JP4989433B2 - ヘッド基板、記録ヘッド、ヘッドカートリッジ、及び記録装置 - Google Patents

Description

本発明はヘッド基板、記録ヘッド、ヘッドカートリッジ、及び記録装置に関する。本発明は、特に、例えば、記録に必要な熱エネルギーを発生する電気熱変換素子とそれを駆動する駆動回路を同一基板上に形成したヘッド基板、そのヘッド基板を用いた記録ヘッド、その記録ヘッドを用いたヘッドカートリッジ、及び記録装置に関する。

従来のインクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドの電気熱変換素子（ヒータ）とその駆動回路は、例えば、特許文献１に示されているように半導体プロセス技術を用いて同一基板上に形成されている。また、インクを供給するためのインク供給口を基板上に設けそれに近接して相対する位置にヒータを配列した形態の基板が既に提案されている。

図１０は従来のインクジェット記録ヘッドに用いられるヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。

図１０において、１００はヒータとヒータを駆動する駆動回路を半導体プロセス技術により一体形成した基板、１０１ａはヒータを複数個配列したヒータアレイである。１０１ｂはヒータに所望の電流を流すか否かのスイッチングを行うドライバトランジスタ（駆動素子）を複数個配列したドライバアレイ（駆動素子アレイ）である。１０２は基板裏面よりインクを供給するためのインク供給口である。また、１０３は記録データを一時的に格納するためのシフトレジスタ（Ｓ／Ｒ）、１０４はシフトレジスタ（Ｓ／Ｒ）１０３に格納された記録データを一括して保持するラッチ回路である。さらに、１０５はヒータアレイ１０１ａとの所望のヒータを同時駆動可能なブロック単位で駆動するために選択するデコーダ、１０６はシフトレジスタ１０３とデコーダ１０５にデジタル信号を入力するためのバッファ回路を含む入力回路ブロックである。またさらに、１０７はシフトレジスタ１０３とデコーダ１０５からヒータアレイ１０１ａとドライバアレイ１０１ｂ中の個々のセグメントを選択する信号を送信する信号線である。

またさらに、１０８は信号線１０７を介して転送されるシフトレジスタ１０３とデコーダ１０５からの出力信号パルスの振幅電圧をドライバトランジスタのゲートに印加する駆動電圧に変換するレベル変換回路を複数個配列した変換回路アレイである。またさらに、１０９は変換回路アレイ１０８に含まれるレベル変換回路の駆動電圧を発生する変換電圧発生回路、１１０は電気信号を基板外部との間で入出力するための接続パッドである。

図１１は図１０に示したヘッド基板に実装される、インクを吐出するためのヒータを駆動するヒータアレイ１０１ａとドライバアレイ１０１ｂとの１セグメント分（１ヒータ分）の等価回路を示す図である。

図１１において、２０１は２つの入力信号の論理積を演算するＡＮＤ回路である。この回路はデコーダ１０５から送られるブロック分割されたヒータ群を選択するためのブロック選択信号とシフトレジスタ１０３に転送されラッチ回路１０４で保持された記録データ信号とを入力する。この演算結果により選択的に各セグメントをオンさせることができる。また、２０２はＡＮＤ回路２０１の出力をバッファするためのインバータ回路、２０３はインバータ回路２０２の電源となるＶＤＤ電源ライン、２０４はインバータ回路２０２の出力をバッファするインバータ回路である。さらに、２０５はヒータに与える電圧を供給するためのＶＨ電源ライン、２０６はヒータ（Ｈｅａｔｅｒ）、２０７はヒータ２０６に電流を供給するか否かのスイッチングを行うスイッチング素子としてのドライバトランジスタである。またさらに、２０８はバッファとして機能するインバータ回路２０４に供給され、ドライバトランジスタ２０７のゲート電圧を供給するための電源となるＶＨＴＭ電源ラインである。

