JP2012011759A - ヘッド基板、そのヘッド基板を用いた記録ヘッド、及びその記録ヘッドを用いた記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の温度検知素子を用いてヘッド基板の温度検知を行う記録ヘッドにおいて、パッド数、ＦＰＣの信号数の増大を抑え、ヘッド基板も記録装置も構成を複雑にすることなく複数点の温度検知を正確に行うことである。
【解決手段】複数の温度検知素子を備えたヘッド基板において、各温度検知素子への電流供給は個別配線と個別パッドにより行う。一方、各温度検知素子からの出力信号は共通パッドから出力する構成となる。ただし、複数の温度検知素子からの出力信号は１つの接続点で全て接続し、その接続点から共通配線で共通パッドに接続する。また、ヘッド基板には別の共通パッドを設け、別の共通パッドにその１つの接続点から別の共通配線で接続する。
【選択図】 図５

Description

本発明は温度検知素子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、及びその記録ヘッドを用いた記録装置に関する。

インクジェット記録装置（以下、記録装置）は、記録媒体とインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）の相対位置を移動させながらインクを吐出して記録を行う。その記録に当たり、記録ヘッドと記録媒体の相対速度制御と、これに伴う吐出タイミングの制御を行う。この種の記録装置は、用いられている記録ヘッドの形態に応じて、シリアル方式とフルライン方式の種類に大別される。この中で、シリアル方式は記録ヘッドを移動させながらインクを吐出して記録を行う方式であり、一般に広く用いられている。

また、この種の記録ヘッドには圧電素子の動作によってインクを吐出するものやインクを瞬間的に沸騰させることでインク吐出を行うものなどがある。後者はサーマルインクジェット方式とも呼ばれている。サーマルインクジェットインク方式に従う記録ヘッドは、インク吐出口付近のインク流路近傍に設けられたヒータに通電することで、近傍のインクを沸騰させて吐出エネルギーを供給する。従って、吐出するインク液滴の大きさや量が不均一であると記録画像の品位が低下したり、濃度ムラ等に起因した画質の劣化が発生するため、高品位な印字を行うにはインク液滴の大きさ、吐出量を常に一定に保つ事が重要である。

サーマルインクジェット方式に従う記録ヘッドでは、インク液滴の大きさやインク吐出量は、特許文献１に記載のように、記録ヘッドの温度、直接的にはヒータ近傍のインクの温度に影響を受けることが判っている。インクの粘度はその温度によって変化し、膜沸騰時の発泡体積や泡の成長速度はインクの粘度に依存するからである。例えば、記録ヘッドの温度が低い場合、インクの粘度は高まり、発泡体積は小さく、吐出するインク量も少量で、記録されるドットの面積は小さくなる。逆に、記録ヘッドの温度が高い場合、インクの粘度は低くなり、発泡体積は大きく、吐出するインク量も多量で、記録されるドットの面積は大きくなる。即ち、同じ画像データに基づいて記録を行った場合でも、記録ヘッドの温度が不安定な場合には、記録媒体に形成されるドットの大きさ、ひいては画像濃度が安定しない状態となってしまう。

このため、従来よりインク液滴の温度を検知して、ヒータに印加するパルス幅や駆動電圧の電圧値をインク温度に応じて変化させ、発泡エネルギーを制御してインク液滴の大きさを一定に保つ制御が行われている。例えば、特許文献２にはこのような制御を行うための温度検知手段が提案されている。特許文献２によれば、この温度検知手段は、記録ヘッドのヒータが作り込むまれたシリコン半導体基板上に内蔵されたダイオードである。ダイオードの順方向電圧（ＶＦ）は約−２ｍＶ／℃で変化するため、この電圧変化を検知することでヘッドの温度を検知するのである。

図６は従来の記録装置における記録ヘッドの温度検知の回路構成を示す図である。この回路では記録ヘッド１００の外部に設けられた定電流回路１０５と増幅回路１０６、１０７により記録ヘッド内に設けられたダイオード１０２にバイアス電流を供給する。そして、ダイオード１０２の順方向電圧を増幅し補正する。この出力電圧が入力端子１１１から記録装置本体のＣＰＵ１０８のＡ／Ｄ変換回路に入力され、順方向電圧の変化分から記録ヘッドの温度情報を得る。なお、図６において、１０９は記録装置内部の温度を検知する機内温度センサ、１１２はその温度の入力端子である。また、１１０はＤ／Ａ変換器である。

