JP2005169866A - Recording head and recording apparatus using it - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a recording head which can supply a stable electric current to a heater even if a fluctuation occurs in voltage drop value under a wiring resistance, and a recording apparatus which is equipped with the recording head. <P>SOLUTION: This recording head is equipped with a regulator circuit for limiting a value of the electric current capable of flowing through each of a plurality of recording elements. The condition of the passage of the electric current through the recording element serves as the condition that a current limit for a driving circuit functions. Thus, even if the fluctuation occurs in the voltage drop value under the wiring resistance, the stable electric current can flow through the recording element when the recording element is operated in a range wherein the current limit continues to function. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は記録ヘッド及びその記録ヘッドを備えた記録装置に関し、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ものである。   The present invention relates to a recording head and a recording apparatus including the recording head, and in particular, for example, an electrothermal conversion element that generates thermal energy necessary for ejecting ink and a driving circuit for driving the same are provided on the same substrate. The present invention relates to an ink jet recording head formed above and a recording apparatus using the recording head.

従来より、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記録を行うプリンタがある。   2. Description of the Related Art Conventionally, for example, as information output devices in word processors, personal computers, facsimiles, and the like, there are printers that record desired information such as characters and images on a sheet-like recording medium such as paper or film.

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、中でも、用紙等の記録媒体に非接触で記録が可能であり、カラー記録が容易であり、さらに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、その方式を採用した記録装置の構成としては、入力される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、記録媒体の搬送方向と直角な方向にその記録ヘッドを往復走査しながら記録を行うシリアル記録装置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。   There are various known recording methods for the printer. Among them, recording is possible on a recording medium such as paper in a non-contact manner, color recording is easy, and quietness is high. Inkjet systems have attracted particular attention in recent years. As a configuration of a recording apparatus that employs this method, a recording head that discharges ink according to input recording information is mounted, and the recording head is reciprocally scanned in a direction perpendicular to the conveyance direction of the recording medium. Serial recording devices that perform recording are widely used because they are inexpensive and easy to downsize.

特に、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。   In particular, the thermal ink jet method that utilizes the ink bubbling phenomenon induced by the thermal energy generated by energizing the heater for several microseconds to eject ink droplets forms a large number of nozzles at a high density on the recording head. It is possible.

このようなサーマルインクジェット方式の記録ヘッド(以下、記録ヘッドという)では、シリコン単結晶基板などに半導体集積回路プロセスによりインク加熱を行うヒータとその保護膜、及びヒータに通電するためのドライバ回路とその制御を行う論理回路などを一体的で形成した記録素子基板(以下、ヒータボードという)を用いている。   In such a thermal ink jet recording head (hereinafter referred to as a recording head), a heater that heats ink on a silicon single crystal substrate or the like by a semiconductor integrated circuit process, a protective film thereof, a driver circuit for energizing the heater, and its A recording element substrate (hereinafter referred to as a heater board) integrally formed with a logic circuit for performing control is used.

図5は従来からのヒータボードの駆動例を説明するための図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining an example of driving a conventional heater board.

図5では、説明を簡単にするために、ヒータボード上任意の一つのヒータRHとヒータRHに通電するためのドライバトランジスタM1、及びその周辺回路のみを抜粋して示している。   In FIG. 5, only one heater RH on the heater board, the driver transistor M1 for energizing the heater RH, and its peripheral circuit are extracted for the sake of simplicity.

ヒータRHは50Ωから300Ω程度の抵抗値を持ち、ヒータ電源VHに接続される。ここで、ヒータ電源VHは十数Vから数十V程度の電圧である。また、ドライバトランジスタM1はヒータ電源VH以上の耐圧を有する高耐圧MOSトランジスタであり、MOSトランジスタM1がオンする時間だけ、ヒータRHに電流が流れることになる。   The heater RH has a resistance value of about 50Ω to 300Ω and is connected to the heater power source VH. Here, the heater power supply VH is a voltage of about several tens of volts to several tens of volts. The driver transistor M1 is a high breakdown voltage MOS transistor having a breakdown voltage equal to or higher than the heater power supply VH, and a current flows through the heater RH only during the time when the MOS transistor M1 is turned on.

実際のヒータボードにおいては、この図に示す素子が記録ヘッドのノズル数に対応する数だけ配置されることになる。   In an actual heater board, the elements shown in this figure are arranged in a number corresponding to the number of nozzles of the recording head.

また、これらの素子のほかに、ヒータボードには、電流をヒータに通電するための配線や、通電するべきヒータとその通電時間を規定するための論理回路、その論理回路に印加するべき信号をヒータボード内に入力するための入力回路、温度情報を検出するためのセンサなどが配置されている。   In addition to these elements, the heater board has wiring for energizing the heater with current, a logic circuit for defining the heater to be energized and its energization time, and a signal to be applied to the logic circuit. An input circuit for inputting into the heater board, a sensor for detecting temperature information, and the like are arranged.

以下、図5に示した各素子について、詳細に述べる。   Hereinafter, each element shown in FIG. 5 will be described in detail.

LVCは、論理回路(不図示)から印加されるヒートパルス信号の振幅を大きくするための昇圧回路である。論理回路から印加されるヒートパルス信号の振幅は3.3Vや5Vといった、比較的低い電圧振幅のパルス信号である。この電圧を8Vや10Vなど、より高い電圧に昇圧回路LVCで昇圧変換する。ここでは、この昇圧変換された電圧電源をVHAとしている。   The LVC is a booster circuit for increasing the amplitude of a heat pulse signal applied from a logic circuit (not shown). The amplitude of the heat pulse signal applied from the logic circuit is a pulse signal having a relatively low voltage amplitude such as 3.3V or 5V. This voltage is boosted and converted to a higher voltage such as 8V or 10V by the booster circuit LVC. Here, the voltage power supply subjected to boost conversion is VHA.

昇圧電圧VHAに変換した電圧の駆動信号でパワーMOSトランジスタを駆動することにより、パワーMOSトランジスタのオン抵抗を小さくすることが可能となり、効率的なヒータ駆動を実現している。なお、図5に示した例ではLVCはインバータとして機能し、次段のMOSトランジスタM3、M4からなるインバータでさらに論理反転させた出力がパワーMOSトランジスタM1のゲートに印加される構成となっている。   By driving the power MOS transistor with the drive signal of the voltage converted to the boosted voltage VHA, it becomes possible to reduce the on-resistance of the power MOS transistor, thereby realizing efficient heater driving. In the example shown in FIG. 5, the LVC functions as an inverter, and an output that is further logically inverted by an inverter including the MOS transistors M3 and M4 in the next stage is applied to the gate of the power MOS transistor M1. .

この構成では、MOSトランジスタM3、M4からなるインバータの出力が真となり、パワーMOSトランジスタM1のゲートへ昇圧電圧VHAが印加され、MOSトランジスタM1がオン状態になるとヒータRHにヒータ電流が流れ、発熱、インク発泡を生じることになる。   In this configuration, the output of the inverter composed of the MOS transistors M3 and M4 becomes true, the boosted voltage VHA is applied to the gate of the power MOS transistor M1, and when the MOS transistor M1 is turned on, a heater current flows through the heater RH, and heat is generated. Ink bubbling will occur.

ところで従来のヒータボードにおいては、ヒータ電流をヒータボード上の電源端子からヒータまで接続させる電源配線が必要であり、その配線には複数のヒータが接続されることになる。このような配線にはインピーダンスが存在するため、ヒータ電流が流れることでインピーダンスの値と流れる電流値に依存した電圧降下が配線部分で生じる。   By the way, in the conventional heater board, the power supply wiring which connects a heater electric current from the power supply terminal on a heater board to a heater is required, and a some heater is connected to the wiring. Since such a wiring has an impedance, when the heater current flows, a voltage drop depending on the impedance value and the flowing current value occurs in the wiring portion.

図6は模式的に配線のインピーダンスを示した回路図である。   FIG. 6 is a circuit diagram schematically showing the impedance of the wiring.

図6において、RHは複数配置されたヒータアレイ、SWは各ヒータに電流を通電制御するためのスイッチング素子、VHは各ヒータ素子へ電流を流すための電源端子、GNDHは各ヒータ素子を介して電源端子VHからの電流が流れこむ電源接地端子、R1〜R10は電源端子VHとヒータRHないしスイッチング素子SWを接続するための配線に寄生する抵抗である。   In FIG. 6, RH is a plurality of arranged heater arrays, SW is a switching element for controlling current to flow to each heater, VH is a power supply terminal for flowing current to each heater element, and GNDH is a power supply via each heater element. Power supply ground terminals R1 to R10 through which a current from the terminal VH flows are resistors parasitic to wiring for connecting the power supply terminal VH and the heater RH or the switching element SW.

なお、スイッチング素子SWは、図5に示したようなパワーMOSトランジスタと、論理回路及び昇圧回路LVCなどにより実現されることとなる。   The switching element SW is realized by a power MOS transistor as shown in FIG. 5, a logic circuit, a booster circuit LVC, and the like.