２０９はヒータ２０６に流れた電流が帰還するグラウンド（ＧＮＤＨ）ライン、２１０は複数のインバータ回路２０４により構成され、ＡＮＤ回路２０１の出力パルスの振幅電圧をドライバトランジスタのゲート駆動電圧に変換するレベル変換部である。さらに、２１１はインバータ回路２０２、２０４のＧＮＤ電位となるＶＳＳ電圧ラインである。

また、２２０はドライバトランジスタ２０７を駆動するためのＶＨＴＭ電圧を内部的にＶＨＴ電源ラインの電圧（ＶＨＴ電圧）から変換して発生する変換電圧発生回路１０９の１セグメントに対応した回路（以下、これを変換電圧発生部という）である。

２２３は変換電圧発生部２２０においてＶＨＴＭ電圧のもととなる電圧を供給するＶＨＴ電源ライン、２２２は出力のバッファとなるＭＯＳＦＥＴトランジスタである。２２１ａ、２２１ｂはＭＯＳＦＥＴトランジスタ２２２のゲート電圧を規定するための分圧抵抗、２２５はＭＯＳＦＥＴトランジスタ２２２のソースに付加された負荷抵抗である。

ここで、ＶＨＴＭ電圧はドライバトランジスタ２０７のオン抵抗が十分低くなる電圧にするのが望ましく、その値はＶＤＤ電圧より高く、レベル変換部２１０の素子の耐圧より低く設定されている。さらに言えば、変換電圧発生部２２０はいわゆるソースフォロワ構成をとっているため、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２２２のゲートに一定の基準電圧を印加することで変換電圧（ＶＨＴＭ電圧）の値が規定される。そして、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２２２のゲートに常に一定電圧が印加されていることでドレインソース間に電流が流れても変換電位が変動しづらいような回路構成となっている。

図１２は記録データを一時的に格納するシフトレジスタ１０３の１ビット分とラッチ回路１０４の１ビット分に相当する回路の等価回路図である。

図１２によれば、記録データ（ＤＡＴＡ）がクロック（ＣＬＫ）に同期してシフトレジスタに入力され、その入力された記録データはラッチ信号（ＬＴ）によりラッチされる。また、ヒートイネーブル信号（ＨＥ）が入力されると、そのヒートイネーブル信号がオンとなっている期間、ラッチ回路から記録データ信号が前述したＡＮＤ回路２０１へと出力される。

図１３はシフトレジスタ１０３に記録データを入力しヒータ２０６に電流を供給して駆動するまでの一連の動作を説明するためのタイミングチャートである。

図１３によれば、クロックパッド（不図示）に入力されたクロック（ＣＬＫ）に同期して記録データがデータパッド（不図示）に供給される。シフトレジスタ１０３は記録データを一時的に格納する。そして、ラッチパッド（不図示）に印加されるラッチ信号（ＬＴ）によりラッチ回路１０４が記録データを保持する。その後、所望のブロックに分割されたヒータ群を選択するためのブロック選択信号とラッチ信号（ＬＴ）から出力される記録データ信号との論理積が演算される。そして、その演算結果と電流駆動時間を直接決定するヒートイネーブル信号（ＨＥ）に同期してヒータ電流（ＶＨ電流）が流れる。

この一連の動作を各ブロック毎に繰り返して記録が行なわれる。

図１４は図１０に示したヘッド基板の中の電力供給配線の接続を示す図である。

図１４において、１３０、１３２、１３４、１３６は夫々ヒータに与えるための電圧を供給するための電源パッド（ＶＨ）、１３１、１３３、１３５、１３７は夫々、上記の電源パッドに対応するグランドパッド（ＧＮＤ）である。また、１４０、１４１は夫々、電源パッド（ＶＨ）からの電力を各ブロック毎に独立に供給するために分割された配線と、その電力がグランドパッド（ＧＮＤ）に帰還するための分割された配線とを示している。これらの配線を夫々、ＶＨ電源配線、ＧＮＤ配線と呼ぶ。

