JP2010006065A - インクジェットヘッド用基板および該基板を用いるインクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】発熱素子の数が多い長尺基板であっても正確な温度検出が行い得、かつ温度センサの配置に伴う基板幅の増加も抑制できるようにする。
【解決手段】基板は、Ｍ×Ｎ個の発熱素子がＮ個のブロック毎に時分割駆動されるように構成されるとともに、各ブロックにおいて駆動する発熱素子を選択するためにＭビットの信号を供給する信号線を有する。このＭビットの信号線を、発熱素子の配列方向の両端部側の部位をそれぞれ始点として前記配列の中心方向に延在し、当該端部により近いＭ／２個の発熱素子を選択する２つの信号線に分ける。当該２つのＭ／２ビットの信号線ビットの信号線を、それぞれの始点から遠ざかるに従って数を減じて行き、これに伴って残余の信号線が偏倚して発熱素子の配列に近くづいてゆくよう配線する。当該配線により、前記配列の中心に対応した位置に生じる空き領域に、前記基板の温度を検出するための温度センサを設ける。
【選択図】図１０

Description

本発明は、インクジェット方式に従ってインクを吐出して記録媒体に記録を行うためのインクジェットヘッドおよびインクジェットヘッド用基板に関するものである。

インクを記録紙などの記録媒体に付着させることによって記録を行う記録装置（以下、プリンタとも言う）に適用されるインクジェットヘッド（以下、インクジェット記録ヘッド或いは記録ヘッドとも言う）には、種々の方式によりインク吐出を行うものがある。その方式の一つとして、通電に応じて発熱する発熱抵抗体でなる発熱素子（ヒータとも称される）をエネルギ発生素子（記録素子とも称される）として用い、インクを加熱発泡させることにより生じる圧力を利用して記録を行うものがある。これは、発熱素子および配線等を高密度に多数配置した記録ヘッド用基板を容易かつ精度高く製造することができることから、記録の高精細化および高速化を実現できるものである。さらにこれにより、記録ヘッドないしはこれを用いる記録装置の一層のコンパクト化を図ることができる。

このように多数が配置された発熱素子のすべてが同時に駆動されると、記録ヘッドに瞬時に流れる電流が大きくなってしまう。そのため通常は、数１０ないし数１００個の発熱素子を複数のブロックに分割し、各ブロックの駆動のタイミングを僅かに異ならせることにより同時駆動される発熱素子数を減らすことで、瞬時に流れる全電流を低く抑えるようにしている。また、多数の発熱素子を駆動するにあたり、記録ヘッドに発熱素子の駆動回路を内蔵し、記録ヘッドとこれを搭載する記録装置との間の配線本数が多くならないようにしている。そして、この駆動回路を発熱素子の基体として用いるＳｉ（シリコン）ウエハに作り込んだ構造が広く用いられている。

この駆動回路の構成には、様々なものがあるが、その代表的なものとして特許文献１に開示された構成を説明する。

各発熱素子の駆動は、各発熱素子が属するブロックの番号を示すブロック制御信号（ＢＬＫｎ）と、ブロック制御信号に対応した記録信号（ＤＡＴＡ）とにより制御される。ブロック制御信号（ＢＬＫｎ）としては、ブロック番号を２値データにエンコードしたものが用いられている。全発熱素子数（Ｔ）を総ブロック数（Ｎ個）で除算した値が１回の駆動動作で同時に駆動できる発熱素子数（Ｍ＝Ｔ／Ｎ）であり、また、記録データ１ビットが１発熱素子に対応している。これを１回の駆動動作で同時に時分割駆動する発熱素子分ずつ転送するとすれば、Ｍが１回の駆動動作で同時に発熱素子を駆動させる記録信号（ＤＡＴＡ）のビット数を表すものとなる。

さらに、発熱素子の数（Ｔ）と等しいビット数のゲートやトランジスタが設けられる。また、それらを１回の駆動動作で同時に発熱素子を駆動させる記録データ（ＤＡＴＡ）のビット数とブロック制御信号（ＢＬＫｎ）のビット数分のシフトレジスタと、ラッチ回路とが設けられる。そして、これらの記録信号（ＤＡＴＡ）およびブロック制御信号（ＢＬＫｎ）から構成されるデータを、記録装置本体制御部からそのシフトレジスタにシリアル転送する。そして、記録信号（ＤＡＴＡ）をシフトレジスタに整列させた上で、これをラッチ回路にラッチさせる。一方、ブロック制御信号をデコードして得たブロック毎の駆動信号とラッチされた記録信号とをゲートに入力することで、各発熱素子に対応したトランジスタを駆動する。なお、トランジスタの形態としては、バイポーラトランジスタあるいは、ＦＥＴのいずれでもよいことが開示されている。

ところで、インクジェット記録ヘッドにおいては、吐出口からのインクの吐出特性と記録ヘッド用基板の温度とが密接に関係する。従って、安定した吐出特性を得るための制御を行う上で、基板温度の検出は重要な役割を占めている。

そこで、従来のインクジェット記録ヘッドは、特許文献２に記載されているように記録ヘッド用基板内に温度センサを作りこむことで、高精度な基板温度の読み取りも可能にしている。この温度センサは、熱により変化するインク吐出特性の制御に活用される。さらには、温度センサのモニタ値を利用して、電源ショートや、何らかの原因でインクがなくなった状態で発熱素子が駆動される（所謂「空吐出」）など基板に何らかの異常が生じ、異常昇温した際に強制的に記録動作を一時停止する場合などにも活用される。

