JP2018016054A - 素子基板、記録ヘッド、及び記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッド基板をシュリンクし、ノズルの高密度化による高画質化および基板コストダウンを行う方法として、記録素子直下に記録素子駆動回路を配置する方法がある。しかし、記録素子によって駆動中の記録素子駆動回路が加熱されてしまうため、回路の耐久性、駆動信頼性等が課題となる。
【解決手段】素子基板であって、記録を行うための液体に熱を供給する複数の発熱素子と、前記複数の発熱素子それぞれに対応し、前記発熱素子を駆動する複数の駆動回路と、を備え、前記複数の発熱素子と前記複数の駆動回路は、前記素子基板にて積層して配置され、前記複数の発熱素子のうちの第１の発熱素子は、前記複数の発熱素子のうちの第２の発熱素子に対応する第２の駆動回路の少なくとも一部と重なるように配置される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、素子基板、記録ヘッド、及び記録装置に関する。

従来、熱エネルギーを利用して記録を行うインクジェット方式に従う記録ヘッドを備えた記録装置がある。インクジェット記録ヘッドは、記録素子として、インク液滴を吐出する吐出口に連通する部位に発熱素子（ヒータ）を設ける。そして、発熱素子に電流を印加して発熱させ、インクの膜沸騰によりインク液滴を吐出させることで記録を行う。

近年、インクジェット記録ヘッド基板は、基板の小型化、ノズルの高密度化が求められている。基板面積のシュリンクより、ウエハあたりの基板取り個数が増え低コスト化が実現できる。また、ノズルが密に詰められることにより、インク吐出ノズル間の相対的な紙面への着弾位置ずれが小さくなり、高画質化が実現できる。

米国特許第７９２２２９７号明細書

基板面積のシュリンク、ノズル列間のシュリンクの方法の一つとして、特許文献１で示されるように、ヒータを駆動する回路の上層を平坦化し、その平坦層上にヒータを設ける方法がある。この方法を用いることにより、回路とヒータとを積層方向に重ねて配置するため、大幅な基板サイズのシュリンクを実現できる。ヒータ下の平坦層の挿入によりインクの発泡および吐出の信頼性も確保できている。

しかし、この構成を採用すると、ヒータ直下のトランジスタへの熱の影響が懸念される。インクを加熱発泡するためのヒータ熱は、インク側と基板側の熱抵抗のバランスにより、大部分はインクではなく直下の基板方向に伝わる。そのため、ヒータが駆動中の自身の回路を加熱することになる。これにより、回路の耐久性や、駆動特性の変化、誤動作等が課題となる。

上記課題を解決するために本願発明は以下の構成を有する。すなわち、素子基板であって、記録を行うための液体に熱を供給する複数の発熱素子と、前記複数の発熱素子それぞれに対応し、前記発熱素子を駆動する複数の駆動回路と、を備え、前記複数の発熱素子と前記複数の駆動回路は、前記素子基板にて積層して配置され、前記複数の発熱素子のうちの第１の発熱素子は、前記複数の発熱素子のうちの第２の発熱素子に対応する第２の駆動回路の少なくとも一部と重なるように配置される。

本発明により、回路の耐久性、動作信頼性を保ちつつ、記録ヘッド基板のシュリンクおよびノズルの高密度化を実現することが可能となる。

本願発明に係るインクジェット記録装置の構成例を示す外観斜視図。 本願発明に係るインクジェット記録装置の制御構成の例を示す図。 記録ヘッド基板、記録ヘッドの外観概要を示す図。 第１の実施形態に係る記録ヘッド基板の回路図。 記録ヘッド基板の比較例を示す回路図。 第１の実施形態に係る記録ヘッド基板の回路レイアウトを示す図。 記録ヘッド基板の回路レイアウトの比較例を示す図。 記録ヘッド基板の回路レイアウトの比較例を示す図。 第１の実施形態に係る駆動タイミングチャート。 第１の実施形態に係る記録ヘッド基板のヒータ周辺の断面を示す図。 本願発明に係る記録ヘッド基板のヒータ周辺のレイアウトを示す図。 第２の実施形態に係る記録ヘッド基板の回路レイアウトを示す図。 第３の実施形態に係る記録ヘッド基板の回路レイアウトを示す図。

