JP4886187B2 - インクジェット記録ヘッド用基板および該基板を用いるインクジェット記録ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体の被記録面に対してインクを吐出し、記録動作を行うインクジェット記録ヘッド用基板および該基板を用いるインクジェット記録ヘッドに関する。例えば本発明は、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素子が配列された基板の表面とは反対側の面（裏面）から貫通して前記素子上にインクを導く長溝状の複数のインク供給口を持ち、前記素子の駆動に応じて基板の面に対し垂直方向にインクを吐出するインクジェット記録用ヘッドに適用して好適なものである。

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に適用されるインクジェット記録ヘッドには、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部（ヒータとも称される）を用い、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、発熱部および配線等を高密度に多数配置したインクジェット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、インクジェット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。

かかる熱エネルギを利用するタイプのインクジェット記録ヘッドの一形態として、発熱部が配列された基板の主平面に対して垂直な方向にインクを吐出させるもの（サイドシュータと称される）がある。この形態のインクジェット記録ヘッドでは、一般に吐出に供されるインクの供給を上記主平面の裏面側から、基板を貫通するインク供給口を介して行われる。

図１および図２はこのようなサイドシュータ型のインクジェット記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドともいう）の一従来例を示し、図１は吐出口等を形成する部材を一部破断して基板の一部を示す斜視図、図２は記録ヘッドの基板上の主平面に配された配線等を示す平面図である。

この型の記録ヘッドは、図１に示すように、基板を貫通するインク供給口８０３を挟んだ両側において千鳥状に配置された複数の発熱部８０２が基板８０５の主平面上に設けられる。また、これらの複数の発熱部８０２のそれぞれに対応したインクを吐出するためのインク吐出口８０１やインク流路８０４を形成するための部材が基板８０５上に配置されている。図２に示す基板８０５上には、複数の発熱部８０２のそれぞれを記録データに応じて選択的に駆動することでインク吐出を行わせるために、電源側に接続される電源共通配線９０２ａおよび９０２ｂ、複数の発熱部８０２、各発熱部８０２に通電を行うための発熱部配線９１０、トランジスタ等の駆動素子を含む駆動回路（図中ハッチングされている部分で、発熱部およびこれに関連した配線層の下層として基板に形成されている）、グランド（ＧＮＤ）側の共通配線９０４ａおよび９０４ｂ等の配線もしくは回路が設けられている。そして、電源側およびＧＮＤ側の各共通配線は電極パッド９０３を介して基板外と電気的接続を行うことができる。なお、図では発熱部、電極配線および駆動素子を形成するための層に関連して配置される所要の層間絶縁膜やインクからの保護を行うための保護膜などの図示は省略されている。

以上の構成を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、インクは各吐出口８０１の近傍でメニスカスを形成して保持され、この状態で発熱部８０２を記録データに応じて選択的に駆動させることにより、その発生する熱エネルギを利用して熱作用面上のインクを急激に加熱沸騰させ、その際に発生する気泡の圧力によってインクを吐出することができる。

ところで、インク吐出のために発熱部に投入される電気エネルギもしくは電力はその吐出を左右する重要なファクタの一つである。すなわち、投入される電気エネルギが変化すると、それに応じて発泡現象も変化し良好な吐出を行えないことがある。例えば、投入された駆動エネルギが小さい場合には、エネルギ不足によりインクの沸騰現象が不安定になり易く、好ましい膜沸騰が生じなくなることでインクの吐出速度や吐出方向の変動、さらには吐出量の変動を招き、これらに起因して記録画像の画質劣化を招く場合がある。また、逆に投入された駆動エネルギが高い場合には、過剰な熱エネルギにより電気熱変換体に機械的なストレスを与えたり、膜質に変化を生じさせたりしてしまい、これらによっても上述のような吐出不良を引き起こしたり、甚だしい場合には記録ヘッドを破損させたりしてしまうこともある。このため、複数の発熱部それぞれに実質的に一定の適切な量のエネルギが投入され、また、複数の発熱部について投入されるエネルギが実質的に均一であることが望ましい。

