JP2016124234A - 素子基板、液体吐出ヘッド及び記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録素子列の方向に電極パッドを配列し、インク供給口間に電源配線を通した素子基板において、電源配線の抵抗差による影響をなくし、記録素子に印加される電圧を一定にし、高画質化を図る。【解決手段】複数のヒータが配列したヒータ列を並列配置し、これらヒータ列に含まれる複数のヒータを駆動する対応する複数のトランジスタと、ヒータに印加電圧を供給する第１の電極パッドと、ヒータを接地する第２の電極パッドとを素子基板に備える。そして、第１の電極パッドと複数のヒータとを接続する第１の配線と、複数のヒータと第２の電極パッドとを接続する第２の配線を設ける。さらに、前記複数のヒータ列の内、第１と第２の電極パッドとの間隔が相対的に大きい位置に設けられるヒータ列に含まれるトランジスタのサイズを、その間隔が相対的に小さい位置に設けられるヒータ列に含まれるトランジスタのサイズより大きくする。【選択図】 図５

Description

本発明は素子基板、液体吐出ヘッド及び記録装置に関し、特に、例えば、複数の電気熱変換素子とこれら素子を駆動する駆動回路とを実装した素子基板、その素子基板を実装した液体吐出ヘッド、及び、そのヘッドを記録ヘッドとして用いる記録装置に関する。

インクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を駆動する方式として、インク液滴を吐出する吐出口に連通する部位に記録素子を設け、その記録素子に電流を供給、発熱させインクの膜沸騰によりインク液滴を吐出させるサーマル駆動方式が知られている。その記録ヘッドに実装された素子基板の電極パッドを介して記録素子に電力が供給され、時分割駆動により所望の記録素子に電流を供給する。

吐出に必要なエネルギーはインク粘度や吐出量により異なるため、インク毎に記録素子に供給される電流は最適に設計する必要がある。特許文献１にはインクの色によってトランジスタの平面積を変化させることで、色が異なることによる画質の低下を防止する構成が開示されている。

また、記録素子に電力を供給する電源配線とグランド配線の配線抵抗値が複数の記録素子間で異なると、記録素子に印加される電圧が変化し、吐出特性が異ってしまう。安定したインク吐出を行い記録画像の画質を向上させるためには複数の記録素子に印加される電圧が一定であることが求められ、素子基板内の電源配線の抵抗差による電圧変化を低減させる必要がある。

特許文献２には、外部から供給される電圧を印加するための配線が複数に分割されており、それにより電極パッドから各記録素子までの電圧降下が等しくなる構成が開示されている。複数の記録素子を複数のグループに分割し、分割した各配線の抵抗値を揃えることでグループ毎の記録素子に印加される電圧を等しくすることができる。さらに、１つのグループ内で同時に１つの記録素子のみ駆動する時分割駆動により全記録素子を駆動する時と１つの記録素子を駆動する時との電圧降下の差をなくすことができる。

さて近年になり素子基板を複数個、配置して、記録幅が記録媒体の幅に相当するようなフルライン記録ヘッドが提案されている。フルライン記録ヘッドは高速記録が可能となるので、業務用途や産業用途の記録装置に用いられるようになってきている。

図１１は素子基板を複数個、記録幅方向に一列に配列して形成するフルライン記録ヘッドの構成を示す図である。

図１１に示されるように、平行四辺形の形状をした各素子基板５０２は複数の記録素子列５０４を備え、各信号及び電源は記録装置（不図示）からコネクタ５０３とヘッド配線５０６とを介して電極パッド５０５へと供給される。また、素子基板５０２を一列に連結して並べる（この例では４個）ことにより、記録ヘッド５０１の１辺のサイズ（Ｈ）を小さくすることができる。各素子基板５０２のつなぎ部分は記録幅方向（Ｗ）に対して角度を持った形状をしており、複数の素子基板５０２を近接して配置できるため、素子基板５０２のつなぎ部で重複して配置する記録素子数を低減することができる。なお、素子基板５０２を一列に連結して並べるためには、電極パッド５０５は記録素子列５０４と並行に各素子基板の端部付近に配置することが必要となる。

図１２は素子基板を複数個、記録幅方向に千鳥状に並べて形成するフルライン記録ヘッドの構成を示す図である。なお、図１２において、図１１と重複する部分は同じ参照番号を付し、その説明を省略する。