温度センサとしてはダイオードの形態で構成されるものも知られており、特許文献３には、記録信号その他の信号を外部と授受するための接続端子（入出力パッド）近傍にダイオード形態の温度センサを配置することが開示されている。

最近では記録の一層の高速化が要望されており、そのため記録ヘッドとしてはより多数の吐出口ないし発熱素子が配列されるようになってきている。すなわち、このように吐出口ないし発熱素子の数を配列方向に増大させる（記録ヘッドを長尺ないし大型化する）ことで、より広い記録幅を確保するのである。しかしこのような長尺化に伴い、記録データの内容や記録モードに対応した発熱素子の駆動状態に応じて、記録ヘッド用基板において大きな温度分布が生じることがある。

従来の記録ヘッド用基板では、比較的これが小型であったため、発熱素子の配列の直近でなくても、すなわち接続端子近傍に温度センサが配置されていても、相応に精度の高い温度検出が可能であった。しかし記録ヘッドが大型化するほど、発熱素子の配列、特に配列中心から温度センサまでの距離が大となり、正確な温度検出が困難になる。

従って、温度センサは発熱素子の配列中心に対応した位置に配置することが強く好ましい一方、従来の基板構成では次のような問題が生じていた。

従来の基板構成では、発熱素子に駆動信号に応じて通電が行われるようにするためのロジック回路や、ロジック回路に接続するロジック配線が配置されている。このうちロジック回路は、Ｓｉでなる基体に半導体製造工程により「下地」として作り込まれるため、その電極等には下地配線層が使用される。また、ロジック配線は、各発熱素子に対応して用意されるため複数本が並列するものとなるが、発熱素子数が多くなるほど配線本数が多くなるため、配線幅や配線間スペースの微細化が可能な下地配線層が使用される。一方、温度センサとして機能素子、例えばダイオードセンサを使用する場合、ロジック回路と同じく半導体工程で作り込まれるため、下地配線層が使用される。また、配線等を抵抗器としてセンサに活用する場合もあるが、検出感度を上げるため必要に応じて局所的に抵抗値を高くする必要がある。その場合も線幅や線間スペースの微細化が可能な下地配線層を使うことが好ましい。

以上より、温度センサを発熱素子の配列中心に対応した位置に配置する場合は、発熱素子の配列の近傍にはロジック回路やロジック配線が位置しているため、さらにそれらの外側に配置されることになる。従って、温度センサの面積分、基板サイズが幅方向に増加する。そのため、Ｓｉウェハ１枚から得られる基板の生産数が減少し、基板のコストアップに繋がるという問題がある。

特開２００２−３０７６８５号公報 特開平２−２５８２６６号公報 特開２００４−０５０６３７号公報

本発明は以上の問題に鑑みてなされたもので、発熱素子の数が多い長尺基板であっても正確な温度検出が行い得、かつ温度センサの配置に伴う基板幅の増加も抑制できるようにすることを目的としている。

そのために、本発明は、インクを吐出するために利用されるエネルギを発生するためのＮ個のブロック毎に時分割駆動されるＭ×Ｎ個のエネルギ発生素子が配列され、前記Ｎ個のブロックのそれぞれにおいて駆動するエネルギ発生素子を選択するためのＭ本の信号線が設けられたインクジェットヘッド用基板であって、
前記Ｍ本の信号線が、前記Ｍ×Ｎ個のエネルギ発生素子が配列された配列方向に関する前記基板の一端部側にある部位を始点として前記配列方向に関する前記基板の他端部側に向って前記配列の方向に延在する、前記一端部側にあるＬ個（Ｌ＜Ｍ）のエネルギ発生素子を選択するためのＬ本の信号線と、前記他端部側にある部位を始点として前記一端部側に向って前記配列方向に延在する、前記他端部側にある（Ｍ−Ｌ）個のエネルギ発生素子を選択する（Ｍ−Ｌ）ビットの信号線と、を含み、
前記Ｌ本の信号線および前記（Ｍ−Ｌ）本の信号線は、それぞれの前記始点から遠ざかるに従って前記配列方向に交差する交差方向を横切る信号線の本数を減じ、当該信号線の本数の減少に伴って残余の信号線が前記エネルギ発生素子に近づくように偏倚しており、
当該偏倚によって生じる空き領域に、前記基板の温度を検出するための温度センサが設けられていることを特徴とする。

また、本発明は、上記基板と、該基板に接して設けられ、前記エネルギ発生素子が発生する前記エネルギの作用によってインクを吐出するための吐出口が形成された部材と、を具えたことを特徴とする。

本発明によれば、記録素子の数が多い長尺基板であっても正確な温度検出が行い得、かつ温度センサの配置に伴う基板幅の増加も抑制できるようになる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す模式的平面図、（ｂ）は図１の記録装置に搭載される記録ヘッドに適用される記録素子ユニットの構成例を示す模式的斜視図である。 図１（ｂ）の記録素子ユニットを構成する基板に形成されるロジック回路を含む駆動回路の構成例を示すブロック図である。 図２の駆動回路を基体上に作り込む場合の基本的なレイアウトを示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係り、図３のレイアウトにおける領域内の駆動信号伝送用信号線の配線状態および温度センサの配置状態を示した模式図である。 図４の構成に対する比較例を示す模式図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係り、図３のレイアウトにおける領域内の駆動信号伝送用信号線の配線状態および温度センサの配置状態を示した模式図である。 本発明の第１実施形態の他の変形例に係り、図３のレイアウトにおける領域内の駆動信号伝送用信号線の配線状態および温度センサの配置状態を示した模式図である。 本発明の第２実施形態に係り、駆動信号伝送用信号線の配線状態および温度センサの配置状態を示した模式図である。 本発明の第２実施形態の変形例に係り、駆動信号伝送用信号線の配線状態および温度センサの配置状態を示した模式図である。 本発明の第２実施形態の変形例に係り、駆動信号伝送用信号線の配線状態および温度センサの配置状態を示した模式図である。 （ａ）は第２実施形態が有効に適用される基板およびその支持部材の構成例を説明するための模式的断面図、（ｂ）は（ａ）の構成に対し第２実施形態を適用した基板の例を示す模式的平面図、（ｃ）は（ｂ）における温度センサの構成例を示す模式的平面図である。 （ａ）は第２実施形態が有効に適用される基板およびその支持部材の他の構成例を説明するための模式的断面図、（ｂ）は（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線の模式的断面図、（ｃ）は（ａ）の構成に対する温度センサの配置態様を示す基板の模式的平面図である。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

