JP2008254276A - ヘッド基板、記録ヘッド、ヘッドカートリッジ、記録装置、及び情報入出力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化した、安全性と信頼性の高い、ヒューズＲＯＭを備えたヘッド基板を提供することである。
【解決手段】第１の電圧が印加され記録を行う複数の記録素子と複数の駆動素子と情報を格納する複数のヒューズＲＯＭとを備えたヘッド基板を次のように構成する。第１の電圧より低い第２の電圧で動作し外部から供給された信号に基づき複数の駆動素子を選択する論理回路と第１の電圧に基づき生成される第１と第２の電圧の間の第３の電圧により動作し複数の駆動素子を駆動する駆動信号を生成する生成回路とを備える。複数のヒューズＲＯＭに情報を書込むための書込信号を入力する第１端子と、そこから情報を読出すための読出信号を入力する第２端子も備える。さらに、複数のヒューズＲＯＭ各々に対応し第３の電圧で動作する書込動作用の第１スイッチ素子と複数のヒューズＲＯＭ各々に対応し第２の電圧で動作する読出動作用の第２スイッチ素子とを備える。
【選択図】 図１０

Description

本発明はヘッド基板、記録ヘッド、ヘッドカートリッジ、記録装置、及び情報入出力方法に関する。本発明は、特に、情報保持と読出しのためにヒューズＲＯＭを備えたヘッド基板、そのヘッド基板を用いた記録ヘッド或いはヘッドカートリッジ、そのいずれかを用いた記録装置、及びそのヘッド基板に対して情報の入出力を行うための情報入出力方法に関する。

最近のインクジェット記録装置に搭載するインクジェット記録ヘッドには、記録ヘッド自身のＩＤ（Identity）コードやインク吐出機構の駆動特性といったヘッド固有の情報（個別情報）を読み出して自在にデータ保持させる機能が要求されている。そのために、その記録ヘッドに実装されるヘッド基板にＲＯＭを搭載することが提案されている。

特に、記録装置本体に対して着脱可能な記録ヘッドを用いる構成の場合に、この手法はその記録ヘッド固有の情報を取得する点で非常に有効である。また、特許文献１には、記録ヘッドにＥＥＰＲＯＭを搭載することが開示されている。

これに加えて、ヘッド基板のベース基体に、インク吐出機構などの層膜とともにヘッド固有の情報を示す抵抗を形成する手法も知られている。この手法によっても、ベース基体に形成された抵抗の値を記録装置が読み込むことで、記録ヘッドの固有情報を得ることができ、記録装置は、その情報に基づいたインク吐出のための最適な駆動を行うことができる。

また、特許文献２には、ヘッド基板を製造するためのベース基板に、インク吐出機構などの層膜を形成するときに、ＲＯＭとなるヒューズ（以下、ヒューズＲＯＭ）を同時に形成することが開示されている。このヒューズＲＯＭを同時に形成したロジック回路の制御により選択的に溶断すれば、その溶断の有無により、二値データをそのヒューズＲＯＭに書き込み保持させることができる。

上述のようなヘッド基板を実装したインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）は、ヘッド固有の情報を保持させながらも、その構造を簡略化し、その生産性を向上させ、コストの削減、小型軽量化を実現することができる。

また、近年のインクジェット記録装置（以下、記録装置）は年々その記録解像度が高くなっているために、ヘッド基板内の記録素子数の増加が要求されている。そのため、ヘッド基板内の電気熱変換素子のスイッチ素子として、特許文献３には、中間電圧ＶＨＴを用い、最終段のトランジスタとしてｎＭＯＳであるＤＭＯＳを用いた構成が開示されている。
特開平３−１２６５６０号公報 特許第３４２８６８３号公報 特開２００２−３１９６３１号公報

しかしながら上記従来例で説明した個別情報を記憶可能な記録ヘッドには、以下のような解決すべき課題がある。

記憶すべきデータの容量が多い場合、ヘッド基板とは別に例えばＥＥＰＲＯＭなどのチップをヘッドに搭載することは有用であるが、記録ヘッドのコストアップは避けられない。特に、記憶データが大容量でない場合には、近年の記録装置の低価格化を考慮すると、メモリチップをヘッド基板と別体に設ける構成は、製品としての価格競争力が得られない。さらに、記録ヘッドの生産性の向上や小型軽量化の点からも不利である。

このため、ヒューズの切断の有無で情報を保持するヒューズＲＯＭをヘッドの素子基板内に設ける構成がある。しかしながら、ヒューズＲＯＭをヘッド基板内に配置すると、ヒューズＲＯＭの書込みと読出しとに対して各ヒューズＲＯＭを選択する手段が必要となるので、ヘッド基板内にこれらの回路を配置するための新たなスペースが必要となる。

またヒューズＲＯＭの選択に、ヘッド基板内に既に備わっている電気熱変換素子（ヒータ）の選択のための回路を共用することにより、全体としてヘッド基板の増大を極力抑えることが知られている。

このヒューズＲＯＭの選択手段として共用するためには電気熱変換素子の選択手段とスイッチ素子の構成から適切な構成を選択する必要がある。

特許文献２に開示の構成を選択した場合、電気熱変換素子を駆動するためには行線と列線分の信号又は電源線が必要になると共に、列線分のヒューズＲＯＭを選択するための選択回路が独立して必要となる。これは記録素子列を形成している電気熱変換素子列とは離れた独立したヒューズＲＯＭ駆動回路部を形成することを意味しており、特に、ヒューズＲＯＭのビット数が増大した場合、ヘッドの素子基板上で大きな面積を占めてしまう。