一方、各発熱部に投入されるエネルギが変動する要因として、一つの記録ヘッドで同時に駆動される発熱部の数が変わることによるものも知られている。すなわち、記録データ等に応じて同時駆動される発熱部の数が変化すると、それによって生じる電圧降下が異なり、結果として各発熱部の駆動エネルギが変化するためである。

この問題に対処するものの一つとして、従来、図２に示すように発熱部８０２と電極パッドとの間、および駆動素子と電極パッドとの間の共通配線をいくつかの発熱部および駆動素子の組を単位として複数に分割し、かつ、各共通配線９０２ａ、９０２ｂ、９０４ａ、９０４ｂについて配線抵抗値をほぼ等しくする構成が取られてきた（例えば特許文献１）。この構成によれば、それぞれの単位についてすべての発熱部を駆動する場合と、１つの発熱部を駆動する場合との電圧降下の差を小さくすることができる。さらに、それぞれの単位について１つの発熱部毎の時分割駆動を行い、同時駆動される発熱部数を１つにすることによって、その単位における全部の発熱部を順次駆動する場合と１つの発熱部を駆動する場合との電圧降下の差をなくすことができ、各発熱部に対して常に一定の駆動エネルギを投入することが可能となる。

この構成は、発熱部を駆動する際に生ずる電圧降下のうち、特にすべての発熱部について一括した共通配線を施す場合における、発熱部毎の共通配線の長さが発熱部の位置によって異なってしまうことによる電圧降下を小さくすることを前提とするものである。このため、特許文献１の構成では共通配線の幅をできるだけ大きくしてその配線抵抗を小さくし、その上で、図２に示す幅ＡおよびＢのように、各単位への配線の長さに応じて配線の幅を異ならせることにより配線抵抗を等しくするようにしていた。

特開平１０−４４４１６号公報

しかしながら近年のインクジェット記録装置では、高解像度にして高画質の画像を高速に得るため、１つの基板内に複数のインク供給口を持ち、インク供給口に付随して複数の発熱部を高密度で集積する記録ヘッドを用いるのが主流である。そのため、電源配線端子やＧＮＤ配線端子、パルス信号入力端子およびデータ入力端子の数は増加する一方である。従って、従来のようないくつかの発熱部を単位とした個別配線による接続では、電極パッド数に起因して基板サイズが大幅に増大し、コストアップを招いてしまう。一方では、最近の記録装置には小型化の要望があり、これに伴って記録ヘッド等も小型化される傾向がある。従って、このように記録ヘッドのサイズを安易に大きくできないという制約の下では、従来のような個別配線による接続では基板サイズの小型化が非常に困難な状況となっている。

本発明は、上述した従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、電極パッド数に起因した記録ヘッドのサイズ増大を招くことなく、発熱部ないしは吐出口を高密度実装できるようにすることにある。

そのために、本発明インクジェット記録ヘッド用基板は、複数の記録素子からなる配列を複数と、該配列の一端部側の部位から他端部側の部位まで延在するとともに、前記配列の一端部側の部位を介して電源側電極パッドに接続され、前記配列に属する複数の前記記録素子に接続された電源共通配線を複数と、前記配列の一端部側の部位から他端部側の部位まで延在するとともに、前記配列の他端部側の部位を介してグランド側電極パッドに接続され、前記配列に属する複数の前記記録素子に接続されたグランド共通配線を複数と、を具え、前記電源共通配線の複数および前記グランド共通配線の複数がそれぞれまとめられて前記電源側電極パッドおよび前記グランド側電極パッドに結線され、１つの前記記録素子と前記電源側電極パッドとの間の前記電源共通配線の抵抗値と前記１つの記録素子と前記グランド側電極パッドとの間の前記グランド共通配線の抵抗値との和をＲＬを、前記記録素子の抵抗値をＲＨで除した、ＲＬ／ＲＨが０．０５／（０．９５×ｎ−１）未満となるように、同時に駆動するｎ個の前記記録素子毎に前記電源共通配線および前記グランド共通配線が設けられていることを特徴とする。