ここで、電源端子VHから各ヒータへ流れる電流は、同時駆動するヒータ数に依存して変化する。そのため各ヒータ両端部に印加される電圧値も同時駆動するヒータ数に依存して変化することになる。即ち、同時駆動するヒータ数が少なく、配線部に流れる電流が小さいと配線部分での電圧降下は小さいものとなるが、駆動するヒータ数が多く流れる電流が大きくなると配線部での電圧降下が大きいものとなる。そのために実際にヒータの両端に印加される電圧は、駆動するヒータ数に依存して変化することになるのである。   Here, the current flowing from the power supply terminal VH to each heater varies depending on the number of heaters that are driven simultaneously. Therefore, the voltage value applied to both ends of each heater also varies depending on the number of heaters that are driven simultaneously. That is, when the number of heaters that are driven simultaneously is small and the current flowing through the wiring portion is small, the voltage drop at the wiring portion is small. However, when the number of heaters that are driven is large and the current flowing through the wiring portion is large, the voltage drop at the wiring portion is large. It will be a thing. Therefore, the voltage actually applied to both ends of the heater changes depending on the number of heaters to be driven.

さらに、この電圧値はヒータ位置によっても異なるものとなる。電源端子VHにより近い場所に配置されたヒータでは、電流が流れる経路に存在する寄生抵抗は小さいが、電源端子VHから離れた場所に配置されたヒータでは寄生抵抗が大きくなるためである。   Further, this voltage value varies depending on the heater position. This is because the heater arranged at a location closer to the power supply terminal VH has a small parasitic resistance in the current flow path, but the heater arranged at a location away from the power supply terminal VH has a large parasitic resistance.

従来より、このような同時駆動するヒータ数による電圧降下量の変化を軽減するために、ヒータボード内の電源配線を分割して各ヒータまで引き出し、電源端子と接続する方法が取られてきた。   Conventionally, in order to reduce such a change in voltage drop due to the number of heaters that are driven simultaneously, a method has been employed in which power supply wiring in the heater board is divided and drawn to each heater and connected to a power supply terminal.

通常、記録ヘッドでは、隣接するヒータを同時に駆動することはなく、連続した一区切りのヒータをそれぞれ順次駆動する時分割駆動とした構成がとられている。   Normally, the recording head does not drive adjacent heaters at the same time, but adopts a configuration in which time-division driving is performed in which each successive heater is sequentially driven.

例えば、連続して配置された16個のヒータを時分割駆動のための一区切りと仮定すると、これらヒータの区切りの中では同時に複数のヒータを駆動することはない。それらの全てを駆動するためには、順次異なるタイミングでそれぞれのヒータを1つずつ駆動することとなり、その駆動を16回繰り返すことで全てのヒータがはじめて駆動できる構成がとられている。   For example, assuming that 16 heaters arranged in succession are one segment for time-division driving, a plurality of heaters are not driven simultaneously in the segment of these heaters. In order to drive all of them, each heater is driven one by one at different timing, and all the heaters can be driven for the first time by repeating the driving 16 times.

このように時分割駆動する連続する16個のヒータを一つの独立した配線(分割配線)で電源端子まで引き出すことで、その配線には同時に複数のヒータを駆動するための電流は流れないようになる。こうした構成により同時駆動ヒータ数による配線での電圧降下差の影響軽減が行われてきている。   In this way, 16 continuous heaters that are time-division driven are pulled out to the power supply terminal by one independent wiring (divided wiring) so that current for driving a plurality of heaters does not flow through the wiring simultaneously. Become. With such a configuration, the influence of the voltage drop difference in the wiring due to the number of simultaneously driven heaters has been reduced.

図7は従来の配線分割した場合の回路構成を示す模式図である。   FIG. 7 is a schematic diagram showing a circuit configuration when the conventional wiring is divided.

図7において、図6のそれと同様に、RHは複数配置されたヒータ、SWは各ヒータに電流を通電制御するためのスイッチング素子、VHは各ヒータ素子へ電流を流すための電源端子、GNDHは各ヒータ素子から電流が流れこむ電源端子、R1〜R10は電源端子と各ヒータおよびスイッチング素子を通電させるための配線に寄生する抵抗である。さらにS1〜S4は、連続して配置された時分割駆動のための一区切りを示す破線で、この区切りの内部では同時にオンすることが出来るヒータは1つのみとなる。   In FIG. 7, as in FIG. 6, RH is a plurality of heaters, SW is a switching element for controlling energization of current to each heater, VH is a power supply terminal for flowing current to each heater element, and GNDH is Power supply terminals R1 to R10 through which current flows from each heater element are resistors parasitic on the power supply terminal and wiring for energizing each heater and switching element. Further, S1 to S4 are broken lines indicating one section for time-division driving arranged continuously, and only one heater can be turned on at the same time in the section.

なお、スイッチング素子SWは、図5に示したようなパワーMOSトランジスタと、論理回路および昇圧回路LVCなどにより実現されることとなる。   The switching element SW is realized by a power MOS transistor as shown in FIG. 5, a logic circuit, a booster circuit LVC, and the like.

ここで、配線抵抗R3〜R10を等しい抵抗値となるように配線設計を行う。   Here, the wiring design is performed so that the wiring resistances R3 to R10 have the same resistance value.

図8は、配線抵抗R3〜R10が等しい抵抗値となるように配線設計を行なった配線パターンの一例を示す図である。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a wiring pattern in which wiring design is performed so that the wiring resistances R3 to R10 have the same resistance value.

図8から分かるように、電源端子VHから各ヒータの一端へ時分割駆動の区切り毎に独立した配線により接続を行っている。なお、図示しないがヒータの他端は配線下部に設けられたスイッチング素子に接続され、スイッチング素子はさらにGNDH配線に接続、独立した配線によりGNDH端子へと同様に接続されている。   As can be seen from FIG. 8, connection is made from the power supply terminal VH to one end of each heater by independent wiring for each division of time division drive. Although not shown, the other end of the heater is connected to a switching element provided at the lower part of the wiring, and the switching element is further connected to the GNDH wiring and connected to the GNDH terminal by an independent wiring.

また、図8から示唆されるように、独立した配線の抵抗値を同程度とするために、端子に近いヒータへ接続する配線は細、遠い配線は太いパターンとなっている。
特開平11−129479号公報
Further, as suggested from FIG. 8, in order to make the resistance values of the independent wirings approximately the same, the wirings connected to the heaters close to the terminals are thin and the wirings far away have a thick pattern.
JP-A-11-129479

しかしながら上記従来例の構成でも、依然として、以下のような問題点が存在する。   However, the following problems still exist in the conventional configuration.

即ち、限られたヒータボード面積のなかで、独立して電流を供給するためには配線の幅と間隔の合計がそのヒータボード幅以下となる様に、各々の配線幅を細くする必要がある。そのため分割配線を行なかった場合と比較し、分割数が増加するほどに配線抵抗の値は高いものとなってしまう。   That is, in order to supply current independently within a limited heater board area, it is necessary to make each wiring width narrow so that the sum of the wiring width and interval is equal to or less than the heater board width. . Therefore, as compared with the case where divided wiring is performed, the value of wiring resistance increases as the number of divisions increases.

最近の記録ヘッドの傾向としては、記録速度向上の目的から同時駆動するヒータ数はさらに増加する傾向にあり、この配線抵抗の上昇は顕著となってきている。   As a recent trend of recording heads, the number of heaters that are simultaneously driven tends to further increase for the purpose of improving the recording speed, and this increase in wiring resistance has become remarkable.

こうした高い配線抵抗を介在させたヒータでインク発泡に必要な熱量を発生させるためには、この配線抵抗での損失分を加味した電力を印加しなければならなくなる。   In order to generate the amount of heat required for ink foaming with a heater having such a high wiring resistance, it is necessary to apply electric power that takes into account the loss in the wiring resistance.

こうした配線抵抗の値を小さくするためには、各配線の幅をより大きく確保することが考えられる。   In order to reduce the value of such wiring resistance, it is conceivable to secure a larger width of each wiring.

しかしながら、記録速度向上のために同時駆動ヒータ数を増加させると、これらの配線幅の増加はヒータボードサイズの増加に直結し、この配線幅を確保するためだけにヒータボードサイズを大きくすることになる場合がありコスト上昇要因となってしまう。   However, if the number of simultaneously driven heaters is increased to improve the recording speed, the increase in the wiring width directly leads to an increase in the heater board size, and the heater board size is increased only to secure the wiring width. It may become a cause of cost increase.

次に、高い配線抵抗でもヒータで必要な熱量を発生できるように、電源電圧を高く設定することが考えられる。   Next, it is conceivable to set the power supply voltage high so that the necessary amount of heat can be generated by the heater even with high wiring resistance.

しかしながら、高い電源電圧でのヒータ電流の制御を行うためには、電源電圧に対して十分な耐圧を有するスイッチング素子が必要となる。通常スイッチング素子はその耐圧に伴って素子のサイズが大きくなる傾向があり、この方法でもコストの上昇を招いてしまうこととなる。また、ヒータボードサイズの増加を招くことなく耐圧の向上を行うために、より高耐圧が実現できる構造の素子をヒータボード内に形成することが考えられるが、通常そのような素子は複雑な製造プロセスを用いて形成されることが多く、結果的に製造コストの上昇を招いてしまう。   However, in order to control the heater current at a high power supply voltage, a switching element having a sufficient withstand voltage with respect to the power supply voltage is required. Usually, the switching element tends to increase in size with the withstand voltage, and this method also increases the cost. In order to improve the breakdown voltage without increasing the size of the heater board, it is conceivable to form an element with a structure capable of realizing a higher breakdown voltage in the heater board. Usually, such an element is complicatedly manufactured. This is often formed using a process, resulting in an increase in manufacturing cost.