ここで、ヘッド基板上に配設されたヒータを含むセグメントはＡ〜Ｐまでの１６のグループに分割されており、各グループに対して独立に電力の供給と帰還が行なわれる構成になっている。これは各グループに接続されたＶＨ電源配線とＧＮＤ配線の配線抵抗を均一にして電力損失を一定の値に保つことを目的に行なわれるもので、各配線は同一の抵抗値を持つようにその幅が調整されている。各グループは異なる時分割駆動のブロックに属するセグメント（ヒータを含む）からなっている。

図１５は図１４に示したヘッド基板の中の電力供給配線の接続を示すレイアウト図である。

図１５において、１７１はヒータ、１７２は一つのヒータに対応したドライバトランジスタであるＭＯＳＦＥＴである。１７５はヒータ１７１と直列に接続されＭＯＳＦＥＴ１７２のドレイン電極、１７６はＭＯＳＦＥＴ１７２のソース電極、１７７はＭＯＳＦＥＴ１７２のゲート電極である。

ここで、各ヒータに対応したセグメントはグループ１７０に分割されており、各グループに対して独立に電流の供給と帰還が行なわれる構成になっている。

また、１８０ａ〜１８１ｃは夫々、各グループに電力を供給するＶＨ電源配線、１８１ａ〜１８１ｃは夫々ＶＨ電源配線から供給された電流が帰還するＧＮＤ配線である。ここで、ＶＨ電源配線１８０ａ〜１８０ｃとＧＮＤ配線１８１ａ〜１８１ｃは夫々、ＶＨ電源とグランドを各グループ毎に独立に供給するために分割された配線となっており、各配線は同一の抵抗値を持つようにその幅が調整されている。

また、図１５ではＶＨ電源配線を説明の簡略化の観点からヒータの上方にレイアウトする構成を示したが、多層配線技術を用いてドライバトランジスタ上に立体的に配線を形成する構成を採用してもよい。
特開平５−１８５５９４号公報

しかしながら、図１４に示したような電力供給配線の接続方式ではチップ（ヘッド基板）の長辺の長さが長くなるにつれて配線長が比例して長くなる。加えて、グループ分割数が多くなると個々のグループに独立に接続された配線の幅が狭くなるため総じて配線抵抗が増大する傾向にある。配線抵抗の増大は本来ヒータで消費されるべき電力を配線部分でもある割合で消費してしまい、いわゆる電力損失が発生する。電力損失を補うために元の電源電圧を上げるとヒータの耐久寿命に悪影響を及ぼすことになるばかりでなく、配線での電力消費に伴なう発熱が記録ヘッド自体の昇温につながりインクの吐出特性に悪影響を及ぼすことになってしまう。

さらに、電力配線の抵抗値を下げるために配線の幅を太くすると、レイアウト効率が悪くなってチップ面積が増大し結果的に記録ヘッドのコストアップにつながってしまう。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、電力供給のための配線抵抗を抑えて電力損失を低減するとともに、レイアウト効率を高め、基板面積の削減を図ることができるヘッド基板を提供することを目的としている。また、そのヘッド基板を用いた記録ヘッド、ヘッドカートリッジ、及び記録装置を提供することも目的としている。

上記目的を達成するために本発明のヘッド基板は、以下のような構成からなる。

即ち、インクジェット記録ヘッドに用いられるヘッド基板であって、前記ヘッド基板の長手方向に沿って配置されたインク供給口と、前記インク供給口の少なくとも一つの側に設けられ、夫々が前記インク供給口から供給されたインクを吐出して記録を行なうための複数の記録素子を備えた複数の記録素子アレイと、前記インク供給口に関し、前記複数の記録素子アレイと同じ側に前記複数の記録素子アレイに隣接して備えられ、前記複数の記録素子アレイを構成する前記複数の記録素子を駆動する複数の駆動素子を備えた複数の駆動素子アレイと、前記ヘッド基板の長手方向に沿って前記複数の駆動素子アレイの間の領域に設けられ、前記複数の記録素子アレイの内、近接した記録素子アレイに備えられる前記複数の記録素子に対して電力を供給するための複数の電源供給パッドと、前記領域に設けられ、前記複数の電源供給パッドに対応した複数のグランドパッドとを有することを特徴とする。