また、本発明は、上記インクジェット記録ヘッド用基板を用いてなるインクジェット記録ヘッドに存する。

本発明によれば、配列に含まれる複数の記録素子に関し、電源側電極パッドから各記録素子までの電源共通配線の長さと、各記録素子からグランド側電極パッドまでのグランド共通配線の長さとの和が実質的に等しくなり、共通配線部分の合成配線抵抗を実質的に等しくすることができることから、所要の電圧変動許容範囲で同時駆動され得る記録素子数の制限を大幅に緩和でき、従ってまた電極パッド数を最小限に削減できることになる。これにより、電極パッド数に起因した記録ヘッドのサイズ増大を招くことなく、発熱部ないしは吐出口を高密度実装できるようになる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図３（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る記録ヘッドＨ１００１を適用可能な記録ヘッドカートリッジＨ１０００を示す斜視図である。この記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、記録ヘッドＨ１００１と、同図（ｂ）に示すように記録ヘッドＨ１００１に着脱自在に設けられたインクタンクＨ１９０１，Ｈ１９０２，Ｈ１９０３およびＨ１９０４（以下、特定しない場合は符号Ｈ１９００で参照する）とから構成されている。これらのインクタンクは、例えば、ブラック、シアン、マゼンタおよびイエローの各色のインク（記録液）に対応したものとすることができる。そして記録ヘッドＨ１００１は、インクタンクＨ１９００から供給されるインクを記録情報に応じて吐出口から吐出する。

この記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、インクジェット記録装置本体に載置されているキャリッジ（後述）の位置決め手段および電気的接点によって固定支持されるとともに、キャリッジに対して着脱可能となっている。記録ヘッドＨ１００１は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じさせるための熱エネルギを生成する発熱抵抗体を用いて記録を行うサイドシュータ型の記録ヘッド本体を用いている。

図４は記録ヘッドＨ１００１の分解斜視図である。この図に示すように、記録ヘッドＨ１０００は、概して、記録素子ユニットＨ１００２とインク供給ユニット（記録液供給手段）Ｈ１００３とタンクホルダＨ２０００とからなっている。記録素子ユニットＨ１００２のインク連通口とインク供給ユニットＨ１００３のインク連通口とをインクの漏洩が生じることなく連通させるため、それぞれの連通口周辺に圧着するジョイントシール部材Ｈ２３００が介挿され、記録ヘッドユニットＨ１００２の２箇所のビス固定位置Ｈ１２０７を通して、インク供給ユニットＨ１００３のビス止めボス部１５１７にビスＨ２４００を螺着することで固定する。

図５は記録素子ユニットＨ１００２の分解斜視図である。記録素子ユニットＨ１００２は、記録素子基板Ｈ１１００、第１の支持部材である第１のプレートＨ１２００、可撓性の配線部材である電気配線テープＨ１３００、電気コンタクト基板Ｈ２２００、および記録素子基板の収容部をなす第２の支持部材である第２のプレートＨ１４００で構成されている。

記録素子基板Ｈ１１００は第１のプレートＨ１２００に接着されて固定されている。第１のプレートＨ１２００には開口部を有する第２のプレートＨ１４００が接着されて固定され、さらにこの第２のプレートＨ１４００には電気配線テープＨ１３００が接着されて固定されて、記録素子基板Ｈ１１００に対して位置関係が保持されている。電気配線テープＨ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００にインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、記録素子基板Ｈ１１００に対応する電気配線を持ち、インクジェット記録装置本体からの電気信号を受け取る外部信号入力端子Ｈ１３０１を有する電気コンタクト基板Ｈ２２００と接続している。電気コンタクト基板Ｈ２２００は、インク供給ユニットＨ１１０３に、端子位置決め穴Ｈ１３０９（２ヶ所）により位置決めされ、固定されている。