さらに配線層の膜厚を厚くすることで配線抵抗を小さくすることも考えられる。   It is also conceivable to reduce the wiring resistance by increasing the thickness of the wiring layer.

記録ヘッドに用いる記録素子は、記録ヘッドとしての目的を達成するために、その素子自体がインクに直接接触することになる。そのため、厚い配線層やヒータ上面には、インクの浸漬に対する十分な耐性を確保できる保護膜を形成しなければならない。この配線層を厚い膜により形成すると、配線パターン端部での段差が膜圧に応じて大きくなる。こうした大きな段差を保護膜により被覆するためにはその保護膜の膜厚も厚くする必要が生じる。こうした厚い保護膜の存在は、ヒータ膜からインクまでの熱の伝達特性を変化させ、インク発泡特性やインク吐出特性を再現性の低いものとしてしまうなどの新たな問題を招いてしまう。   In order to achieve the purpose of the recording head, the recording element used for the recording head is in direct contact with the ink. Therefore, a protective film that can ensure sufficient resistance to ink immersion must be formed on the thick wiring layer and the upper surface of the heater. When this wiring layer is formed of a thick film, the level difference at the end of the wiring pattern increases in accordance with the film pressure. In order to cover such a large step with a protective film, it is necessary to increase the thickness of the protective film. The existence of such a thick protective film causes new problems such as changing the heat transfer characteristic from the heater film to the ink and making the ink foaming characteristic and the ink ejection characteristic have low reproducibility.

また、分割配線は、上述のように、電源端子から各ヒータまでの配線抵抗値が一定となる様にレイアウト設計を行う必要がある。なぜなら、それぞれのヒータに印加されるエネルギーを一定なものとしなければ、ヒータ間でのインク発泡、インク吐出特性に変化が生じてしまい、結果として、記録品位が低下してしまうためである。   Further, as described above, the layout of the divided wiring needs to be designed so that the wiring resistance value from the power supply terminal to each heater is constant. This is because if the energy applied to each heater is not constant, the ink bubbling and ink ejection characteristics between the heaters will change, resulting in a decrease in recording quality.

そのとき、配線抵抗値を一定となるようにするために、図8に示すように、電源端子に近いヒータに接続する配線では配線幅を細く、より遠くのヒータに接続する配線では配線幅は太くすることで、端子とヒータ間での抵抗値が等しくなるようなレイアウトとなっている。   At that time, in order to make the wiring resistance value constant, as shown in FIG. 8, the wiring width is narrow in the wiring connected to the heater near the power supply terminal, and the wiring width is small in the wiring connected to the heater farther away. By increasing the thickness, the layout is such that the resistance value between the terminal and the heater becomes equal.

これらの配線は、通常は、金属薄膜のエッチング処理(パターニング)により形成される。このエッチング工程には、通常は目標とするパターンサイズに対してオーバーエッチングないしアンダーエッチングといった製造上のエッチングのずれであるプロセス変動要因が存在する。   These wirings are usually formed by etching (patterning) of a metal thin film. In this etching process, there is usually a process variation factor that is a manufacturing etching shift such as overetching or underetching with respect to a target pattern size.

このとき、幅の細い(即ち、電源端子に近い)配線は、幅の太い(即ち、端子から遠い)配線に対してより敏感にそのプロセス変動による影響を受けることとなる。   At this time, the narrow wiring (that is, close to the power supply terminal) is more sensitively affected by the process variation to the thick wiring (that is, far from the terminal).

このようなプロセス変動に対する影響度の違いが配線抵抗値のばらつきを招き、結果的に等しいエネルギーをヒータに印加することが出来なくなるという問題が生じてしまう。   Such a difference in the degree of influence on the process variation causes a variation in the wiring resistance value, resulting in a problem that equal energy cannot be applied to the heater.

ところで、こうして同じエネルギーをヒータに印加できない場合には、より小さいエネルギーが印加されるであろう配線抵抗の高い配線に接続されたヒータでも、確実にインクの発泡と吐出が達成される電力を、全てのヒータに対して等しく印加するような設計を行う。そうすることで、確実に全てのヒータにおいてインクの吐出が達成されるようになるためである。   By the way, when the same energy cannot be applied to the heater in this way, even with the heater connected to the wiring with high wiring resistance to which smaller energy will be applied, the electric power that can surely achieve the foaming and ejection of the ink, Design to apply equally to all heaters. By doing so, ink ejection can be reliably achieved in all heaters.

このことは、配線抵抗の低い配線に接続されたヒータには、本来必要な電力よりも過剰な電力が印加されることを意味する。こうした過剰な電力の印加は、ヒータの寿命を短縮することとなり、記録ヘッドの信頼性の観点から問題となる。   This means that an excessive electric power is applied to the heater connected to the wiring having a low wiring resistance than is originally required. Such excessive application of power shortens the life of the heater, which is problematic from the viewpoint of the reliability of the recording head.

以上、ヒータボード内部での配線抵抗に係る問題点について述べてきた。   The problems related to the wiring resistance inside the heater board have been described above.

しかしながら、通常、ヒータボードの配線はヒータボードのパッド端子で共通配線としてまとめられ、プリント基板などの別部品の配線に接続されることとなる。そして、それらの共通配線によって記録装置本体の電源へと接続される。   However, normally, the wiring of the heater board is gathered as a common wiring at the pad terminal of the heater board, and is connected to the wiring of another component such as a printed board. The common wiring is connected to the power supply of the recording apparatus main body.

また、ヒータボード内部でも、図7のR1及びR2に示されるように、パッド端子近傍では分割した配線は共通配線として一つの配線パターンにまとめられる。   In addition, as shown in R1 and R2 of FIG. 7, even within the heater board, the divided wirings are combined into one wiring pattern as a common wiring in the vicinity of the pad terminal.

このような共通配線での電圧降下の影響は、ヒータボード内部での電源配線の分割による対策では回避することができないものであり、従来はこれらの影響を見込んだヒータ電流印加時間の制御などが求められてきた。   Such effects of voltage drop in the common wiring cannot be avoided by countermeasures by dividing the power supply wiring inside the heater board. It has been sought.

本発明は上記従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、配線抵抗での電圧降下値に変動が生じても安定した電流をヒータに供給することが可能な記録ヘッド、及びその記録ヘッドを備えた記録装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the conventional example. A recording head capable of supplying a stable current to a heater even if the voltage drop value due to wiring resistance varies, and the recording head It is an object of the present invention to provide a recording apparatus including the above.

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。   In order to achieve the above object, the recording head of the present invention has the following configuration.

即ち、共通の電源線に接続された複数の記録素子を有する記録ヘッドであって、前記記録素子のそれぞれに直列に接続され、前記記録素子の駆動する駆動素子と、前記駆動素子を駆動するために印加する印加電圧を、前記駆動素子に流れる電流が所定の値以下となるように調整する調整回路とを有することを特徴とする。   That is, a recording head having a plurality of recording elements connected to a common power supply line, connected in series to each of the recording elements, for driving the recording elements, and for driving the driving elements And an adjustment circuit that adjusts an applied voltage to be applied so that a current flowing through the driving element is a predetermined value or less.

なお、前記駆動素子はMOSトランジスタであり、前記調整回路は、前記記録素子に直列に接続された第1の抵抗と、前記第1の抵抗に接続された第2のMOSトランジスタとを有することが望ましい。そして、前記記録素子の駆動状態は、前記第1の抵抗の両端に発生する電位差により検知される。   The drive element is a MOS transistor, and the adjustment circuit includes a first resistor connected in series to the recording element and a second MOS transistor connected to the first resistor. desirable. The driving state of the recording element is detected by a potential difference generated at both ends of the first resistor.

さらに、前記第1の抵抗の一端は前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続され、他端はソースに接続され、前記第2のMOSトランジスタのドレインは、前記駆動素子のMOSトランジスタのゲートに接続されることが望ましい。   Furthermore, one end of the first resistor is connected to the gate of the second MOS transistor, the other end is connected to the source, and the drain of the second MOS transistor is connected to the gate of the MOS transistor of the driving element. It is desirable that

またさらに、前記駆動素子を駆動するための入力電圧を昇圧する昇圧回路と、電前記昇圧回路の後段に、電源電圧側と電源接地側との間に直列接続された、互いに極性の異なる第3のMOSトランジスタと第4のMOSトランジスタとをさらに備え、前記第3のMOSトランジスタは前記電源電圧側に、前記第4のMOSトランジスタは前記電源接地側に設けられる構成をもつことが望ましい。   Furthermore, a booster circuit that boosts the input voltage for driving the drive element, and a third circuit having a polarity different from each other, connected in series between the power supply voltage side and the power supply ground side at the subsequent stage of the voltage booster circuit. The third MOS transistor is preferably provided on the power supply voltage side, and the fourth MOS transistor is preferably provided on the power supply ground side.

このような構成において、前記駆動素子としての前記MOSトランジスタのゲート電圧は、前記昇圧回路からの出力電圧を、前記第2のMOSトランジスタと前記第3のMOSトランジスタのオン抵抗により分圧した電圧となることが望ましい。   In such a configuration, the gate voltage of the MOS transistor as the drive element is a voltage obtained by dividing the output voltage from the booster circuit by the on-resistance of the second MOS transistor and the third MOS transistor. It is desirable to become.