また、特許文献１には、インク液滴の温度を検知して、ヒータに印加する駆動電圧のパルス幅やヒータに印加される駆動電圧の電圧値をインク温度に応じて変化させる制御方法が詳細に開示されている。

特開２００７−２７６３６０号公報 特開平６−３３６０７１号公報

さて、コンピュータ等の高速化によりカラー画像を容易に扱うことが可能となり、またデジタルカメラの高画素化が進む等、出力装置としてのインクジェットプリンタにも高画質・高精細化と高速化の両立が求められている。例えば、インクジェットプリンタの記録の高精細化は従来より、各インク色に対応した個別の半導体ヘッドチップ（以下、ヘッド基板）を並べて実装した記録ヘッドにより実現されている。この記録ヘッドでは、各インク色のアライメント精度を向上させるために複数色のインクに対応した回路を同一基板上に形成し高精細化を図っている。この結果、１つの基板面積はかなり大きくなり、また記録画像により各色インクによる記録頻度が異なるので、同一基板内に温度勾配が生じ、基板内の温度差が従来に比べて大きくなってきている。

従来は、ヘッド基板内の１〜２箇所で温度を測定しても、そのヘッド基板内での温度差が少ないことから２箇所の平均値や１箇所での温度も基板内各部の温度との誤差は少なかった。しかしながら、複数色のインクに対応した回路を同一基板で形成した構成を用いる記録ヘッドではヘッド基板内の温度分布が大きくなるため複数箇所での温度測定が必要となってきている。

図７〜図８はヘッド基板における温度検知素子の回路を示す図である。

図７に示すようにヘッド基板内に複数の温度検知素子（ダイオード１０２）を設け、温度検知素子の各端子に対応してヘッド基板外部に電気的に接続するパッド１０４を設ける構成がある。この構成では、温度検知素子の数が増えるに従いヘッド基板外部と電気接続するパッド数は温度検知素子数の２倍に比例して増加する。これらパッドは通常、ヘッド基板の外周に一列に配置されるため、パッド数が増加するとパッド領域に必要となる面積が増大し、ヘッド基板サイズが増大してしまう問題がある。

また、ヘッド基板外部との信号線の数が増加すると、記録ヘッドとヘッド基板を接続するコンタクトの数も増加する。これにより各コンタクトパッドを均一に接続することが困難になり、接続抵抗が増すことは誤動作の要因となる。複数の温度検知素子により温度検知を行う場合、各温度検知素子の接続点での抵抗値が不均一であると、各素子における検知電圧にバラツキが生する。これは各検知点での検知温度の誤差となる。この結果、正確な温度制御が行えず、正確な記録制御が行えないという問題を生じさせる。

また、図８に示す構成では、ヘッド基板内に設けられた複数の温度検知素子のパッド数を削減するためにヘッド基板内の配線を共通化し、各温度検知素子の端子を選択的に共通の端子に出力する選択回路を設けることでパッド数の削減を実現している。

しかしながら、この構成ではヘッド基板内に新たに選択回路を設ける必要があり、端子を選択する選択回路の切換えを制御する制御信号用のパッドも新たに必要となってしまう。また新たに設けた選択回路の切り替え信号をヘッド基板に送信することも必要となり記録ヘッドを制御する記録装置本体側のＡＳＩＣの制御が複雑となり、ＡＳＩＣゲート数が増大したり、ＡＳＩＣサイズそのものが大きくなるという問題も生じてしまう。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、温度検知を行うヘッド基板においてパッド数の増加を抑え、簡単な構成で正確に温度検知を行うことが可能なヘッド基板、そのヘッド基板を用いた記録ヘッド、及び記録装置を提供すること目的としている。