以下添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について、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。

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の素子基板（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差し示すものである。

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。

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。

［記録装置の概要説明］
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ヘッド（以下、記録ヘッド）を用いて記録を行う記録装置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）１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うインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）１００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１００から記録媒体Ｐにインクを吐出することで記録を行う。

記録装置１のキャリッジ２には記録ヘッド１００を搭載するのみならず、記録ヘッド１００に供給するインクを貯留するインクタンク６を装着する。インクタンク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。

本願発明に係る記録ヘッド１００は、熱エネルギー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。なお、記録装置は、上述したシリアルタイプの記録装置に限定するものではなく、記録媒体の幅方向に吐出口を配列した記録ヘッド（ラインヘッド）を記録媒体の搬送方向に配置するいわゆるフルラインタイプの記録装置にも適用できる。

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１０は、ＭＰＵ１１、ＲＯＭ１２、特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）１３、ＲＡＭ１４、システムバス１５、Ａ／Ｄ変換器１６などで構成される。ＲＯＭ１２は各種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。ＡＳＩＣ１３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１００の制御のための制御信号を生成する。ＲＡＭ１４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１５は、ＭＰＵ１１、ＡＳＩＣ１３、ＲＡＭ１４を相互に接続してデータの授受を行う。Ａ／Ｄ変換器１６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ＭＰＵ１１に供給する。

また、図２において、ホスト装置４１は画像データの供給源となるＰＣなどの外部の情報処理装置である。ホスト装置４１と記録装置１との間ではインタフェース（Ｉ／Ｆ）４２を介して画像データ、コマンド、ステータス等をパケット通信により送受信する。なお、インタフェース４２としてＵＳＢインタフェースをネットワークインタフェースとは別にさらに備え、ホストからシリアル転送されるビットデータやラスタデータを受信できるようにしてもよい。

スイッチ群２０は、電源スイッチ２１、プリントスイッチ２２、回復スイッチ２３などから構成される。

センサ群３０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３１、温度センサ３２等から構成される。この他にもインク残量を検出するフォトセンサが設けられる。

キャリッジモータドライバ４３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である。搬送モータドライバ４４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。

ＡＳＩＣ１３は、記録ヘッド１００による記録走査の際に、ＲＡＭ１４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発熱素子（インク吐出用のヒータ）を駆動するためのデータを転送する。加えて、この記録装置には、ユーザインタフェースとしてＬＣＤやＬＥＤで構成される表示部が備えられる。

次に、以上の構成の記録装置に記録ヘッドとして用いられる液体吐出ヘッドを構成する記録ヘッド基板（素子基板）の実施形態について説明する。図３（ａ）は、記録ヘッド基板１００１の外観概要を示す。記録ヘッド基板１００１は、インクタンク６からのインク供給口１３０、電源／信号ＰＡＤ１００２を備える。図３（ｂ）は、記録ヘッド１００の外観概要を示す図である。上述したように、インクタンク６が装着可能であり、これからインクの供給を受ける。そして、記録ヘッド１００は、記録ヘッド基板１００１が設けられる。

＜第１の実施形態＞
［回路構成例］
図４は、本実施形態に係る回路構成を示す図である。図５は、本願発明の回路構成との比較対象とする例を示す図である。図４と図５との差異は、ヒータ１０１とドライバトランジスタ１０２の配線接続を隣接で交差させている点である。

図６は、本実施形態に係る記録ヘッド基板のヒータ周りを拡大して説明するための図である。図７、８は、本願発明のヒータ周りとの比較対象とする例を示す図である。本実施形態において、記録ヘッド基板１００１は、複数の回路ブロックからなるグループを複数備える。本実施形態では、１つのグループが８つの回路ブロックから構成されるものとするがこれに限定するものではない。１のブロックは、ヒータ１０１、ドライバトランジスタ１０２、および前段回路１０３を含んで構成される。また、前段回路１０３は、制御信号に基づいて、対応するドライバトランジスタ１０２を駆動させるための駆動信号を出力する制御回路である。前段回路１０３は、ＡＮＤ回路１０８、および昇圧回路１０９を含んで構成される。

