JP2010131787A - Substrate for recording head and recording head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インク吐出用の発熱抵抗素子と、それを駆動するための駆動回路とを同一の基板上に形成した記録ヘッド用基板及び記録ヘッドに関する。 The present invention relates to a print head substrate and a print head in which a heat generating resistive element for discharging ink and a drive circuit for driving the same are formed on the same substrate.
プリンタの記録方式としては様々な方式が知られており、その記録方式の一つとしてインクジェット方式がある。インクジェット記録方式では、用紙等の記録媒体に非接触記録が可能、カラー化が容易、静粛性に富む、等の利点がある。一般に、インクジェット記録装置に用いられるインクの粘度は、低温環境下で増加する。そのため、低温環境下においては、記録ヘッドから吐出するインク体積の減少や(吐出量変動)、正常なインク吐出が行なわれない(吐出不良)、などの現象が生じる。 Various methods are known as printer recording methods, and one of the recording methods is an inkjet method. The ink jet recording system has advantages such as non-contact recording on a recording medium such as paper, easy colorization, and excellent quietness. Generally, the viscosity of ink used in an ink jet recording apparatus increases in a low temperature environment. For this reason, in a low temperature environment, phenomena such as a decrease in the volume of ink ejected from the recording head (a variation in ejection amount) and a failure in normal ink ejection (ejection failure) occur.
この場合、記録した画像においては、吐出量変動に伴う濃度ムラや吐出不良による不完全なドット形状等が視認され、記録品質が低下する。また、これら以外にも記録ヘッドの吐出口近傍のインク液路内において、揮発性のインク成分が蒸発してインクの粘度が高くなると、始めの数回の吐出で吐出不良が発生し易くなる。こうした吐出量変動や吐出不良を解消するために、インクジェット記録装置では、記録動作前或いは記録動作中に、記録ヘッドの温度が所定の範囲内となるように加熱制御する技術が採用されている。 In this case, in the recorded image, density unevenness due to ejection amount fluctuation, incomplete dot shape due to ejection failure, and the like are visually recognized, and the recording quality is deteriorated. In addition, if a volatile ink component evaporates and the ink viscosity increases in the ink liquid path in the vicinity of the ejection port of the recording head, ejection failure is likely to occur in the first few ejections. In order to eliminate such variation in ejection amount and ejection failure, the ink jet recording apparatus employs a technique for controlling the heating so that the temperature of the recording head is within a predetermined range before or during the recording operation.
記録ヘッドを加熱する方法としては、例えば、2通りの方法が知られている。具体的には、インク滴を吐出させるための吐出用ヒータを吐出が行なわれない程度の短いパルスで駆動する短パルス加熱による方法と、吐出用ヒータとは別に加熱用のサブヒータを設け、インクを直接的或いは間接的に加熱するサブヒータ加熱方法とがある。いずれの方法においても、一般的な温調のシーケンスは、目標温度に達するまで短パルス加熱或いはサブヒータ加熱し、目標温度を越えると加熱を終了する。特許文献1には、サブヒータ加熱を行なうためのサブヒータをインクジェット記録ヘッド用半導体基板(以下、記録ヘッド用基板と略す)として備える技術が開示されている。
As a method for heating the recording head, for example, two methods are known. Specifically, a short-pulse heating method in which a discharge heater for discharging ink droplets is driven with a short pulse that does not discharge, and a sub-heater for heating is provided separately from the discharge heater, and ink is supplied. There is a sub-heater heating method in which heating is performed directly or indirectly. In any method, a general temperature adjustment sequence is performed by short pulse heating or sub-heater heating until the target temperature is reached, and when the target temperature is exceeded, heating is terminated.
この形態のサブヒータを従来の記録ヘッド用基板に適用した場合の一例を図8に示す。従来の記録ヘッド用基板の記録素子用駆動回路及び駆動方式は、例えば、特許文献2にその詳細が記載されている。
FIG. 8 shows an example in which the sub-heater of this form is applied to a conventional recording head substrate. Details of a conventional recording element driving circuit and driving system for a recording head substrate are described in
501は、記録ヘッド用基板である。502は、ヒータであり、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する。503は、スイッチング素子であり、各ヒータ502を駆動する。506は、記録データを一時的に格納するためのMビットのシフトレジスタ(S/R)である。505は、ラッチ回路であり、シフトレジスタ(S/R)506に格納された記録データを一括して保持する。504は、ブロック選択回路(デコーダ)であり、ヒータ502及びスイッチング素子503が形成するN個のブロックから所望のブロックを選択する。515は、ヒータ選択回路であり、任意のヒータ502を一義的に選択する。507は、電圧変換回路であり、ヒータ選択回路515からの出力信号の電圧を、スイッチング素子503を駆動する電圧に変換する。ここで、ヒータ502、スイッチング素子503、ヒータ選択回路515は、N個づつで1つのグループを形成し、このN個づつの素子で形成されるグループ1〜MのM個のグループに分割される。
Reference numeral 501 denotes a recording head substrate.