上記目的を達成するために本発明のヘッド基板は次のような構成からなる。

即ち、複数の記録素子と、前記複数の記録素子を駆動する駆動回路と、前記駆動回路に信号を供給するロジック回路と、複数の温度検知素子とを実装したヘッド基板であって、前記複数の温度検知素子それぞれに外部から電流を供給する複数のパッドと、前記複数のパッドと前記複数の温度検知素子とを接続する個別の配線と、前記複数の温度検知素子からリターン電流として出力される信号を外部に出力する第１の共通パッドと、前記複数の温度検知素子からリターン電流として出力される信号を１つの接続点で接続し、該１つの接続点より前記第１の共通パッドに接続する第１の共通配線と、前記１つの接続点より前記複数の温度検知素子からリターン電流として出力される信号を外部に出力する第２の共通パッドと、前記１つの接続点より前記第２の共通パッドに接続する第２の共通配線とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の別の側面からすれば、上記記載のヘッド基板を用いた記録ヘッドを備える。

さらに、本発明のさらに別の側面からすれば、上記記載の記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、前記複数の温度検知素子の数に対応した複数の温度検出回路と、前記複数の温度検出回路から出力されるデータに基づいて、前記記録ヘッドの動作を制御する制御回路と、前記第２の共通パッドを介してリターン電流として出力された信号を接続する接地とを有し、前記複数の温度検出回路それぞれは、前記対応した温度検知素子に対して前記複数のパッドの対応する１つを介して電流を供給する電流源と、前記第１の共通パッドを介してリターン電流として出力される信号と前記接地と接続された前記第２の共通パッドを介してリターン電流として出力された信号とを入力し、該入力される２つの信号に発生する電圧降下をキャンセルする回路とを有することを特徴とする記録装置を備える。

従って本発明によれば、複数の温度検知素子を備えたヘッド基板でも、これらの素子からの出力は２つの共通パッドで得られるので、温度検知素子の数による出力パッド数の増加を抑えることができる。また、記録装置側でも電圧降下をキャンセルする回路を設けるだけで、記録装置の制御構成に複雑な処理を加える必要はないので、簡単な構成で正確な温度検知を行うことができる。

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を示す概観斜視図である。 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。 記録ヘッドの温度検知に関わる回路構成を示す図である。 図３に示した温度検知の構成を有した記録ヘッドを搭載した記録装置が温度測定をするための概略構成を示すブロック図である。 温度検出回路２０３の詳細な構成を示す図である。 従来の記録装置における記録ヘッドの温度検知の回路構成を示す図である。 ヘッド基板における温度検知素子の回路を示す図である。 ヘッド基板における温度検知素子の回路を示す図である。

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。ただし、この実施例に記載されている構成要素の相対配置等は、特定の記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

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、有意無意を問わない。さらに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も問わず、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。

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。従って、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、「記録要素」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。

＜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例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。

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）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インクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）３をキャリッジ２に搭載し、キャリッジ２を矢印Ａ方向に往復移動させて記録を行う。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。

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。

図１に示した記録装置１はカラー記録が可能であり、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。

この実施例の記録ヘッド３は、熱エネルギ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いる。このため、電気熱変換体を備えている。この電気熱変換体は各吐出口のそれぞれに対応して設けられ、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。

また、図１に示す例では、記録ヘッド３とインクカートリッジ６とが分離している構成であるが、記録ヘッドとインクカートリッジとが一体となったヘッドカートリッジを用いても良い。

＜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。

図２に示すように、コントローラ（制御回路）６００は、ＭＰＵ６０１、ＲＯＭ６０２、特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３、ＲＡＭ６０４、システムバス６０５、Ａ／Ｄ変換器６０６などで構成される。ここで、ＲＯＭ６０２は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する。ＡＳＩＣ６０３は、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。ＲＡＭ６０４は、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として用いられる。システムバス６０５は、ＭＰＵ６０１、ＡＳＩＣ６０３、ＲＡＭ６０４を相互に接続してデータの授受を行う。Ａ／Ｄ変換器６０６は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。

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。この画像データは、例えば、ラスタ形式で入力される。

さらに、６２０はスイッチ群であり、電源スイッチ６２１、プリントスイッチ６２２、回復スイッチ６２３などから構成される。

６３０は装置状態を検出するためのセンサ群であり、位置センサ６３１、温度センサ６３２等から構成される。

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。また、６４４はコントローラ６００から転送される記録データや制御信号に基づいて記録ヘッドを駆動するヘッドドライバである。

ＡＳＩＣ６０３は、記録ヘッド３による記録走査の際に、ＲＡＭ６０４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（吐出用のヒータ）を駆動するためのデータを転送する。