１．第１の実施形態
（１）記録装置
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す模式的平面図である。

図１（ａ）に示す記録装置においては、後述の記録素子ユニットを備えたインクジェットヘッドは、インクを収容する容器が着脱可能または着脱不能に組み合せされて、カートリッジ形態の記録ヘッド（以下、記録ヘッドカートリッジという）として構成される。記録ヘッドカートリッジＨ１０００はキャリッジ２に位置決めして着脱可能に搭載される。キャリッジ２には、記録ヘッドカートリッジＨ１０００上の外部信号入力端子を介して記録素子ユニット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２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３に沿って往復移動可能に案内支持されている。そして、キャリッジ２は主走査モータ４によりモータプーリ５、従動プーリ６およびタイミングベルト７等の駆動機構を介して駆動されるとともにその位置および移動が制御される。また、ホームポジションセンサ３０がキャリッジ２に設けられている。これにより遮蔽板３６の位置をキャリッジ２上のホームポジションセンサ３０が通過した際に位置を知ることが可能となる。

印刷用紙やプラスチック薄板等の記録媒体８は、給紙モータ３５の駆動力をギア等の伝動機構を介してピックアップローラ３１に伝達し、これを回転させることによりオートシートフィーダ（ＡＳＦ）３２から一枚ずつ分離給送される。さらに搬送ローラ９の回転に応じ、記録ヘッドカートリッジＨ１０００の吐出口形成面と対向する位置（記録部）を通って搬送（副走査）される。搬送ローラ９の回転は、ＬＦモータ３４の駆動力をギア等の伝動機構を介して伝達することにより行われる。その際、給送が行われたか否かの判定と、記録媒体上の記録開始位置の確定とは、ペーパエンドセンサ３３が記録媒体８の先端を検知することにより行われる。さらに、記録媒体８の後端が実際にどこに有り、実際の後端から現在の記録位置を最終的に割り出すためにもペーパエンドセンサ３３が使用される。

なお、記録媒体８は、記録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。一方、キャリッジ２に搭載された記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、その吐出口形成面がキャリッジ２から下方へ突出して記録媒体８の表面と平行になるように保持されている。また、記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、記録素子ユニットにおける吐出口の配列方向がキャリッジ２の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２に搭載されている。

（２）記録素子ユニット
図１（ｂ）は記録ヘッドカートリッジＨ１０００に適用される記録素子ユニットの構成例を示す模式的斜視図である。記録素子ユニットを構成する厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍのＳｉの基板１１１０には、インク流路としての長溝状の貫通口からなるインク供給穴２０２が設けられ、このインク供給穴に対してインクが導入される。また、インク供給穴２０２を挟んだ両側にそれぞれ１列ずつ、配列ピッチを１／２だけＹ方向にずらした千鳥状の配列を有するエネルギ発生素子である発熱素子２１４の列が設けられている。発熱素子２１４の配列方向に直交する方向のインクジェットヘッド用基板１１１０の２つの辺に沿って、発熱素子やロジック回路と外部との電気的接続を行うための電極部が形成される（後述）。さらに基板１１１０には、インク流路壁１１０６によって形成される液路と、この液路に連通するとともに、熱エネルギの作用に伴って記録媒体に向けてインクを吐出するためのインク吐出口１１０７とが形成された部材１１０８が接して設けられている。

なお、インクを吐出するために利用されるエネルギを発生する記録素子としては、通電に応じてインクを加熱発泡させる熱エネルギを発生する発熱素子に限られず、その他のものでもよい。しかし発熱素子を用いた形態のものは、その駆動に応じて発生する熱の影響が大きいので、本発明を好ましく適用できるものである。

また、図１（ｂ）では発熱素子２１４ないしは吐出口１１０７が模式的に描かれているが、実際には、インク供給穴２０２の両側部に各２８８個ずつの発熱素子を有するものとすることができる。そしてこれらの発熱素子が２４個ずつ１２のブロック（分割数Ｎ＝１２）に分割される。そして、同じタイミングでは各ブロックから１つずつの発熱素子（合計２４個の発熱素子）が駆動され得る（１回の駆動で同時に駆動させ得る発熱素子数Ｍ＝２４）構成とすることができる。

（３）駆動回路の構成例
図２は基板１１１０に形成される、ロジック回路を含む駆動回路の構成例を示すブロック図である。この駆動回路は、成膜技術などを適用してＳｉ基体上に作り込むことができる。