そこで考えられるのが、記録素子列の素子配置間隔、即ち、電気熱変換素子配置間隔を現行の配置間隔から広げることなく、各電気熱変換素子の間にヒューズＲＯＭを配置する構成である。

この構成では、ヒューズＲＯＭの選択手段が、電気的に一列に交互に配置する回路構成となるため、完全に電気熱変換素子とヒューズＲＯＭの選択段は同一にすることが望まれる。

そして、１ビット分のヒューズＲＯＭの書込み及び読出しを行う基本回路の大きさを１ビット分の電気熱変換素子の基本回路より小さくすることが望まれる。

従って、ヒューズＲＯＭのスイッチ素子に関し、その選択手段は電気熱変換素子のスイッチ素子と共通であるものの、電気熱変換素子より小型な素子で、しかも少ない素子数でスイッチを構成することが望まれる。

特に電気熱変換素子を駆動するか否かを決定する最終段のスイッチ素子（ヒータ選択回路）は、電源電圧（ＶＨ）により駆動される。このため、要求される耐圧、電流能力から必然的にそのスイッチ素子のサイズが大きく、そのスイッチ素子をそのままヒューズＲＯＭのスイッチ素子に使用するのは大きさの観点から望ましくない。

またヒューズＲＯＭへの書込みを論理回路用の電源電圧で行おうとすると、ヒューズＲＯＭから情報を読出す時の電圧も論理回路用の電圧と同じ電圧レベルとなる。ヒューズＲＯＭへの書き込み電圧として論理回路用の電源電圧を用いた場合には、ヒューズＲＯＭを溶断によってその状態を変化させ情報を保持するというヒューズＲＯＭの特性上、ヒューズＲＯＭが確実に溶断できない場合が生じる虞がある。このため、保持情報の信頼性に対する影響が懸念される。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、素子基板のサイズを増大させることなく、安全性と信頼性の高い、例えば、ヒューズＲＯＭのような記憶素子を備えたヘッド基板を提供することを目的としている。また、本発明はそのヘッド基板を用いた記録ヘッド、その記録ヘッドを用いたヘッドカートリッジ、その記録ヘッド或いはヘッドカートリッジを用いた記録装置、及び情報入出力方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明のヘッド基板は、以下のような構成からなる。

即ち、第１の電圧が印加され記録を行う複数の記録素子と、前記複数の記録素子を駆動する複数の駆動素子と、情報を格納する複数のヒューズＲＯＭと、前記第１の電圧より低い第２の電圧で動作し、外部から供給された信号に基づいて前記複数の駆動素子の選択信号を生成する論理回路と、前記第１の電圧に基づいて生成される前記第１と第２の電圧の間の第３の電圧により動作し、前記複数の駆動素子を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成回路とを備えたヘッド基板であって、前記複数のヒューズＲＯＭに情報を書込みを行うための書込信号を入力する第１の端子と、前記複数のヒューズＲＯＭから情報を読出しを行うための読出信号を入力する第２の端子と、前記複数のヒューズＲＯＭそれぞれに対応した、前記第３の電圧で動作する書込み動作を行うための第１のスイッチ素子と、前記複数のヒューズＲＯＭそれぞれに対応した、前記第２の電圧で動作する読出し動作を行うための第２のスイッチ素子とを有することを特徴とする。

また他の発明によれば、上記構成のヘッド基板を用いた記録ヘッドを備える。

さらに他の発明によれば、上記記録ヘッドと、その記録ヘッドに供給するためのインクを収容するインクタンクとを有したヘッドカートリッジを備える。

またさらに他の発明によれば、上記構成の記録ヘッド或いはヘッドカートリッジを用いて記録を行う記録装置であって、前記論理回路に信号を入力して前記複数のヒューズＲＯＭの内のいずれかのヒューズＲＯＭを選択するとともに、該選択されたヒューズＲＯＭに情報の書込みを行うために前記第１の端子に書込信号を入力する書込み手段と、前記論理回路に信号を入力して前記複数のヒューズＲＯＭの内のいずれかのヒューズＲＯＭを選択するとともに、該選択されたヒューズＲＯＭから情報の読出しを行うために前記第２の端子に読出信号を入力する読出し手段とを有することを特徴とする記録装置を備える。

またさらに他の発明によれば、上記構成のヘッド基板への情報入出力方法であって、前記論理回路に信号を入力して前記複数のヒューズＲＯＭの内のいずれかのヒューズＲＯＭを選択するとともに、該選択されたヒューズＲＯＭに情報の書込みを行うために前記第１の端子に書込信号を入力する書込み工程と、前記論理回路に信号を入力して前記複数のヒューズＲＯＭの内のいずれかのヒューズＲＯＭを選択するとともに、該選択されたヒューズＲＯＭから情報の読出しを行うために前記第２の端子に読出信号を入力する読出し工程とを有することを特徴とする情報入出力方法を備える。

従って本発明によれば、ヒューズＲＯＭへの書込動作に用いるスイッチ素子をヘッド基板内で生成された中間電圧で駆動させる一方、その読出動作に用いるスイッチ素子を別の電圧で駆動させることができる。これにより、ヒューズＲＯＭへの情報入出力が異なる電圧によってなされるので、より安全で信頼性を保持した情報の管理を行うことが可能になる。