図６〜図８において、ハッチングしてあるパターンはヒータ駆動（ブロック１）時に動作している部位を示す。各グループにおいて、同一の番号が付された部位は、同時に動作するものとする。ここで、図６〜図８における、熱の影響と記録ヘッド基板のレイアウト面積について説明する。図６に示すように、本実施形態ではヒータ１０１がドライバトランジスタ１０２上に配置されているため、レイアウト面積を小さくすることができる。一方で比較例である図７では、ヒータ１０１は、ドライバトランジスタ１０２の上に配置されていないため、ドライバトランジスタ１０２がヒータ１０１からの熱の影響を受けにくいが、レイアウト面積は大きくなる。図８では、ヒータ１０１は、図６と同様に、ドライバトランジスタ１０２上に配置されているため、レイアウト面積は削減されるが、ドライバトランジスタ１０２がヒータ１０１からの熱の影響を受けることとなる。一方、本実施形態では、図６に示すように、ブロック１のヒータ１０１が駆動している間、駆動していないブロック２のヒータ１０１の下に配置されたドライバトランジスタ１０２が駆動される。すなわち、このとき、このブロック１のヒータ１０１の直下のドライバトランジスタ１０２は、駆動されない。つまり、レイアウト面積を削減しつつ、ドライバトランジスタ１０２はヒータ１０１からの熱の影響を受けずに駆動することが可能となる。

［動作タイミング］
本実施形態に係る動作タイミングを、図４、図９を用いて説明する。図９は、本実施形態に係る動作タイミングチャートである。ヒータ１０１は時分割駆動を行っており、本実施形態に係る記録ヘッド基板１００１、および、比較例に係る記録ヘッド基板では、１のグループに含まれる８つのヒータに対応し、８時分割で順次ヒータを選択駆動する構成であるとする。ＣＬＫ１１０は、クロックを示す。ＤＡＴＡ１１１は、データ信号を示す。ＬＴ１１２は、ラッチ信号を示す。また、ブロック選択信号１１４は、８つのヒータに対応して、ＢＥ１〜ＢＥ８からなる。

ヒータ選択は、ブロック選択回路１０５により、ＤＡＴＡ１１１に基づいて行われる。ブロック選択回路１０５において、ＤＡＴＡ１１１は、ＣＬＫ１１０に同期してシフトレジスタ１０６に取り込まれる。そして、ＬＴ１１２がＬｏｗとなるタイミングで、シフトレジスタ１０６に格納されているデータはラッチ回路１０７により保持される。ラッチ回路１０７に保持されたデータは、デコーダ１３１を介して記録データ供給回路１０４へ、ブロック選択信号１１４として出力される。ブロック選択信号１１４は、デコーダ１３１を介し、グループ内の１〜８のブロックの中から１つのブロックを選択する際に用いられる。デコーダ１３１は、ラッチ回路１０７から出力される３ビットの信号を、８ビットの信号に変換する。また、ＤＡＴＡ１１１は、ブロック選択回路１０５のシフトレジスタ１０６を介して、記録データ供給回路１０４へ出力される。

更に、前段回路１０３に含まれるＡＮＤ回路１０８は、ブロック選択信号１１４、記録データ信号１１５、およびヒート駆動期間を規定するＨＥ１１３のＡＮＤを取り、出力信号とする。この出力信号が昇圧回路１０９によって信号電圧振幅が増幅され、駆動信号２０２としてドライバトランジスタ１０２に出力される。ドライバトランジスタ１０２は、駆動信号２０２に基づいて、所望のヒータのスイッチを所望の期間だけＯＮする。これにより、ヒータ電源ＶＨ１２０からヒータ１０１に電流が流れ、ヒータ１０１が発熱し、インクが発泡吐出される。つまり、記録データ信号１１５とブロック選択信号１１４のマトリックスにより、駆動するヒータ１０１は選択され、全８回の駆動により全てのヒータ（ここでは、１のグループに含まれる８つのヒータ）が選択されることが可能となる。上述したように、各グループにおいて同じ番号が示されているヒータ１０１は、同じ動作タイミングにて駆動が可能となる。