さらに別の態様として、前記第3のMOSトランジスタと前記第4のトランジスタとの間に直列接続した第2の抵抗をさらに有する構成をもつ場合には、前記駆動素子としての前記MOSトランジスタのゲート電圧は、前記昇圧回路からの出力電圧を、前記第2のMOSトランジスタと、前記第3のMOSトランジスタのオン抵抗と前記第2の抵抗値とにより分圧した電圧となることが望ましい。   As yet another aspect, in the case of further comprising a second resistor connected in series between the third MOS transistor and the fourth transistor, the gate voltage of the MOS transistor as the drive element The output voltage from the booster circuit is preferably a voltage obtained by dividing the output voltage by the second MOS transistor and the on-resistance of the third MOS transistor and the second resistance value.

なお、上記記録ヘッドは、各記録素子から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好適であり、その場合、各記録素子は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するべく、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であることが望ましい。   The recording head is preferably an ink jet recording head that performs recording by discharging ink from each recording element. In this case, each recording element uses thermal energy to discharge ink. It is desirable to be an electrothermal converter for generating thermal energy applied to the ink.

またさらに前記第1の抵抗は、前記電気熱変換体と同質の膜により形成する構成をとることも可能である。   Furthermore, the first resistor may be formed of a film having the same quality as the electrothermal converter.

また他の発明によれば、上記構成の記録ヘッドによって記録を行う記録装置を備える。   According to another aspect of the invention, a recording apparatus that performs recording with the recording head having the above-described configuration is provided.

以上説明した本発明に従う記録ヘッドでは、複数の記録素子各々に流すことができる電流値を制限するための調整回路が備えられ、記録素子に電流が流れる条件を、駆動素子に対する電流制限が機能する条件とすることで、配線抵抗での電圧降下の値に変動が生じた場合においても、その電流制限が機能し続ける範囲で記録素子を動作させる際には、安定した電流を記録素子に流すことが可能になる。   In the recording head according to the present invention described above, the adjustment circuit for limiting the current value that can flow through each of the plurality of recording elements is provided, and the current limitation for the driving element functions under the condition that the current flows through the recording element. By setting the conditions, even when fluctuations occur in the value of the voltage drop in the wiring resistance, when operating the recording element within the range where the current limit continues to function, a stable current is allowed to flow through the recording element. Is possible.

このような駆動条件下で、記録素子に通電させることで、常に制限電流がかかっている電流がヒータに流れることになる。制限された電流はほぼ制限値と等しい値となるため、記録素子には配線による電圧降下差などの影響を受けにくい安定した電流が流れることになる。その結果、複数の記録素子は安定的に発熱し、インクジェット記録ヘッドでは、安定したインク発熱と発泡が達成されることとなる。   By energizing the recording element under such driving conditions, a current that is always applied with a limited current flows to the heater. Since the limited current is substantially equal to the limit value, a stable current that is hardly affected by a voltage drop difference due to wiring flows through the recording element. As a result, the plurality of recording elements generate heat stably, and the ink jet recording head achieves stable ink heat generation and foaming.

従って本発明に従う記録ヘッドは、配線による電圧降下差の影響を抑制するので、従来必要であった配線分割による電圧降下差の回避を行う構成をもつ必要もなくなる。   Therefore, since the recording head according to the present invention suppresses the influence of the voltage drop difference due to the wiring, it is not necessary to have a configuration for avoiding the voltage drop difference due to the wiring division, which has been conventionally required.

従って本発明によれば、同時駆動記録素子数により変化する、電源配線などでの電圧降下変動に起因した印加エネルギーの変動を記録素子に流れる電流変化を抑制することができるという効果がある。   Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress a change in current flowing in the recording element due to a variation in applied energy caused by a voltage drop variation in a power supply wiring or the like, which varies depending on the number of simultaneously driven recording elements.

その結果、従来、印加エネルギー変動を小さくするために行われていた電源配線の分割が不要となる。このことは、配線抵抗を低くすることにつながり、分割配線の構成を採用して厳密に抵抗の合せ込みを行っていた場合に必要となる配線幅の確保のためのチップ面積の拡大を抑制することができる。即ち、ヒータボードのチップ面積の縮小が達成される。   As a result, it is not necessary to divide the power supply wiring, which has been conventionally performed to reduce the applied energy fluctuation. This leads to lower wiring resistance, and suppresses the expansion of the chip area for securing the wiring width necessary when the resistance is strictly adjusted by adopting the configuration of the divided wiring. be able to. That is, a reduction in the chip area of the heater board is achieved.

また、分割していた配線を共通とすれば配線抵抗値を低くすることとなり、配線抵抗値が高い場合に必要であったエネルギー損失を補うために高電圧駆動の必要性がなくなることを意味している。   In addition, if the divided wiring is shared, the wiring resistance value is lowered, which means that there is no need for high voltage driving to compensate for the energy loss that was necessary when the wiring resistance value was high. ing.

言い換えると、広いチップ面積の、或いは複雑なプロセスで製造される高耐圧用のヒータボードを用いる必要がなくなる。その効果、チップ面積の縮小、および簡略な製造プロセスによるチップ生産コストの削減が期待できる。   In other words, it is not necessary to use a high-breakdown-voltage heater board having a large chip area or manufactured by a complicated process. The effect, reduction of the chip area, and reduction of the chip production cost by a simple manufacturing process can be expected.

さらに、配線抵抗の厚膜化の必要性が低くなるため、その厚膜配線の保護のための保護膜の厚膜化なども不要となり、厚い保護膜によるヒータからインクへの熱伝導特性の劣化などの問題も生じることがないという利点もある。   In addition, since the need for thicker wiring resistance is reduced, it is not necessary to increase the thickness of the protective film to protect the thick-film wiring. There is also an advantage that such problems do not occur.

さらに、分割配線で生じる製造工程でのばらつきが、抵抗値のばらつきとして現れることもなくなり、抵抗ばらつきを加味した過剰なエネルギー印加が不要となる。その結果、過剰なエネルギー印加によるヒータ劣化が現れる可能性を低減できる。   Further, variations in the manufacturing process caused by the divided wiring do not appear as variations in resistance value, and it is not necessary to apply excessive energy in consideration of resistance variations. As a result, it is possible to reduce the possibility of heater deterioration due to excessive energy application.

またさらに、ヒータボード外部の共通配線抵抗での電圧降下変動の影響も低減することが可能となり、それらを見込んだヒータ駆動時間の変化のための補正制御も不要となる。   Furthermore, it is possible to reduce the influence of voltage drop fluctuations in the common wiring resistance outside the heater board, and correction control for changing the heater driving time in consideration of them is not required.

以下添付図面を参照して本発明の好適な実施例について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

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。   In this specification, “recording” (sometimes referred to as “printing”) is not only for forming significant information such as characters and figures, but also for human beings visually perceived regardless of significance. Regardless of whether or not it has been manifested, it also represents a case where an image, a pattern, a pattern, or the like is widely formed on a recording medium or the medium is processed.

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。   “Recording medium” refers not only to paper used in general recording apparatuses but also widely to cloth, plastic film, metal plate, glass, ceramics, wood, leather, and the like that can accept ink. Shall.

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。   Furthermore, “ink” (sometimes referred to as “liquid”) is to be interpreted broadly in the same way as the definition of “recording (printing)” above. It represents a liquid that can be used for forming a pattern or the like, processing a recording medium, or processing an ink (for example, solidification or insolubilization of a colorant in ink applied to the recording medium).

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。   Furthermore, unless otherwise specified, the “nozzle” collectively refers to an ejection port or a liquid channel communicating with the ejection port and an element that generates energy used for ink ejection.

以下に用いる「素子基体」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基体を示すものである。   The “element base” used below does not indicate a simple base made of a silicon semiconductor but a base provided with each element, wiring, and the like.

さらに、「素子基体上」とは、単に素子基体の上を指し示すだけでなく、素子基体の表面、表面近傍の素子基体内部側をも示すものである。また、本発明でいう「作り込み(built-in)」とは、別体の各素子を単に基体上に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基体上に一体的に形成、製造することを示すものである。   Furthermore, “on the element substrate” not only indicates the element substrate, but also indicates the surface of the element substrate and the inside of the element substrate near the surface. In addition, the term “built-in” as used in the present invention is not a word indicating that each separate element is simply placed on the base, but each element is formed by a semiconductor circuit manufacturing process or the like. It shows that it is integrally formed and manufactured on a substrate.

<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形態であるインクジェット記録装置1の構成の概要を示す外観斜視図である。
<Description of Inkjet Recording Apparatus (FIG. 1)>
FIG. 1 is an external perspective view showing an outline of a configuration of an ink jet recording apparatus 1 which is a typical embodiment of the present invention.

図1に示すように、インクジェット記録装置(以下、記録装置という)は、インクジェット方式に従ってインクを吐出して記録を行なう記録ヘッド3を搭載したキャリッジ2にキャリッジモータM1によって発生する駆動力を伝達機構4より伝え、キャリッジ2を矢印A方向に往復移動させるとともに、例えば、記録紙などの記録媒体Pを給紙機構5を介して給紙し、記録位置まで搬送し、その記録位置において記録ヘッド3から記録媒体Pにインクを吐出することで記録を行なう。   As shown in FIG. 1, an ink jet recording apparatus (hereinafter referred to as a recording apparatus) transmits a driving force generated by a carriage motor M1 to a carriage 2 on which a recording head 3 that performs recording by discharging ink according to an ink jet system is mounted. 4, the carriage 2 is reciprocated in the direction of arrow A, and for example, a recording medium P such as recording paper is fed through a paper feeding mechanism 5 and conveyed to a recording position. Recording is performed by ejecting ink onto the recording medium P.