図示の駆動回路は、記録素子ユニットに供給される記録信号Ｄ１〜Ｄ２４、ブロック制御信号Ｂ１〜Ｂ４をシフトレジスタおよびラッチ回路を介して与えるように構成されている。図２に示されているように、記録装置本体から供給される記録信号ＤＡＴＡ１は記録信号Ｄ１〜Ｄ１２によって構成され、記録信号ＤＡＴＡ２は記録信号Ｄ１３〜Ｄ２４とブロック制御信号Ｂ１〜Ｂ４とによって構成される。

図２において、１０３は記録装置本体から供給されるクロック信号ＣＫに従って記録信号ＤＡＴＡ１がシリアルに入力される１２ビットシフトレジスタである。また、１０４は、記録装置本体から供給されるラッチ信号ＬＡＴＣＨに従って、１２ビットシフトレジスタ１０３に整列した１２ビット分の記録信号Ｄ１〜Ｄ１２をラッチする１２ビットラッチ回路である。１０８は、記録装置本体から供給されるクロック信号ＣＫに従って、記録信号ＤＡＴＡ２をシリアルに入力する４ビットシフトレジスタである。１０５は、記録装置本体から供給されるクロック信号ＣＫに従って、シフトレジスタ１０８からシフト出力される記録信号ＤＡＴＡ２のうちの記録信号Ｄ１３〜Ｄ２４をシリアルに入力する１２ビットシフトレジスタである。そして、１０６は記録装置本体から供給されるラッチ信号ＬＡＴＣＨに従って、１２ビットシフトレジスタ１０５に整列した１２ビット分の記録信号Ｄ１３〜Ｄ２４をラッチする１２ビットラッチ回路である。

１０９は、記録装置本体から供給されるラッチ信号ＬＡＴＣＨに従って、４ビットシフトレジスタ１０８に格納された４ビット分のブロック制御信号Ｂ１〜Ｂ４をラッチする４ビットラッチ回路である。また、１０７は、イネーブル信号ＥＮＢと、１２ビットラッチ回路１０４および１２ビットラッチ回路１０６にラッチされた合計２４ビットの記録信号のそれぞれとの論理積を演算するＡＮＤ回路である。

１１０は、記録装置本体から供給されるブロック制御信号Ｂ１〜Ｂ４をデコードし、ブロック選択信号Ｎ１〜Ｎ１２を発生するデコーダである。Ｈ１〜Ｈ２８８は発熱素子である。また、Ｔ１〜Ｔ２８８は、発熱素子Ｈ１〜Ｈ２８８への通電をオン／オフするためのスイッチングトランジスタ、Ａ１〜Ａ２８８はトランジスタＴ１〜Ｔ２８８のベースに接続されたＡＮＤ回路である。そして、ＡＮＤ回路Ａ１〜Ａ２８８は、記録装置本体から入力される記録信号Ｄ１〜Ｄ２４に基づくＡＮＤ回路１０７のそれぞれの出力と、デコーダ１１０から出力されるブロック選択信号Ｎ１〜Ｎ１２との論理積を実行する。すなわち、ブロック選択信号Ｎ１〜Ｎ１２による選択に基づいて、ＡＮＤ回路１０７からの出力が発熱素子の駆動信号ｄ１〜ｄ２４としてトランジスタＴ１〜Ｔ２８８のベースに供給され、発熱素子Ｈ１〜Ｈ２８８への選択的な通電が行われる。また、ブロック選択信号Ｎ１〜Ｎ１２により発熱素子Ｈ１〜Ｈ２８８の駆動タイミングが定められる。

本実施形態では、駆動信号ｄ１〜ｄ２４は、それぞれ空間的に連続する１２個の発熱素子を含むグループ毎に供給される信号である。一方、ブロック選択信号Ｎ１〜Ｎ１２は、各グループに含まれる１２個の発熱素子のうち、どの発熱素子を駆動するかを定める信号である。すなわち、「ブロック」とは、空間的に連続する発熱素子によって構成されるのではなく、１１個おきに配置される発熱素子によって構成される。つまり、例えばブロック毎の時分割駆動に際し、ヒータＨ１、Ｈ１３，Ｈ２５，・・・，Ｈ２７７が同時駆動される１つのブロックとなる。

また、ＡＮＤ回路１０７が出力する駆動信号の幅（駆動パルス幅）は、一方の入力端に入力されるイネーブル信号ＥＮＢにより規定される。なお、図示の例ではイネーブル信号ＥＮＢは負論理であり、従ってイネーブル信号ＥＮＢの論理状態が「ロー」の間、駆動信号が出力されるようになっている。

また、図２に示した構成では、電源電圧（ＶＨ）の供給線と接地電圧（ＧＮＤＨ）の信号線とを含めて、以下の７本の信号線が記録装置本体との間に存在する。すなわち、それら７本の信号線とは、記録信号ＤＡＴＡ１、記録信号ＤＡＴＡ２、クロックＣＫ、イネーブル信号ＥＮＢ、ラッチ信号ＬＡＴＣＨ、電源電圧ＶＨ、接地電圧ＧＮＤＨである。

この実施形態に示す駆動回路は、発熱素子Ｈ１〜Ｈ２８８や、通電制御用のトランジスタＡ１〜Ａ２８８とともに、同一の基体（例えばＳｉの基体）に半導体製造工程を用いて形成され、記録ヘッド用基板が構成される。

（４）駆動回路のレイアウト
図３は、駆動回路を基体上に作り込む場合の基本的なレイアウトを示す模式図である。この図に示す構成では、図２に示した回路をインク供給穴２０２に対してほぼ線対称に２組有している。なお一般に、駆動回路はＳｉウェハなどの基体に複数が同時に形成され、個々に分離することによって図１（ｂ）に示した基板１１１０が得られる。