図９の例では、グループ内のブロック（ヒータ）の選択順はブロック選択信号１１４のタイミングチャートに示すように、１→４→７→２→５→８→３→６となっている。つまり、隣接ノズル（ヒータ）が駆動されるタイミングが必ず３ブロック以上後になるような順番になっている。その理由は、吐出がなされたノズルの隣接はクロストークの影響を受けインク液室が振動するためである。そこで、隣接ノズルの吐出から一定の期間を空け、クロストークの影響がなくなった状態で動作させることで、安定的に吐出を実行させる。

［ヒータ周りの構成］
図６のヒータ１０１の周りの構成を説明するために、その断面を図１０に示す。図１０において、インクの吐出口４１１の直下にヒータ１０１が位置し、更にその直下にドライバトランジスタ１０２が位置している。つまり、ヒータ１０１とドライバトランジスタ１０２とは積層する（重なる）ように配置されている。Ｓｉ基板４０１上にドライバトランジスタ１０２が設けられる。ドライバトランジスタ１０２は各端子が、ソースジャンクション４２１、ドレインジャンクション４２２、ゲート４０４と電気的に接続される。また、Ｓｉ基板４０１上には、Ｆｉｅｌｄ酸化膜４０２が設けられ、その上にＳｉＯ絶縁膜４０６が設けられる。ＳｉＯ絶縁膜４０６上にはヒータ膜４０７が設けられる。ヒータ膜４０７は、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等の一般的な平坦化手段を用いられた平坦なＳｉＯ絶縁膜４０６上に成膜される。ヒータ膜４０７の上には、ヒータ膜４０７に電気を流すための対の電極であるＡｌ配線４０５が設けられる。ヒータ膜４０７とＡｌ配線４０５の上には、ＳｉＮ保護膜４０８が成膜され、また、ＳｉＮ保護膜４０８の上には、耐キャビテーション膜４０９が成膜される。インク供給口１３０から供給されたインクは、ヒータ１０１上部に設けられた吐出口４１１から吐出される。ヒータ１０１は、直下のドライバトランジスタ１０２と電気的に接続されていない。なお、ヒータ膜４０７のうちの発熱部と積層方向において重なり、インクに接する部分をヒータ１０１と称する。本実施形態では、ヒータ膜４０７のうちの対の電極であるＡｌ配線４０５の間に位置する部分と積層方向において重なり、インクに接する部分がヒータ１０１である。

図９に、ヒータ直下温度３０１として、駆動信号２０１によるヒータ１０１の駆動に応じた、その直下のドライバトランジスタ１０２の温度の変化を示す。本実施形態では、ドライバトランジスタ１０２がヒータ１０１によって加熱され、その上昇した温度が常温まで降下するのに、２ブロック分の期間を要するものとする。本実施形態の構成では、ヒータ１０１の直下のドライバトランジスタ１０２は隣接ヒータに接続されている。つまり、ヒータ１０１の熱の影響を受けている直下のドライバトランジスタ１０２は非駆動状態にある。そして、ヒータ１０１からの熱により加熱されたドライバトランジスタ１０２が駆動されるタイミングは、駆動信号２０２で示した３ブロック後のタイミングとなる。従って、本実施形態に係るドライバトランジスタ１０２は、駆動タイミングにおいて、直上のヒータ１０１からの熱の影響は受けていない状態となる。

前述したように、インクのクロストークの影響を考慮した駆動順においては、隣接ヒータが同時に駆動されることも連続的に駆動されることもない。駆動されるのは３ブロック以上後になるため、ドライバトランジスタ１０２は充分に放熱し、常温に戻った状態で駆動することとなる。このように本実施形態に係る構成では、インクのクロストークの影響を考慮した駆動順序とよく連動し、常に常温で回路動作することが可能となる。