なお、図示の例では、例えばブラックインク用のものと、シアン、マゼンタおよびイエローのインク用のものとの、２つの記録素子基板Ｈ１１００を有する構成が示されており、前者はブラックインクのインク供給口の両側に発熱部列が配列されたもの、後者はシアン、マゼンタおよびイエローインク用の各インク供給口の両側にそれぞれ発熱部列が配列されたものとなっている。以下では後者の基板についての配線を例示するが、用いるインクの色や種類の数、あるいは１つの記録素子基板上の発熱部の配列はこれに限られない。

図６は本実施形態の主要部をなす記録素子基板Ｈ１１００の構成を示す平面図、図７はこれに配列される発熱部群のうち１つの発熱部周辺の部分Ｐを拡大して示す平面図である。この記録素子基板Ｈ１１００はイエロー、マゼンタおよびシアンの３色に対して各２列ずつの発熱部列を一体に有したものである。以下、この記録素子基板Ｈ１１００上の配線について例示するが、基本的な配線構造はブラックインク用の記録素子基板にも適用可能であることは勿論である。

インクジェット記録用基板Ｈ１１００は、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉの基体Ｈ１１１０の片面に、インクを吐出するために利用される熱エネルギを発生する複数の発熱部１０２の列Ｈ１１０３が設けられ、この発熱部１０２上にインクの吐出口１０５が対向するよう、吐出口形成部材（不図示）が配置される。図１の一般的構成と同様、吐出口１０５は吐出口形成部材に設けたインク流路を介し、基板Ｈ１１１０上に開口するインク供給口Ｈ１１０４に連通している。インク供給口Ｈ１１０４は吐出口ないし発熱部１０２の配列に対応した範囲にわたる長溝状であり、基板Ｈ１１１０を貫通してその裏面側にも開口している。その裏面側の開口が第１のプレートＨ１２００に形成されたインク連通口Ｈ１２０１に対応し、インク供給を受けるようになっている。

発熱部１０２は、インク供給口Ｈ１１０４を挟んだ両側にそれぞれ１列ずつ、配列ピッチを１／２だけ図の縦方向にずらした千鳥状に配列されている。かかる複数の発熱部１０２は、これらを選択的に駆動するためのスイッチングトランジスタ等の半導体素子でなる駆動素子を含む駆動回路を予め作り込んでおいた基体Ｈ１１１０上に発熱抵抗体層を形成し、さらに各発熱部１０２に対する電極配線（ヒータ配線）１０３を形成するための電極配線層を積層した後に、これらにエッチングを連続的に施して所要のパターニングを行い、さらに電極配線層を部分的に除去してその部分の発熱抵抗体層を露出させることで、形成することができる。

発熱部１０２の一端はヒータ配線１０３の一方の部分１０３Ａを介して電源共通配線Ｈ１１０１に接続される。電極配線１０３Ａは電源共通配線Ｈ１１０１と同じ層として連続するよう形成されていてもよいし、図の破線で示すように、これらを別の層として形成し、スルーホール２０８を介して接続されていてもよい。発熱部１０２の他端はヒータ配線１０３の他方の部分１０３Ｂから例えばスルーホール２０９を介して下層に形成された駆動回路に接続され、さらにそこからＧＮＤ共通配線Ｈ１１０２に接続されている。

ここで、本実施形態では、各インク供給口Ｈ１１０４の長辺に沿って発熱部列Ｈ１１０３が設けられ、この発熱部列Ｈ１１０３の外側に電源共通配線Ｈ１１０１が、さらにその外側にＧＮＤ共通配線Ｈ１１０２が延在している。電源共通配線Ｈ１１０１およびＧＮＤ共通配線Ｈ１１０２は、発熱部列Ｈ１１０３と直交する方向の基板側部の対向縁部に沿ってそれぞれ設けた配線部分Ｈ１１０１ＡおよびＨ１１０２Ａにまとめて結線され、さらにこれらはそれぞれ、上記対向縁部に配列された電極パットＨ１１０５の１つ（Ｈ１１０５Ｖ，Ｈ１１０５Ｇ）に接続されている。