また、その書込／読出動作に用いるスイッチ素子にサイズの大きい高電圧ｎＭＯＳトランジスタではなく、ｐＭＯＳトランジスタを使用するとともに、その書込／読出動作を記録素子を駆動するための回路とは別の回路構成を用いることができる。これにより、ヒューズＲＯＭ１個分の書込と読出を行う基本回路を構成する素子数を削減し、素子そのものの小型化を実現でき、その結果、その基本回路を小型化することができる。

このようにして小型化した回路構成を用いることにより、記録素子列の各記録素子の間に記録素子の配置密度を低下させることなくヒューズＲＯＭを配置することができる。

さらに記録素子とヒューズＲＯＭの選択回路を共有化することが可能となる。

これにより、ヘッド基板の大型化を招くことなくヒューズＲＯＭの大容量化を容易に実現することができる。

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、さらに具体的かつ詳細に説明する。

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ない。即ち、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。

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。

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ある。即ち、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。

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。

以下に用いる記録ヘッド用基板（ヘッド基板）とは、シリコン半導体からなる単なる基体を指し示すものではなく、各素子や配線等が設けられた構成を指し示すものである。

さらに、基板上とは、単に素子基板の上を指し示すだけでなく、素子基板の表面、表面近傍の素子基板内部側をも示すものである。また、本発明でいう「作り込み（built-in）」とは、別体の各素子を単に基体表面上に別体として配置することを指し示している言葉ではなく、各素子を半導体回路の製造工程等によって素子板上に一体的に形成、製造することを示すものである。

＜記録装置の基本構成（図１〜図２）＞
図１は、本発明のインクジェット記録ヘッドもしくはインクジェット記録ヘッドカートリッジ（以下、記録ヘッドもしくは記録ヘッドカートリッジ）を搭載可能な記録装置の一例を示す説明図である。

図１に示すように、この記録装置は、以下に示す記録ヘッドカートリッジＨ１０００および記録ヘッドカートリッジＨ１００１が位置決めされて交換可能に搭載されるキャリッジ１０２を有する。キャリッジ１０２には、記録ヘッドカートリッジＨ１０００およびＨ１００１上の外部信号入力端子を介して各吐出部に駆動信号等を伝達するための電気接続部が設けられている。

キャリッジ１０２は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト１０３に沿って往復移動可能に支持されている。

記録媒体１０８は、給紙モータ１３５がギアを介してピックアップローラ１３１を回転させることにより、記録媒体１０８がオートシートフィーダ（ＡＳＦ）１３２から一枚ずつ分離給紙される。

なお、記録媒体１０８は、プリント部において平坦なプリント面を形成するように、その裏面がプラテン（不図示）により支持される。

記録ヘッドカートリッジＨ１０００およびＨ１００１は、各吐出部における吐出口の並び方向がキャリッジ１０２の走査方向（主走査方向）に対して交差する方向になるようにキャリッジ１０２に搭載され、これらの吐出口列から液体を吐出して記録を行う。

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。

図２は記録装置の制御回路の構成を示すブロック図である。

図２において、１７００は記録信号を入力するインタフェース、１７０１はＭＰＵ、１７０２はＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムを格納するＲＯＭである。さらに、１７０３は各種データ（上記記録信号や記録ヘッドカートリッジに供給される記録データ等）を保存しておくＤＲＡＭである。１７０４は記録ヘッドカートリッジＨ１０００及びＨ１００１に対する記録データの供給制御を行うゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）であり、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。

さらに、１７０６は搬送モータ１３４を駆動するためのモータドライバ、１７０７はキャリッジモータ１０４を駆動するためのモータドライバである。

上記制御構成の動作を説明すると、インタフェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１との間で記録信号がプリント用の記録データに変換される。そして、モータドライバ１７０６、１７０７が駆動されると共に、キャリッジ１０２に送られた記録データに従って記録ヘッドカートリッジＨ１０００、及びＨ１００１が駆動され、記録媒体１０８上への画像記録が行われる。

なお、記録ヘッドカートリッジＨ１０００及びＨ１００１の記録素子部を駆動するに際して、最適な駆動を行なうために、後述するヘッド基板のヒューズＲＯＭに保持されている特性情報が参照され、各記録素子の駆動形態が決定される。

＜記録ヘッドの構成（図３〜図８）＞
図３は記録ヘッドカートリッジＨ１０００の構造を示す斜視図であり、図６は記録ヘッドカートリッジＨ１００１の構造を示す斜視図である。

図３及び図６に示されているように、この実施例の記録装置が搭載する記録ヘッドカートリッジは、インクタンク一体型のものである。即ち、１つは図３（ａ）と（ｂ）に示すような、ブラックインクが充填された記録ヘッドカートリッジＨ１０００である。もう１つは、図６（ａ）と（ｂ）に示すような、カラーインク（シアンインク、マゼンタインク、イエロインク）が充填された記録ヘッドカートリッジＨ１００１である。

以下、記録ヘッドカートリッジＨ１０００、Ｈ１００１それぞれの構成要素を詳細に説明する。

記録ヘッドカートリッジＨ１０００及び記録ヘッドカートリッジＨ１００１は、いずれも電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じさせるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を備えた記録ヘッドを備えている。この記録ヘッドは、電気熱変換体とインク吐出口とが対向するように配置されている。