ここで、プリンタ本体から供給されるクロック信号CLKが端子509に入力されると、これに同期してシリアル転送されるMビットの記録データ信号が端子510に入力される。このMビットの記録データ信号は、シフトレジスタ506に順次格納される。そして、ラッチ信号端子508から入力されるラッチ信号LTに従って、このシリアルデータがラッチ回路505に保持される。このとき、ブロック選択回路504に入力される信号も記録データ信号に続いてシリアル転送される。ブロック選択回路504では、入力された信号をN本のブロック選択信号に変換し、グループ1〜Mに供給する。以上のような構成により、ヒータ選択回路515は、M本の記録データ信号とN本のブロック選択信号との論理和をマトリクス状にとり、M×N個のヒータ502を任意に一義的に選択する。
Here, when the clock signal CLK supplied from the printer main body is input to the
530は、VH電源端子であり、ヒータ502に印加するための電圧を入力する。540は、VH電源ラインであり、VH電源端子530とヒータ502とを接続する。531及び541は、GNDH端子及びGNDHラインであり、ヒータ502に流れた電流を回収する。513は、駆動電圧発生回路(VHTバッファ)であり、電圧変換回路507の電源となる。532は、VHT電源端子であり、駆動電圧発生回路513に電源電圧を供給する。
図8においては、ブロック選択信号518と記録データ信号517とが、ヒータ選択回路515であるANDゲートに入力され、これら2つの信号が共にアクティブとなった場合にそのANDゲートの出力がアクティブとなる。図9には、この処理を行なう回路図が示される。ANDゲートの出力信号の電圧振幅は、電圧変換回路507において、ヒータ選択回路515の出力の電圧振幅(第1の動作電圧)よりも高い電圧(第2の動作電圧)に変換される。変換された信号は、スイッチング素子503のゲートに印加され、ゲートに電圧が印加されたスイッチング素子503に接続されたヒータ502に電流が通電される。これにより、ヒータ502は駆動される。
In FIG. 8, the
ここで、より高い電圧に変換するのは、スイッチング素子503のゲートに印加する電圧を高くすることで、そのオン抵抗を低下させ、高い効率でヒータに電流を流すためである。電圧値としては、回路のブレイクダウン耐圧及びMOSのゲート耐圧を越えない範囲で可能な限り高く設定することが望ましい。
Here, the reason why the voltage is converted to a higher voltage is to increase the voltage applied to the gate of the
次に、図10を用いて、駆動電圧発生回路513(VHTバッファ)について説明する。駆動電圧発生回路513は、VHT電圧532から所望の電圧(第2の動作電圧)を発生する機能を果たす。
Next, the drive voltage generation circuit 513 (VHT buffer) will be described with reference to FIG. The drive voltage generation circuit 513 functions to generate a desired voltage (second operating voltage) from the
駆動電圧発生回路513は、nMOSソースフォロアを構成する高耐圧nMOSトランジスタ903、ソースフォロア抵抗904、分圧抵抗901、902を具備して構成される。分圧抵抗901、902でVHT電圧532を分圧した電圧を高耐圧nMOSトランジスタ903のゲートへ印加し、ソースフォロアの出力を出力電圧(第2の動作電圧)としている。分圧抵抗901、902により高耐圧nMOSトランジスタ903のゲートに印加する電圧を所望の値に設定することで、第2の動作電圧をヒータの動作電圧よりも低い電圧値に変換できる。
The drive voltage generation circuit 513 includes a high voltage nMOS transistor 903, a source follower resistor 904, and
次に、図11を用いて、電圧変換回路507とその周辺回路の内部回路について説明する。
Next, the internal circuit of the
ヒータ選択回路515からの信号は、第1の動作電圧で動作するインバータで反転論理の信号を生成し、第2の動作電圧で動作するNMOSトランジスタ及びPMOSトランジスタのゲートへ印加する構成となっている。ここで、第2の動作電圧で駆動されるトランジスタは、第2の動作電圧に対して耐圧を有する素子とする必要がある。
A signal from the
図8に戻り、521は、サブヒータであり、記録ヘッド用基板501を加熱する。522は、MOSトランジスタであり、サブヒータ521に電流を流すサブヒートドライバーとして機能する。523は、SUBHE端子であり、サブヒートドライバー(MOSトランジスタ)522の制御端子が接続される。ここでサブヒータ521の一方の端子は、ヒータ502に電圧を印加するためのVH電源端子530に接続されている。このような構成により、VH電源端子530にヒータ駆動電圧が印加されるとサブヒータ521にも同時にヒータ駆動電圧が印加される。サブヒートドライバー522のゲートにON信号が供給されると、その期間だけサブヒータ521に電流が流れ記録ヘッド用基板501は加熱される。すなわち、VH電源端子530に電圧を印加し、信号SUBHEを任意の期間ONすることで記録ヘッド用基板501の温度を制御できる。このサブヒータ521は、基板上の1ヶ所又は複数ヶ所に配置され、吐出用ヒータ材と同様のヒータ材、Al配線、拡散抵抗等で形成される。
しかし、上述のようなサブヒータの構成では、サブヒータ521と、インク吐出用(記録素子)のヒータ502とが同一の電源電圧(VH電源端子530)を使用しているため、サブヒータ521のみを適切な電圧で駆動することは難しい。サブヒータは、いかなる場合においても記録を適切に行なえるように、記録ヘッドの温度を加熱しなければならず、インク吐出用のヒータとは、全く異なるエネルギー量を異なるタイミングで発生させる必要がある。サブヒータがヒータとの間で電源電圧を共用することは、つまり、電圧によってエネルギーを調整できないことを意味する。この場合、エネルギーの調整は、サブヒートドライバーのON/OFFによるタイミング制御でしか行なえない。そのため、記録ヘッドの加熱制御の自由度を損ない、制御範囲を狭める原因となる。その結果、記録品質の低下を招いてしまう。
However, in the sub-heater configuration as described above, since the sub-heater 521 and the ink ejection (recording element)
また、サブヒータに個別に電源を設ける構成も考えられているが、この場合もサブヒータを制御する回路の電源は、記録素子駆動用の電源と同一となる。そのため、サブヒータの電源の通電中に、吐出用のヒータの電源に何らかのノイズが混入すると、本来のタイミングと異なったタイミングでサブヒータに電流が流れる恐れがあり、昇温異常などの不具合が発生してしまう。 In addition, a configuration in which a power source is individually provided for the sub heater is also considered. In this case, the power source of the circuit for controlling the sub heater is the same as the power source for driving the recording element. Therefore, if any noise is mixed into the power supply of the discharge heater while the power supply of the subheater is energized, current may flow to the subheater at a timing different from the original timing, causing problems such as abnormal temperature rise. End up.