このような配線構造とすることで、１つの発熱部列Ｈ１１０３に含まれるすべての発熱部に関し、電極パッドＨ１１０５Ｖから各発熱部直近までの電源共通配線の長さと、各発熱部の駆動素子直近から電極パッドＨ１１０５までのＧＮＤ共通配線の長さとの和が実質的に等しくなる。つまり、１つの発熱部列Ｈ１１０３に含まれるすべての発熱部について、共通配線部分の合成配線抵抗を実質的に等しくすることができる。

また、電極パッドＨ１１０５は、これら電源共通配線Ｈ１１０１およびＧＮＤ共通配線Ｈ１１０２のほか、各色用の複数の発熱部をそれぞれ記録データに応じて駆動するための駆動データや駆動タイミングを定めるためのデータなどを駆動回路に与えるべく所要の個数が設けられるが、本実施形態では電源共通配線Ｈ１１０１およびＧＮＤ共通配線Ｈ１１０２を電極パッド近傍にて結線させて各１つのパッドに接続しているため、電極パッド数を減らす上で特に有効である。

そして、第１のプレートＨ１２００に固定された記録素子基板Ｈ１１００の電極パッドＨ１１０５上のバンプ（不図示）と、電気配線テープＨ１３００の電極リード（不図示）とを、熱超音波圧着法等により電気接続することで、記録素子基板Ｈ１１００に対して電気信号を印加し、各発熱部を駆動してインク吐出を行わせることが可能となる。

図８は、発熱部１０２の両端に印加される電圧Ｖに対して、吐出口からの吐出速度ｖの観点でインクインクの吐出状態を表した図である。この図から明らかなように、インクの吐出速度ないし吐出状態は印加電圧により変化する。このため、従来は同時駆動される発熱部の単位を定め、その単位に含まれる発熱部の両端にかかる電圧差が安定した吐出が行われる範囲内に収まるよう、記録素子基板内では各同時駆動単位毎に電源共通配線およびＧＮＤ共通配線を形成し、それぞれ電極パッド近傍まで配線を行う構成としていた。実際に安定したインクの吐出を行える範囲は図８に示す安定領域の範囲であり、一般的に発熱部両端の電圧で±５％の範囲である。

しかし従来は、電源側共通配線の長さとＧＮＤ側共通配線の長さとの合計が発熱部の位置によって異なり、発熱部ごとの共通配線部分の合成配線抵抗が発熱部の位置によって異なっている。また発熱部の抵抗値のばらつきや発熱抵抗体の耐久性なども考慮すると、上記電圧変動を５％程度の範囲に抑えるためには同時駆動される発熱部数が著しく制限されてしまっていた。

これに対し、本実施形態では、１つの発熱部列Ｈ１１０３に含まれるすべての発熱部について、共通配線部分の合成配線抵抗を実質的に等しくすることができることから、同時駆動可能な、すなわち共通して電源側およびＧＮＤ側に配線される発熱部数の制限を大幅に緩和できることになる。

図９は電源共通配線およびＧＮＤ共通配線（以下、これらを総称して「共通配線」ともいう）と、発熱部１０２と、その一端に接続されて記録データの有無に応じた通電の有無のスイッチングを行う駆動素子Ｈ１１０７との等価回路図である。ここで、発熱部１０２と駆動素子Ｈ１１０７（以下、これらをまとめて言うときは「記録素子」とする）の抵抗の和をＲＨとする。また、図６の配線構造では、共通配線部分の合成抵抗値であるＲＬは、電極パッドＨ１１０５Ｖから発熱部１０２直近までの電源配線の抵抗値ＲＬｖと、電極パッドＨ１１０５Ｇから発熱部１０２に対応した駆動素子１０７直近までのＧＮＤ配線の抵抗値ＲＬｇとの和であり、これは同じ列に属するすべての発熱部について実質的に等しい。

