ダイオード１０
７のカソードに接続され、それらのダイオードを介して
それぞれ電源電位、基板電位へと接続される。

【００５４】また従来例と同様にパッド端子１０１は低
抵抗配線で抵抗体１０２の一端へと接続される。抵抗体
１０２は、多結晶シリコンや金属の化合物などからなる
薄膜抵抗、或いは半導体に不純物を導入して形成された
拡散抵抗などで形成される。抵抗体１０２の他端は、ダ
イオード１０３、ダイオード１０４を介しそれぞれ電源
電位、基板電位へと再び接続される。さらに従来例と同
様に抵抗体１０２の他端は内部回路へ接続されており、
この実施形態では論理回路のインバータ１０５の入力へ
と接続されている。

【００５５】このような構成により、パッド端子１０１
から入力した急峻な高電位の静電サージ電流は、低抵抗
の配線を通り、ダイオード１０６および１０７を介して
速やかに電源電位、基板電位それぞれへ導通される。こ
のため瞬間的に印加される高電圧によって生じる層間膜
の絶縁破壊を抑制することが可能となる。

【００５６】更に、ダイオード１０６および１０７で吸
収しきれない静電サージは抵抗１０２へと流れ込む。し
かしながら、この静電サージは既にダイオード１０６お
よび１０７により電位がある程度は降下したものとなっ
ている。

【００５７】抵抗部１０２を通過した静電サージは、電
源や基板電位よりも高い電位であれば電源電位へ、電源
や基板電位よりも低い電位であれば基板電位へとダイオ
ード１０３、１０４を介してさらに流れることになる。
なお、ダイオードの逆方向耐圧以上の電圧が印加されて
いる場合はダイオードの整流効果によらずに電流が流れ
ることになる。

【００５８】ここでインバータ１０５の入力端子が接続
されている部分での電位は、抵抗体１０２とダイオード
１０３、１０４とにより分圧された電位となり、ダイオ
ードに電流が順方向に流れ、電源、あるいは基板電位か
らダイオードと抵抗体１０２とにより分圧され低くなっ
た電位が印加されるだけとなる。

【００５９】このような電圧抑制効果により、入力回路
部を高電圧の静電サージから保護することが可能となっ
ている。

【００６０】従って以上説明した実施形態に従えば、保
護回路のパッド端子と抵抗体との間にさらに、１組の保
護ダイオードを設け、その抵抗体に流入する静電サージ
の電位をある程度低くさせることにより、たとえ高電位
の静電サージがあっても、後段の保護回路の静電耐量で
記録素子を破壊から保護することができる。

【００６１】また、記録素子内に高電位の静電サージに
対する耐性の高い保護回路を設けることにより、半導体
製造プロセスの変更や別途保護素子としてのディスクリ
ートデバイスを追加する必要なく、記録ヘッドのコスト
の上昇や記録ヘッドの大型化などの弊害を生じることは
ないという利点もある。

【００６２】＜第２実施形態＞図５は本発明の第２実施
形態に従う記録素子の保護回路の構成を示すブロック図
である。

【００６３】図５に示す構成と第１実施形態に従う図４
で示した構成とを比較すると分かるように、この実施形
態に従う保護回路では、抵抗体１０２の後段にさらに抵
抗体１０８を追加した構成となっている。なお、図５に
おいて、抵抗体１０８以外の構成については図４で示し
た構成と同じであるので、これらの構成要素には同じ参
照番号を付し、その説明は省略する。ここでは、抵抗体
１０８を付加した場合の特徴的な作用効果について説明
する。

【００６４】まず、パッド端子１０１から入力された瞬
間的な高電圧を伴ったサージ電流はダイオード１０６、
１０７で電源、基板電位へと吸収される。また、そこで
吸収しきれないサージ成分は抵抗体１０２を通りダイオ
ード１０３、１０４へと流れることになる。ここで、ダ
イオード１０３、１０４に抵抗体１０２を通って流れる
サージ電流はダイオード１０６、１０７のサージ吸収の
効果で瞬間的な高電位が降下し、パッド端子１０１に印
加された入力サージに比して緩やかな電圧（低電圧）の
サージとなっている。そのため、第１実施形態で述べた
ように抵抗１０２のパッド端子１０１側で層間膜の絶縁
破壊などが抑制されている。