更に、プリンタ本体側から記録ヘッドを駆動・制御する場合を考えても、ヘッドの温度制御は、ヘッドによる記録動作とは無関係に行なわれるべきである。例えば、記録開始前にヘッドの温度をある一定値にしてから記録の開始を制御する場合にも、ヒータ電圧VHを印加しなければ、サブヒータによる温調ができないという構成では、本体装置の制御に制約を与えてしまう。従って、制御シーケンスの複雑化や部品の増加によりコストアップが生じてしまう。 Further, even when the recording head is driven and controlled from the printer main body side, the head temperature control should be performed regardless of the recording operation by the head. For example, even in the case where the start of recording is controlled after the head temperature is set to a certain value before the start of recording, the temperature control by the sub heater cannot be performed unless the heater voltage VH is applied. It gives a constraint. Therefore, cost increases due to complicated control sequences and increased parts.
また、上述のようなサブヒータ及びサブヒートドライバーの構成では、サブヒートドライバーのゲート端子が直接外部端子SUBHEに接続されている。そのため、本体装置からサブヒータ等に与えられる信号の振幅は、本体装置の信号振幅であるロジック回路系の電源電圧(例えば3.3Vないし5V)を用いることになる。このため、サブヒートドライバーであるMOSトランジスタのゲートは、ロジック回路系の電源電圧で駆動されることになるので、ON抵抗が高くなり、サブヒータの駆動効率が悪化してしまう。また、MOSトランジスタのゲートをロジック回路系の電源電圧より高い電圧で駆動してON抵抗を下げようとすると、ロジック回路系の電源とは別の電源を新たに設ける必要があり、本体装置側のコストアップが避けられない。 Further, in the configuration of the sub-heater and the sub-heat driver as described above, the gate terminal of the sub-heat driver is directly connected to the external terminal SUBHE. For this reason, the power supply voltage (for example, 3.3 V to 5 V) of the logic circuit system that is the signal amplitude of the main device is used as the amplitude of the signal given from the main device to the sub-heater or the like. For this reason, the gate of the MOS transistor, which is a sub heat driver, is driven by the power supply voltage of the logic circuit system, so that the ON resistance is increased and the driving efficiency of the sub heater is deteriorated. Further, if the gate of the MOS transistor is driven at a voltage higher than the power supply voltage of the logic circuit system to reduce the ON resistance, it is necessary to newly provide a power supply different from the power supply of the logic circuit system. Cost increase is inevitable.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、加熱用の発熱抵抗素子をインク吐出用の発熱抵抗素子と独立して制御し、加熱用の発熱抵抗素子による過熱・温度制御の範囲を広げるようにした記録ヘッド用基板及び記録ヘッドを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and controls the heating resistance element for heating independently of the heating resistance element for ink discharge, and limits the range of overheating and temperature control by the heating resistance element. An object of the present invention is to provide a recording head substrate and a recording head which are widened.
上記目的を達成するため、本発明の一態様は、記録ヘッドを制御する記録ヘッド用基板であって、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生するための発熱抵抗素子である複数の第1の素子と、前記第1の素子各々に対応して設けられ、該第1の素子を駆動する複数の第1の駆動回路と、前記第1の素子に印加するための電圧を入力する第1の電源端子と、前記第1の素子とは別に設けられ、前記記録ヘッド用基板を加熱するための発熱抵抗素子である第2の素子と、前記第1の電源端子とは別に設けられ、前記第2の素子に印加するための電圧を入力する第2の電源端子と、前記第2の素子に電流を供給する第2の駆動回路と、前記第2の駆動回路を駆動するために前記第2の電源端子からの電圧を変換する電圧変換回路とを具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is a recording head substrate that controls a recording head, and includes a plurality of heating resistor elements that generate thermal energy used to eject ink. A first element, a plurality of first drive circuits provided corresponding to each of the first elements and driving the first element, and a voltage to be applied to the first element are input. Provided separately from the first power supply terminal and the first element, and provided separately from the second element, which is a heating resistance element for heating the recording head substrate, and the first power supply terminal. A second power supply terminal for inputting a voltage to be applied to the second element; a second drive circuit for supplying a current to the second element; and driving the second drive circuit A voltage conversion circuit for converting a voltage from the second power supply terminal; Characterized in that it Bei.