良好な吐出特性を得るためには素子基板５０２を千鳥状に並べる構成においても隣接する素子基板を近接して配置することが必要である。記録素子列５０４の方向とは垂直方向に電極パッド５０５を配列する構成では、電極パッド５０５からコネクタ５０３へのヘッド配線のための領域が確保できない。このため、図１２に示すように、千鳥状に素子基板を並べる構成でも電極パッド５０５を記録素子列５０４と並行に配置することが必要である。

以上のように、電極パッドを記録素子列と並行に配列する構成では、インクを記録素子に個別に供給するインク供給口の間を通って電源配線を配置することにより、電源配線長を短くすることができる。このようにして、素子基板内部での電源配線抵抗による電圧降下を低減することにより、高品位な記録の高速化を実現し、記録ヘッドそのものの耐久性を高めることが可能となる。

特開平７−３１４６５８号公報 特開平１０−０４４４１６号公報

しかしながらインク供給口間の距離は記録素子を配置するピッチに依存するため、特許文献１が提案するように電源配線を複数に分割して配線抵抗を合せ込むことができない。そのため記録素子までの電源配線抵抗が記録素子列毎に異なってしまい、対応する記録素子に印加される電圧に差が生じてしまうという問題がある。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、配線抵抗の差による影響をなくし、駆動されるヒータに印加される電圧を一定にすることが可能な素子基板、液体吐出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素子基板は次のような構成からなる。

即ち、複数のヒータを配列して形成するヒータ列を並列に配置してなる複数のヒータ列と、前記複数のヒータ列に含まれる前記複数のヒータに対応し前記複数のヒータを駆動する複数のトランジスタと、前記複数のヒータに印加する電圧を供給する第１の電極パッドと、前記複数のヒータを接地する第２の電極パッドと、前記第１の電極パッドと前記複数のヒータとを接続する第１の配線と、前記複数のヒータと前記第２の電極パッドとを接続する第２の配線を備える素子基板であって、前記複数のヒータ列の内、前記第１の電極パッド及び第２の電極パッドとの間隔が相対的に大きい位置に設けられるヒータ列に含まれる複数のトランジスタのサイズが、前記第１の電極パッド及び第２の電極パッドとの間隔が相対的に小さい位置に設けられるヒータ列に含まれる複数のトランジスタのサイズより大きいことを特徴とする。

また本発明を別の側面から見れば、上記構成の素子基板を実装し、液体を吐出するヘッドを構成することを特徴とする液体吐出ヘッドを、特に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として構成し、さらには上記構成の素子基板を複数、前記複数のヒータの配列の方向に配置して記録媒体の幅に対応した記録幅としたフルライン記録ヘッドを備える。

さらに本発明を別の側面から見れば、上記インクジェット記録ヘッド又はフルライン記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置を備える。

従って本発明によれば、素子基板内で配線抵抗が異なることによる電圧変化をなくし、ヒータに印加される電圧を一定にすることができるという効果がある。また、配線抵抗が小さい場所に位置する記録素子のトランジスタのサイズを小さく、配線抵抗が大きい場所に位置する記録素子のトランジスタのサイズを大きくすることにより、素子基板のサイズを削減することができる。

なお、この素子基板が記録ヘッドとして用いられるなら、記録画像の画質が向上するという効果もある。

本発明の代表的な実施例であるフルラインの記録ヘッドを備えた記録装置の構造を説明するための斜視透視図である。 Ａ０やＢ０サイズの記録媒体を用いる記録装置の外観斜視図である。 図１と図２に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。 記録素子を駆動する駆動回路の構成を示す図である。 実施例１に従う素子基板１０１を示す図である。 実施例１に従う駆動回路の構成を示す図である。 電源電圧に対する各素子に係る電圧内訳を示す図である。 実施例２に従う素子基板を示す図である。 実施例２に従う駆動回路構成を示す図である。 実施例３に従う素子基板を示す図である。 素子基板を複数個、記録幅方向に一列に配列して形成するフルライン記録ヘッドの構成を示す図である。 素子基板を複数個、記録幅方向に千鳥状に並べて形成するフルライン記録ヘッドの構成を示す図である。

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。

本発明の最も重要な特徴をなすインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）は、記録ヘッドの素子基板に複数の記録素子とこれら記録素子を駆動する駆動回路とを同一基板に実装している。後述の説明から分かるように、記録ヘッドには複数の素子基板を内蔵し、これらの素子基板をカスケード接続する構造をとっている。従って、この記録ヘッドは相対的に長い記録幅を達成することができる。従って、その記録ヘッドは一般に見られるシリアルタイプの記録装置のみならず、その記録幅が記録媒体の幅に相当するようなフルライン記録ヘッドを備えた記録装置に用いられる。また、その記録ヘッドはシリアルタイプの記録装置の中でも、Ａ０やＢ０などの大きなサイズの記録媒体を用いる大判プリンタに用いられる。