次に、以上の構成に記録装置で実行する記録ヘッドの温度検知についての実施例について説明する。

図３は、記録ヘッドの温度検知に関わる回路構成を示す図である。記録ヘッド３に内蔵される半導体ヘッドチップ（以下、ヘッド基板）１０１には、ダイオード接続された３つのＰＮＰトランジスタ（以下、ダイオード）１０２が実装形成され、これらが温度検知素子として動作する。これらのダイオードにはヘッド基板外部と電気的接続を取るためのパッド１０４が接続されている。この例では、ヘッド基板内に温度検知素子として３つのダイオードが実装される。

また、図３に示す構成では、ＰＮＰトランジスタのベース−コレクタを短絡接続したダイオード接続構成としているが、便宜上エミッタ端子をアノード、ベース端子をカソードとし、ベース−エミッタ間電位はダイオードの順方向電位（ＶＦ）として説明する。

３つのダイオード１０２の各アノード端子は、ヘッド基板１０１の外部との電気的接続のためにヘッド基板の外周に設けられたパッド１０４にＤＩＡ１、ＤＩＡ２、ＤＩＡ３として個別の配線で接続される。一方、３つのダイオード１０２の各カソード端子は、ヘッド基板内で１点接続により共通配線化される。また、この１点接続により共通配線化されたカソードは、ヘッド基板内のロジック回路２０４と駆動回路２０５のＧＮＤ配線にも同じ点で１点接続される。

このように、複数のダイオード１０２のカソード配線をＧＮＤ配線上に１点接続し共通配線化することで、各ダイオードのカソード端子のパッド数はダイオードの数に比例して増加することがなくなる。また、ヘッド基板内に設けられたロジック回路２０４と駆動回路２０５のＧＮＤと１点接続して、１点接続点の電位をＶＳＳ、及びＤＩＫの２つの異なる配線によって各々別のパッドから外部と接続する構成となっている。これら２つの異なる配線をそれぞれ、第１の共通配線、第２の共通配線という。そして、第１の共通配線が接続されるパッドを第１の共通パッド、第２の共通配線が接続されるパッドを第２の共通パッドという。

この実施例では、複数のダイオードのアノード側のみ個別にパッドを備え、カソード側はＧＮＤと共に一点接続で共通配線化することで複数のダイオードをヘッド基板上に形成してもカソード側のパッド数はダイオードの数に比例して増加しない構成としている。

ロジック回路２０４は、記録ヘッドが必要なタイミングでインクを吐出するためのシリアルデータ信号（ＤＡＴＡ）やクロック信号（ＣＬＫ）、ラッチ信号（ＬＴ）、ヒートイネーブル信号（ＨＥ）を外部から入力するパッド１０４に接続される。また、ロジック回路２０４の電源電圧（ＶＤＤ）も同様に外部から入力するパッド１０４に接続される。

ヒータ、スイッチ素子群２０６では、具体的には、ヘッド駆動電圧（ＶＨ）とＨ＿ＧＮＤ間に不図示の発熱抵抗体（ヒータ）とスイッチ素子が直列に接続され、直列接続された発熱抵抗体とスイッチ素子が複数並列に接続されている。例えば、各インク色毎に７６８個づつ並列接続され、５色分のインクに対応する記録ヘッドの回路が１チップ化されていれば直列接続された発熱抵抗体とスイッチ素子は１チップに３８４０個含まれることになる。

記録ヘッド３では、ロジック回路２０４に入力されたデータに基づいて、駆動回路２０５が駆動され、ヒータ、スイッチ素子群２０６の選択されたスイッチ素子が導通し、ヒータに駆動電圧が印加されインクを吐出する一連の動作が行われる。ヒータ、スイッチ素子群２０６は、ヒータに印加するヒータ駆動電圧（ＶＨ）とヒータ駆動電圧の接地（Ｈ＿ＧＮＤ）がパッド１０４を通して接続され、ヒータ駆動電圧の接地は、ロジック回路２０４と駆動回路２０５のＧＮＤとは分離されている。

図４は図３に示した温度検知の構成を有した記録ヘッドを搭載した記録装置が温度測定をするための概略構成を示すブロック図である。図４に示すように、記録ヘッドのヘッド基板１０１は、記録ヘッドを搭載したキャリッジと記録装置とを接続するためのフレキシブルに内蔵されたフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）２０１によりコントローラ６００と３つの温度検出回路２０３に接続される。