また、記録ヘッド3の状態を良好に維持するためにキャリッジ2を回復装置10の位置まで移動させ、間欠的に記録ヘッド3の吐出回復処理を行う。   Further, in order to maintain the state of the recording head 3 satisfactorily, the carriage 2 is moved to the position of the recovery device 10 and the ejection recovery process of the recording head 3 is intermittently performed.

記録装置1のキャリッジ2には記録ヘッド3を搭載するのみならず、記録ヘッド3に供給するインクを貯留するインクカートリッジ6を装着する。インクカートリッジ6はキャリッジ2に対して着脱自在になっている。   In addition to mounting the recording head 3 on the carriage 2 of the recording apparatus 1, an ink cartridge 6 for storing ink to be supplied to the recording head 3 is mounted. The ink cartridge 6 is detachable from the carriage 2.

図1に示した記録装置1はカラー記録が可能でり、そのためにキャリッジ2にはマゼンタ(M)、シアン(C)、イエロ(Y)、ブラック(K)のインクを夫々、収容した4つのインクカートリッジを搭載している。これら4つのインクカートリッジは夫々独立に着脱可能である。   The recording apparatus 1 shown in FIG. 1 can perform color recording. For this reason, the carriage 2 contains four inks containing magenta (M), cyan (C), yellow (Y), and black (K) inks, respectively. An ink cartridge is installed. These four ink cartridges are detachable independently.

さて、キャリッジ2と記録ヘッド3とは、両部材の接合面が適正に接触されて所要の電気的接続を達成維持できるようになっている。記録ヘッド3は、記録信号に応じてエネルギーを印加することにより、複数の吐出口からインクを選択的に吐出して記録する。特に、この実施形態の記録ヘッド3は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット方式を採用しており、記録信号に応じて対応する電気熱変換体にパルス電圧を印加することによって対応する吐出口からインクを吐出する。   Now, the carriage 2 and the recording head 3 can achieve and maintain a required electrical connection by properly contacting the joint surfaces of both members. The recording head 3 applies energy according to a recording signal to selectively eject ink from a plurality of ejection ports for recording. In particular, the recording head 3 of this embodiment employs an ink jet system that ejects ink using thermal energy, and responds by applying a pulse voltage to a corresponding electrothermal transducer in accordance with a recording signal. Ink is ejected from the ejection port.

さらに、図1において、14は記録媒体Pを搬送するために搬送モータM2によって駆動される搬送ローラである。   Further, in FIG. 1, reference numeral 14 denotes a transport roller that is driven by a transport motor M2 to transport the recording medium P.

<インクジェット記録装置の制御構成(図2)>
図2は図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。
<Control Configuration of Inkjet Recording Apparatus (FIG. 2)>
FIG. 2 is a block diagram showing a control configuration of the recording apparatus shown in FIG.

図2に示すように、コントローラ600は、MPU601、後述する制御シーケンスに対応したプログラム、所要のテーブル、その他の固定データを格納したROM602、キャリッジモータM1の制御、搬送モータM2の制御、及び、記録ヘッド3の制御のための制御信号を生成する特殊用途集積回路(ASIC)603、画像データの展開領域やプログラム実行のための作業用領域等を設けたRAM604、MPU601、ASIC603、RAM604を相互に接続してデータの授受を行うシステムバス605、以下に説明するセンサ群からのアナログ信号を入力してA/D変換し、デジタル信号をMPU601に供給するA/D変換器606などで構成される。   As shown in FIG. 2, the controller 600 includes an MPU 601, a program corresponding to a control sequence to be described later, a required table, a ROM 602 that stores other fixed data, a carriage motor M1, a conveyance motor M2, and a recording. A special purpose integrated circuit (ASIC) 603 that generates a control signal for controlling the head 3, and a RAM 604, an MPU 601, an ASIC 603, and a RAM 604, which are provided with image data development areas and program execution areas, are connected to each other. A system bus 605 for transferring data, and an A / D converter 606 for inputting analog signals from the sensor group described below, A / D converting them, and supplying digital signals to the MPU 601 and the like.

また、図2において、610は画像データの供給源となるコンピュータ(或いは、画像読取り用のリーダやデジタルカメラなど)でありホスト装置と総称される。ホスト装置610と記録装置1との間ではインタフェース(I/F)611を介して画像データ、コマンド、ステータス信号等を送受信する。   In FIG. 2, reference numeral 610 denotes a computer (or a reader for image reading, a digital camera, etc.) serving as a supply source of image data, and is collectively referred to as a host device. Image data, commands, status signals, and the like are transmitted and received between the host apparatus 610 and the recording apparatus 1 via an interface (I / F) 611.

さらに、620はスイッチ群であり、電源スイッチ621、プリント開始を指令するためのプリントスイッチ622、及び記録ヘッド3のインク吐出性能を良好な状態に維持するための処理(回復処理)の起動を指示するための回復スイッチ623など、操作者による指令入力を受けるためのスイッチから構成される。630はホームポジションhを検出するためのフォトカプラなどの位置センサ631、環境温度を検出するために記録装置の適宜の箇所に設けられた温度センサ632等から構成される装置状態を検出するためのセンサ群である。   Further, reference numeral 620 denotes a switch group, which instructs activation of a power switch 621, a print switch 622 for instructing printing start, and a process (recovery process) for maintaining the ink ejection performance of the recording head 3 in a good state. For example, a recovery switch 623 for receiving a command input from the operator. Reference numeral 630 denotes a position sensor 631 such as a photocoupler for detecting the home position h, a temperature sensor 632 provided at an appropriate location of the recording apparatus for detecting the environmental temperature, and the like. It is a sensor group.

さらに、640はキャリッジ2を矢印A方向に往復走査させるためのキャリッジモータM1を駆動させるキャリッジモータドライバ、642は記録媒体Pを搬送するための搬送モータM2を駆動させる搬送モータドライバである。   Further, 640 is a carriage motor driver that drives a carriage motor M1 for reciprocating scanning of the carriage 2 in the direction of arrow A, and 642 is a conveyance motor driver that drives a conveyance motor M2 for conveying the recording medium P.

ASIC603は、記録ヘッド3による記録走査の際に、RAM602の記憶領域に直接アクセスしながら記録ヘッドに対して記録素子(ヒータ)の駆動データ(DATA)を転送する。   The ASIC 603 transfers drive data (DATA) of the recording element (heater) to the recording head while directly accessing the storage area of the RAM 602 during recording scanning by the recording head 3.

<記録ヘッドのインク流路とインク吐出口の構造(図9)>
図9は記録ヘッド3の内、ブラックインクを吐出する部分の立体的な構造を示す斜視図である。
<Structure of ink flow path and ink discharge port of recording head (FIG. 9)>
FIG. 9 is a perspective view showing a three-dimensional structure of a portion of the recording head 3 that ejects black ink.

図9からブラック(K)のインクを収容したインクカートリッジ6Kから供給されるインクの流れが明らかになる。図9に示されているように、記録ヘッド3には、ブラック(K)インクを供給するインク供給チャネル102があり、インクカートリッジ6Kからはインク供給チャネル102に基板100の裏面側からブラックインクを供給する供給路(不図示)が備えられている。   From FIG. 9, the flow of ink supplied from the ink cartridge 6K containing black (K) ink becomes clear. As shown in FIG. 9, the recording head 3 has an ink supply channel 102 for supplying black (K) ink. From the ink cartridge 6K, black ink is supplied to the ink supply channel 102 from the back side of the substrate 100. A supply path (not shown) for supplying is provided.

このインクチャネルを経てブラックインクは夫々、インク流路30によって基板上に設けられた電気熱変換体(ヒータ)40まで導かれる。そして、電気熱変換体(ヒータ)40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)40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35からインク液滴90が吐出される。   Through this ink channel, the black ink is guided to the electrothermal transducer (heater) 40 provided on the substrate by the ink flow path 30. When the electrothermal transducer (heater) 40 is energized through a circuit to be described later, heat is applied to the ink on the electrothermal transducer (heater) 40 and the ink is boiled. Ink droplets 90 are ejected from the ejection port 35 by the bubbles.

なお、図9において、100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2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、或いはヒータボードという)である。   In FIG. 9, reference numeral 100 denotes an electrothermal transducer to be described in detail later, various circuits that drive the memory, memory, various pads that form electrical contacts with the carriage 2, and recording in which various signal lines are formed. A head substrate (hereinafter referred to as a head substrate or a heater board).

また、1つの電気熱変換体(ヒータ)、これを駆動するMOS−FET、及び電気熱変換体(ヒータ)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。   One electrothermal transducer (heater), a MOS-FET for driving the electrothermal transducer, and the electrothermal transducer (heater) are collectively referred to as a recording element, and a plurality of recording elements are collectively referred to as a recording element section.