従って、まず本発明の記録ヘッドが用いられる記録装置について説明する。

＜フルライン記録ヘッドを搭載した記録装置（図１）＞
図１はフルラインのインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙと常に安定したインク吐出を保証するための回復系ユニットを備えた記録装置１の構造を説明するための斜視透視図である。

記録装置１において、記録用紙１５は、フィーダユニット１７から、これら記録ヘッドによる印刷位置に供給され、記録装置の筐体１８に具備された搬送ユニット１６によって搬送される。

記録用紙１５への画像の印刷は、記録用紙１５を搬送しながら、記録用紙１５の基準位置がブラック（Ｋ）インクを吐出する記録ヘッド１１Ｋの下に到達したときに、記録ヘッド１１Ｋからブラックインクを吐出する。同様に、シアン（Ｃ）インクを吐出する記録ヘッド１１Ｃ、マゼンタ（Ｍ）インクを吐出する記録ヘッド１１Ｍ、イエロ（Ｙ）インクを吐出する記録ヘッド１１Ｙの順に、各基準位置に記録用紙１５が到達すると各色のインクを吐出してカラー画像が形成される。こうして画像が印刷された記録用紙１５はスタッカトレイ２０に排出されて堆積される。

記録装置１は、更に搬送ユニット１６、記録ヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙにインクを供給するための各インク毎に交換可能なインクカートリッジ（不図示）を有している。またさらに、記録ヘッド１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙへのインク供給や回復動作のためのポンプユニット（不図示）、記録装置１全体を制御する制御基板（不図示）等を有している。またフロントドア１９は、インクカートリッジの交換用の開閉扉である。

＜大判の記録媒体を用いる記録装置（図２）＞
図２はＡ０やＢ０サイズの記録媒体を用いる記録装置の外観斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示した記録装置のアッパカバーを取り外した状態を示す斜視図である。

図２（ａ）に示されるように、記録装置２の前面に手差し挿入口８８が設けられ、その下部に前面へ開閉可能なロール紙カセット８９が設けられており、記録紙等の記録媒体は手差し挿入口８８又はロール紙カセット８９から記録装置内部へと供給される。記録装置２は、２個の脚部９３に支持された装置本体９４、排紙された記録媒体を積載するスタッカ９０、内部が透視可能な透明で開閉可能なアッパカバー９１を備えている。また、装置本体９４の右側には、操作パネル１２、インク供給ユニット及びインクタンクが配設されている。

図２（ｂ）に示されているように、記録装置２はさらに、記録媒体を矢印Ｂ方向（副走査方向）に搬送するための搬送ローラ７０と、記録媒体の幅方向（矢印Ａ方向、主走査方向）に往復移動可能に案内支持されたキャリッジ４とを備えている。記録装置２はさらに、キャリッジ４を矢印Ａ方向に往復移動させるためのキャリッジモータ（不図示）とキャリッジベルト（以下、ベルト）２７０と、キャリッジ４に装着された記録ヘッド１１とを備えている。またさらに、インクを供給するとともに記録ヘッド１１の吐出口の目詰まりなどによるインク吐出不良を解消させるための吸引式インク回復ユニット９も備えられている。

この記録装置の場合、キャリッジ４には、記録媒体にカラー記録を行うために、４つのカラーインクに対応して４つのヘッドからなる記録ヘッド１１が装着されている。即ち、記録ヘッド１１は、例えば、Ｋ（ブラック）インクを吐出するＫヘッド、Ｃ（シアン）インクを吐出するＣヘッド、Ｍ（マゼンタ）インクを吐出するＭヘッド、Ｙ（イエロ）インクを吐出するＹヘッドで構成されている。

以上の構成で記録媒体に記録を行う場合、搬送ローラ７０によって記録媒体を所定の記録開始位置まで搬送する。その後、キャリッジ４により記録ヘッド１１を主走査方向に走査させる動作と、搬送ローラ７０により記録媒体を副走査方向に搬送させる動作とを繰り返すことにより、記録媒体全体に対する記録が行われる。