ここでは、ダイオード両端の端子間電位（ＶＦ）は約−２ｍＶ／℃の温度係数をもつとしている。ダイオードの端子間電位は製造上のバラツキにより出力電圧値にバラツキがあるものの、ＶＦの温度依存性に関しては製造上のバラツキに対して比較的安定している。

この実施例に従うダイオードによる温度検知方法に従えば、まず、このダイオードにヘッド基板外部から定電流を供給し、予め室温等の既知の温度でダイオードのＶＦを測定する。次に、記録ヘッドがインクを吐出し記録動作している時に、ＶＦの変化量を測定することでヘッド基板の温度を検知する。

図４に示すように、３個あるダイオード１０２のアノード端子と接続されるパッド１０４は、ＦＰＣ２０１を介して３つの温度検出回路２０３にそれぞれ個別に接続される。

３つのダイオード１０２のカソード端子と、ロジック回路２０４と駆動回路２０５のＧＮＤ端子は１点接続され、その１点接続点からＶＳＳ信号としてパッド１０４に接続されＦＰＣ２０１を通してコントローラ６００のＧＮＤに接続される。一方、この１点接続点から分岐してＶＳＳ信号とは別のＤＩＫ信号はパッド１０４に接続され、ＦＰＣ２０１を通して、コントローラ６００に実装された３つの温度検出回路２０３にそれぞれ接続される。

コントローラ６００から供給される各ロジック信号（ＣＬＫ、ＬＴ、ＨＥ、ＤＡＴＡ）は、ロジック回路２０４、駆動回路２０５、ヒータ・スイッチ素子群２０６に、ＦＰＣ２０１とパッド１０４を介して接続されている。同様に、電源電圧源（ＶＤＤ、ＶＨＴ）もコントローラ６００からロジック回路２０４と駆動回路２０５に、ＦＰＣ２０１とパッド１０４を介して供給されている。これらの各信号がコントローラ６００から送信されることで記録ヘッド３は制御される。

コントローラ６００には、図２に示すようにＡＳＩＣや６０３直流電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ（不図示）が実装され構成されている。さて、温度検出回路２０３の出力は、コントローラ６００に接続されＡ／Ｄ変換器６０６によりデジタル信号に変換される。そして、ダイオード１０２の順方向電位ＶＦ電位を示すデジタルデータがＭＰＵ６０１に出力される。

ここで、配線に発生する電圧降下の影響について検討する。

ロジック回路２０４と駆動回路２０５のＧＮＤには夫々、コントローラ６００からロジック回路２０４と駆動回路２０５とヒータ・スイッチ素子群２０６に信号が入力されると、リターン電流Ｉ_L、Ｉ_Tが流れる。

このロジック信号のリターン電流Ｉ_L、Ｉ_Tは、各ダイオード１０２のドライブ電流Ｉ_Dと３個のダイオード１０２のカソード信号線とＧＮＤ線の１点接続点で合成される。合成されたリターン電流Ｉ_Fは、ＶＳＳ信号線を流れパッド１０４、ＦＰＣ２０１の配線を通ってコントローラ６００が実装される記録装置１のＧＮＤに流れる。

ＶＳＳ信号線を流れるリターン電流は、ＶＳＳ配線（不図示）の配線抵抗と、ＦＰＣ２０１が接続されるヘッド基板１０１のパッド１０４と、記録装置１との接続抵抗によって電圧降下が発生する。不図示の配線抵抗は、ＦＰＣ２０１とヘッド基板１０１のＶＳＳ信号線上にそれぞれ存在し、リターン電流が流れるためその配線抵抗により電圧降下が発生する。

この電圧降下は記録ヘッドの動作時、ヘッド基板１０１が受信するデータ量、動作状態等によって刻々と変化する。即ち、記録する画像や記録モードによって、ロジック回路２０４と駆動回路２０５から流れ出るリターン電流は刻々と変化しているため常に一定の値とはならない。配線抵抗値は主に物理形状と物性の導電率から決定され、時間や動作状態によって変化しないので、ヘッド基板内と記録装置との間のＧＮＤ配線（ＶＳＳ）の電圧降下は、配線を流れるリターン電流量によって変化する。