［記録ヘッドカートリッジＨ１０００］
図４は、記録ヘッドカートリッジＨ１０００の分解斜視図である。記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、記録ヘッドＨ１１００、電気配線テープＨ１３００、インク供給保持部材Ｈ１５００、フィルタＨ１７００、インク吸収体Ｈ１６００、蓋部材Ｈ１９００、およびシール部材Ｈ１８００から構成されている。

・記録ヘッドＨ１１００
図５は、記録ヘッドＨ１１００の構成を説明するための部分破断斜視図である。記録ヘッドＨ１１００は、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍのＳｉ基板に、インクをその基板の裏面から流すための貫通口であるインク供給口Ｈ１１０２を形成したヘッド基板Ｈ１１１０を有している。

ヘッド基板Ｈ１１１０には、インク供給口Ｈ１１０２を挟んでその両側に、このインク供給口に沿って電気熱変換素子Ｈ１１０３が配列されており（この実施例ではインク供給口の両側に１列ずつ並べて配置している）。さらに電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するアルミニウム（Ａｌ）などで構成される電気配線（不図示）がインク供給口Ｈ１１０２から所定の距離を離して並設されている。これら電気熱変換素子Ｈ１１０３と電気配線は、既存の成膜技術（例えば、フォトリソグラフィ技術）を利用して形成することができる。

また、ヘッド基板Ｈ１１１０には、電気配線に電力を供給したり、電気熱変換素子Ｈ１１０３を駆動するための電気信号を供給したりするための電極部（接続端子）Ｈ１１０４が電気熱変換素子Ｈ１１０３の列の両端に位置する側の辺部に沿って配列されている。それぞれの電極部Ｈ１１０４はＡｕなどからなるバンプＨ１１０５が形成されていても良い。

また、ヘッド基板Ｈ１１１０の面上には、電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応してインク流路を構成する樹脂材料からなる構造体がフォトリソグラフィー技術によって形成されている。この構造体は、各インク流路を区切るインク流路壁Ｈ１１０６とその上方を覆う天井部とを有し、天井部には吐出口Ｈ１１０７が開口されている。吐出口１１０７は、電気熱変換素子Ｈ１１０３のそれぞれに対向して設けられており、これにより吐出口群Ｈ１１０８を形成している。このようにして、インクを吐出する記録素子が構成される。

上記のように構成された記録ヘッドＨ１１００において、インク流路Ｈ１１０２から供給されたインクは、各電気熱変換素子Ｈ１１０３の発熱によって発生した気泡の圧力によって、各電気熱変換素子Ｈ１１０３に対向する吐出口１１０７から吐出される。

［記録ヘッドカートリッジＨ１００１］
図７は記録ヘッドカートリッジＨ１００１の分解斜視図である。記録ヘッドカートリッジＨ１００１はシアン、マゼンタ、イエロの３色のインクを吐出させるためのものである。図７に示すように、記録ヘッドＨ１１０１、電気配線テープＨ１３０１、インク供給保持部材Ｈ１５０１、フィルタＨ１７０１、Ｈ１７０２、Ｈ１７０３、インク吸収体Ｈ１６０１〜１６０３、蓋部材Ｈ１９０１、およびシール部材Ｈ１８０１から構成されている。

・記録ヘッドＨ１１０１
図８はヘッド基板Ｈ１１０１の構成を説明するための部分破断斜視図である。記録ヘッドＨ１１０１は、シアン、マゼンタ、イエロ用の３個のインク供給口Ｈ１１０２が並列して形成されている点が記録ヘッドＨ１１００と大きく異なる。それぞれのインク供給口Ｈ１１０２を挟んでその両側に複数の電気熱変換素子Ｈ１１０３と吐出口Ｈ１１０７とが一列に千鳥状に並んで配置されている。

ヘッド基板Ｈ１１１０ａ上には、記録ヘッドＨ１１００におけるヘッド基板Ｈ１１１０同様に、電気配線、ヒューズＲＯＭ、抵抗、電極部などが形成されている。さらに、ヘッド基板Ｈ１１１０ａ上には、フォトリソグラフィ技術によって、樹脂材料よりなるインク流路壁Ｈ１１０６や吐出口Ｈ１１０７が形成されている。電気配線に電力を供給するための電極部Ｈ１１０４には、Ａｕ等のバンプＨ１１０５が形成されている。

次に以上のような構成の記録装置、記録ヘッドに適用されるヘッド基板の構成についての実施例について説明する。

記録ヘッドカートリッジＨ１０００、Ｈ１００１は、上述のようにシリコン（Ｓｉ）で構成される基板に半導体素子と配線を半導体プロセスで形成した記録ヘッドＨ１１００、Ｈ１１０１を有している。

記録ヘッドＨ１１００、Ｈ１１０１は図５と図８に夫々示されているように、シリコン基体に開口したインク供給口Ｈ１１０２が設けられている。そして、インク供給口Ｈ１１０２の両側に複数の記録素子を構成する複数の電気熱変換素子Ｈ１１０３を配列している。

また、図示していないが、各電気熱変換素子Ｈ１１０３を駆動するための駆動素子群が電気熱変換素子Ｈ１１０３と比較してインク供給口Ｈ１１０２よりも離れた位置に配列されている。