即ち、ベルト２７０およびキャリッジモータ（不図示）によってキャリッジ４が図２（ｂ）に示された矢印Ａ方向に移動することにより、記録媒体に記録が行われる。キャリッジ４が走査される前の位置（ホームポジション）に戻されると、搬送ローラによって記録媒体が副走査方向（図２（ｂ）に示された矢印Ｂ方向）に搬送され、その後、再び図２中の矢印Ａ方向にキャリッジを走査する。このようにして、記録媒体に対する画像や文字等の記録が行なわれる。さらに上記の動作を繰り返し、記録媒体の１枚分の記録が終了すると、その記録媒体はスタッカ９０内に排紙され、１枚分の記録が完了する。

＜制御構成の説明（図３）＞
次に、図１〜図２を用いて説明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３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３において、１７００は記録データ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、１７０３は記録データや記録ヘッドに供給される記録信号等のデータを保存しておくＤＲＡＭである。１７０４は記録ヘッドに対する記録信号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、ＤＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。コントローラ６００は、ＭＰＵ１７０１、ＲＯＭ１７０２、ＤＲＡＭ１７０３、ゲートアレイ１７０４を備えている。１７１０は記録ヘッド１１（１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ）を搬送するためのキャリッジモータ、１７０９は記録紙搬送のための搬送モータである。１７０５は記録ヘッドを駆動するヘッドドライバ、１７０６、１７０７はそれぞれ搬送モータ１７０９、キャリッジモータ１７１０を駆動するためのモータドライバである。

なお、図１に示すようなフルライン記録ヘッドを用いる構成の記録装置では、キャリッジモータ１７１０やそのモータを駆動するモータドライバ１７０７は存在しない。このために、図３ではカッコ符号をつけた。

上記制御構成の動作を説明すると、インタフェース１７００に記録データが入るとゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１との間で記録データが記録用の記録信号に変換される。そして、モータドライバ１７０６、１７０７が駆動されると共に、ヘッドドライバ１７０５に送られた記録データに従って記録ヘッドが駆動され、記録が行われる。また、記録ヘッドで得られた転送エラー（後述）の情報はヘッドドライバ１７０５を介してＭＰＵ１７０１にフィードバックされ、記録制御に反映される。

＜記録素子の駆動原理（図４）＞
図４は記録素子及び記録素子を駆動する駆動回路として動作するトランジスタとを含む回路構成図である。

図４に示されるように、記録素子列４０２はｍ×ｎ個の記録素子から構成され、ｎ個毎にｍ個のグループ４０９−１から４０９−ｍに分割される。また、各記録素子４０２−ｉｊのグランド側はＮＭＯＳ４０８−ｉｊと接続している。ここで、ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎである。従って、図４に示す構成において、ｉグループのｊ番目の記録素子とＮＭＯＳとはそれぞれ、４０２−ｉｊ、４０８−ｉｊと一般的に表記できる。

グループｍのＮＭＯＳ４０８−ｍ１〜４０８ｍｎのソースは共通のグランド配線４０７−ｍに接続する。また、グランド（接地）の電極パッド４０５の近傍でグランド配線４０７−１〜４０７−ｍは結線されグランド配線４０７となり電極パッド４０５と電気的に接続する。一方、グループｍの記録素子４０２−ｍ１〜ｍｎは電源配線４０６−ｍと接続され、電極パッド４０４の近傍で電源配線４０６−１〜４０６−ｍは結線され電源配線４０６となり外部から電力を供給するための電極パッド４０４と電気的に接続する。

記録装置（不図示）から記録データが送信され、ＮＭＯＳ４０８−ｉｊのゲートに駆動電圧が印加されるとの記録素子４０２−ｉｊに電流が流れ、インクに熱エネルギーを与えインクが吐出口から吐出される。同じグループの記録素子は１つのブロック時間に同時に１つまでの駆動とする時分割駆動により、電源配線４０６及びグランド配線４０７での電圧降下は同時駆動数に係わらず一定となる。

また、ＮＭＯＳ４０８−ｉｊのソースを電源電圧と接続したソースフォロワ構成ではＮＭＯＳ４０８−ｉｊのゲートに駆動電圧が印加されると、記録素子が駆動される。また、記録素子の両側にＮＭＯＳとＰＭＯＳを配置する構成では両方のトランジスタのゲートに駆動電圧が印加されると、記録素子が駆動される。