従って、１個の記録素子を駆動する場合の系の合成抵抗はＲＬ＋ＲＨとなり、ｎ個の記録素子を駆動する場合の系の合成抵抗はＲＬ＋ＲＨ／ｎとなるので、１個の記録素子のみを駆動したときの記録素子両端にかかる電圧は
Ｖｈ（１）＝Ｖｏｐ×ＲＨ／（ＲＬ＋ＲＨ） （式１）
ｎ個の記録素子を駆動したときのｎ個の記録素子両端部分にかかる電圧は
Ｖｈ（ｎ）＝Ｖｏｐ×（ＲＨ／ｎ）／（ＲＬ＋ＲＨ／ｎ） （式２）
となる。

ここで、基板内で許容される電圧変動をｒとし、１個のみ駆動している場合に対する電圧変動をｒ未満に収めるべきであるとすると、
Ｖｏｐ×ＲＨ／（ＲＬ＋ＲＨ）−Ｖｏｐ×（ＲＨ／ｎ）／（ＲＬ＋ＲＨ／ｎ）
＜ｒ×Ｖｏｐ×ＲＨ／（ＲＬ＋ＲＨ） （式３）
となる。この式から、ＲＬとＲＨとの比を求めると、
ＲＬ／ＲＨ＜ｒ／（ｎ−ｎ×ｒ−１） （式４）
が求められる。ここで、ｒ＝５％とすれば、抵抗値比は、
ＲＬ／ＲＨ＜０．０５／（０．９５×ｎ−１） （式５）
となる。

以下で、実際に数値を代入した例を示す。
例えば、一対の共通配線に対応する１６個の記録素子のうち、同時に８個が駆動できるようにし、変動割合を５％とすると、式５のｎに８を代入してＲＬ／ＲＨを求める。すると、記録素子の抵抗値ＲＨに対する共通配線の抵抗値ＲＬは０．００７６以下に収めればよいことになる。ここで、記録素子の抵抗値を４００Ωとすると、共通配線の抵抗値は３．００Ω以下となる。

実際の共通配線の抵抗値は共通配線部分の厚さ、幅および電極パッドから記録素子までの長さの最大値により決まる。例えば片側６００ｄｐｉのヒータピッチで２５６個の記録素子を持ち、現状の駆動素子やロジック回路がある幅のなかでＡｌ配線を行う場合、０．４μｍ以上の配線厚さを用いれば上述の式１の関係を満たすことができる。また、５１２個の記録素子を持つとすると、同じ周波数で駆動するためには、一対の共通配線あたり１６個の記録素子を駆動するため、共通配線の抵抗値は１．３９Ω以下となり、共通配線の厚さは１．５μｍ以上となる。

本例の場合、共通配線部分の合成抵抗値は同じ列に属するすべての発熱部について実質的に等しいため、同じ列に属するすべての発熱部について上記抵抗値規定が満たされ得る。また、同色さらには多色に係る他の発熱部列に属する発熱部に対しても同様の構成が採られていることから、上記抵抗値規定が満たされ得る。従って、図６に示した通り、電源側およびグランド側のそれぞれについて電極パッド数を最小個数（１個）とすることができる。

以上の実施形態では、すべてのインク供給口に配設される共通配線をそれぞれ１つの電極パッドに集約させたが、しかし実際上、配線部分の公差等によってＲＬが電極パッドＨ１１０５と発熱部１０２との距離により変化する場合には、上記抵抗値規定を満たすｎを定め、そのｎ個の記録素子のグループ毎に電極パッドに結線することも可能である。いずれにしても、同時駆動され得る発熱部数の制限を従来の配線接続に比して大幅に緩和でき、従ってまた電極パッド数を削減できることになる。