図９はヘッド基板に備えられる駆動素子群を詳細に示す回路図である。

図９では、図５と図８で電気熱変換素子Ｈ１１０３で言及された素子がヒータ１１０１として示されている。

図９に示すように、ヘッド基板Ｈ１１１０、Ｈ１１１０ａには、ヒータ１１０１と伴に、ヘッド固有の情報を格納するためのヒューズＲＯＭ１２０１が備えられている。

ヒューズＲＯＭ１２０１の構成材質としては金属膜で構成された抵抗体やポリシリコンがある。しかし、その材質は同一のヘッド基板内に形成される電気熱変換素子やスイッチ素子に使用される材料で、しかも同一の工程で形成されることがフォトリソグラフィによる製造上望ましい。この実施例ではその材質はヒータ１１０１と同一材料で、ヘッド基板の同一層に形成されている。

図１０は図９に示された構成要素の内、ヒータ１１０１とヒューズＲＯＭ１２０１の１個分の基本回路構成を抽出して示した図である。

また、図１１は図９に参照番号１２１０で示されたヒューズＲＯＭ１２０１の１個分のみの基本回路構成を抽出して示した図である。

なお、図９〜図１１では同じ構成要素には同じ参照番号を用いている。

まず、図９〜図１１を参照して、この実施例におけるインク吐出のために用いられる回路構成とその動作について説明する。

・回路構成
図９において、１１０１は熱エネルギーを発生する為のヒータ、１１０２はヒータ１１０１に所望の電流を供給する為のスイッチ素子（トランジスタ）である。１１０４は各ヒータ１１０１を選択するＯＮ／ＯＦＦ情報である画像データを一時的に格納するシフトレジスタである。１１０７はクロック信号（ＣＬＫ）を入力するシフトレジスタ１１０４に設けられたクロック信号入力端子、１１０６はヒータ１１０１を選択する画像信号（ＤＡＴＡ）をシリアルに入力する画像信号入力端子である。

１１０３は各ヒータに対する画像信号を保持する為のラッチ回路、１１０８はラッチ回路１１０３にラッチ信号（ＬＴ）を入力するラッチ信号入力端子である。１１０９はヒータ１１０１に電流を流すタイミングを決定するヒート信号（ＨＥＡＴ）を入力するヒート信号入力端子である。１１１６は画像信号（ＤＡＴＡ）とヒート信号（ＨＥＡＴ）のＡＮＤを演算し、その演算結果によりスイッチ素子１１０２のスイッチングを決定するＡＮＤ回路である。

１１０５はヒータ１１０１に所定の電圧（ＶＨ）を印加し、電流を供給する為のＶＨ電源電圧端子、１１１０はスイッチ素子１１０２を介してヒータ１１０１の接地を行う接地（ＧＮＤＨ）である。

また、この実施例では、シフトレジスタ１１０４に格納される画像信号のビット数とトランジスタ１１０２の数とヒータ１１０１の数とは同じである。

・回路の基本動作
クロック入力端子１１０７にはシフトレジスタ１１０４に格納される画像信号のビット数分クロック信号（ＣＬＫ）が入力される。シフトレジスタ１１０４へのデータ転送がクロック信号（ＣＬＫ）の立ち上がりのタイミングに同期して行われるものとすると、各ヒータ１１０１を選択するＯＮ／ＯＦＦ情報である画像信号（ＤＡＴＡ）が画像信号入力端子１１０６からシリアルに入力される。

ここで、シフトレジスタ１１０４に格納される画像信号のビット数とヒータ及びスイッチ素子の数と同じであるから、ヒータ１１０１の数の分だけクロック信号（ＣＬＫ）のパルスを入力して画像信号をシフトレジスタ１１０４に転送する。その後、ラッチ信号入力端子１１０８にラッチ信号（ＬＴ）を与えて各ヒータに対応した画像信号をラッチ回路１１０３に保持する。

この後、ＡＮＤ回路１１１６によって画像信号（ＤＡＴＡ）とヒート信号（ＨＥＡＴ）との論理積（ＡＮＤ）が演算されてスイッチ素子１１０２のスイッチングが決定される。

ＡＮＤ回路１１１６からの出力信号がＯＮ状態となっている長さ（時間）に応じてスイッチ素子１１０２及びヒータ１１０１にＶＨ電源電圧端子１１０５から接地（ＧＮＤＨ）１１１０ヘ電流が流れる。この時、ヒータ１１０１はインクを吐出するために必要な熱を発生し、画像信号に応じてインクが記録ヘッドのノズルから吐出される。

・電源構成
ＶＨ電源電圧端子１１０５から供給される第１の電圧（ＶＨ電源電圧）はインクを吐出するための熱エネルギーを発生するヒータ１１０１を駆動する電源であり、ヘッド基板外部の記録装置本体から電圧１５〜３０Ｖで供給される。ＶＤＤ電源端子１１１１から供給される第２の電圧（ＶＤＤ電源電圧）はＡＮＤ回路１１１６、ラッチ回路１１０３、シフトレジスタ１１０４等のロジック回路を駆動する電源電圧であり、ヘッド基板外部の記録装置本体から電圧１〜７Ｖで供給される。第３の電圧（ＶＨＴ電源電圧）はヒータのスイッチ素子１１０２を駆動するための電源電圧であり、ＶＨ電源電圧とＶＤＤ電源電圧の間の電圧（電圧５〜２０Ｖでの電圧であっても良い）をヘッド基板内部で生成して供給する。より具体的には、ＡＮＤ回路１１６から出力されるロジック電圧（第２信号の電源電圧）のヒータの選択信号を第３の電圧を用いて昇圧する昇圧回路を有している。そして、この昇圧回路（駆動信号生成回路）からの駆動信号でスイッチ素子１１０２を動作さる。