なお、ドライバトランジスタ１０２が熱の影響を受けていないタイミングであれば、クロストークと連動した駆動順でなくてもよい。また、必ずしも隣接ヒータからの熱の影響により上昇した温度が常温に戻るまで駆動を制限する必要はなく、上昇した温度のピークを避けつつ、許容できる温度まで下がったタイミングでドライバトランジスタを駆動させるようにしてもよい。

図１１は、ヒータ１０１とドライバトランジスタ１０２の配置平面図を示す。ヒータ１０１Ａはドライバトランジスタ１０２Ａにより駆動され、ヒータ１０１Ｂはドライバトランジスタ１０２Ｂにより駆動される。ドライバトランジスタ１０２Ａは、ゲート４０４ＡによりそのＯＮ／ＯＦＦがスイッチングされる。上述したように、ヒータ１０１Ａの駆動タイミングにおける直接的な熱の影響を考慮すると、ヒータ１０１Ａとドライバトランジスタ１０２Ａは離れて配置されていることが望ましい。特に、ゲート４０４Ａ、４０４Ｂはトランジスタの特性を決める重要な部分であるため、ヒータ１０１Ａの直下にはヒータ電流が流れるゲート４０４Ａが配置されていないことが必要である。また、ドライバトランジスタ１０２Ａ、１０２Ｂの電極となるソースジャンクション４２１も熱により抵抗が上昇する。したがって、ドライバトランジスタ１０２Ａが動作する際にヒータ１０１Ａからの熱の影響を受けないよう、ソースジャンクション４２１の直上にヒータ１０１Ａが配置されていないことが望ましい。

よって、上記を考慮した構成であれば、ヒータ１０１直下のドライバトランジスタ１０２は隣接ヒータのものでなくてもよい。図６では、ヒータとドライバトランジスタとが重なる配置において、隣接するヒータが入れ替わるように配置されているが、このような組み合わせに限定するものではない。図１１に示す、１つのドライバトランジスタの範囲を、１セグメントとすると、例えば、駆動するヒータ１０１Ａとドライバトランジスタ１０２Ａが２セグメント以上離れていれば、駆動タイミングにおける直接的な熱の影響はより受けにくい。ただし、インクのクロストークを回避した駆動順と放熱期間が連動しなくなる可能性がある。前述したように、図９で示したブロックの駆動順が１→４→７→２→５→８→３→６の場合、隣接セグメントにドライバトランジスタを配置した場合は、加熱されてから３ブロック後にドライバトランジスタ１０２Ａを駆動することになる。この場合に、３セグメント離した位置にドライバトランジスタ１０２Ａを配置していると、加熱された次のブロックでドライバトランジスタ１０２Ａを駆動することになってしまい、充分な放熱期間が取れない。

一方、４セグメント離した位置にドライバトランジスタ１０２Ａを配置した場合、加熱から４ブロック後にドライバトランジスタ１０２Ａが駆動されることになる。これにより、隣接セグメントに配置した場合よりも放熱期間が充分に取れる。このようにドライバトランジスタ１０２とヒータ１０１を２セグメント以上離して配置する場合は、放熱期間とクロストークの両方を考慮したブロック駆動順で駆動する必要がある。

図１１に示す構成において、ヒータ１０１とドライバトランジスタ１０２の領域が完全に重なっているが、それらの一部だけが重なるように配置されていても図８に示した比較例に対してはレイアウト面積のシュリンク効果が得られる。その場合、完全に重なっている構成に比較して、ヒータ１０１からの熱がドライバトランジスタ１０２へ与える熱影響は軽減される。

なお、第１の発熱素子としてのヒータ１０１Ａと、これとは異なるブロックであるヒータ１０１Ｂ（第２の発熱素子）を駆動する第２の駆動回路の少なくとも一部と、が重なって配置されていればよい。このような構成であれば、ヒータ１０１Ａを駆動するための第１の駆動回路がヒータ１０１Ａの全体と重なって配置されることはない。また、ヒータ１０１Ａと第２の駆動回路の少なくとも一部とが重なって配置されていれば、ヒータ１０１Ａの一部とこれを駆動するための第１の駆動回路の一部とが重なって配置されていてもよい。このような構成であっても、図８に示したようなヒータ１０１の全体とこれに対応するドライバトランジスタ１０２の一部とが重なって配置された構成と比べて、ヒータ１０１で発生した熱が対応する駆動回路に伝わることを抑制できるためである。