また他の発明によれば、上記構成のヘッド基板を用いた記録ヘッドを備える。

さらに他の発明によれば、上記記録ヘッドとその記録ヘッドに供給するインクを収容したインクタンクとを一体化したヘッドカートリッジを備える。

またさらに他の発明によれば、上記記録ヘッド又はヘッドカートリッジを搭載した記録装置を備える。

従って本発明によれば、隣接する駆動素子アレイの間の領域に電源供給パッドとグランドパッドとを配置し、そこから近接する記録素子アレイに電力を供給する。これにより、それらパッドと記録素子アレイ及び駆動素子アレイ間の配線距離が短くなるので、電力供給のための配線抵抗を抑えられ電力損失を低減することができるという効果がある。また、電力損失によって引き起こされる記録ヘッドの昇温による記録特性の悪化や記録素子の耐久寿命の低下を防ぐことができる。

また、ヘッド基板上の空間を効率的に利用できるので、ヘッド基板の小型化に貢献するという利点がある。これはヘッド基板、記録ヘッドのコスト削減にもつながる。

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。なお、既に説明した部分には同一符号を付し重複説明を省略する。

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。また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を問わず、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。

以下に用いる記録ヘッド用基板（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、その基板上に各素子や配線等が設けられた構成を指し示すものである。

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」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。

＜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、記録装置という）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記録ヘッド３をキャリッジ２に搭載している。キャリッジ２には、キャリッジモータＭ１によって発生する駆動力を伝達機構４より伝え、キャリッジ２を矢印Ａ方向に往復移動させる。記録時には、例えば、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。

また、記録ヘッド３の状態を良好に維持するためにキャリッジ２を回復装置１０の位置まで移動させ、間欠的に記録ヘッド３の吐出回復処理を行う。

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。

さて、キャリッジ２と記録ヘッド３とは、両部材の接合面が適正に接触されて所要の電気的接続を達成維持できるようになっている。記録ヘッド３は、記録データに応じてエネルギーを印加することにより、複数の吐出口からインクを選択的に吐出して記録する。特に、この実施例の記録ヘッド３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、記録ヘッド３には熱エネルギーを発生するために電気熱変換体を備えている。その電気熱変換体に印加される電気エネルギーが熱エネルギーへと変換され、その熱エネルギーをインクに与えることにより生じる膜沸騰による気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利用して、吐出口よりインクを吐出させる。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、記録データ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。

図１に示されているように、キャリッジ２はキャリッジモータＭ１の駆動力を伝達する伝達機構４の駆動ベルト７の一部に連結されており、ガイドシャフト１３に沿って矢印Ａ方向に摺動自在に案内支持されるようになっている。従って、キャリッジ２は、キャリッジモータＭ１の正転及び逆転によってガイドシャフト１３に沿って往復移動する。 また、記録装置１には、記録ヘッド３の吐出口（不図示）が形成された吐出口面に対向してプラテン（不図示）が設けられている。そして、キャリッジモータＭ１の駆動力によって記録ヘッド３を搭載したキャリッジ２が往復移動されると同時に、記録ヘッド３に記録データを与えてインクを吐出することによって、プラテン上に搬送された記録媒体Ｐの全幅にわたって記録が行われる。

＜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６００は、ＭＰＵ６０１、ＲＯＭ６０２、特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３、ＲＡＭ６０４、システムバス６０５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。

また、図２において、６１０は記録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。

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。

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）の記録データ（ＤＡＴＡ）を転送する。

なお、図１に示す構成は、インクカートリッジ６と記録ヘッド３とが分離可能な構成であるが、これらが一体的に形成されて交換可能なヘッドカートリッジを構成しても良い。

図３は、インクタンクと記録ヘッドとが一体化されたヘッドカートリッジＩＪＣの構成を示す外観斜視図である。図３において、点線ＫはインクタンクＩＴと記録ヘッドＩＪＨの境界線である。ヘッドカートリッジＩＪＣにはこれがキャリッジ２に搭載されたときには、キャリッジ２側から供給される電気信号を受け取るための電極（不図示）が設けられており、この電気信号によって、前述のように記録ヘッドＩＪＨが駆動されてインクが吐出される。