図９において、１３０１はＶＨＴ電源電圧生成回路である。この回路では図９に示すようにＶＨ電源から分圧により降圧してＶＨＴ電源を生成する。

さらに、この実施例におけるインク吐出を行うヒータのスイッチ素子の構成について説明する。ここでは、図１０を参照してヒータ１つの回路に着目し説明する。

ヒータのスイッチングは画像信号（ＤＡＴＡ）とヒート信号（ＨＥＡＴ）がＡＮＤ回路１１１６に入力されて、その論理積が演算される。その結果得られる出力信号のＯＮ状態により、スイッチ素子の前段にあるＣＭＯＳをスイッチングし、後段であるスイッチ素子１１０２をＯＮ状態にする。

これは、スイッチ素子１１０２のＯＮ抵抗を下げかつその変動を抑えるために、ゲート電圧を高くする必要性から来ているものであり、一般のロジック回路を構成しているＣＭＯＳのｎＭＯＳより高耐圧で駆動能力の高い、高耐圧ｎＭＯＳを使用している。また、前段のＣＭＯＳもまた出力電圧を高くする必要がある。従って、図１０に示すように、ＣＭＯＳを構成しているｐＭＯＳ１３０２とｎＭＯＳ１３０３の対のうちｎＭＯＳ１３０３には高耐圧ｎＭＯＳを使用している。

前段と後段のｎＭＯＳ１１０２、１３０３が高耐圧ｎＭＯＳを必要とするのに対して、ｐＭＯＳ１３０２は一般に使われているＡＮＤ回路１１１６内部等で使用されるＣＭＯＳの構成と同じでよい。サイズ的には小型のｐＭＯＳ１３０２と大型の高耐圧ｎＭＯＳ１３０３の関係がある。

次に、図９〜図１１を参照してヒューズＲＯＭについて説明する。

・回路構成
図１０〜図１１から分かるように、ヒューズＲＯＭ１２０１のスイッチ素子の基本回路構成とヒータ１１０１のスイッチ素子の基本回路構成とは異なっている。

ヒューズＲＯＭ１２０１のスイッチ素子は２個のＭＯＳ素子で構成されており、１つが書込み用のスイッチ素子（第１のスイッチ素子）であり、１つが読出し用のスイッチ素子（第２のスイッチ素子）である。

このような単純な構成となっているのはヒューズＲＯＭ１２０１の溶断をヒータの駆動電圧であるＶＨ電源電圧ではなくＶＨＴ電源電圧により行うからである。この構成によりスイッチ素子に高耐圧ｎＭＯＳを使用する必要性がなく、書込み用スイッチ素子（ｐＭＯＳ１２０２）も読出し用スイッチ素子（ｐＭＯＳ１２０３）も小型のｐＭＯＳにより構成されている。

・基本動作
ヒューズＲＯＭの選択は、記録装置本体から転送されるシフトレジスタとラッチ回路に格納される信号によりヒータの選択と同様になされるため、その説明は省略する。

まず、ヒューズＲＯＭの書込み動作について説明する。

ヒューズＲＯＭの書込みは入力端子（第１の端子）１１１３に供給される書込信号（ＷＲＩＴＥ）によって行う。ヒューズＲＯＭの書込みスイッチ素子１２０２は、ＡＮＤ回路１１１６が実行する書込みタイミングを決定する書込信号（ＷＲＩＴＥ）とヒューズ選択信号（ＤＡＴＡの一部）との論理積（ＡＮＤ）の演算結果によってスイッチングされる。その演算結果の信号がＯＮ状態となっている長さ（時間）に応じてスイッチ素子１２０２及びヒューズＲＯＭ１２０１にＶＨＴ電源電圧端子１１１２から接地（ＧＮＤＨ）１１１０ヘ電流が流れる。この時、ヒューズＲＯＭ１２０１は溶断され、その状態は物理的に短絡状態（ＳＨＯＲＴ）から開放状態（ＯＰＥＮ）に変化する。

次に、ヒューズＲＯＭの読出し駆動を説明する。

ヒューズＲＯＭからの読出しは入力端子（第２の端子）１１１４に供給される読出信号（ＲＥＡＤ）によって行う。ヒューズＲＯＭの読出しスイッチ素子１２０３は、ＡＮＤ回路１１１６が実行する読出しタイミングを決定する読出信号（ＲＥＡＤ）とヒューズ選択信号（ＤＡＴＡの一部）との論理積（ＡＮＤ）の演算結果によってスイッチングされる。その演算結果の信号がＯＮ状態となっている長さ（時間）に応じてスイッチ素子１２０３が駆動し、選択されたヒューズＲＯＭの状態（ＩＤ）が出力端子１２０４に出力される。

出力端子１２０４はヘッド基板外部、即ち、ヒューズＲＯＭの状態を読取る記録装置本体においてＶＤＤ電源電圧にプルアップされている。従って、読出しスイッチ素子１２０３がＯＮされると、ヒューズ１２０１が溶断されていればＯＰＥＮ状態となり、出力端子１２０４にハイレベル（Ｈｉ）のＩＤ信号が出力される。また、ヒューズＲＯＭ１２０１がそのままであればＳＨＯＲＴ状態となり出力端子１２０４にローレベル（Ｌｏｗ）のＩＤ信号が出力される。