図9では記録ヘッド3の内、ブラックインクを吐出する部分に対応する立体的な構造を示したが、他の3つのカラーインクを吐出するために用いる記録ヘッド3の対応部分も同様な構造をしている。ただし、その構造は図3に示す構成の3倍である。即ち、インクチャネルは3つであり、ヘッド基板の規模も約3倍程度となる。   Although FIG. 9 shows a three-dimensional structure corresponding to the portion for ejecting black ink in the recording head 3, the corresponding portion of the recording head 3 used for ejecting the other three color inks also has the same structure. doing. However, the structure is three times that shown in FIG. That is, there are three ink channels, and the size of the head substrate is about three times as large.

<ヘッドカートリッジの構成(図10)>
なお、上述のように、インクカートリッジと記録ヘッドとは分離可能に形成されて交換可能な構成としても良いが、これらインクカートリッジと記録ヘッドとを一体的に構成したヘッドカートリッジとして、インクがなくなったときにはそのヘッドカートリッジ全体を交換できるようにしても良い。
<Configuration of head cartridge (FIG. 10)>
As described above, the ink cartridge and the recording head may be formed so as to be separable and replaceable. However, as the head cartridge in which the ink cartridge and the recording head are integrally configured, the ink is used up. Sometimes the entire head cartridge may be replaced.

図10は、インクカートリッジと記録ヘッドとが一体構成となったヘッドカートリッジIJCの構成を示す外観斜視図である。ヘッドカートリッジIJCは、図10に示すように、点線Kの部分から左側がインクカートリッジ部ITであり、右側が記録ヘッド部IJHとなっている。そして、このようなヘッドカートリッジIJCにはキャリッジに搭載されたときに、キャリッジ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、記録ヘッドが駆動されてインクが吐出される。   FIG. 10 is an external perspective view showing a configuration of a head cartridge IJC in which an ink cartridge and a recording head are integrated. In the head cartridge IJC, as shown in FIG. 10, the left side from the dotted line K is the ink cartridge part IT, and the right side is the recording head part IJH. Such a head cartridge IJC is provided with an electrode (not shown) for receiving an electric signal supplied from the carriage side when mounted on the carriage, and the recording head is driven by this electric signal. Ink is discharged.

なお、図10において、500はインク吐出口列である。また、インクカートリッジ部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、インクが充填されている。   In FIG. 10, reference numeral 500 denotes an ink discharge port array. Further, the ink cartridge portion IT is provided with a fibrous or porous ink absorber for holding ink, and is filled with ink.

以下、上記のインクジェット記録装置に搭載される、本発明に従う記録ヘッドの実施例について説明する。   Hereinafter, embodiments of the recording head according to the present invention mounted on the above-described ink jet recording apparatus will be described.

[第1の実施例]
図3は本発明の第1実施例に従う記録ヘッド3のヒータボードに(素子基体)に作り込まれている構成を等価回路で図示しており、ここでは複数のヒータの内、一つのヒータRHとその周辺回路のみを抜粋して示した図である。なお、従来例で示した図5の回路構成と共通の部分は同じ参照記号を用いている。
[First embodiment]
FIG. 3 shows an equivalent circuit of a structure built in (element substrate) on the heater board of the recording head 3 according to the first embodiment of the present invention. Here, one heater RH among a plurality of heaters is shown. FIG. 6 is a diagram illustrating only the peripheral circuit and the peripheral circuit. Note that the same reference symbols are used for parts common to the circuit configuration of FIG. 5 shown in the conventional example.

具体的には、図3にはヒータボード上任意の一つのヒータRHとそのヒータに通電するためのドライバトランジスタM1、及びその周辺回路が示されている。   Specifically, FIG. 3 shows an arbitrary heater RH on the heater board, a driver transistor M1 for energizing the heater, and its peripheral circuit.

ここで、ヒータRHは50Ωから1kΩ程度の抵抗値を持ち、十数Vから数十V程度の電圧であるヒータ電源VHに接続される。また、ドライバトランジスタM1はヒータ電圧VH以上の耐圧を有する高耐圧MOSトランジスタであり、MOSトランジスタM1がオンする時間だけヒータRHに電流が流れる。   Here, the heater RH has a resistance value of about 50Ω to 1 kΩ and is connected to a heater power source VH having a voltage of about a dozen V to a few dozen V. The driver transistor M1 is a high breakdown voltage MOS transistor having a breakdown voltage equal to or higher than the heater voltage VH, and a current flows through the heater RH only during the time when the MOS transistor M1 is turned on.

なお、実際のヒータボードには、この図に示す素子が記録ヘッドのノズル数に対応する数だけ作り込まれていることになる点、また、これらの素子のほかに、通電するべきヒータとその通電時間を規定するための論理回路、その論理回路に印加するべき信号をヒータボード内に入力するための入力回路、温度情報を検出するためのセンサなどが作り込まれ配置されている点は従来例と同様である。   It should be noted that the actual heater board includes the elements shown in the figure corresponding to the number of nozzles of the recording head, and in addition to these elements, the heater to be energized and its heater Conventionally, a logic circuit for defining energization time, an input circuit for inputting a signal to be applied to the logic circuit into the heater board, a sensor for detecting temperature information, and the like have been built and arranged. Similar to the example.

以下、図3の各素子について述べる。   Hereinafter, each element of FIG. 3 will be described.

LVCは、論理回路(不図示)から印加されるヒートパルス信号の振幅を大きくするための昇圧回路である。論理回路から印加されるヒートパルス信号の振幅は3.3Vや5Vといった比較的低い電圧振幅のパルス信号であるが、この電圧を8Vや10Vなど、より高い電圧(VHA)に昇圧変換する。このようにして、ロジック電圧よりも高い電圧でパワーMOSトランジスタを駆動することにより、トランジスタのオン抵抗を小さくし、効率的なヒータ駆動を可能としている。なお、この実施例で、昇圧回路LVCはインバータとして機能し、次段のMOSトランジスタM3、M4からなるインバータでさらに論理反転させる構成となっている。   The LVC is a booster circuit for increasing the amplitude of a heat pulse signal applied from a logic circuit (not shown). The amplitude of the heat pulse signal applied from the logic circuit is a pulse signal having a relatively low voltage amplitude such as 3.3 V or 5 V, and this voltage is boosted and converted to a higher voltage (VHA) such as 8 V or 10 V. In this way, by driving the power MOS transistor with a voltage higher than the logic voltage, the on-resistance of the transistor is reduced and efficient heater driving is possible. In this embodiment, the booster circuit LVC functions as an inverter and is configured to further invert the logic with an inverter composed of the MOS transistors M3 and M4 in the next stage.

MOSトランジスタM3、M4からなるインバータの出力がパワーMOSトランジスタM1のゲートへ印加され、MOSトランジスタM1がオン状態になるとヒータRHにヒータ電流が流れ、発熱、インク発泡を生じることになる。   When the output of the inverter composed of the MOS transistors M3 and M4 is applied to the gate of the power MOS transistor M1 and the MOS transistor M1 is turned on, a heater current flows through the heater RH, and heat generation and ink bubbling occur.

さて、MOSトランジスタM2は、抵抗R1とともに帰還回路を構成している。   The MOS transistor M2 forms a feedback circuit together with the resistor R1.

ヒータ電流が流れたとき、抵抗R1の両端には一定の電圧が発生する。この電圧がMOSトランジスタM2の閾値電圧Vth以上となると、パワーMOSトランジスタM1のゲート電圧は、昇圧回路LVCの出力を、MOSトランジスタM2とM3のオン抵抗により分圧した電圧まで低下する。   When the heater current flows, a constant voltage is generated across the resistor R1. When this voltage becomes equal to or higher than the threshold voltage Vth of the MOS transistor M2, the gate voltage of the power MOS transistor M1 decreases to a voltage obtained by dividing the output of the booster circuit LVC by the on resistances of the MOS transistors M2 and M3.

このような回路構成で、抵抗R1の抵抗値、及びMOSトランジスタM2とM3のオン抵抗値を最適な値とすれば、帰還回路の効果によりヒータ電流はある一定値以上流れないように電流制限を加えることができる。即ち、所望のヒータ電流が流れたとき、抵抗R1により生じる電位差がMOSトランジスタM2がオンする閾値電圧Vth程度になる値とすればよい。   In such a circuit configuration, if the resistance value of the resistor R1 and the on-resistance values of the MOS transistors M2 and M3 are set to optimum values, the current limitation is performed so that the heater current does not flow beyond a certain value due to the effect of the feedback circuit. Can be added. That is, when a desired heater current flows, the potential difference generated by the resistor R1 may be set to a value that is about the threshold voltage Vth at which the MOS transistor M2 is turned on.

従って以上説明した実施例に従えば、帰還回路による電流制限により、各ヒータに流れる電流を一定なものとすることが可能となる。   Therefore, according to the embodiment described above, the current flowing through each heater can be made constant by limiting the current by the feedback circuit.

[第2の実施例]
図4は本発明の第2実施例に従う記録ヘッド3のヒータボードに実装される複数のヒータの内、一つのヒータRHとその周辺回路のみを抜粋して示した図である。なお、従来例で示した図5の回路構成、及び第1実施例で示した図3の回路構成と共通の部分は同じ参照記号を用いている。従って、既に説明した構成要素の説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a diagram showing only one heater RH and its peripheral circuit extracted from the plurality of heaters mounted on the heater board of the recording head 3 according to the second embodiment of the present invention. The same reference symbols are used for parts common to the circuit configuration of FIG. 5 shown in the conventional example and the circuit configuration of FIG. 3 shown in the first embodiment. Therefore, the description of the components already described is omitted.