また、本発明の一態様は、記録ヘッド用基板を具備する記録ヘッドであって、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生するための発熱抵抗素子である複数の第1の素子と、前記第1の素子各々に対応して設けられ、該第1の素子を駆動する複数の第1の駆動回路と、前記第1の素子に印加するための電圧を入力する第1の電源端子と、前記第1の素子とは別に設けられ、前記記録ヘッド用基板を加熱するための発熱抵抗素子である第2の素子と、前記第1の電源端子とは別に設けられ、前記第2の素子に印加するための電圧を入力する第2の電源端子と、前記第2の素子に電流を供給する第2の駆動回路と、前記第2の駆動回路を駆動するために前記第2の電源端子からの電圧を変換する電圧変換回路とを具備することを特徴とする。 Another embodiment of the present invention is a recording head including a recording head substrate, and includes a plurality of first elements that are heating resistance elements for generating thermal energy used to eject ink. A plurality of first drive circuits provided corresponding to the first elements and driving the first elements, and a first power supply terminal for inputting a voltage to be applied to the first elements. And a second element which is provided separately from the first element and which is a heating resistance element for heating the recording head substrate, and is provided separately from the first power supply terminal. A second power supply terminal for inputting a voltage to be applied to the element; a second drive circuit for supplying a current to the second element; and the second power supply for driving the second drive circuit. And a voltage conversion circuit for converting a voltage from the terminal. To.
本発明によれば、加熱用の発熱抵抗素子をインク吐出用の発熱抵抗素子とは独立して制御するように構成したため、加熱用の発熱抵抗素子による過熱・温度制御の範囲を広げることができる。 According to the present invention, since the heating resistance element for heating is configured to be controlled independently of the heating resistance element for discharging ink, the range of overheating / temperature control by the heating resistance element can be expanded. .
以下、本発明に係わる記録ヘッド用基板及び記録ヘッドの一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a recording head substrate and a recording head according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の一実施の形態に係わる記録ヘッド用基板の平面図の一例である。なお、この記録ヘッド用基板は、インクジェット方式の記録装置(例えば、プリンタ)に設けられる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an example of a plan view of a recording head substrate according to an embodiment of the present invention. The recording head substrate is provided in an ink jet recording apparatus (for example, a printer).
101は、記録ヘッド用基板である。102は、発熱抵抗素子(以下、ヒータという)であり、第1の素子として機能する。ヒータ102は、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する。103は、スイッチング素子であり、第1の素子各々を駆動する第1の駆動回路として機能する。スイッチング素子103は、ヒータ102に電流を供給し、各ヒータ102を駆動させる。106は、記録データを一時的に格納するためのMビットのシフトレジスタ(S/R)である。105は、ラッチ回路であり、シフトレジスタ106に格納された記録データを一括して保持する。104は、ブロック選択回路(デコーダ)であり、ヒータ102及びスイッチング素子103が形成するN個のブロックから所望のブロックを選択する。
115は、ヒータ選択回路であり、任意のヒータ102を一義的に選択する。107は、電圧変換回路であり、ヒータ選択回路115の出力信号の電圧を、スイッチング素子103を駆動する電圧に変換する。ここで、ヒータ102、スイッチング素子103、ヒータ選択回路115は、N個づつで1つのグループを形成し、このN個づつの素子で形成されるグループ1〜MのM個のグループに分割される。プリンタ本体から供給されるクロック信号CLKが端子109に入力されると、これに同期してシリアル転送されるMビットの記録データ信号が端子110に入力される。このMビットの記録データ信号は、シフトレジスタ106に順次格納される。そして、ラッチ信号端子108から入力されるラッチ信号LTに従って、このシリアルデータがラッチ回路105に保持される。このとき、ブロック選択回路104に入力される信号も記録データ信号に続いてシリアル転送され、ブロック選択回路104によりN本のブロック選択信号に変換され、グループ1〜Mへ接続される。以上のような構成により、ヒータ選択回路115は、M本の記録データ信号とN本のブロック選択信号との論理和をマトリクス状にとり、M×N個のヒータ102を任意に一義的に選択する。
130は、VH電源端子であり、ヒータ102に印加するための電圧を入力する第1の電源端子として機能する。119は、VH電源ラインであり、VH電源端子130からヒータへ接続する。131及び120は、GNDH端子及びGNDHラインであり、ヒータに流れた電流を回収する。113は、駆動電圧発生回路(VHTバッファ)であり、電圧変換回路107の電源となる。132は、VHT電源端子であり、駆動電圧発生回路113に電源電圧を供給する。
ここで、図2を用いて、上述したM個のグループにより構成される記録素子用駆動回路の動作タイミングの一例について簡単に説明する。図2には、M×N個のヒータから任意のヒータを1回選択可能な状態にするための1シーケンス(1吐出周期)が示される。ここでは、同じヒータを再度駆動可能に選択するまでの周期を1周期としている。 Here, with reference to FIG. 2, an example of the operation timing of the recording element driving circuit composed of the M groups described above will be briefly described. FIG. 2 shows one sequence (one discharge cycle) for making an arbitrary heater selectable once from M × N heaters. Here, the cycle until the same heater is selected to be drivable again is one cycle.