ここで、この実施例の特徴と効果を検討するため、ヒューズＲＯＭを備えた従来のヘッド基板を参考例とし、その構成と比較して説明する。

図１２〜図１４は比較参考例となるヘッド基板の回路構成を示す図である。

ここで、図１２が図９に対応する全体回路図であり、図１３が図１０に対応するヒータとヒューズＲＯＭの各１個分の回路図であり、図１４が図１１に対応するヒューズＲＯＭ１個分の回路構成を示す図である。なお、図１２〜図１４において、図９〜図１１に示すのと同じ構成要素には同じ参照番号を付している。

・回路構成上の比較
図１３〜図１４から分かるように、比較参考例のヒューズＲＯＭの構成はヒータ１１０１をヒューズＲＯＭ１２０１に置き換えた構成となっていおり、前段のＣＭＯＳ、後段のｎＭＯＳのスイッチング回路を含め、同じ構成となっている。なお、図１３〜図１４において、１２０６はヒューズＲＯＭ１２０１のスイッチ素子であるｎＭＯＳである。

前述した図１０〜図１１に示す構成と比較すると、ヒューズＲＯＭの選択は画像信号（ＤＡＴＡ）の一部を使用する点で同じであるものの、ヒューズＲＯＭの駆動信号がその書込み動作と読出し動作において同じ信号で駆動する点が異なっている。いわば、図１３〜図１４に示した比較参考例では、ヒート信号（ＨＥＡＴ）をヒューズＲＯＭの書込動作と読出動作の両方で用いる書込／読出信号（ＷＲＩＴＥ＆ＲＥＡＤ）と置き換えたような構成となっている。書込／読出信号（ＷＲＩＴＥ＆ＲＥＡＤ）は入力端子１１１５から供給される。

・電源構成上の比較
比較参考例の場合、ヒューズＲＯＭの書込動作時には、入力端子１２０５に記録装置本体からＶＨ電源電圧（ＩＤ＿ＶＨ）の供給を受けてヒューズＲＯＭの溶断を行う。入力端子Ｉ１２０５がＶＨ電源電圧と分離されているのは、ヒータを駆動する電源電圧と分離するためと、記録装置本体での短絡切り替えを容易にするためである。

出力端子１２０４はヒューズＲＯＭから情報の読取りを行うために用いられ、その端子の電位は記録装置本体内でプルアップされる。そして、そのプルアップされた電位のＨｉｇｈ／Ｌｏｗを判断し、ヒューズＲＯＭからの読出情報の判断を行う。

出力端子１２０４と入力端子１２０５の切替えと接続／切断は記録装置本体で行う。

即ち、ヒューズＲＯＭへの書込動作時は出力端子１２０４を記録装置本体とは電気的に切り離し、入力端子１２０５と接続する。これに対して、ヒューズＲＯＭからの情報の読出動作時は、入力端子１２０５をＶＨ電源電圧から切り離し、出力端子１２０４を記録装置本体の読取回路に接続する。この時、ヒューズＲＯＭの駆動信号である書込／読出信号（ＷＲＩＴＥ＆ＲＥＡＤ）は書込動作時も読出動作時も共通にオンして、ヒューズＲＯＭの書込みも読出しも行うことができる構成となっている。

比較参考例が本発明に従う上述した実施例とは大きく違う点は、ヒューズＲＯＭの溶断を行う書込み動作をＶＨＴ電源電圧ではなく、ヒータと同じＶＨ電源電圧を用いて行っている点にある。そして、ＶＨ電源電圧によるスイッチングの必要性から、ヒータと同じスイッチ素子を使用していることである。

両者は、ヒューズＲＯＭもヒータと同じように画像信号（ＤＡＴＡ）により選択を行なう点では共通しているが、ヒューズＲＯＭの書込みスイッチ素子にヒータのスイッチ素子と同じ高耐圧ｎＭＯＳ素子を使用している点が異なっている。このため、比較参考例ではヒューズＲＯＭ１個分の基本回路構成がヒータ１個分の基本回路構成とほぼ等しい配置面積を占めるようになる。従って、比較参考例では、図１２に示すように、ヒータ列を崩さずヒューズＲＯＭを配置するためには、ヒータ列の両端部にのみヒューズＲＯＭを配置する形態をとらざるを得ない。

また、比較参考例ではヒューズＲＯＭの書込動作と読出動作を同じ制御信号を用いて行うので、書込動作と読出動作のために、入力端子１２０５と出力端子１２０４の接続を夫々の動作時に切り替えることが必要である。

これに対して、以上説明した実施例に従えば、ヒューズＲＯＭの書込みスイッチ素子をヘッド基板内で生成された中間電圧で駆動することにより、書込みスイッチ素子に高耐圧ｎＭＯＳトランジスタではなく、ｐＭＯＳトランジスタを使用することができる。これにより、書込動作と読出動作とを行うヒューズＲＯＭ１個分の基本回路を構成する素子数の削減するとともに、素子そのものを小型化し、その基本回路構成を小型化することが可能になる。

その結果、小型化したヒューズＲＯＭの基本回路を、ヒータ列内のヒータの間に、ヒータの配置密度を低下させることなく配置し、さらに、ヒータとヒューズＲＯＭの選択回路を共有化することが可能となる。

このことにより、ヘッド基板が大型化することなく、より大きな容量のヒューズＲＯＭを容易に実装することができるという効果がある。

さらに、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。

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等）を備え、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が好ましい。これにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。

加えて、以上の実施例のようなシリアル走査タイプのものでも、装置本体に固定された記録ヘッドでも本発明は有効である。あるいは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カートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

さらに加えて、本発明のインクジェット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装置として用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写装置、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採るもの等であってもよい。