図4に示す構成を図3に示す構成と比較すると、第2実施例では第1実施例と同様に、ヒータ電流からパワーMOSトランジスタのゲート電圧に帰還回路を設けることで電流制限を行っているが、第2実施例では抵抗R2が付加されている点が異なる。   When the configuration shown in FIG. 4 is compared with the configuration shown in FIG. 3, in the second embodiment, the current is limited by providing a feedback circuit from the heater current to the gate voltage of the power MOS transistor, as in the first embodiment. However, the second embodiment is different in that a resistor R2 is added.

以下、第2実施例に特徴的な素子について述べる。   Hereinafter, elements characteristic of the second embodiment will be described.

この実施例において、昇圧回路LVCはインバータとして機能し、次段のMOSトランジスタM3、M4、及び抵抗R2からなるインバータでさらに論理反転させる構成となっている。そして、MOSトランジスタM3、M4、及び抵抗R2からなるインバータの出力がパワーMOSトランジスタM1のゲートへ印加され、M1がオン状態になるとヒータRHにヒータ電流が流れ、発熱、インク発泡を生じる。   In this embodiment, the booster circuit LVC functions as an inverter, and is configured to further invert the logic with an inverter comprising MOS transistors M3 and M4 and a resistor R2 in the next stage. Then, the output of the inverter composed of the MOS transistors M3 and M4 and the resistor R2 is applied to the gate of the power MOS transistor M1, and when M1 is turned on, a heater current flows through the heater RH to generate heat and cause ink bubbling.

さて、この実施例の特徴でもある抵抗R2は、パワーMOSトランジスタM1のゲート電圧に印加される電圧を、後述の帰還回路を構成するMOSトランジスタM2のオン抵抗との分圧によりを制御するために配置している。   The resistor R2, which is also a feature of this embodiment, controls the voltage applied to the gate voltage of the power MOS transistor M1 by dividing the voltage with the ON resistance of the MOS transistor M2 constituting the feedback circuit described later. It is arranged.

第1実施例と同様に、MOSトランジスタM2は、抵抗R1とともに帰還回路を構成している。従って、ヒータ電流がヒータRHに流れたとき、抵抗R1の両端には一定の電圧が発生する。この電圧がMOSトランジスタM2の閾値電圧Vth以上となったとき、パワーMOSトランジスタM1のゲート電圧として、昇圧回路LVCからの出力がMOSトランジスタM3、抵抗R2とMOSトランジスタM2のオン抵抗により分圧した電圧まで低下したものが印加される。   Similar to the first embodiment, the MOS transistor M2 forms a feedback circuit together with the resistor R1. Therefore, when the heater current flows through the heater RH, a constant voltage is generated across the resistor R1. When this voltage becomes equal to or higher than the threshold voltage Vth of the MOS transistor M2, a voltage obtained by dividing the output from the booster circuit LVC by the ON resistance of the MOS transistor M3, the resistor R2, and the MOS transistor M2 is used as the gate voltage of the power MOS transistor M1. What is lowered to is applied.

ここで、抵抗R1とR2の抵抗値、及びMOSトランジスタM2とM3のオン抵抗を最適な値とすれば、帰還回路の効果によりヒータ電流はある一定値以上流れないように電流制限を加えることができる。即ち、所望のヒータ電流が流れたとき、抵抗R1により生じる電位差が、MOSトランジスタM2がオンする閾値Vth程度になる値とすればよい。   Here, if the resistance values of the resistors R1 and R2 and the on-resistances of the MOS transistors M2 and M3 are set to optimum values, a current limit may be applied so that the heater current does not flow beyond a certain value due to the effect of the feedback circuit. it can. That is, when a desired heater current flows, the potential difference generated by the resistor R1 may be set to a value that is about the threshold value Vth at which the MOS transistor M2 is turned on.

従って、以上説明したこの実施例に従えば、帰還回路による電流制限により、各ヒータに流れる電流を一定なものとすることが可能となる。   Therefore, according to this embodiment described above, the current flowing through each heater can be made constant by limiting the current by the feedback circuit.

さて、第1実施例の構成と比較するなら、この実施例では、MOSトランジスタM2、M3に加えて、抵抗R2の値を調整することでヒータ電流の値が選択可能となるので、例えば、MOSトランジスタM2、M3の両方に比較的小さいサイズのトランジスタを配置した場合においても、パワーMOSトランジスタM1のゲート電圧設定値の自由度を広げることが可能となる点でさらに有利である。   Compared with the configuration of the first embodiment, in this embodiment, the value of the heater current can be selected by adjusting the value of the resistor R2 in addition to the MOS transistors M2 and M3. Even when a relatively small size transistor is arranged in both of the transistors M2 and M3, it is further advantageous in that the degree of freedom of the gate voltage setting value of the power MOS transistor M1 can be expanded.

また、抵抗R2を付加することで、パワーMOSトランジスタM1のゲートへの電荷印加を緩やかに進行させる効果もある。   In addition, by adding the resistor R2, there is an effect that the charge application to the gate of the power MOS transistor M1 gradually proceeds.

パワーMOSトランジスタのゲートに急激に電荷が印加されると、MOSトランジスタのオン抵抗が短時間に低くなり、ドレイン・ソース間電流が急激に流れることになる。このような急峻な電流変化は場合によっては電源ノイズを誘発し、記録ヘッドが誤動作する可能性があるので、パワーMOSトランジスタM1のゲートへの電荷印加を緩やかに行なうことには利点がある。   When a charge is suddenly applied to the gate of the power MOS transistor, the on-resistance of the MOS transistor decreases in a short time, and the drain-source current flows rapidly. Such a steep current change may induce power supply noise in some cases and cause the recording head to malfunction, so there is an advantage in gently applying the charge to the gate of the power MOS transistor M1.

[他の実施例]
なお、図3〜図4に示したヒータRHを駆動するために用いる駆動素子としてのパワートランジスタではMOSトランジスタであったが、本発明はこれによって限定されるものではなく、例えば、その駆動素子としてバイポーラトランジスタを用いても良い。この場合、昇圧回路からの出力電圧はバイポーラトランジスタのベース電圧に印加され、そのベース電圧は、電源電圧VHと基板電位GNDHとの間に直列接続された複数の極性の異なるバイポーラトランジスタのオン抵抗により分圧された値となる。
[Other embodiments]
Although the power transistor as a driving element used for driving the heater RH shown in FIGS. 3 to 4 is a MOS transistor, the present invention is not limited thereto. For example, as the driving element, Bipolar transistors may be used. In this case, the output voltage from the booster circuit is applied to the base voltage of the bipolar transistor, and the base voltage is caused by the on-resistance of a plurality of bipolar transistors having different polarities connected in series between the power supply voltage VH and the substrate potential GNDH. It becomes the divided value.

また、そのバイポーラトランジスタのベース電圧は、電源電圧VHと基板電位GNDHとの間に直列接続された複数の極性の異なるバイポーラトランジスタのオン抵抗と、例えば、図4のように接続された抵抗素子R2により分圧された値となる。   Further, the base voltage of the bipolar transistor is such that the on-resistance of a plurality of bipolar transistors of different polarities connected in series between the power supply voltage VH and the substrate potential GNDH and the resistance element R2 connected as shown in FIG. The value is divided by.

以上説明した実施例は、発熱体(ヒータ)によりインクを急激に加熱、気化させ、発生した気泡の圧力によりインク液滴をオリフィスから吐出させるインクジェット記録ヘッドを例に挙げて説明したが、これ以外の方式によって記録を行う記録ヘッドに対しても本発明が適用できることは明らかであろう。   In the above-described embodiment, the ink jet recording head that rapidly heats and vaporizes the ink by the heating element (heater) and discharges ink droplets from the orifice by the pressure of the generated bubbles has been described as an example. It will be apparent that the present invention can also be applied to a recording head which performs recording by this method.

この場合、上記各実施例におけるヒータ抵抗の代わりに、各方式で使用する素子がそれぞれ設けられることとなる。   In this case, instead of the heater resistance in each of the above-described embodiments, elements used in each system are provided.

なお、以上の実施例において、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。   In the above embodiments, the liquid droplets ejected from the recording head have been described as ink, and the liquid stored in the ink tank has been described as ink. However, the storage is limited to ink. It is not a thing. For example, a treatment liquid discharged to the recording medium may be accommodated in the ink tank in order to improve the fixability and water resistance of the recorded image or to improve the image quality.

以上の実施例は、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)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。   The above embodiments include means (for example, an electrothermal converter) that generates thermal energy as energy used for ink ejection, particularly in the ink jet recording system, and changes the state of the ink by the thermal energy. High density and high definition of the recording can be achieved by using the generating method.

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。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膜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をすると、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。   As its typical configuration and principle, for example, those performed using the basic principle disclosed in US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740,796 are preferable. This method can be applied to both a so-called on-demand type and a continuous type. In particular, in the case of the on-demand type, a rapid temperature rise exceeding the film boiling corresponding to the recorded information is applied to the electrothermal transducer disposed corresponding to the liquid path holding the liquid (ink). By applying at least one drive signal that gives the heat, heat energy is generated in the electrothermal transducer, and film boiling occurs on the heat acting surface of the recording head, resulting in a one-to-one correspondence to this drive signal. This is effective because bubbles in the liquid (ink) can be formed. By the growth and contraction of the bubbles, liquid (ink) is ejected through the ejection opening to form at least one droplet. When the drive signal is pulse-shaped, the bubble growth and contraction is performed immediately and appropriately, and thus it is possible to achieve the discharge of the liquid (ink) with particularly excellent responsiveness, which is more preferable.