以上、回路の耐久および動作信頼性を確保しつつ、ヒータ直下に回路を配置することが可能となり、低コストと高画質を実現することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
本願発明に係る第２の実施形態として、インク供給口５０１が各ヒータ（ノズル）に対して対称に配置されている構成について述べる。図１２は、本実施形態に係る記録ヘッド基板の回路レイアウトを示す。インク供給口５０１がヒータ１０１に対し対称に配置されているため、インク供給口５０１からヒータ１０１へインクを流す流路もヒータ１０１に対して対称に構成される。図１０に示す例では、インク供給口１３０からヒータ１０１へのインクの供給は一方向から行われていた。一方、本実施形態では、ヒータ１０１を挟むようにインク供給口５０１が配置されることにより、各ヒータに対し、２の方向からインクの供給を行うことができる。これにより、印刷物におけるヨレが生じにくく、安定的なインク吐出が可能となる。図１２の回路構成については第１の実施形態に説明した図４と同じ構成であるため、説明は省略する。

第１の実施形態にて説明した図６と同様に、ヒータ１０１の直下に、隣接するヒータに対応するドライバトランジスタ１０２が配置されている。ここで、本実施形態では、ヒータ１０１に対してインク供給口５０１を対称に配置するため、ドライバトランジスタ１０２の中心部直上にヒータ１０１が配置される。そのため、ドライバトランジスタは、図６の構成に比べて、より直上に配置されたヒータの熱の影響を受けやすい。しかしながら、本願発明により、ヒータ１０１直下に、隣接するヒータに対応するドライバトランジスタ１０２を配置することで、重なるドライバトランジスタとヒータとの動作タイミングに差異を生じさせることができる。これにより、ドライバトランジスタが動作するタイミングでの、ヒータからの熱による影響を抑える効果がより大きいものとなる。

なお、第１の実施形態にて述べたように、ヒータ直下のドライバトランジスタは隣接ヒータに対応するドライバトランジスタでなくてもよい。ドライバトランジスタが常温で駆動可能な条件であれば、離れたヒータを駆動するドライバトランジスタが配置されてもよい。

なお、インク供給口５０１の配置に関しては、インク供給口５０１がヒータ１０１に対して対称に配置された構成に限らず、ヒータ１０１の列の両側にそれぞれインク供給口５０１の列が配置された構成であってもよい。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では、第２の実施形態と同様、インク供給口５０１が各ヒータ（ノズル）に対して対称に配置されており、さらにヒータ１０１直下に前段回路１０３が配置されている構成について述べる。図１３は、本実施形態に係る記録ヘッド基板の回路レイアウトを示す。回路構成については第１、第２の実施形態と同じであるため、説明は省略する。ここで、ヒータ１０１直下に配置される前段回路は、隣接ヒータに対応する前段回路１０３となる。

前段回路１０３は、ドライバトランジスタ１０２と同様に、ヒータ１０１と１：１で対応し、同じタイミングで動作する。そのため、第１、第２の実施形態と同様、ヒータ１０１からの熱により加熱されるタイミングでは直下の前段回路１０３は非駆動状態となる。そして、前段回路１０３は、ヒータ１０１からの熱により上昇した温度が充分に放熱したタイミングで駆動することが可能となる。

第２、第３の実施形態いずれにおいても、ヒータ１０１とインク供給口５０１の距離は、ヒータ１０１下の回路のレイアウト面積によって左右される。図１３に示すように、ドライバトランジスタ１０２と前段回路１０３を比較すると前段回路１０３の方が、レイアウト面積が小さい傾向がある。よって、第２の実施形態の構成（図１２）よりも、本実施形態に係る構成の方が、ヒータ１０１（吐出口）とインク供給口５０１の距離を縮める（短くする）ことが可能となる。そのため、本実施形態は、第２の実施形態と比較して、インク吐出周波数を向上させることが可能である。