【００６５】しかしながら、ダイオード１０３、１０４
に流れるサージは、ダイオード１０６、１０７の作用効
果により比較的緩やかな低電圧のサージとなっているも
のの、インバータ１０５の入力部の耐圧に対しては十分
とは言えない場合がある。特に、一般的に広く用いられ
ているＣＭＯＳトランジスタで入力部が構成されている
場合など、その入力部はＭＯＳトランジスタのゲート電
極となっていることとなる。このゲート電極は数百オン
グストローム程度かそれ以下の薄い酸化膜を絶縁層とし
て基板に対向しており、その酸化膜の絶縁耐圧は数１０
Ｖ程度と低いものであり、瞬間的なサージの印加によっ
て非常に破壊され易い。

【００６６】このような理由を踏まえ、この実施形態で
は、ダイオード１０３、１０４とインバータ１０５の間
に第２の抵抗体１０８を設けることによりインバータ１
０５を構成するゲートへの瞬間的なサージ印加の抑制を
図っている。

【００６７】さて、抵抗体１０２を流れてきた静電サー
ジは、ダイオード１０３、１０４、及び抵抗体１０８の
３方向へと流れようとする。ここでダイオードへの電流
は、その流れ始める瞬間においてダイオードや配線部分
に存在する寄生抵抗および寄生容量の影響で、流れるま
でにわずかな遅延時間が存在する。従って、この実施形
態では第２の抵抗体１０８を設けることにより、このダ
イオードでの導通が開始されるまでの遅延時間におい
て、電圧がインバータ１０５の入力端子へと到達するこ
とを抑制することを意図している。

【００６８】即ち、インバータ１０５の入力端子に寄生
して存在する容量（ＭＯＳトランジスタでのゲート容
量）と、抵抗体１０８により遅延回路が形成される。こ
の回路の遅延効果によりインバータ１０５の入力端子に
印加されるサージはさらに緩やかなものとなり、サージ
電圧の低電圧化が期待できる。またさらに、抵抗体１０
８とインバータ１０５との入力容量による遅延時間が、
インバータ１０３、１０４にサージが導通する遅延時間
よりも大きいものであれば、サージがインバータ１０５
の入力部に到達するよりも早くダイオードでサージを導
通させることが可能となる。そのため、インバータ１０
５の入力部には高電圧のサージが印加されることなく、
ＭＯＳゲート電極などの入力回路部を有する記録素子に
おいてもさらなる耐性向上が達成できる。

【００６９】従って以上説明した実施形態に従えば、イ
ンバータと抵抗体との間にさらに別の抵抗体を設けるこ
とにより、第１実施形態に従う保護回路で十分に抑制す
ることのできなかった静電サージをより一層抑制するこ
とができ、人体などから印加される高電圧の静電サージ
に対してさらに耐性の優れた保護回路を提供することが
可能となる。

【００７０】具体的に言えば、保護回路の端子パッドと
その後段の抵抗体との間に設けられる１組のダイオード
によって構成される第１の保護機能により、印加された
静電サージを低インピーダンスで信号線から逃がすとと
もに、第１の保護機能で十分吸収できない静電サージ成
分から内部回路を保護するために、第１の保護機能のダ
イオードの後段に接続される抵抗と１組のダイオードか
らなる第２の保護機能による電圧降下作用を利用する。
またさらに、インバータの寄生容量と第２の抵抗体によ
って形成さる擬似的なＲＣ回路の遅延効果によってサー
ジによるインバータの入力端子に印加される電位変化を
緩やかなものとしている。

【００７１】なお、以上説明した実施形態では、保護回
路に設けられるダイオードのペアは２組であったが本発
明はこれによって限定されるものではなく、３組以上の
ダイオードのペアを設けても良い。

【００７２】以上の実施形態において、記録ヘッドから
吐出される液滴はインクであるとして説明し、さらにイ
ンクタンクに収容される液体はインクであるとして説明
したが、その収容物はインクに限定されるものではな
い。例えば、記録画像の定着性や耐水性を高めたり、そ
の画像品質を高めたりするために記録媒体に対して吐出
される処理液のようなものがインクタンクに収容されて
いても良い。