まず、記録データに応じたMビット分のデータが、クロック信号CLKに同期したDATA信号としてシフトレジスタ106及びラッチ回路105にシリアル転送される。続くラッチ信号LTが“Lo”(ローレベル)になると、入力されたシリアルデータ(記録データ信号117)が転送されてデータ線に出力される。続いてラッチ信号LTが“High”(ハイレベル)になると、この信号はラッチ回路105に保持される。M本の記録データ信号117のうち記録データに応じた任意のデータ信号が“High”になる。
First, M-bit data corresponding to the recording data is serially transferred to the
同様に、Xビットのブロック制御信号もクロック信号CLKに同期してシフトレジスタ106及びラッチ回路105にシリアル転送される。それに続きラッチ信号LTが“High”になるとXビットのブロック制御信号がブロック選択回路104に保持される。ブロック選択回路104からブロック選択信号118のN本の出力のうちいずれか1つの出力が選択されて“High”となる。
Similarly, the X-bit block control signal is also serially transferred to the
1本のブロック選択信号118が共通に接続されるM個の記録素子用駆動回路うち、任意のヒータ102がヒータ選択回路115のAND回路により選択される。選択されたヒータ102には、端子111から入力されるHE信号と、ヒート回路116により記録データ信号のANDをとったヒートイネーブル信号とに従って電流IHが流れる。これにより、ヒータは駆動される。
Of the M printing element driving circuits to which one
以上のような動作を順次N回繰り返すことで、M×N個のヒータ102をM個ずつN回のタイミングで時分割駆動させる。これにより、全てのヒータを画像データに応じて選択される。すなわち、M×N個のヒータをN個のヒータで構成されたM個のグループに分割し、グループ内のヒータが同時に2つ以上駆動されないように1シーケンスの時間をN回のタイミングで時分割する。そして、時分割された時間内でMビットの画像データを同時に駆動するように制御する。
By repeating the above operation N times sequentially, the M ×
さて、記録ヘッド用基板101には、サブヒート駆動電圧発生部160が設けられる。121は、加熱用の発熱抵抗素子(以下、サブヒータという)であり、第2の素子として機能する。サブヒータ121は、熱エネルギーを発生し、記録ヘッド用基板を加熱する。122は、MOSトランジスタであり、サブヒータ121に電流を流すためのサブヒートドライバー(第2の駆動回路)として機能する。150は、端子SUBHEであり、サブヒータ121のON/OFFを制御するための駆動信号を入力する。151は、電源端子VSUBHであり、サブヒータ121に印加するための電圧を入力する第2の電源端子として機能する。163は、バッファ回路であり、駆動信号端子SUBHE150から信号を受けて後段の回路へ伝送する。161は、第1の電圧発生回路であり、電源端子VSUBH151からバッファ回路163の電源電圧162(VSUBLM)を発生させる。166は、電圧変換回路であり、バッファ回路163からの信号を受けてサブヒートドライバー(MOSトランジスタ)122のゲートを駆動する信号に変換する。164は、第2の電圧発生回路であり、電源端子VSUBH151から電圧変換回路166の電源電圧165(VSUBHM)を発生させる。例えば、プリンタ本体のロジック系の電源電圧が3.3Vであれば、第1の電圧発生回路161の出力電圧であるVSUBLM162は、同じく3.3Vにする。一方、第2の電圧発生回路164の出力電圧であるVSUBHM165は、回路のブレイクダウン耐圧及びMOSのゲート耐圧を越えることなく、可能な限り高く設定してサブヒートドライバー122のON抵抗をできるだけ低くするように設定する。例えば、回路のブレイクダウン耐圧及びMOSのゲート耐圧がそれぞれ16V、30Vであれば、VSUBHM165を12V程度に設定するのが望ましい。そして、第1の電圧発生回路161及び第2の電圧発生回路164の中の分圧抵抗はそれぞれ、VSUBLM162、VSUBHM165に対応した分圧になるように設定する。
Now, the sub head
また、これらの電圧発生回路を含むサブヒート駆動電圧発生部160のGND端子は、記録ヘッドの共通のGND端子、例えば、ヒータ電源の電流を回収するためのGNDH端子131と接続するか、或いは記録素子用駆動回路用のGND端子と接続してもよい。
The GND terminal of the subheat
以上説明したように実施形態1によれば、サブヒータ121に電源端子VSUBH151を設け、ヒータ102を駆動するVH電源端子130と異なる端子からサブヒータ121に電源を供給する。すなわち、サブヒータ121に供給される電源電圧は、記録を目的としたヒータ102のVH電源端子130とは別系統となる。そのため、サブヒータ121による加熱・温調制御を記録動作と無関係に独立して行なうことができる。これにより、記録ヘッド用基板の過熱・温度制御の自由度が上がりその制御範囲を広げることができる。
As described above, according to the first embodiment, the power
また、実施形態1によれば、サブヒータ121のON/OFFを制御する信号SUBHE(駆動信号端子SUBHE150からの信号)の信号振幅をプリンタ本体のロジック回路の信号振幅よりも高い電圧に変換する電圧変換回路を設けている。すなわち、信号SUBHE(すなわち、駆動信号端子SUBHE150の信号)を、サブヒートドライバー(MOSトランジスタ)122のゲートを駆動するための高い電圧に変換し、それをサブヒートドライバー122に供給する。これにより、サブヒートドライバー(MOSトランジスタ)122のON抵抗が低下し、サブヒータ121の駆動効率が向上する。
Further, according to the first embodiment, the voltage conversion for converting the signal amplitude of the signal SUBHE (signal from the drive signal terminal SUBHE150) for controlling ON / OFF of the