２２１、２２２、２２３および２２４は、記録装置本体と記録素子ユニットとを結ぶ信号線を接続するための端子１１０５が適宜配置される領域である。その信号線とは、インク供給穴２０２の両側にある駆動回路のそれぞれについて記録データＤＡＴＡ１およびＤＡＴＡ２、ラッチ信号ＬＡＴＣＨ、クロック信号ＣＫ、イネーブル信号ＥＮＢ、電源電圧ＶＨおよび接地電圧ＧＮＤＨを伝送するためのものである。なお、記録データＤＡＴＡ１は、領域２２１および２２２にある端子へ接続され、記録データＤＡＴＡ２は、領域２２３および２２４にある端子へ接続されるものとする。

２１９および２２０は、インク供給穴２０２の両側にある駆動回路のそれぞれについて、１２ビットのシフトレジスタ１０３が形成された領域である。２２４および２２５は、インク供給穴２０２の両側にある駆動回路のそれぞれについて、４ビットシフトレジスタ１０８と１２ビットシフトレジスタ１０５とが形成された領域である。２１７および２１８は、インク供給穴２０２の両側にある駆動回路のそれぞれについて、１２ビットのラッチ回路１０４が形成された領域である。２２６および２２７は、インク供給穴２０２の両側にある駆動回路のそれぞれについて、４ビットラッチ回路１０９と１２ビットラッチ回路１０６とが形成された領域である。

２１５および２１６はインク供給穴２０２の両側にある駆動回路のそれぞれについてのＡＮＤ回路１０７が形成された領域、２０３および２０４は同じくデコーダ１１０が形成された領域である。２０９および２１０はンク供給穴２０２の両側にある駆動回路のそれぞれについてのＡＮＤゲートＡ１〜２８８が形成された領域、２１１および２１２は同じくパワートランジスタＴ１〜２８８が形成された領域である。２１３および２１４ははンク供給穴２０２の両側にある駆動回路のそれぞれについての発熱素子Ｈ１〜２８８が形成された領域、２０７および２０８は同じく各種信号ｄ１〜ｄ２４，Ｎ１〜Ｎ１２およびＢ１〜Ｂ４を伝送する信号線等の配線領域である。

また、２００および２０１は、それぞれ、領域２１１および２１２にあるトランジスタの駆動能力を高めるために、トランジスタのゲート電圧をロジック回路の駆動電圧よりも上昇させるための昇圧回路が形成された領域である。２０２は、インクを裏面から発熱素子Ｈ１〜２８８に供給するための供給穴の領域である。２０５および２０６は、１つの発熱素子と、その発熱素子に対応して設けられている各１つのトランジスタおよびＡＮＤゲートとの組み合わせを含んでいる領域である。

２３０および２３１は、発熱素子配列の両端側に設けられるダイオードの温度センサである。さらに本実施形態では、発熱素子配列の中心に対応した位置にも、ダイオードの温度センサを配置し、温度検出の精度を向上する。この際、本実施形態は、以上のような駆動回路のレイアウトにおいて、各発熱素子に対する駆動信号ｄ１〜ｄ２４を伝送する信号線の配線を適切に行うことにより、領域２０７，２０８内に温度センサの配置領域を確保する。

図４は本発明の第１実施形態に係り、図３のレイアウトにおいて領域２０７，２０８内の駆動信号ｄ１〜ｄ２４の伝送用信号線の配線状態を示したものである。

ここで、Ｗｄ１は駆動信号ｄ１を伝送する信号線であり、発熱素子Ｈ１〜Ｈ１２（図４において下から１番目〜１２番目の発熱素子を含むグループ）に接続される。Ｗｄ２は駆動信号ｄ２を伝送する信号線であり、発熱素子Ｈ１３〜Ｈ２４（同じく下から１３番目〜２４番目の発熱素子を含むグループ）に接続される。以下、同様にして接続関係が定められ、信号線Ｗｄ１２は発熱素子Ｈ１３３〜Ｈ１４４（下から１３３番目〜１４４番目の発熱素子を含むグループ）に接続される。

また、Ｗｄ２４は駆動信号ｄ２４を伝送する信号線であり、発熱素子Ｈ２８８〜Ｈ２７７（図４において上から１番目〜１２番目の発熱素子を含むグループ）に接続される。Ｗｄ２３は駆動信号ｄ２３を伝送する信号線であり、発熱素子Ｈ２７６〜Ｈ２５５（同じく上から１３番目〜２４番目の発熱素子を含むグループ）に接続される。以下、同様にして接続関係が定められ、信号線Ｗｄ１３は発熱素子Ｈ１５６〜Ｈ１４５（上から１３３番目〜１４４番目の発熱素子を含むグループ）に接続される。

以上のようなレイアウトによると、信号線Ｗｄ１〜Ｗｄ１２は、発熱素子配列の中央部に向かうに従って、発熱素子が配列された配列方向に交差する交差方向（本実施形態では配列方向に直角に交差する）を横切る信号線の本数を減じてゆく。つまり、信号線Ｗｄ１は図４の下から１２個分の発熱素子領域を外れた範囲には形成されず、信号線Ｗｄ２は下からさらに１２個分の発熱素子領域を外れた範囲には形成されない。そして、最終的には発熱素子配列の中央部近くにある１２個分の発熱素子領域には信号線Ｗｄ１２のみが形成される。一方、信号線Ｗｄ２４〜Ｗｄ１３も、発熱素子配列の中央部に向かうに従ってその数を減じてゆく。つまり、信号線Ｗｄ２４は図４の上から１２個分の発熱素子領域を外れた範囲には形成されず、信号線Ｗｄ２３は上からさらに１２個分の発熱素子領域を外れた範囲には形成されない。そして、最終的には発熱素子配列の中央部近くにある１２個分の発熱素子領域には信号線Ｗｄ１３のみが形成される。