【００７３】そして以上の実施形態は、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。

【００７４】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。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にすると、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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力
端末として一体または別体に設けられるものの他、リー
ダ等と組み合わせた複写装置、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取るものであっても良
い。

【００８４】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ、インタフェース機器、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。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ユ
ーザが除電処置を行わずに記録ヘッドを記録装置本体か
ら取り外して交換しようとし、記録ヘッドと記録装置本
体との電気的接点（ヘッドパッド）に直接触れた場合に
印加される高電圧の静電サージに対しても耐性が向上
し、特に、例えば、高電圧に起因する記録素子内部の半
導体基板の上に形成された層間膜の絶縁破壊に対する耐
性を向上させることができるという効果がある。

【００８６】さらに、耐性向上のために記録素子外部に
ディスクリートデバイスなどを追加する必要がないた
め、記録ヘッドの生産コストの上昇や記録ヘッドサイズ
の大型化を招くことはないという利点もある。

【００８７】また、このような耐性の向上した記録ヘッ
ドを搭載した記録装置は記録不良の少ない高品位な記録
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な実施形態であるインクジェッ
ト方式に従って記録を行う記録ヘッドを備えた記録装置
の槻略構成を示す斜視図である。

【図２】図１に示す記録装置の制御回路を示すブロック
図である。

【図３】記録ヘッドＩＪＨを構成する記録素子の電気回
路の構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の第１実施形態に従う記録素子の保護回
路の構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の第２実施形態に従う記録素子の保護回
路の構成を示すブロック図である。

【図６】従来の記録ヘッドに搭載される記録素子の一例
を示す斜視図である。

【図７】図６に示した記録素子を３個隣接して実装した
記録ヘッドの概略図である。

【図８】一般的に用いられている静電保護回路の一例を
示す回路図である。

【符号の説明】

１０１ パッド端子 １０２ 抵抗体 １０３、１０４ ダイオード １０５ インバータ １０６、１０７ ダイオード １０８ 抵抗体 ＩＪＨ 記録ヘッド

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に記録素子を配した記録ヘッドであ
   って、 前記記録素子に信号を入力する入力パッドと、 前記入力パッドと前記記録素子との間に設けられる前記
   記録素子の入力回路と、 前記入力パッドと前記入力回路との間に接続される第１
   の抵抗と、 前記入力パッドと前記第１の抵抗との間に設けられ、前
   記入力パッドと電源電位を接続する第１のダイオードと
   前記入力パッドと基板電位とを接続する第２のダイオー
   ドからなる第１の組のダイオード群と、 前記第１の抵抗と前記入力回路との間に設けられ、前記
   第１の抵抗と前記電源電位を接続する第３のダイオード
   と前記第１の抵抗と前記基板電位とを接続する第４のダ
   イオードからなる第２の組のダイオード群とを有し、 前記第１のダイオードと前記第２のダイオードの間に前
   記第１の抵抗の一端が接続され、前記第３のダイオード
   と前記第４のダイオードの間に前記第１の抵抗の他端が
   接続されていることを特徴とする記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記第２の組のダイオード群と前記入力
   回路との間に接続される第２の抵抗体をさらに有し、 前記第３のダイオードと前記第４のダイオードの間に前
   記第２の抵抗の一端が、前記入力回路に前記第２の抵抗
   の他端が接続されている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】 前記入力回路は、インバータ回路である
   ことを特徴とする請求項１或いは２に記載の記録ヘッ
   ド。
4. 【請求項４】 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乃至３のいずれかに記載の記録ヘッド。
5. 【請求項５】 前記インクジェット記録ヘッドは、熱エ
   ネルギーを利用してインクを吐出するために、インクに
   与える熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備
   えていることを特徴とする請求項４に記載の記録ヘッ
   ド。
6. 【請求項６】 前記記録素子は、 半導体基板からなる基体に設けられた電気熱変換体と、 インクを吐出するノズルと、 前記基体上に形成され、前記電気熱変換体に通電して駆
   動するドライバ回路とを有することを特徴とする請求項
   ５に記載の記録ヘッド。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに記載の記録
   ヘッドを用いて記録ヘッドを行う記録装置。