以下説明する実施列では図４に示す回路構成に基づいて説明するが、記録素子の駆動回路構成はここで説明した限りではない。

次に、以上の構成に記録装置に搭載される記録ヘッドの素子基板についての幾つかの実施例について説明する。

図５は実施例１に従う素子基板１０１を示す図である。図６は実施例１に従う駆動回路の構成を示す図である。図５〜図６に示す構成では、互いに並列に配置されるｋ個の記録素子列があり、各記録素子列にはｍ×ｎ個の記録素子が含まれ、記録素子がマトリクス状に形成される。また、これらの記録素子に対応して、これらの記録素子を駆動するＮＭＯＳトランジスタもマトリクス状に形成される。そして、各記録素子列の記録素子は記録装置の記録解像度の間隔（例えば、６００ｄｐｉ）で配列され、近接するｎ個毎の記録素子でｍ個のグループ１０９−１〜ｍに分割されている。そして、各グループから最大１個の記録素子が選択されて時分割駆動される。

実施例１の構成ではｋ列目のｍグループのｎ番目の記録素子を１０２−ｋｍｎと表す。従って、一般的には任意の記録素子は１０２−ｈｉｊと表記され、ｈ＝１〜ｋ、ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎである。この実施例では記録素子１０２−ｋｍ１について説明する。

記録素子１０２−ｋｍ１に対応して１つのインク供給口１０３−ｋｍ１が形成され、共通流路（不図示）よりインクを供給する。電源電圧は電極パッド１０４−ｍから電源配線１０６−ｍを経て記録素子１０２−ｋｍ１に供給される。電源配線１０６−ｍはインク供給口１０３−１ｍ１と１０３−１ｍ２との間からインク供給口１０３−ｋｍ１と１０３−ｋｍ２との間を通って複数の列（ｈ＝１〜ｋ）の記録素子間で共通に接続される。グランド電圧も同様に、電極パッド１０５−ｍからグランド配線１０７−ｍを経てトランジスタ１０８−ｋｍ１に接続される。グランド配線１０７−ｍはインク供給口１０３−１（ｍ−１）ｎと１０３−１ｍ１との間からインク供給口１０３−ｋ（ｍ−１）ｎと１０３−ｋｍ１との間を通って複数の列（ｈ＝１〜ｋ）に渡って共通に接続される。同じグループの電源配線１０６−ｍ及びグランド配線１０７−ｍは対応するパッド付近で結線されている。このようにパッド付近で複数の配線を結線することにより共通配線での抵抗値は無視できる程小さくなる。

トランジスタ１０８−ｋｍ１のゲートに駆動電源が印加されると記録素子１０２−ｋｍ１に電流が流れ発熱し、インクが吐出口（不図示）より吐出される。複数の記録素子の同時駆動により電圧降下に差が生じることを避けるため、列間で共通に接続された記録素子（例えば、１０２−１ｍ１〜１０２−ｋｍ１）は同時駆動しないよう時分割駆動する。なお、インク供給口は１つの記録素子に対し２つのインク供給口を形成しても良く、図５に示す構成によって限定されるものではない。

図５に示す構成では列間で共通の電源配線１０６−ｉ（ｉ＝１〜ｍ）で記録素子１０２−ｈｉｊを接続しているため、電源電圧の電極パッド１０４−ｉ（ｉ＝１〜ｍ）から記録素子１０２−ｈｉｊまでの配線抵抗に差が生じる。記録素子１０２−ｋｍ１の電源配線の抵抗は電源配線１０６−１ｍ１〜１０６−ｋｍ１の合計であるのに対し、記録素子１０２−１ｍ１の電源配線の抵抗は電源配線１０６−１ｍ１のみである。グランドも同様に列間で共通のグランド配線１０７−ｉ（ｉ＝１〜ｍ）でトランジスタ１０８−ｈｉｊと接続しているため、グランドの電極パッド１０５−ｉ（ｉ＝１〜ｍ）からトランジスタ１０８−ｈｉｊまでの配線抵抗に差が生じる。

図７は電源電圧に対する各素子に係る電圧内訳を示す図であり、図７（ａ）は従来例を示し、図７（ｂ）はこの実施例に従う例を示している。

図７（ａ）に示すように、従来例によれば、電極パッドから離れている記録素子１０２−ｋｍ１では配線抵抗が大きく、記録素子に印加される電圧が小さくなる。一方、電極パッドに近い記録素子１０２−１ｍ１では配線抵抗が小さく、記録素子に印加される電圧が大きくなる。このように従来例によれば、記録素子に印加される電圧が列間で異なり、その結果、吐出特性が変化してしまう。