本実施形態は、これに着目し、信号線Ｗｄ１〜Ｗｄ１２およびＷｄ２４〜Ｗｄ１３の配線態様を図４に示すように適切に定めたものである。すなわち、各信号線を発熱素子配列に沿った方向に直線的に延在させるのではない。つまり、発熱素子配列の一端部側の部位および他端部側の部位にある始点から遠ざかるに従って上記交差方向を横切る信号線の数を１本ずつ減じて行くようにする。そして、当該信号線数の減少に伴って残余の信号線が偏倚して発熱素子配列に近くづいてゆくよう、信号線を階段状に配線したものである。

このような配線態様によると、領域２０７および２０８には、発熱素子配列の中心付近において信号線数が最も少なくなるように信号線に三方が囲まれた空き領域が生じる。そこで、当該領域にダイオードの温度センサ２３２，２３３を配置する。これにより、記録動作等に伴って発熱素子が発生する熱により記録素子ユニットないし記録ヘッドの温度が上昇した場合でも、当該温度を精度高く検出し、安定した吐出特性を得るための制御を行うことが可能となる。

また、領域２０７内に温度センサの配置が可能となることにより、基板サイズが幅方向（図３、図４の横方向）に増加することがなく、ウェハ１枚から得られる基板の生産数が減少するという問題が生じないため、基板のコストアップも抑えることが可能となる。

これに対し、本実施形態のように駆動信号線の配線態様に顧慮しない場合、例えば図５に示すように各信号線を発熱素子配列に沿って直線的に延在させる。そして、各発熱素子に対して屈曲させて各信号線を配線する。その場合、領域２０７、２０８は配列に沿った長方形の信号線群を形成する。その為、チップ中央部に温度センサを配置する場合、信号線群を避けた領域２０７、２０８の外側に温度センサを配置せざるを得なくなる。すなわちこの場合、基板サイズが幅方向に増加するため、ウェハ１枚から得られる基板の生産数が減少し、基板のコストアップを招くものとなるのである。

（５）変形例
なお、図４の実施形態では、駆動信号線を、信号線が１本少なくなる毎に、他の信号線が偏倚して発熱素子配列に近くづいてゆくよう、信号線を階段状に配線した。しかし領域２０７内に温度センサの配置領域が適切に確保できるものであれば、配線の態様は適宜定めることができる。例えば、発熱素子配列の端部側にある信号線の始点から、これが接続される発熱素子群に向けて直線的に、すなわち図４において斜線方向に信号線が配線されるものでもよい。

また、上例では発熱素子の配列がインク供給穴２０２の両側に設けられ、それぞれについて温度センサを配置するものとした。しかし所要の精度での温度検出が可能であれば、いずれか一方の側にのみ温度センサが配置されるものでもよい。また、いずれか片側にのみ発熱素子の配列がある場合であっても、本発明は有効に適用可能である。

さらに、上例では１つの温度センサによる温度検出の対象として配列される発熱素子の数を２８８個とし、１回の駆動タイミングではＭ＝２４個の記録素子が同時に駆動され得るものとした。これを配列の中心で１４４個ずつの２つに分け、その各々に基板の対向側部からＭ／２＝１２ビットの駆動信号が供給されるものとした。しかし配列される発熱素子の数や、これを分ける位置についても適宜定め得るものである。すなわち、Ｍ本の信号線を、Ｌ個の発熱素子を選択するためのＬ本の信号線と、（Ｍ−Ｌ）本の信号線とに分ける場合、必ずＬ＝Ｍ−Ｌを満たすこと、つまりＬ＝Ｍ／２であることを必須とするものではない。なお、以下では、Ｍ本の信号線、Ｌ本の信号線および（Ｍ−Ｌ）本の信号線を、それぞれ、「Ｍビットの信号線」、「Ｌビットの信号線」および「（Ｍ−Ｌ）ビットの信号線」とも称する。所要の精度が実現できる範囲であればＬの数は適宜定め得るものである。もしくは、Ｍが奇数の場合にはＬ≒Ｍ−ＬすなわちＬ≒Ｍ／２となるように選択することも可能である。換言すれば、発熱素子配列の正確な中心に対応した位置だけでなく、所要の精度が実現できる範囲であれば発熱素子配列の中心に近い位置に対応した位置に温度センサを配置することが可能であり、「配列範囲の実質的な中心」とはこれらを包含するものである。ここで、ＭもＬも自然数である。

加えて、上例ではダイオードにより温度センサを構成するものとしたが、これに限られるものではない。

図６および図７は、配線層を用いて温度センサ２３４、２３５を構成した例を示すものである。配線層を抵抗素子として用いたセンサは、配線幅を細くするか、あるいはこれらの図に示すように蛇行形状とすることが望ましい。こうすることで、センサ配線はその位置以外の他の領域と比較して抵抗値が高くなる。そして、温度特性による抵抗値変化は抵抗値が高いほど大きくなるため、温度検出精度が向上するからである。また、配線幅を細くすることに代え、またはこれとともに、配線の厚みを小とするようにしてもよい。

また、温度センサを構成するための配線層に用いられる材料としては様々なものがあるが、駆動回路に用いられる配線と同様の材料、例えばアルミニウムを用いることが望ましい。