また、図６に示した複数色のインクに対応した基板のように、実装される発熱部列Ｈ１１０３の数が増えてくると、電極パッドから各発熱部列までの距離の差が大きくなってくるが、これに対応して上述の抵抗値規定を満たすために、共通配線（一般にはアルミニウム配線）を厚膜化したり、金にて配線を行ったり、あるいは金などの異なる金属をアルミニウム配線上にメッキにて形成することで、共通配線の低抵抗化を図ることも有効である。これにより、配線の引き回しを変えずにより多くの発熱部を同時駆動することが可能となり、高速に記録に資することが可能となる。また、これに代えて、あるいはこれとともに、発熱抵抗体の抵抗値を上げてもよい。これによれば、発熱部以外での発熱量を減少させ、より熱効率の高いインクジェット記録ヘッド用基板が提供される。

または、図１０に示すように、各発熱部列毎の共通配線幅を異ならせ（ａ＞ｂ＞ｃ）、電極パッドＨ１１０５から遠い発熱部列に対する共通配線の幅を太く、近い発熱部列に対する共通配線の幅を狭くすることで、配線抵抗値を合わせ込むこともできる。

さらに、同時駆動される発熱部数の増加に伴う各発熱部のエネルギばらつきに対しては、定電流素子を用いることにより各発熱部に流れる電流を一定にし、安定的な吐出を実現することも可能である。例えば駆動素子Ｈ１１０７は種々のトランジスタで形成可能であるが、図９に示すようにこれをＭＯＳトランジスタにより構成し、飽和領域で動作させることによって一定電流を流すことが可能となる。

図１１はＭＯＳトランジスタの一般的な特性を示す。例えば、駆動素子Ｈ１１０７のＭＯＳトランジスタを飽和領域で動作させると、この特性により電圧に関係なく一定の電流を維持することが可能である。従って、各発熱部１０２には常に一定の電流が流れるため、抵抗値が使用中に変動しない限り、同時に駆動される数に影響を受けることなく（発熱体の抵抗値）×（一定電流値の２乗）のエネルギーが供給され、エネルギばらつきが生じることはない。このように電流値を設定した基板ないし記録ヘッドに対し、ほぼ一定のエネルギを供給することで安定的な吐出が可能となるようにできるようにために、次に発熱部に通電するための時間を決定する。これには、実際に駆動パルスの幅を徐々に増加させて行き、安定した吐出が得られるパルス幅が得られたときにこれを記録装置ないし記録ヘッド制御手段に設定すればよい。

加えて、上例では基板平面に対して直交する方向にインクを吐出する所謂サイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドおよび該ヘッド用基板に本発明を適用した場合について説明した。しかし本発明は、基板に平行な方向にインク吐出を行う所謂エッジシュータ型のインクジェット記録ヘッドおよび該ヘッド用基板への適用を排除するものではなく、これに対しても有効に適用できるものである。

インクジェット記録ヘッドの一般的構成例を説明するために記録ヘッドの一部を破断して示す模式的斜視図である。 図１の記録ヘッドに用いられる従来の基板構成を説明するための模式的平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る記録ヘッドを適用可能な記録ヘッドカートリッジを示す斜視図である。 図３の記録ヘッドの分解斜視図である。 図３および図４の記録ヘッドの構成要素である記録素子ユニットの分解斜視図である。 本発明の実施形態に係り、図５の記録素子ユニットに用いた記録素子基板の構成を示す模式的平面図である。 図６の一部を拡大して示す模式的平面図である。 基板に形成される発熱部に印加される電圧と、記録ヘッドのインク吐出口から吐出されるインクの吐出速度との関係を示すグラフを表す図である。 基板上の配線および記録素子の等価回路図である。 本発明の他の実施形態に係る記録素子基板の構成を示す模式的平面図である。 本発明の記録素子基板に駆動素子として適用可能なＭＯＳトランジスタの一般的な電圧−電流特性を示す図である。