なお、図３において、５００はインク吐出口列である。各吐出口はヘッド基板に設けられているインク吐出用のヒータにそれぞれ対応し、ヒータに対向する位置に設けられている。また、インクタンクＩＴにはインクを保持するために繊維質状もしくは多孔質状のインク吸収体が設けられている。

図４は記録ヘッド３に実装されるヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。

図４において、既に、図１０と図１４において説明したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付し、その説明は省略する。ここでは、この実施例に特徴的な構成についてのみ説明する。

図４と、従来例の図１０と図１４とを比較すると分かるように、この実施例では、従来のヘッド基板の複数のドライバアレイ１０１ｂの間隔を広げる。そして、そのドライバアレイと隣接するドライバアレイの領域に電源パッド（ＶＨ）１３０と、その電源パッド（ＶＨ）に対応するグランドパッド（ＧＮＤ）１３１とを設けている。

そして、複数のドライバアレイ１０１ｂの間隔を広げて形成された領域に設けられた電源パッド（ＶＨ）１３０から分割された複数のヒータアレイ１０１ａ′の各グループに電力を独立に供給するための配線１４０を設けている。さらに、グランドパッド（ＧＮＤ）１３１からは隣接するドライバアレイ１０１ｂに対して配線１４１を設けている。

また、従来ではヘッド基板の長手方向に沿って長いヒータアレイ１０１ａが配置されていたが、この実施例に従う矩形状のヘッド基板では、長手方向に沿って複数のグループに分割された複数のヒータアレイ１０１ａ′が配置されている。

図５は図４に示したヘッド基板の配線レイアウトを示す図である。

図５において、既に、図１５において説明したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付し、その説明は省略する。ここでは、この実施例に特徴的な構成についてのみ説明する。

さらに図５において、１８０は各グループ１７０にＶＨ電源を供給するための電源パッド（ＶＨ）１３０からのＶＨ電源配線、１８１は電源パッド（ＶＨ）１３０から供給された電流がグランドパッド（ＧＮＤ）１３１を介して帰還するＧＮＤ配線である。

ここで、図５と図１５とを比較すると分かるように、電源パッド（ＶＨ）１３０とグランドパッド（ＧＮＤ）１３１とが夫々、ある隣接するグループ１７０に含まれるＭＯＳＦＥＴ１７２と、これと隣接するグループ１７０との間の領域に配置されている。このため、ＶＨ電源配線とＧＮＤ配線の長さを短くすることが可能になる。

この実施例では、図５に示すように、隣接するグループ間に一つおきに電源パッド（ＶＨ）１３０とグランドパッド（ＧＮＤ）１３１を配置しており一つの電極の両側のグループに電力を供給する構成をとっている。この場合は各パッドまでの電力配線の抵抗値は同じになる。

以上説明した実施例の構成を採用することにより、隣接するドライバアレイの間に形成される領域に電源パッド（ＶＨ）とグランドパッド（ＧＮＤ）とを配置し、かつそこから隣接するヒータアレイを含むセグメントグループに個別に配線を設けることができる。これにより、電源パッド（ＶＨ）からヒータアレイまで、グランドパッド（ＧＮＤ）からドライバアレイまでの配線長を短くすることが可能になる。

図６は記録ヘッド３に実装されるヘッド基板の別のレイアウト構成を示す図である。

図６において、既に、図４と図１０と図１４において説明したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付し、その説明は省略する。ここでは、図６に特徴的な構成についてのみ説明する。

図６と図４とを比較すると分かるように、図６に示すレイアウト構成は、電源パッド（ＶＨ）とグランドパッド（ＧＮＤ）からの配線の接続形態が図４のそれとは異なる。この構成では隣接するグループ間に電源パッド（ＶＨ）端子１３０とグランドパッド（ＧＮＤ）１３１の両方を配置しており、これらパッドの両側のグループに電力を供給する構成をとっている。この場合も各パッドまでの電力配線の抵抗値は同じになる。