本発明のインクジェット記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す説明図である。 記録装置の制御回路の構成を示すブロック図である。 記録ヘッドカートリッジＨ１０００の構造を示す斜視図である。 記録ヘッドカートリッジＨ１０００の分解斜視図である。 記録ヘッドＨ１１００の構成を説明するための部分破断斜視図である。 記録ヘッドカートリッジＨ１００１の構造を示す斜視図である。 記録ヘッドカートリッジＨ１００１の分解斜視図である。 記録ヘッドＨ１１０１の構成を説明するための部分破断斜視図である。 ヘッド基板に備えられる駆動素子群を詳細に示す回路図である。 図９に示された構成要素の内、ヒータ１１０１とヒューズＲＯＭ１２０１の各１個分の基本回路構成を抽出して示した図である。 図９に参照番号１２１０で示されたヒューズＲＯＭ１２０１の１個分のみの基本回路構成を抽出して示した図である。 図９に対応する比較参考例のヘッド基板の全体回路図である。 図１０に対応するヒータとヒューズＲＯＭの各１個分の回路図である。 図１１に対応するヒューズＲＯＭ１個分の回路構成を示す図である。

符号の説明

Ｈ１０００、Ｈ１００１ 記録ヘッドカートリッジ
Ｈ１１００、Ｈ１１０１ 記録ヘッド
Ｈ１１１０、Ｈ１１１０ａ ヘッド基板
Ｈ１１０２ インク供給口
Ｈ１１０３ 電気熱変換素子
Ｈ１１０４ 電極部
Ｈ１１０５ バンプ
Ｈ１１０６ インク流路壁
Ｈ１１０７ 吐出口
Ｈ１１０８ 吐出口群
Ｈ１２００、Ｈ１２０１ インク供給口
Ｈ１３００、Ｈ１３０１ 電気配線テープ
Ｈ１５００、Ｈ１５０１ インク供給保持部材
Ｈ１６００、Ｈ１６０１ インク吸収体
Ｈ１７００、Ｈ１７０１、Ｈ１７０２、Ｈ１７０３ フィルタ
Ｈ１８００、Ｈ１８０１ シール部材
Ｈ１９００ 蓋部材

Claims (9)

1. 第１の電圧が印加され記録を行う複数の記録素子と、前記複数の記録素子を駆動する複数の駆動素子と、情報を格納する複数のヒューズＲＯＭと、前記第１の電圧より低い第２の電圧で動作し、外部から供給された信号に基づいて前記複数の駆動素子の選択信号を生成する論理回路と、前記第１の電圧に基づいて生成される前記第１と第２の電圧の間の第３の電圧により動作し、前記複数の駆動素子を駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成回路とを備えたヘッド基板であって、
   前記複数のヒューズＲＯＭに情報を書込みを行うための書込信号を入力する第１の端子と、
   前記複数のヒューズＲＯＭから情報を読出しを行うための読出信号を入力する第２の端子と、
   前記複数のヒューズＲＯＭそれぞれに対応した、前記第３の電圧で動作する書込み動作を行うための第１のスイッチ素子と、
   前記複数のヒューズＲＯＭそれぞれに対応した、前記第２の電圧で動作する読出し動作を行うための第２のスイッチ素子とを有することを特徴とするヘッド基板。
2. 前記複数の駆動素子は高電圧ｎＭＯＳトランジスタであり、
   前記第１及び第２のスイッチ素子はｐＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のヘッド基板。
3. 前記論理回路は、前記外部から供給された信号の一部に基づいて、前記複数のヒューズＲＯＭを選択する選択信号を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッド基板。
4. 前記複数の記録素子は列となるように配列され、
   前記複数のヒューズＲＯＭは前記記録素子列の各記録素子の間に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヘッド基板。
5. 前記複数の記録素子は電気熱変換素子であり、
   前記電気熱変換素子に電流を供給することにより熱を発生し、該発生した熱を利用してインクを吐出させることにより記録を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヘッド基板。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のヘッド基板を用いた記録ヘッド。
7. 請求項６に記載の記録ヘッドと、該記録ヘッドに供給するためのインクを収容するインクタンクとを有したヘッドカートリッジ。
8. 請求項６に記載の記録ヘッド、或いは請求項７に記載のヘッドカートリッジを用いて記録を行う記録装置であって、
   前記論理回路に信号を入力して前記複数のヒューズＲＯＭの内のいずれかのヒューズＲＯＭを選択するとともに、該選択されたヒューズＲＯＭに情報の書込みを行うために前記第１の端子に書込信号を入力する書込み手段と、
   前記論理回路に信号を入力して前記複数のヒューズＲＯＭの内のいずれかのヒューズＲＯＭを選択するとともに、該選択されたヒューズＲＯＭから情報の読出しを行うために前記第２の端子に読出信号を入力する読出し手段とを有することを特徴とする記録装置。
9. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のヘッド基板への情報入出力方法であって、
   前記論理回路に信号を入力して前記複数のヒューズＲＯＭの内のいずれかのヒューズＲＯＭを選択するとともに、該選択されたヒューズＲＯＭに情報の書込みを行うために前記第１の端子に書込信号を入力する書込み工程と、
   前記論理回路に信号を入力して前記複数のヒューズＲＯＭの内のいずれかのヒューズＲＯＭを選択するとともに、該選択されたヒューズＲＯＭから情報の読出しを行うために前記第２の端子に読出信号を入力する読出し工程とを有することを特徴とする情報入出力方法。

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