符号の説明

１０２、８０２ 発熱部
１０５、８０１ インク吐出口
８０３、Ｈ１１０４ インク供給口
８０４ インク流路
８０５、Ｈ１１００ 記録素子基板（インクジェット記録ヘッド用基板）
９０２ａ、９０２ｂ、Ｈ１１０１ 電源共通配線
９０３、Ｈ１１０５、Ｈ１１０５Ｖ、Ｈ１１０５Ｇ 電極パッド
９０４ａ、９０４ｂ、Ｈ１１０２ ＧＮＤ共通配線
Ｈ１０００ 記録ヘッドカートリッジ
Ｈ１００１ 記録ヘッド（インクジェット記録ヘッド）
Ｈ１００２ 記録素子ユニット
Ｈ１００３ インク供給ユニット
Ｈ１１０３ 発熱部列
Ｈ１１０７ 駆動素子

Claims (13)

1. 複数の記録素子からなる配列を複数と、
   該配列の一端部側の部位から他端部側の部位まで延在するとともに、前記配列の一端部側の部位を介して電源側電極パッドに接続され、前記配列に属する複数の前記記録素子に接続された電源共通配線を複数と、
   前記配列の一端部側の部位から他端部側の部位まで延在するとともに、前記配列の他端部側の部位を介してグランド側電極パッドに接続され、前記配列に属する複数の前記記録素子に接続されたグランド共通配線を複数と、
   を具え、
   前記電源共通配線の複数および前記グランド共通配線の複数がそれぞれまとめられて前記電源側電極パッドおよび前記グランド側電極パッドに結線され、
   １つの前記記録素子と前記電源側電極パッドとの間の前記電源共通配線の抵抗値と前記１つの記録素子と前記グランド側電極パッドとの間の前記グランド共通配線の抵抗値との和をＲＬを、前記記録素子の抵抗値をＲＨで除した、ＲＬ／ＲＨが０．０５／（０．９５×ｎ−１）未満となるように、同時に駆動するｎ個の前記記録素子毎に前記電源共通配線および前記グランド共通配線が設けられていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板。
2. 前記記録素子は、インクを吐出するために利用されるエネルギとして、通電に応じて熱エネルギを発生する発熱部と、該発熱部を駆動する駆動素子とを含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド用基板。
3. 前記電源側電極パッドおよび前記グランド側電極パッドは、前記配列の方向に位置する基板の対向縁部に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド用基板。
4. 前記基板を貫通し、前記記録素子の配列に沿って開口する長溝状のインク供給口を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド用基板。
5. 前記インク供給口の両側に前記記録素子の配列、前記電源共通配線、および前記グランド共通配線を有することを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド用基板。
6. 前記インク供給口から近い順に、前記記録素子の配列、前記電源共通配線、および前記グランド共通配線が設けられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド用基板。
7. 前記インク供給口、前記記録素子の配列、前記電源共通配線、および前記グランド共通配線のそれぞれが複数設けられていることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド用基板。
8. 前記電源共通配線および前記グランド共通配線は、厚膜化して形成され、または金で形成され、または金メッキを施されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド用基板。
9. 前記複数の電源共通配線のそれぞれ、および前記複数のグランド共通配線のそれぞれは、前記電源側電極パッドおよび前記グランド側電極パッドからの距離に応じて異なる幅をもって形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８に記載のインクジェット記録ヘッド用基板。
10. 同時に駆動される前記記録素子の数の変動によって前記電源共通配線および前記グランド共通配線の電圧降下の差が生じても、前記発熱部に流れる電流が一定となるようにするための手段を設けたことを特徴とする請求項２ないし請求項９のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド用基板。
11. 前記手段はＭＯＳトランジスタで構成された前記駆動素子であり、前記ＭＯＳトランジスタの飽和領域で動作するように制御することで前記発熱部に流れる電流が一定となるようにしたことを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録ヘッド用基板。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド用基板を用いてなることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
13. 前記インクジェット記録ヘッド用基板の前記記録素子が設けられた面に接するように配置され、前記面に垂直な方向にインクを吐出するための吐出口を有する部材を具えていることを特徴とする請求項１２に記載のインクジェット記録ヘッド。

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