更に、実施形態1によれば、第1の電圧発生回路161において、信号SUBHE(すなわち、駆動信号端子SUBHE150の信号)を受けるバッファ回路163の電源電圧162を発生させる。また、第2の電圧発生回路164において、サブヒートドライバー(MOSトランジスタ)122のゲートを駆動する電圧変換回路166の電源電圧165を発生させる。そのため、外部から特別な電源を供給する必要がない。また、第2の電圧発生回路164において、電圧変換回路166に印加する電源電圧を発生させているため、プリンタ本体側から記録ヘッドを駆動・制御する場合においても、記録ヘッドによる記録動作と独立して記録ヘッド用基板の温度制御が行なえる。
Further, according to the first embodiment, the first
更に、実施形態1によれば、第1の電圧発生回路161及び第2の電圧発生回路164の電源電圧は、サブヒータ121の電源電圧である電源端子VSUBH151をもとにしている。そのため、電源端子VSUBH151から電源電圧を供給しない限り、これら回路は動作しない。すなわち、これら一連のサブヒータ121による加熱・温調制御は全て、電源端子VSUBH151を印加することでのみ開始され、電源端子VSUBH151を切ることで終了することができることを意味する。これにより、VH電源端子130と独立して、サブヒータ121及びサブヒートドライバー122を制御することができる。
Furthermore, according to the first embodiment, the power supply voltages of the first
(実施形態2)
次に、実施形態2について説明する。図3は、実施形態2に係わる記録ヘッド用基板の平面図の一例である。なお、実施形態1を説明した図1と同一の機能を果たすものには、同一の番号を付し、その説明については省略する。
(Embodiment 2)
Next,
210は、インク供給口であり、記録ヘッド用基板101の裏面からインクを供給する。この場合、同一基板内に2つの供給口が設けられている。205は、記録素子用駆動回路であり、実施形態1で説明した、ヒータ選択回路115、電圧変換回路107、スイッチング素子103、ヒータ102、から構成される。これらの動作は、図1と同様であるので、その説明については省略する。
An
201は、サブヒータであり、記録ヘッド用基板を加熱する。実施形態2に係わるサブヒータ201は、インク供給口(当該供給口に沿って設けられる第1の素子の配列方向)と並行に設けられ、記録素子用駆動回路205の周囲を取り巻くように配置される。このようなサブヒータ201の配置は、記録ヘッド用基板101全体を平均的に加熱するのに適した構成である。例えば、AL配線等(例えば、アルミニウム、又はアルミニウムを含む合金)が抵抗体として用いられ、このAL配線等で形成されたサブヒータ201をサブヒート駆動電圧発生部160に接続する。これにより、記録ヘッド用基板101全体が均等に加熱・温調制御される。また、記録動作と独立して温度を制御できる。
なお、図3には、サブヒータ201となるAL配線を記録素子用駆動回路205の外側を通るように示されているが、これに限られない。例えば、記録ヘッド用基板101を多層構造とし、図4に示すように、ヒータ102とスイッチング素子103との間を通るようにサブヒータ201となるAL配線を配置してもよい。この場合、インク供給口210の近傍がサブヒータ201により加熱されることになるため、インク粘度に起因した吐出不良等の抑制に高い効果を奏する。
In FIG. 3, the AL wiring serving as the sub-heater 201 is shown passing through the outside of the recording
図4は、複数の記録素子用駆動回路205を拡大したレイアウトを示しており、図5は、図4に示すA−A’の断面を示している。301は、第1の配線層であり、410は、第1の配線層とともに形成されるヒータ層であり、第1の配線層301を選択的に除去することでヒータ層を露出させる。これにより、ヒータ302が形成される。412は、第2の配線層303との間の層間絶縁膜であり、411は、第1の配線層の上に形成される保護膜層である。303は、第2の配線層であり、層間絶縁膜412により第1の配線層301と絶縁され、スルーホール304を介して第1の配線層301と接続される。第2の配線層303は、第1の配線層301よりも下層に形成される。
4 shows an enlarged layout of a plurality of recording
413は、第2の配線層303と記録ヘッド用基板101との間の層間絶縁膜である。416は、記録ヘッド用基板101内に作りこまれたスイッチング素子103と接続をとるためのスルーホールである。ここで、201は、第2の配線層303を用いて作られるサブヒータであり、ヒータ302とスイッチング素子103との間に配置される。このような構成により、サブヒータ201をインク供給口210の近傍に配置することできる。 (実施形態3)
次に、実施形態3について説明する。図6は、実施形態3に係わる記録ヘッド用基板の平面図の一例である。なお、実施形態2を説明した図3と同一の機能を果たすものには、同一の番号を付し、その説明については省略する。図6においては、2つのインク供給口をそれぞれa列、b列とし、各々の周囲を取り巻くAL配線等で形成されたサブヒータをそれぞれ201−a、202−bとする。また、各々のインク供給口に対応する記録データ入力端子を110−a、110−bとし、ヒート信号端子を111−a、111−bとする。
Next,
一般的なインクジェット記録ヘッドでは、これらの2つのインク供給口から異なる色のインクを吐出させたり、異なる吐出堆積のインクを吐出させたりするなどして高画質化、高速化などを達成している。その一方で、このような駆動を行なう場合、各供給口に対して個別の温調制御を行なう場合がある。 In general inkjet recording heads, high-quality images and high speed are achieved by discharging different color inks from these two ink supply ports or discharging differently deposited ink. . On the other hand, when such driving is performed, individual temperature control may be performed for each supply port.