図７は図６に示したヘッド基板の配線レイアウトを示す図である。

図７において、既に、図５と図１５において説明したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付している。

図８は記録ヘッド３に実装されるヘッド基板のさらに別のレイアウト構成を示す図である。図８において、既に、図４と図６と図１０と図１４において説明したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付し、その説明は省略する。

図８と図４とを比較すると分かるように、図８に示すレイアウト構成は、一つのパッドの両側の二つのグループに電力を供給する構成をとっている。この場合、二つのグループに至るまでの配線抵抗値が異なるため、それを合わせるために、例えば、配線の幅を調整するなどが必要になるが、電極を配置する間隔は隣接するブロック間に二つおきで済む。従って、ドライバトランジスタの面積を大きくとりたい場合には有効な構成である。

さらに、図４、図６、及び図８に示した夫々レイアウト構成に貫通電極を用いると電源パッド（ＶＨ）とグランドパッド（ＧＮＤ）に対する電気接続を基板の裏面から行なうことが可能となる。このため、ヘッド基板全体としてレイアウト効率が更に高まり、ヘッド基板を小型化することができる。

図９は貫通電極を用いたヘッド基板の側断面図である。

この例は、ヘッド基板の裏面（反対側）に、例えば、フレキシブルケーブル基板などの外部電極と接続するために貫通電極を用いた構成を図示したものである。この図でも、これまでに説明したのと同じ構成要素には同じ参照番号を付し、その説明は省略する。

図９において、１３１は前述したグランドパッドＧＮＤであり、３００はフレキシブルケーブル基板、３０１は貫通電極、３０２は裏面配線、３０３はフレキシブルケーブル基板３００上の配線である。また、３０４はヘッド基板１００とフレキシブルケーブル基板３００との間に挿入された絶縁部材である。さらに、３０５は裏面配線３０２と配線３０３とを接続するためのバンプ部材である。

ここでは、グランドパッドに対応した貫通電極構成だけを例として説明したが、電源パッドについても同様に貫通電極を用いてヘッド基板の裏面配線に接続しても良い。

このような構成を採用することにより電力供給配線を基板の裏面に接続しそのまま外部電極へ接続することができるため配線抵抗をさらに低下させることが可能になり、本発明の効果をさらに大きくすることができる。

なお、上述の説明ではヒータを含むセグメントのグループを全体で１６個としたがこれに限るものではなく、いかなる数においても本発明の効果は同様に発揮される。

また、上述の説明では、隣接するブロック間に電源パッド（ＶＨ）とグランドパッド（ＧＮＤ）を配置する構成について、３つの例を挙げて説明したが、パッドの配置についてはこれに限るものではない。いかなる数と組合せにおいても本発明の効果は同様に発揮される。

なお、以上の実施例において、記録ヘッドから吐出される液滴はインクであるとして説明し、さらにインクタンクに収容される液体はインクであるとして説明したが、その収容物はインクに限定されるものではない。例えば、記録画像の定着性や耐水性を高めたり、その画像品質を高めたりするために記録媒体に対して吐出される処理液のようなものがインクタンクに収容されていても良い。

以上の実施例は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出のために熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱変換体等）を備え、その熱エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式を用いて記録の高密度化、高精細化が達成できる。

さらに加えて、本発明のインクジェット記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力装置として用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

本発明の代表的な実施の形態であるインクジェット記録装置の構成の概要を示す外観斜視図である。 記録装置の制御回路の構成を示すブロック図である。 インクタンクと記録ヘッドとが一体的に形成されたヘッドカートリッジＩＪＣの構成を示す外観斜視図である。 本発明の実施例に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。 図４に示したヘッド基板の配線レイアウトを示す図である。 本発明の実施例に従うヘッド基板の別のレイアウト構成を示す図である。 図６に示したヘッド基板の配線レイアウトを示す図である。 本発明の実施例に従うヘッド基板のさらに別のレイアウト構成を示す図である。 貫通電極を用いたヘッド基板の側断面図である。 従来例に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。 図１０に示したヘッド基板に実装されるインクを吐出するためのヒータを駆動するヒータアレイ１０１ａとドライバアレイ１０１ｂの１セグメント分の等価回路を示す図である。 記録データを一時的に格納するシフトレジスタ１０３とラッチ回路１０４の１ビット分に相当する回路の等価回路図である。 シフトレジスタ１０３に記録データを入力しヒータ２０６に電流を供給して駆動するまでの一連の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図１０に示したヘッド基板の中の電力供給配線の接続を示す図である。 図１４に示したヘッド基板の中の電力供給配線の接続を示すレイアウト図である。