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 this pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. Further excellent recording can be performed by employing the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 of the invention relating to the temperature rise rate of the heat acting surface.

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。   As the configuration of the recording head, in addition to the combination configuration (straight liquid flow path or right-angle liquid flow path) of the discharge port, the liquid path, and the electrothermal transducer as disclosed in each of the above-mentioned specifications, the heat acting surface The configurations using US Pat. No. 4,558,333 and US Pat. No. 4,459,600, which disclose a configuration in which is disposed in a bending region, are also included in the present invention.

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。   Furthermore, as a full-line type recording head having a length corresponding to the width of the maximum recording medium that can be recorded by the recording apparatus, the length is satisfied by a combination of a plurality of recording heads as disclosed in the above specification. Either a configuration or a configuration as a single recording head formed integrally may be used.

加えて、上記の実施例で説明した記録ヘッド自体に一体的にインクタンク(容器)が設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドカートリッジでも良く、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の構成としてもよい。なお、記録ヘッドカートリッジのインクタンクにはインクが充填もしくは再充填されているものであってもよい。   In addition, a cartridge type recording head cartridge in which an ink tank (container) is integrally provided in the recording head itself described in the above embodiment may be used. It is also possible to adopt a replaceable chip-type recording head that enables easy connection and supply of ink from the apparatus main body. The ink tank of the recording head cartridge may be filled or refilled with ink.

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構成の概要を示す外観斜視図である。1 is an external perspective view showing an outline of a configuration of an ink jet recording apparatus that is a typical embodiment of the present invention. 図1のインクジェット記録装置の制御回路の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a control circuit of the ink jet recording apparatus of FIG. 1. 本発明の第1実施例に従う記録ヘッド3のヒータボードに実装される複数のヒータの内、一つのヒータRHとその周辺回路のみを抜粋して示した図である。FIG. 5 is a diagram showing only one heater RH and its peripheral circuit extracted from a plurality of heaters mounted on the heater board of the recording head 3 according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施例に従う記録ヘッド3のヒータボードに実装される複数のヒータの内、一つのヒータRHとその周辺回路のみを抜粋して示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating only one heater RH and its peripheral circuit extracted from a plurality of heaters mounted on the heater board of the recording head 3 according to the second embodiment of the present invention. 従来の記録ヘッドに搭載される記録素子の駆動回路図である。FIG. 6 is a drive circuit diagram of a recording element mounted on a conventional recording head. 従来の記録ヘッドに搭載される記録素子の配線のインピーダンスを模式的に示した図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing the impedance of wiring of a recording element mounted on a conventional recording head. 従来の記録ヘッドにおいて配線分割した記録素子の配線のインピーダンスを模式的に示した図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing the impedance of the wiring of a recording element that is divided in a conventional recording head. 図7に示す配線抵抗R3〜R10が等しい抵抗値となるように配線設計を行なった配線パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the wiring pattern which designed wiring so that wiring resistance R3-R10 shown in FIG. 7 might become equal resistance value. 記録ヘッド3の内、ブラックインクを吐出する部分の立体的な構造を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a three-dimensional structure of a portion of the recording head 3 that ejects black ink. インクカートリッジと記録ヘッドとが一体構成となったヘッドカートリッジIJCの構成を示す外観斜視図である。2 is an external perspective view showing a configuration of a head cartridge IJC in which an ink cartridge and a recording head are integrated. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

GNDH 電源接地端
LVC 昇圧回路
M1 パワーMOSトランジスタ
M2 NMOSトランジスタ(帰還回路)
M3 PMOSトランジスタ
M4 NMOSトランジスタ
RH ヒータ抵抗
R1 抵抗(帰還回路)
R2 抵抗
R1〜R10 配線寄生抵抗
SW スイッチング素子
VHA 昇圧電源
VH ヒータ電源
GNDH Power supply ground terminal LVC Booster circuit M1 Power MOS transistor M2 NMOS transistor (feedback circuit)
M3 PMOS transistor M4 NMOS transistor RH Heater resistance R1 Resistance (feedback circuit)
R2 resistors R1 to R10 wiring parasitic resistance SW switching element VHA boosting power source VH heater power source

Claims (13)

共通の電源線に接続された複数の記録素子を有する記録ヘッドであって、
前記記録素子のそれぞれに直列に接続され、前記記録素子を駆動するための第1のトランジスタと、
前記記録素子に直列に接続されると共に前記第1のトランジスタと接続された第1の抵抗と、
前記第1のトランジスタと前記第1の抵抗との間の電位を受け前記第1のトランジスタを駆動するために印加する印加電圧を調整する第2のトランジスタとを有することを特徴とする記録ヘッド。
A recording head having a plurality of recording elements connected to a common power line,
A first transistor connected in series to each of the recording elements for driving the recording element;
A first resistor connected in series to the recording element and connected to the first transistor;
A recording head comprising: a second transistor that receives a potential between the first transistor and the first resistor and adjusts an applied voltage applied to drive the first transistor.
前記第1、及び第2のトランジスタはMOSトランジスタであることを特徴とする請求項1に記載の記録ヘッド。   The recording head according to claim 1, wherein the first and second transistors are MOS transistors. 前記記録素子の駆動状態は、前記第1の抵抗に発生する電位差より検知されることを特徴とする請求項2に記載の記録ヘッド。   The recording head according to claim 2, wherein the driving state of the recording element is detected from a potential difference generated in the first resistor. 前記第1の抵抗の一端は前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続され、他端はソースに接続され、
前記第2のMOSトランジスタのドレインは、前記第1のMOSトランジスタのゲートに接続されることを特徴とする請求項2に記載の記録ヘッド。
One end of the first resistor is connected to the gate of the second MOS transistor, the other end is connected to the source,
The recording head according to claim 2, wherein a drain of the second MOS transistor is connected to a gate of the first MOS transistor.
前記駆動素子を駆動するための入力電圧を昇圧する昇圧回路と、
電前記昇圧回路の後段に、電源電圧側と電源接地側との間に直列接続された、互いに極性の異なる第3のMOSトランジスタと第4のMOSトランジスタとをさらに備え、
前記第3のMOSトランジスタは前記電源電圧側に、前記第4のMOSトランジスタは前記電源接地側に設けられることを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の記録ヘッド。
A booster circuit for boosting an input voltage for driving the drive element;
A third MOS transistor and a fourth MOS transistor having different polarities, which are connected in series between the power supply voltage side and the power supply ground side, in the subsequent stage of the voltage booster circuit;
5. The recording head according to claim 2, wherein the third MOS transistor is provided on the power supply voltage side, and the fourth MOS transistor is provided on the power supply ground side.
前記第1のMOSトランジスタのゲート電圧は、前記昇圧回路からの出力電圧を、前記第2のMOSトランジスタと前記第3のMOSトランジスタのオン抵抗により分圧した電圧となることを特徴とする請求項5に記載の記録ヘッド。   The gate voltage of the first MOS transistor is a voltage obtained by dividing an output voltage from the booster circuit by an on-resistance of the second MOS transistor and the third MOS transistor. 5. The recording head according to 5. 前記第3のMOSトランジスタと前記第4のトランジスタとの間に直列接続した第2の抵抗をさらに有し、
前記第1のMOSトランジスタのゲート電圧は、前記昇圧回路からの出力電圧を、前記第2のMOSトランジスタと、前記第3のMOSトランジスタのオン抵抗と前記第2の抵抗値とにより分圧した電圧となることを特徴とする請求項5に記載の記録ヘッド。
A second resistor connected in series between the third MOS transistor and the fourth transistor;
The gate voltage of the first MOS transistor is a voltage obtained by dividing the output voltage from the booster circuit by the on-resistance and the second resistance value of the second MOS transistor and the third MOS transistor. The recording head according to claim 5, wherein:
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7のいずれか1項に記載の記録ヘッド。   The recording head according to claim 1, wherein the recording head is an ink jet recording head that performs recording by discharging ink. 前記記録素子は発熱抵抗素子であることを特徴とする請求項1に記載の記録ヘッド。   The recording head according to claim 1, wherein the recording element is a heating resistance element. 前記記録素子は、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であることを特徴とする請求項8に記載の記録ヘッド。   The recording head according to claim 8, wherein the recording element is an electrothermal transducer for generating thermal energy applied to the ink in order to eject the ink using thermal energy. 請求項10に記載の記録ヘッドと、前記記録ヘッドに供給されるインクを保持するためのインク容器とを有することを特徴とする記録ヘッドカートリッジ。   A recording head cartridge comprising: the recording head according to claim 10; and an ink container for holding ink supplied to the recording head. 前記インク容器にはインクが充填されている請求項11に記載の記録ヘッドカートリッジ。   The recording head cartridge according to claim 11, wherein the ink container is filled with ink. 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の記録ヘッド、或いは請求項11又は請求項12に記載の記録ヘッドカートリッジによって記録を行う記録装置。
A recording apparatus that performs recording with the recording head according to claim 1 or the recording head cartridge according to claim 11 or 12.
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