そこで、2つのインク供給口をそれぞれa列、b列とし、各々の周囲を取り巻くAL配線等で形成されたサブヒータをそれぞれ201−a、202−bとする。これらサブヒータのON/OFFを制御する信号を入力するための駆動信号端子SUBHEを150−a、150−bとする。更にこれらに対応して、2つのバッファ回路163、電圧変換回路166、サブヒートドライバー122を個別に設ける。なお、第1の電圧発生回路161及び第2の電圧発生回路164は共通使用する。
Accordingly, the two ink supply ports are respectively designated as a row and b row, and sub-heaters formed by AL wiring or the like surrounding each of them are designated as 201-a and 202-b, respectively. Drive signal terminals SUBHE for inputting signals for controlling ON / OFF of these sub-heaters are 150-a and 150-b. Corresponding to these, two
このようにして2つのサブヒータ、すなわち、第2の素子各々対応して設けられた駆動信号端子SUBHE150−a及び150−bにより独立して加熱・温調のタイミングを制御する。サブヒータにかける電圧は、VSUBH端子151を1本使用する。これにより、インク吐出用のヒータの電源とは独立してサブヒータを制御できる。
In this manner, the timing of heating and temperature control is controlled independently by the drive signal terminals SUBHE 150-a and 150-b provided corresponding to the two sub-heaters, that is, the second elements. The voltage applied to the sub-heater uses one
なお、実施形態3においては、サブヒータが2本の場合を例に挙げて説明したが、3本以上のサブヒータを設けるようにしてもよい。その場合、それぞれに対応したSUBHE端子とサブヒートドライバーとを設け、それぞれのサブヒータの加熱・温調タイミングを独立して制御する。また、サブヒータにかける電圧は、VSUBH端子1本で吐出ヒータの電源とは独立してサブヒータを制御する。 In the third embodiment, the case where there are two sub-heaters has been described as an example, but three or more sub-heaters may be provided. In that case, a SUBHE terminal and a sub heat driver corresponding to each of them are provided, and the heating / temperature control timing of each sub heater is controlled independently. The voltage applied to the sub-heater controls the sub-heater independently from the power supply of the discharge heater with one VSUBH terminal.
以上が本発明の代表的な実施形態の一例であるが、本発明は、上記及び図面に示す実施形態に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。 The above is an example of a typical embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the present invention. .
例えば、図7に示すように、サブヒータ121を複数設け、基板上の任意の位置に配置し、これを直列接続した上でサブヒート駆動電圧発生部160に接続するようにしてもよい。このような構成により、記録ヘッド用基板上の任意の位置で温調を制御することができる。
For example, as shown in FIG. 7, a plurality of
101 記録ヘッド用基板
102 ヒータ
103 スイッチング素子
104 ブロック選択回路(デコーダ)
105 ラッチ回路
106 シフトレジスタ(S/R)
107 電圧変換回路
121、201 サブヒータ
122 サブヒートドライバー
160 サブヒート駆動電圧発生部
101
105
107
Claims (8)
インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生するための発熱抵抗素子である複数の第1の素子と、
前記第1の素子各々に対応して設けられ、該第1の素子を駆動する複数の第1の駆動回路と、
前記第1の素子に印加するための電圧を入力する第1の電源端子と、
前記第1の素子とは別に設けられ、前記記録ヘッド用基板を加熱するための発熱抵抗素子である第2の素子と、
前記第1の電源端子とは別に設けられ、前記第2の素子に印加するための電圧を入力する第2の電源端子と、
前記第2の素子に電流を供給する第2の駆動回路と、
前記第2の駆動回路を駆動するために前記第2の電源端子からの電圧を変換する電圧変換回路と
を具備することを特徴とする記録ヘッド用基板。 A recording head substrate for controlling a recording head,
A plurality of first elements that are heating resistance elements for generating thermal energy used to eject ink;
A plurality of first drive circuits provided corresponding to the first elements and driving the first elements;
A first power supply terminal for inputting a voltage to be applied to the first element;
A second element which is provided separately from the first element and is a heating resistance element for heating the recording head substrate;
A second power supply terminal provided separately from the first power supply terminal, for inputting a voltage to be applied to the second element;
A second drive circuit for supplying current to the second element;
A recording head substrate comprising: a voltage conversion circuit that converts a voltage from the second power supply terminal to drive the second drive circuit.
前記複数の第1の素子の配列方向と並行に配置される
ことを特徴とする請求項1記載の記録ヘッド用基板。 The second element is:
The printhead substrate according to claim 1, wherein the printhead substrate is arranged in parallel with an arrangement direction of the plurality of first elements.