符号の説明

１ インクジェット記録装置
２ キャリッジ
３ 記録ヘッド
１００ ヘッド基板
１０１ａ ヒータアレイ
１０１ｂ ドライバアレイ
１０２ インク供給口
１０３ シフトレジスタ
６００ コントローラ
６０１ ＭＰＵ
６０２ ＲＯＭ
６０３ ＡＳＩＣ
６０４ ＲＡＭ
６０５ システムバス
６１０ ホスト装置
６１１ インタフェース

Claims (10)

1. インクジェット記録ヘッドに用いられるヘッド基板であって、
   前記ヘッド基板の長手方向に沿って配置されたインク供給口と、
   前記インク供給口の少なくとも一つの側に設けられ、夫々が前記インク供給口から供給されたインクを吐出して記録を行なうための複数の記録素子を備えた複数の記録素子アレイと、
   前記インク供給口に関し、前記複数の記録素子アレイと同じ側に前記複数の記録素子アレイに隣接して備えられ、前記複数の記録素子アレイを構成する前記複数の記録素子を駆動する複数の駆動素子を備えた複数の駆動素子アレイと、
   前記ヘッド基板の長手方向に沿って前記複数の駆動素子アレイの間の領域に設けられ、前記複数の記録素子アレイの内、近接した記録素子アレイに備えられる前記複数の記録素子に対して電力を供給するための複数の電源供給パッドと、
   前記領域に設けられ、前記複数の電源供給パッドに対応した複数のグランドパッドとを有することを特徴とするヘッド基板。
2. 前記複数の電源供給パッドそれぞれは、前記複数の駆動素子アレイにおいて互いに隣り合う２つずつの駆動素子アレイの間の領域の内、１つ置きの領域に配置され、
   前記複数のグランドパッドそれぞれは、前記複数の領域の内、前記複数の電源供給パッドが配置されない１つ置きの領域に配置されることを特徴とする請求項１に記載のヘッド基板。
3. 前記複数の電源供給パッドそれぞれと前記複数のグランドパッドそれぞれとは共に、前記複数の駆動素子アレイにおいて互いに隣り合う２つずつの駆動素子アレイの間に形成される複数の領域の内、１つ置きの領域に配置されることを特徴とする請求項１に記載のヘッド基板。
4. 前記複数の電源供給パッドそれぞれと前記複数のグランドパッドそれぞれとは、前記複数の駆動素子アレイにおいて互いに隣り合う２つずつの駆動素子アレイの間の領域の複数の内、１つ置きの領域にべつべつに配置されることを特徴とする請求項１に記載のヘッド基板。
5. 前記複数の記録素子アレイと前記複数の駆動素子アレイは、前記インク供給口の両側に設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヘッド基板。
6. 前記複数の電源供給パッドと前記複数のグランドパッドとは、前記ヘッド基板を貫通する穴を介して前記複数の記録素子アレイと前記複数の駆動素子アレイとが備えられる面とは反対側の面に設けられた配線に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のヘッド基板。
7. 前記複数の記録素子それぞれは、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電気熱変換素子であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のヘッド基板。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のヘッド基板を用いた記録ヘッド。
9. 請求項８に記載の記録ヘッドと、該記録ヘッドに供給するためのインクを収容したインクタンクとを一体化したヘッドカートリッジ。
10. 請求項８に記載の記録ヘッド又は請求項９に記載のヘッドカートリッジを搭載した記録装置。

Images