２．第２の実施形態
以上の第１の実施形態においては、基板に単一のインク供給穴２０２が設けられ、その両側に発熱素子が配列される構成について説明した。しかし本発明は、複数のインク供給穴が設けられる基板についても適用が可能である。

図８は本発明の第２の実施形態として、インク供給穴を２つ設けた基板上の駆動回路等のレイアウトを示す模式図である。インク供給穴２０２ａおよび２０２ｂのそれぞれの両側には、上例と同様にして発熱素子が配列されている。なお、２つのインク供給穴２０２ａおよび２０２ｂは、同一色のインクに対応して設けられたものであっても、あるいは色調（色，濃度）を異にするインクに対応して設けられたものであってもよい。

各発熱素子配列の実質的な中心に対応した位置には、第１実施形態と同様にしてダイオードの温度センサがそれぞれ配置されている。なお、図８においてインク供給穴２０２ａの左側にある発熱素子配列と、インク供給穴２０２ｂの右側にある発熱素子配列とに対しては、単一の温度センサ２３８ｄが共用されているが、各別に設けられたものでもよい。

なお、図８〜図１０はインク供給穴を２つ有する基板を例示しているが、インク供給穴を３つ以上有する構成であってもよいことは言うまでもない。

また、図９および図１０に示すように、第１実施形態の変形例である図６および図７とそれぞれ同様、配線層を用いて温度センサ２３６ａ、２３７ａおよび２３８ａを構成することも可能である。

第２実施形態またはその変形例においても、上述と同様の効果が得られるほか、次に述べるような有用性がある。

３．第２の実施形態の有用性
上述した第２実施形態は、インク供給穴を２つ設けた基板に対して本発明を適用したものである。ここで、２つのインク供給穴は、色調（色，濃度）を異にするインクに対応している場合には、それぞれが基板の表裏両面を貫通した形態として設けられる。また、同色のインクに対応している場合にも、それぞれが基板の表裏両面を貫通したものとすることができる。前者の場合には、一般に基板を支持する記録ヘッドの構成要素である支持部材にも各別のインク供給路が形成される。しかし後者の場合には、基板裏面に開口している２つのインク供給穴の全体をカバーする範囲に、支持部材の同色インクの供給路が接続され、各インク供給穴にインクが分配されるようにした構成が採用される場合がある。この場合、発熱素子が配列される範囲とは反対側にある基板裏面の部分が支持部材と接していない構成（以下、このような構成を便宜上「インク分配構成」と称する）となることが考えられる。

かかるインク分配構成において、万が一インクが何らかの理由で供給できなくなり、所謂「空吐出」状態となった場合には、次のようなことが懸念される。通常、発熱素子の駆動に伴って発生する熱エネルギの大部分は、インク吐出エネルギとして消費されるため、基板自体の温度は、記録ヘッドの使用時間に伴って徐々に増加するものである。しかしながら、空吐出となった場合には、発熱素子で発生した熱エネルギは基板に留まることとなり、基板の急激な温度上昇が生じ得る。すなわち、発熱素子が配列される範囲とは反対側にある基板裏面の部分が支持部材と接していない構成においては、発熱素子から基板に伝わった熱エネルギが支持部材側へ効果的に伝達されないからである。そして、これは特に、支持部材までの伝熱経路の長さが大となる発熱素子配列の中央部において顕著となり得る。

上述した第２実施形態またはその変形例は、インク分配構成に対しても有効に適用し得るものであり、以下その適用例について説明する。

図１１（ａ）はインク分配構成が採用される基板およびその支持部材の構成を説明するための模式的断面図である。この図に示すように、基板１１１０は、その裏面に開口している２つのインク供給穴に共通に接続されるインク供給路８０８との連通部以外の領域において、接着剤８０９を介して支持部材８０７と接着されている。そして、基板表面の一部の発熱素子配列については、その反対側の基板裏面部分がインク供給路８０８との連通部となる。すなわち、当該部分は支持部材８０７と接しておらず、中空部に面している。

図１１（ｂ）はかかるインク分配構成に対し第２実施形態を適用した基板の例を示す模式的平面図である。図示の例では、インク供給穴２０２ａおよび２０２ｂの間を、一方の端部に配置されている電極端子１１０５から他端部の電極端子へと直線状に延在する配線８１０が施されている。この配線８１０自体を温度センサとする場合には、発熱素子配列の実質的な中心に対応した部位ＸＩｃにおいて、図１１（ｃ）に示すように部分的に配線幅を細くすることで抵抗値を上げ、精度の高い温度検出が可能となるように構成することができる。あるいは、当該部位Ｐにおいて、図９または図１０に示したように蛇行形状とすることも可能である。もしくは、図８に示したのと同様に、当該部位Ｐにダイオードの温度センサが介挿されるようにすることも可能である。

図１２（ａ）はインク分配構成が採用される基板およびその支持部材の他の構成例を説明するための模式的平面図、図１２（ｂ）はそのＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線の模式的断面図である。

本実施形態においては、インク供給穴２０２ａおよび２０２ｂと連通する支持部材８０７のインク供給路８０８に、部分的に梁８１３を設けることで、基板１１１０の放熱性を改良した構成となっている。つまり、図１１（ａ）の構成では支持部材が存在していなかった領域が、部分的に梁８１３と接触した構造となる。なお、図１２（ｂ）においてＱで示す梁の凹部は、梁部におけるインク流量を十分に確保するための半円形の掘り込み部分であるが、十分なインク流量が確保できる構成であれば他の形状であってもよい。