これに対して、この実施例によれば、図５に示すように、電極パッドまでの配線抵抗（電源配線とグランド配線の和）が小さい記録素子を駆動するトランジスタの面積を小さく形成する。具体的には、記録素子１０２−ｋｍ１に対しては従来例と同じく駆動に必要なトランジスタ１０８−ｋｍ１の面積を維持する一方、記録素子１０２−１ｍ１に対してはトランジスタ１０８−１ｍ１の面積を小さくする。トランジスタの面積を小さくするとオン抵抗が大きくなるため、記録素子に印加される電圧はその分小さくなる。このようにして、記録素子列間での配線抵抗の差をトランジスタの面積を変えたことによるオン抵抗の増加分で合せ込みを行う。

図５に示されるように、この実施例では記録素子列の方向にトランジスタのサイズを変化させている。具体的には、記録素子列の方向に関し、第ｋ列のトランジスタのサイズをＨｋ、……、第２列のトランジスタのサイズをＨ２、第１列のトランジスタのサイズをＨ１とすれば、Ｈｋ＞……＞Ｈ２＞Ｈ１である。このように、電極パッドからの距離が遠いほどトランジスタのサイズが大きくなり、トランジスタの面積が大きくなる。

従って以上説明した実施例に従えば、図７（ｂ）に示される記録素子１０２−ｋｍ１と記録素子１０２−１ｍ１に印加される電圧を比較すると分かるように、電極パッドからの配線抵抗値に応じて記録素子列間で記録素子への印加電圧を一定にすることができる。これにより、記録素子内で安定した吐出特性を得ることができる。また、トランジスタの面積を変化させる際に記録素子列の方向に小さくすることで、電極パッドから記録素子への配線長が短くなるので配線抵抗値を低減することができ、素子基板幅の短縮化も可能となる。

なお、この実施例では、多層構造の素子基板を用い、トランジスタをＡｌで第１層、グランド配線をＡｌで第２層、電源配線をＡｌで第３層に形成しているが、途中でスルーホールを介して同じ層で配線を形成しても構わない。また、電極パッドは素子基板の片側だけではなく両側に配列されていても構わない。その場合も電極パッドからの抵抗値に応じてトランジスタの面積を変化させることで、記録素子への印加電圧を一定にすることができる。

図８は実施例２に従う素子基板を示す図である。図９は実施例２に従う駆動回路構成を示す図である。図８〜図９を実施例１で説明した図５〜図６に示す構成と比較すると配線のみが異なっており、その他の配置や構成要素は同じである。従って、図８〜図９に記載の共通の構成要素についての説明は省略し、その参照番号のみを実施例１では１ｘｘ−ｙｙｙと記載していたのを実施例２では２ｘｘ−ｙｙｙと記載して、その構成要素が実施例２に係るものであることを示す。

実施例２では電源配線２０６とグランド配線２０７とは素子基板２０１内の全ての記録素子に接続するように、記録素子２０２−ｈｉｊとインク供給口２０３−ｈｉｊの間を格子状に接続されている。これにより、例えば、記録素子列だけが異なる記録素子２０２−ｋ１１と２０２−２１１とが同時駆動されたとしても配線が格子状に接続されているので電流が集中せず、電流は抵抗の低い方へと分散される。また、電極パッド２０４−１〜２０４−ｍ、グランドパッド２０５−１〜２０５−ｍも電源配線２０６及びグランド配線２０７を通して共通に接続されている。これにより、同時駆動数が記録素子列の方向に変化しても電流が分散されるので、配線抵抗による電圧降下は変化しない。

従って以上説明した実施例に従えば、配線構成でトランジスタ２０８−ｋ１１からトランジスタ２０８−１１１に徐々にその面積を小さくするので、記録素子列間で記録素子への印加電圧を一定にし、記録素子で安定した吐出特性を得ることができる。また、トランジスタの面積を変化させる際に記録素子列の方向に素子基板のサイズを小さくすることで、電極パッドから記録素子への配線長が短くして配線抵抗値を低減することができ、素子基板のサイズを削減することも可能となる。

なお、電極パッドは素子基板の片側だけではなく両側に配列されていても構わない。その場合も電極パッドからの抵抗値に応じてトランジスタの面積を変化させることで、記録素子への印加電圧を一定にすることができる。また、電源配線及びグランド配線は素子基板内の全ての記録素子に接続される構成でなくても良く、例えば、記録素子が複数のグループ２０９−１〜ｍに分割され、各グループで格子状に接続されている構成でも良い。