を具備することを特徴とする請求項1又は2記載の記録ヘッド用基板。 The recording head substrate according to claim 1, further comprising a drive signal terminal for inputting a drive signal for controlling ON / OFF of a current supplied to the second element.
前記第2の電源端子からの入力に基づいて電圧を発生する第1の電圧発生回路と、
前記第1の電圧発生回路により発生された電圧を電源として前記駆動信号端子から駆動信号を受けるバッファ回路と、
前記第2の電源端子からの入力に基づいて前記第2の駆動回路のゲートを駆動するための電圧を発生する第2の電圧発生回路と
を更に具備し、
前記電圧変換回路は、
前記バッファ回路からの前記駆動信号の振幅を前記第2の電圧発生回路により発生される電圧に変換する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の記録ヘッド用基板。 A drive signal terminal for inputting a drive signal for controlling ON / OFF of a current supplied to the second element;
A first voltage generating circuit for generating a voltage based on an input from the second power supply terminal;
A buffer circuit for receiving a drive signal from the drive signal terminal using the voltage generated by the first voltage generation circuit as a power source;
A second voltage generation circuit for generating a voltage for driving the gate of the second drive circuit based on an input from the second power supply terminal;
The voltage conversion circuit includes:
The recording head substrate according to claim 1, wherein the amplitude of the drive signal from the buffer circuit is converted into a voltage generated by the second voltage generation circuit.
前記第2の電源端子からの入力に基づいて電圧を発生する第1の電圧発生回路と、
前記第2の電源端子からの入力に基づいて前記第2の駆動回路のゲートを駆動するための電圧を発生する第2の電圧発生回路と、
前記第2の素子各々に対応して設けられ、該第2の素子に供給する電流のON/OFFを制御するための駆動信号を入力する駆動信号端子と、
前記第2の素子各々に対応して設けられ、前記第1の電圧発生回路により発生された電圧を電源として前記駆動信号端子から駆動信号を受けるバッファ回路と
を更に具備し、
前記電圧変換回路は、前記第2の素子各々に対応して設けられ、
前記複数のバッファ回路からの前記駆動信号の振幅を前記第2の電圧発生回路により発生される電圧に変換する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の記録ヘッド用基板。 A plurality of the second elements are provided,
A first voltage generating circuit for generating a voltage based on an input from the second power supply terminal;
A second voltage generation circuit for generating a voltage for driving the gate of the second drive circuit based on an input from the second power supply terminal;
A drive signal terminal which is provided corresponding to each of the second elements and inputs a drive signal for controlling ON / OFF of a current supplied to the second element;
A buffer circuit provided corresponding to each of the second elements and receiving a drive signal from the drive signal terminal using a voltage generated by the first voltage generation circuit as a power source;
The voltage conversion circuit is provided corresponding to each of the second elements,
The recording head substrate according to claim 1, wherein the amplitude of the drive signal from the plurality of buffer circuits is converted into a voltage generated by the second voltage generation circuit.
前記第1の素子は、
前記第1の駆動回路と異なる層に配置され、
前記第2の素子は、
前記第1の素子と前記第1の駆動回路がそれぞれ配置された層の間に配置された層に形成され、前記第1の素子により形成される層よりも下層に位置する
ことを特徴とする請求項2記載の記録ヘッド用基板。 The recording head substrate has a multilayer structure,
The first element is:
Arranged in a different layer from the first drive circuit,
The second element is:
The first element and the first driving circuit are formed in a layer disposed between the layers in which the first element and the first driving circuit are disposed, respectively, and are located below the layer formed by the first element. The recording head substrate according to claim 2.
アルミニウム又はアルミニウムを含む合金で構成される
ことを特徴とする請求項6記載の記録ヘッド用基板。 The second element is:
The recording head substrate according to claim 6, comprising aluminum or an alloy containing aluminum.
インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生するための発熱抵抗素子である複数の第1の素子と、
前記第1の素子各々に対応して設けられ、該第1の素子を駆動する複数の第1の駆動回路と、
前記第1の素子に印加するための電圧を入力する第1の電源端子と、
前記第1の素子とは別に設けられ、前記記録ヘッド用基板を加熱するための発熱抵抗素子である第2の素子と、
前記第1の電源端子とは別に設けられ、前記第2の素子に印加するための電圧を入力する第2の電源端子と、
前記第2の素子に電流を供給する第2の駆動回路と、
前記第2の駆動回路を駆動するために前記第2の電源端子からの電圧を変換する電圧変換回路と
を具備することを特徴とする記録ヘッド。 A recording head comprising a recording head substrate,
A plurality of first elements that are heating resistance elements for generating thermal energy used to eject ink;
A plurality of first drive circuits provided corresponding to the first elements and driving the first elements;
A first power supply terminal for inputting a voltage to be applied to the first element;
A second element which is provided separately from the first element and is a heating resistance element for heating the recording head substrate;
A second power supply terminal provided separately from the first power supply terminal, for inputting a voltage to be applied to the second element;
A second drive circuit for supplying current to the second element;
A recording head comprising: a voltage conversion circuit that converts a voltage from the second power supply terminal to drive the second drive circuit.
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