このため、記録装置１に実装された温度検出回路２０３は、記録装置１のＧＮＤ基準でヘッド基板内のＶＦ電位を測定する構成であると、上記ＶＳＳ配線で発生する電圧降下分が含まれたＶＦ電位を測定してしまい正確なＶＦ電位を読み取れない。

従って、図４に示す構成の回路では、ＤＩＫ信号は、３個のダイオード１０２のカソード端子とグラウンド配線の１点接続点からＶＳＳ信号とは別のパッド１０４に接続され、ＦＰＣ２０１を通して、温度検出回路２０３に接続されている。このため、温度検出回路２０３は、ＶＳＳ信号線に発生する電圧降下量を含んだダイオードＶＦ電位と、カソード端子とグラウンド配線の１点接続点から記録装置のＧＮＤまでの共通配線ＶＳＳ信号線に発生する電圧降下量が入力される構成としている。

このような構成により、温度検出回路２０３は、入力されたＶＳＳ信号配線に発生した電圧降下分と、その電圧降下分が含まれた値を演算し、ＶＳＳ信号配線で発生する電圧降下量をキャンセルし正確なダイオードのＶＦ電圧値を読み取ることができる。

図５は温度検出回路２０３の詳細な構成を示す図である。

ここで、図５を参照して、温度検出回路２０３の等価回路について説明する。図５では、アノード端子ＤＩＡ３に接続された１つのダイオードと接続される温度検出回路２０３について説明する。

温度検出回路２０３は、記録装置のＧＮＤを基準として生成された基準電圧源２０８とヘッド基板１０１のカソードとＧＮＤの１点接続点から引き出されたＤＩＫ信号線との間に２つの抵抗Ｒ１、Ｒ２を直列に接続している。直列に接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗分圧点は、オペアンプ２０９の非反転入力端子に接続している。ダイオード１０２のアノードは、ＤＩＡ３信号線として入力抵抗Ｒ３の一方に接続され、入力抵抗Ｒ３の他方はオペアンプ２０９の反転入力端子に接続される。オペアンプ２０９の反転入力端子と出力端子との間には帰還抵抗Ｒ４が接続されている。また、温度検出回路２０３には定電流源２１０が備えられ、ここから入力抵抗Ｒ３を介してオペアンプ２０９の反転入力端子と、パッド１０４を介してダイオード１０２のアノードとに電流が供給される。

ここで、ＶＳＳに電圧降下が発生していない場合を考えて、基準電圧源２０８の電位をＶｒｅｆ、ヘッド基板１０１内のダイオード１０２のＶＦ電位をＶｆとすると、非反転入力端子の電位（Ｖ＋）は式（１）で表せる。

Ｖ＋＝Ｖｒｅｆ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２） ……（１）
ここで、オペアンプ２０９の反転入力端子の電位（Ｖ−）と非反転入力端子の電位（Ｖ＋）は等しくなるため反転入力端子、非反転入力端子の入力電位をＶｉとすると式（２）で表せる
Ｖｉ＝Ｖ＋＝Ｖ− ……（２）
また、オペアンプ２０９の出力端子の電位（Ｖｏ）は、入力抵抗Ｒ３、帰還抵抗Ｒ４、及びオペアンプ２０９の入力電位（Ｖｉ）から式（３）で表せる。

Ｖｏ＝Ｖｉ−（Ｒ４／Ｒ３）（Ｖｆ−Ｖｉ）
＝Ｖｉ（１＋Ｒ４／Ｒ３）−（Ｒ４／Ｒ３）Ｖｆ ……（３）
ここで、ＶＳＳ信号線にリターン電流が流れ電圧降下Ｖ１が発生した場合、記録装置１のＧＮＤ基準で基準電圧源２０８の電位Ｖｒｅｆと、ダイオードのＶＦ電位Ｖｆをみると電圧降下分Ｖ１が上乗せされ、非反転入力端子の電位（Ｖ＋）は式（４）で表される。

Ｖ＋＝（Ｖｒｅｆ＋Ｖ１）×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２） ……（４）
また、オペアンプ２０９の出力端子の電位（Ｖｏ）は式（５）で表される。