図１０は実施例３に従う素子基板を示す図である。図１０から明らかなように、素子基板３０１の形状は平行四辺形であり、その形状に合わせて内部の記録素子、配線、トランジスタが配置されている。この実施例の駆動回路の構成は実施例２で説明した図９に示される構成と同じである。図１０を実施例１で説明した図８に示す構成と比較すると素子基板の形状の変化に伴って、各構成要素や配線のレイアウトが異なっているが、各構成要素や配線そのものは同じである。従って、図１０では構成要素や配線そのものについての説明は省略し、その参照番号のみを実施例２では２ｘｘ又は２ｘｘ−ｙｙｙと記載していたのを実施例３では３ｘｘ又は３ｘｘ−ｙｙｙと記載して、その構成要素が実施例３に係るものであることを示す。

実施例３では実施例２と同様に電源配線３０６とグランド配線３０７は素子基板３０１内の全ての記録要素に接続するように、記録素子３０２−ｈｉｊとインク供給口３０３−ｈｉｊの間を格子状に接続されている。これにより、例えば、グループ３０９−１の記録素子３０２−ｈ１ｊは配線を流れる電流が分散されるため、実施例２と同様に配線抵抗による電圧降下の差はない。一方、グループ３０９−ｍの記録素子３０２−ｈｍｊは素子基板３０１の形状から電流経路が限られるため、電流が分散されず他のグループに比べて配線抵抗が高くなってしまう。

そのため、この実施例では、同じ記録素子列内でもグループ３０９−ｍではトランジスタの面積を変更する。例えば、記録素子３０２−ｋｍｎを駆動するトランジスタ３０８−ｋｍｎはｋ列の他のトランジスタ３０８−ｋ１１〜３０８−ｋｍ（ｎ−１）よりもその面積を大きく形成する。これにより、電源配線及びグランド配線抵抗にグループ３０９−ｍの記録素子で差があったとしても記録素子に印加される電圧を一定にすることができる。

図１０に示されるように、この実施例では記録素子列の方向とグループ分割の方向とにトランジスタのサイズを変化させている。具体的には、記録素子列の方向に関し、第ｋ列の第１番目（１１）のトランジスタのサイズをＨｋ１、第ｍ×ｎ番目（ｍｎ）のトランジスタのサイズをＨｋｍとすれば、Ｈｋ１＜Ｈｋｍである。また、第２列の第１番目（１１）トランジスタのサイズをＨ２１、第ｍ×ｎ番目（ｍｎ）のトランジスタのサイズをＨ２ｍとすれば、Ｈ２１＜Ｈ２ｍである。同様に、第１列の第１番目（１１）のトランジスタのサイズをＨ１１、第ｍ×ｎ番目（ｍｎ）のトランジスタのサイズをＨ１ｍとすれば、Ｈ１１＜Ｈ１ｍである。ここで、Ｈｋｍ＞……＞Ｈ２ｍ＞Ｈ１ｍであり、Ｈｋ１＞……＞Ｈ２１＞Ｈ１１である。このように、電極パッドからの距離が遠く、平行四辺形の端部に近づくほどトランジスタのサイズが大きくなる。

さらに電極パッドに近い方の平行四辺形の端部に近い記録素子を駆動するトランジスタのサイズを一層小さくしても良い。例えば、記録素子３０２−１１１を駆動するトランジスタ３０８−１１１の面積を、第１列の他のトランジスタ３０８−１１２〜３０８−１ｍ（ｎ−１）の面積よりも小さく形成するのである。ただ、電極パッドに近い記録素子は配線抵抗も小さく、電圧降下そのものが小さいので、吐出特性を均一化するための寄与は少ない。

従って以上説明した実施例によれば、記録素子列の方向とグループ分割の方向にトランジスタの面積を変化させることで、素子基板の形状が平行四辺形であったとしても、各記録素子で安定した吐出特性を得ることができる。また、トランジスタの面積を変化させる際に記録素子列の方向に小さくすることで、電極パッドから記録素子への配線長を短くし、配線抵抗値を低減することができ、素子基板のサイズも削減することも可能となる。