図１２（ｃ）はかかる構成に対する温度センサの配置態様を示す基板の模式的平面図である。図中の破線部８０８Ａが基板裏面に配置されている支持部材のインク供給路８０８との連通部であり、２本の梁８１３が形成された部分で基板１１１０と支持部材８０７とが接している。梁８１３は連通部を均等に３分割する位置に設けられており、図示の例では、基板１１１０と支持部材８０７とが接していない各分割領域の中心に対応した部位Ｒに温度センサを配置する。すなわち、当該部位において、配線幅を細くする、蛇行形状の配線とする、または、ダイオードの温度センサを介挿するのである。

本実施形態のように、梁部８１３を介して基板裏面と支持部材８０７とが接触している構成であれば、基板の熱は支持部材側へ逃げやすく、異常昇温に対しての信頼性を高めることができる。そして本実施形態ではさらに、伝熱しにくい基板裏面と支持部材との非接触領域すなわち分割領域に着目し、ここに温度センサを作りこむことで、昇温に対する信頼性のさらなる向上を図っている。以上の構成とすることにより、基板の異常昇温を抑え、かつ、万が一異常昇温が生じた場合でも、温度センサによる検知に基づいて基板ひいては記録ヘッドの損傷を未然に防ぐことができる。

なお、梁の数および位置は適宜定め得るものである。そして、各分割領域の中心に対応した部位Ｒに温度センサを配置することは、異常昇温検知のために好ましいことである。しかし発熱素子配列の実質的な中心に対応した位置にセンサを配置することは、仮にその位置が梁を介した伝熱が生じ易い位置であったとしても、発熱素子配列範囲全体にわたる温度検出を精度高く行う上で強く望ましい。例えば、梁が発熱素子配列範囲を均等に２分割する場合であっても、それぞれの分割領域の中心に対応した位置に温度センサを配設するだけでなく、全体の実質的な中心に対応した位置、例えば梁が存在する領域の表面側に温度センサを配置することが好ましい。

Ｈ１０００ 記録ヘッドカートリッジ
ｄ１〜ｄ２４ 発熱素子駆動信号
Ｗｄ１〜Ｗｄ２４ 駆動信号配線
Ｎ１〜Ｎ１２ ブロック選択信号
２０２，２０２ａ，２０２ｂ インク供給穴
２１４，Ｈ１〜Ｈ２８８ 発熱素子
２０７、２０８ 駆動信号配線および温度センサ配置領域
２３２，２３３，２３４，２３５，２３６ａ、２３７ａ，２３８ａ，２３６ｄ、２３７ｄ，２３８ｄ 温度センサ
８０７ 支持部材
８０８ 支持部材のインク供給路
８１３ 梁
１１１０ 基板

Claims (9)

1. インクを吐出するために利用されるエネルギを発生するためのＮ個のブロック毎に時分割駆動されるＭ×Ｎ個のエネルギ発生素子が配列され、前記Ｎ個のブロックのそれぞれにおいて駆動するエネルギ発生素子を選択するためのＭ本の信号線が設けられたインクジェットヘッド用基板であって、
   前記Ｍ本の信号線が、前記Ｍ×Ｎ個のエネルギ発生素子が配列された配列方向に関する前記基板の一端部側にある部位を始点として前記配列方向に関する前記基板の他端部側に向って前記配列の方向に延在する、前記一端部側にあるＬ個（Ｌ＜Ｍ）のエネルギ発生素子を選択するためのＬ本の信号線と、前記他端部側にある部位を始点として前記一端部側に向って前記配列方向に延在する、前記他端部側にある（Ｍ−Ｌ）個のエネルギ発生素子を選択する（Ｍ−Ｌ）ビットの信号線と、を含み、
   前記Ｌ本の信号線および前記（Ｍ−Ｌ）本の信号線は、それぞれの前記始点から遠ざかるに従って前記配列方向に交差する交差方向を横切る信号線の本数を減じ、当該信号線の本数の減少に伴って残余の信号線が前記エネルギ発生素子に近づくように偏倚しており、
   当該偏倚によって生じる空き領域に、前記基板の温度を検出するための温度センサが設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド用基板。
2. 前記Ｍ本の信号線と前記Ｌ本の信号線との関係が、Ｌ＝Ｍ／２またはＬ≒Ｍ／２を満たし、前記Ｍ×Ｎ個のエネルギ発生素子が配列された領域における、前記配列方向に関する中心に対応した位置に前記温度センサが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド用基板。
3. 前記空き領域は、前記Ｍ本の信号線によって三方が囲まれていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド用基板。
4. 前記温度センサはダイオードにより構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェットヘッド用基板。
5. 前記温度センサは配線を抵抗素子として用いたセンサであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェットヘッド用基板。
6. 前記Ｍ×Ｎ個のエネルギ発生素子が配列された領域における、前記配列方向に関する中心に対応した位置において、前記配線は前記位置以外の部分と比較して抵抗値が大きいことを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド用基板。
7. 前記配線は前記位置において蛇行形状を有することを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド用基板。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の基板と、
   該基板に接して設けられ、前記エネルギ発生素子が発生する前記エネルギの作用によってインクを吐出するための吐出口が形成された部材と、
   を具えたことを特徴とするインクジェットヘッド。
9. 前記基板はその表裏両面を貫通するインク供給穴を有し、前記エネルギ発生素子は前記基板の表面に開口する前記インク供給穴に沿って配列され、
   前記基板を支持し、前記基板の裏面に開口する前記インク供給穴にインクを供給するインク供給路を有する支持部材をさらに具え、前記インク供給路を介して、複数の前記供給穴が連通していることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッド。

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