Ｖｏ＝Ｖｉ（１＋Ｒ４／Ｒ３）−（Ｒ４／Ｒ３）（Ｖｆ＋Ｖ１） ……（５）
式（４）の非反転入力端子の電位（Ｖ＋）をオペアンプ２０９の入力電位Ｖｉとして代入すると出力電圧Ｖｏは式（６）となる。

Ｖｏ＝｛（Ｖｒｅｆ＋Ｖ１）×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝×（１＋Ｒ４／Ｒ３）
−（Ｒ４／Ｒ３）（Ｖｆ＋Ｖ１） ……（６）
ここで、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒとすると
Ｖｏ＝Ｖｒｅｆ＋Ｖ１−Ｖｆ−Ｖ１
＝Ｖｒｅｆ−Ｖｆ
となる。従って、オペアンプ出力電位において、ＶＳＳ信号線に発生した電圧降下分Ｖ１の影響はキャンセルされ、正確なダイオードＶＦ電位を検知することが可能である。

また各抵抗の値を、Ｒ３＝Ｒ１、Ｒ２＝Ｒ４としても、電圧降下分Ｖ１はキャンセルされ、基準電圧Ｖｒｅｆとダイオード順方向電圧ＶＦの差分に対してＲ２／Ｒ１を積算した値が算出される。

なお、この実施例では、温度検知素子としてダイオード接続されたＰＮＰトランジスタを例に説明したが、この他にも、例えば線形、もしくは非線形の温度特性を持つ抵抗素子などを用いても同様の効果が得られる。

また、ここではＤＩＡ３が接続される温度検出回路２０３のみを説明したが、他のＤＩＡ２、ＤＩＡ１の配線が接続される温度検出回路２０３も同様の構成をもち、共通配線ＶＳＳで発生するリターン電流による電圧降下分の変動をキャンセルすることができる。

さらに、この実施例では、ヘッド基板内に３つのダイオードが温度検知素子として実装された例として記載したが、３つ以上のダイオードが実装されたヘッド基板でも同様の効果を達成することができる。

従って以上説明した実施例に従えば、複数の温度検知素子を用いて温度検知を行う記録ヘッドにおいてパッド数の増加を抑えることが可能である。また、ヘッド基板内に新たな回路や記録ヘッドを制御するＡＳＩＣの制御構成を増加させることなしに、複数点の温度検知を正確に行うことが可能となる。これにより、低コストな記録ヘッドの温度検知を達成することができる。また、記録ヘッドそのものも低コストで提供できる。

Claims (5)

1. 複数の記録素子と、前記複数の記録素子を駆動する駆動回路と、前記駆動回路に信号を供給するロジック回路と、複数の温度検知素子とを実装したヘッド基板であって、
   前記複数の温度検知素子それぞれに外部から電流を供給する複数のパッドと、
   前記複数のパッドと前記複数の温度検知素子とを接続する個別の配線と、
   前記複数の温度検知素子からリターン電流として出力される信号を外部に出力する第１の共通パッドと、
   前記複数の温度検知素子からリターン電流として出力される信号を１つの接続点で接続し、該１つの接続点より前記第１の共通パッドに接続する第１の共通配線と、
   前記１つの接続点より前記複数の温度検知素子からリターン電流として出力される信号を外部に出力する第２の共通パッドと、
   前記１つの接続点より前記第２の共通パッドに接続する第２の共通配線とを備えたことを特徴とするヘッド基板。
2. 前記温度検知素子は、ダイオード、またはダイオード接続された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. 請求項１又は２に記載のヘッド基板を用いたことを特徴とする記録ヘッド。
4. 前記記録ヘッドは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３に記載の記録ヘッド。
5. 請求項３又は４に記載の記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、
   前記複数の温度検知素子の数に対応した複数の温度検出回路と、
   前記複数の温度検出回路から出力されるデータに基づいて、前記記録ヘッドの動作を制御する制御回路と、
   前記第２の共通パッドを介してリターン電流として出力された信号を接続する接地とを有し、
   前記複数の温度検出回路それぞれは、
   前記対応した温度検知素子に対して前記複数のパッドの対応する１つを介して電流を供給する電流源と、
   前記第１の共通パッドを介してリターン電流として出力される信号と前記接地と接続された前記第２の共通パッドを介してリターン電流として出力された信号とを入力し、該入力される２つの信号に発生する電圧降下をキャンセルする回路とを有することを特徴とする記録装置。

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