第１の実施形態にて図１１を用いて説明したように、ヒータ１０１とそのヒータを駆動するための前段回路１０３は、駆動タイミングにおける直接的な熱の影響を考えると離れて配置されていることが望ましい。熱の影響を受ける部位は、具体的には、前段回路１０３のゲート、ソースジャンクション、ドレインジャンクション部分である。したがって、動作時において、ヒータ１０１からの熱の影響を受けないように構成できれば、ヒータ１０１直下に配置される前段回路１０３は隣接ヒータのものでなくてもよい。例えば、１つの前段回路１０３の範囲を、１セグメントとすると、ヒータ１０１と対応する前段回路１０３を２セグメント以上離して配置してもよい。ただし、その場合はクロストークと連動した駆動順と放熱が連動しなくなる駆動パターンがあるため、第１の実施形態において前述したように、放熱とクロストークの両方を考慮したブロック順で駆動する必要がある。

１０１…ヒータ１０１、１０２…ドライバトランジスタ、１０３…前段回路、１０４…記録データ供給回路、１０５…ブロック選択回路、１０８…ＡＮＤ回路、１０９…昇圧回路

Claims (14)

1. 素子基板であって、
   記録を行うための液体に熱を供給する複数の発熱素子と、
   前記複数の発熱素子それぞれに対応し、前記発熱素子を駆動する複数の駆動回路と、
   を備え、
   前記複数の発熱素子と前記複数の駆動回路は、前記素子基板にて積層して配置され、
   前記複数の発熱素子のうちの第１の発熱素子は、前記複数の発熱素子のうちの第２の発熱素子に対応する第２の駆動回路の少なくとも一部と重なるように配置されることを特徴とする素子基板。
2. 前記第１の発熱素子は、対応する第１の駆動回路とは重ならないように配置されることを特徴とする請求項１に記載の素子基板。
3. 前記第２の発熱素子は、前記第１の発熱素子に対応する第１の駆動回路の少なくとも一部と重なるように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の素子基板。
4. 前記第２の発熱素子は、前記第２の駆動回路とは重ならないように配置されることを特徴とする請求項３に記載の素子基板。
5. 前記第１の発熱素子と前記第２の発熱素子は、隣接して配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の素子基板。
6. 前記第１の発熱素子と前記第２の発熱素子は、同時に駆動されないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の素子基板。
7. 前記複数の駆動回路それぞれは、ドライバトランジスタ、および制御信号に応じて前記ドライバトランジスタを駆動させるための駆動信号を出力する制御回路を含んで構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の素子基板。
8. 前記第１の発熱素子は、前記第２の駆動回路に含まれるドライバトランジスタの少なくとも一部と重なるように配置され、
   前記第２の発熱素子は、前記第１の駆動回路に含まれるドライバトランジスタの少なくとも一部と重なるように配置され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の発熱素子は、前記第２の駆動回路に含まれる制御回路の少なくとも一部と重なるように配置され、
   前記第２の発熱素子は、前記第１の駆動回路に含まれる制御回路の少なくとも一部と重なるように配置されることを特徴とする請求項７に記載の素子基板。
10. 前記第１の駆動回路が前記第１の発熱素子を駆動するタイミングは、前記第２の発熱素子が駆動した際に発生した熱により上昇した前記第１の駆動回路の温度がピークとなるタイミングを避けるように、制御されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の素子基板。
11. 前記複数の発熱素子それぞれを挟むように前記液体の供給口が設けられ、前記複数の発熱素子それぞれに対応した前記液体の吐出口に対し、２の方向から前記液体が供給されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の素子基板。
12. 前記液体の供給口から前記複数の発熱素子それぞれに対応した吐出口までの距離が最も短くなるように、前記複数の発熱素子それぞれは、前記複数の駆動回路を構成する部位のうちのいずれかと重ねて配置されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の素子基板。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の素子基板を１または複数備える記録ヘッド。
14. 請求項１３に記載の記録ヘッドを１または複数備える記録装置。

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