なお、電極パッドは素子基板の片側だけではなく両側に配列されていても構わない。その場合も電極パッドからの抵抗値に応じてトランジスタの面積を変化させることで、記録素子への印加電圧を一定にすることができる。また、電源配線及びグランド配線は素子基板内で全ての記録素子に接続される構成でなくても良く、例えば、記録素子が複数のグループ３０９−１〜ｍに分割され、各グループで格子状に接続されている構成でも良い。

さらに、素子基板の形状は平行四辺形である必要はなく、台形や六角形など異なる形状でも良い。

また、以上説明した３つの実施例では素子基板がインクを吐出して記録を行う記録ヘッドに実装され、その記録ヘッドが記録装置に搭載されるものとして説明した。しかしながら、その素子基板は必ずしも、記録ヘッドそして記録装置に用いられるものでなくても良い。例えば、その素子基板が何らかの薬剤や液体を吐出する液体吐出ヘッドに実装されるものであっても良い。この場合、記録素子はより一般的に電気熱変換素子（ヒータ）と呼ばれるものとなり、記録素子列は電気熱変換素子列（ヒータ列）となる。

１０１ 素子基板、１０２ 記録素子、１０３ インク供給口、１０４ 電源パッド、
１０５ グランドパッド、１０６ 電源配線、１０７ グランド配線、
１０８ トランジスタ、１０９ 駆動グループ

Claims (13)

1. 複数のヒータを配列して形成するヒータ列を並列に配置してなる複数のヒータ列と、前記複数のヒータ列に含まれる前記複数のヒータに対応し前記複数のヒータを駆動する複数のトランジスタと、前記複数のヒータに印加する電圧を供給する第１の電極パッドと、前記複数のヒータを接地する第２の電極パッドと、前記第１の電極パッドと前記複数のヒータとを接続する第１の配線と、前記複数のヒータと前記第２の電極パッドとを接続する第２の配線を備える素子基板であって、
   前記複数のヒータ列の内、前記第１の電極パッド及び第２の電極パッドとの間隔が相対的に大きい位置に設けられるヒータ列に含まれる複数のトランジスタのサイズが、前記第１の電極パッド及び第２の電極パッドとの間隔が相対的に小さい位置に設けられるヒータ列に含まれる複数のトランジスタのサイズより大きいことを特徴とする素子基板。
2. 前記複数のトランジスタのサイズは、前記複数のヒータ列が配列される方向のサイズを変化させることを特徴とする請求項１に記載の素子基板。
3. 前記複数のヒータそれぞれに対応して液体が供給される複数の供給口を前記対応する複数のヒータの近くに設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の素子基板。
4. 前記第１の配線と前記第２の配線とは前記複数の供給口の間に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の素子基板。
5. 前記第１の配線と前記第２の配線とは前記複数の供給口の間を通り格子状に形成され、前記複数のヒータに接続されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の素子基板。
6. 前記複数のヒータ列に含まれる前記複数のヒータはヒータ列ごとに複数のグループに分割され、該分割されたグループに対応して前記第１の電極パッドと前記第１の配線と前記第２の電極パッドと前記第２の配線とがそれぞれ複数、設けられ、
   前記複数の第１の配線と前記複数の第２の配線とが前記対応するグループに含まれるヒータに接続されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の素子基板。
7. 前記複数のヒータ列それぞれに含まれる複数のヒータが配列される方向に、前記対応する複数のトランジスタのサイズを変化させて形成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の素子基板。
8. 前記素子基板の形状は平行四辺形であり、
   前記第１の電極パッド及び第２の電極パッドから離れて設けられるヒータ列に含まれる複数のトランジスタのサイズに関し、前記平行四辺形の端部の近くに設けられるトランジスタのサイズを前記端部の近くに設けられないトランジスタのサイズより大きく形成することを特徴とする請求項７に記載の素子基板。
9. 前記第１の電極パッド及び第２の電極パッドの近くに設けられるヒータ列に含まれる複数のトランジスタのサイズに関し、前記平行四辺形の端部の近くに設けられるトランジスタのサイズを前記端部の近くに設けられないトランジスタのサイズより小さく形成することを特徴とする請求項８に記載の素子基板。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の素子基板を備え、液体を吐出するヘッドを構成することを特徴とする液体吐出ヘッド。
11. 前記液体はインクであり、
    前記液体吐出ヘッドを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として用いることを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
12. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の素子基板を複数、前記複数のヒータの配列の方向に配置して記録媒体の幅に対応した記録の幅があるフルライン記録ヘッドとすることを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
13. 請求項１１に記載のインクジェット記録ヘッド又は請求項１２に記載のフルライン記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置。

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