JP5230093B2 - 素子基板、記録ヘッド、記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクを吐出する記録素子とこれを駆動するための駆動回路等を有する素子基板及びこれを用いた記録ヘッド、記録装置に関する。

従来から、インクジェット方式に従う記録ヘッドの電気熱変換素子（ヒータ）とその駆動回路は、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（特許文献１参照）。ヒータと駆動回路とが一体形成された素子基板は、様々な配置されたものが開示されている。図３は、その一例であり、電源端子や信号端子のパッド１１０は、素子基板の短辺側に配置されていて、そこから素子基板内部の各回路へアルミニウム（Ａｌ）配線（不図示）で接続されている。

また、ヒータ電流の駆動回路としてＮＭＯＳトランジスタによるパワートランジスタを採用した記録ヘッドがある。この記録ヘッドにおいて、ＮＭＯＳトランジスタのドライバビリティを向上させるために、論理回路の電源電圧（例えば３．３Ｖや５Ｖなど）を昇圧してＮＭＯＳトランジスタのゲートに印加する構成が開示されている（特許文献２参照）。

図６は、従来の、記録素子としてのヒータ、ドライバトランジスタ等を含む１セグメントの等価回路の一例を示す図である。

ヒータ駆動信号は、不図示のシフトレジスタ（Ｓ／Ｒ）やデコーダ等を経て、論理回路の電源電圧ＶＤＤの振幅をもってヒータ選択回路１２０から出力される。このヒータ駆動信号は、レベル変換部１２１において論理回路電源電圧ＶＤＤよりも高い、ドライバ駆動電圧ＶＨＴＭの振幅に昇圧され、ドライバ駆動バッファ１２２を経て、ドライバトランジスタ１２３のゲートに入力する。これは、ドライバトランジスタ１２３のゲートを論理回路の電源電圧よりも高い電圧で駆動することで、ヒータ１２４駆動時のドライバトランジスタ１２３での実効的な抵抗を小さくするためである。なお、ドライバ駆動電圧ＶＨＴＭはプリンタ本体から入力されるヒータ電源電圧ＶＨと同電位の電圧ＶＨＴから、素子基板内部に配置した変換電圧発生部１２５により生成される。

図７は、変換電圧発生部と記録ヘッドの素子基板に設けられた複数セグメントの駆動回路との関係を示す図である。

図７に示すように、Ｍ個のセグメント毎に、レベル変換部、ドライバ駆動バッファ及びドライバトランジスタ１２３とが備えられ、各セグメントは、不図示のヒータ選択回路からの信号を入力する。また、変換電圧発生部１２５は、素子基板内に少なくとも１つ設けられ、駆動回路に、ヒータ電源電圧ＶＨと同電位の電圧ＶＨＴから生成したドライバ駆動電圧ＶＨＴＭを入力する。

図８に、従来から用いられている変換電圧発生部の回路図を示す。

図８の変換電圧発生部１２５は、抵抗１３０および１３１の抵抗比によって設定された所望の電圧を電源供給用のＭＯＳトランジスタ１３２のゲートへ印加するソースフォロア回路によってドライバ駆動電圧ＶＨＴＭを出力する構成である。抵抗１３０、１３１の抵抗値の比と、ヒータ電源電圧ＶＨと同電位の電圧ＶＨＴとにより、ドライバ駆動電圧ＶＨＴＭの電圧値が固定的に決定される。

以上のように、インクジェット記録ヘッド用素子基板の回路は、入力信号の振幅である論理回路の電源電圧ＶＤＤと、ＭＯＳトランジスタのゲートに印加するためのより高い電圧であるドライバ駆動電圧ＶＨＴＭとの、２種類の電圧により制御及び駆動される。そして、論理回路の電源電圧ＶＤＤに相当する入力信号の振幅を、レベル変換部でドライバ駆動電圧ＶＨＴＭに相当する振幅に変換している。

ここで、論理回路の電源電圧ＶＤＤは、記録ヘッド用素子基板へ、記録装置本体から入力される。一方、ドライバ駆動電圧ＶＨＴＭは、記録装置本体から入力されるヒータを駆動するためのヒータ電源電圧ＶＨと同電位の電圧ＶＨＴから、素子基板内の変換電圧発生部において生成している。なお、ドライバ駆動電圧ＶＨＴＭは、素子基板内のトランジスタ等の素子の耐圧を考慮した上で、所望の条件でヒータ駆動用のＭＯＳトランジスタをオンさせることができる電圧に設定している。
特開平５−１８５５９４号公報 特開平１０−３４８９８号公報

ところで、以上述べてきたようなインクジェット記録装置には、同一のヘッドから異なる液滴サイズのインクを吐出する構成をとるものがある。

このような記録装置では、所望の液滴サイズのインクを吐出するために、ヒータの抵抗値やヒータサイズなどが設計される。そして、理想的な吐出条件を実現するためには、ヒータの抵抗値やサイズに合わせて、ヒータに入力する電流の通電時間やヒータに印加する電圧などを変化させ、ヒータで発生する熱量を調整することが望まれる。しかしながら、ヒータの電源電圧は記録装置本体から記録ヘッドの素子基板へ入力されるものであるため、この電源電圧などを調整する手段を設けることはコストの上昇を招く場合がある。このため、従来は、主にヒータに入力する電流の通電時間を変化させることで発生する熱量の調整を行ってきた。

しかしながら、ヒータに入力する電流の通電時間を長く設定すると、吐出間隔が長くなるため、高速で記録を行うことが困難となる場合がある。また、ヒータに入力する電流の通電時間の変化が、ヒータからインクへの熱伝達特性を変化させ、高画質な記録を妨げる場合があった。このため、ヒータに入力する電流の通電時間の制御は限られてしまう。

また、異なる液滴サイズのインクを吐出する構成をとる記録装置でなくても、記録ヘッドやインクの温度及び同時に吐出するノズル数等が変化する場合、ヒータで発生する熱量を調整することが必要となる場合がある。

さらに、製造時のヒータ抵抗のバラツキや駆動回路の抵抗バラツキによる、吐出不良を回避するためにも、ヒータで発生する熱量を調整することが必要となる場合がある。

これらヒータで発生する熱量を調整する場合も、ヒータに入力する電流の通電時間の制御は限られてしまい、この制御で調整できない素子基板は不良品となることから、製造歩留まりを低下させる要因ともなる。

本発明は以上の点に鑑み、記録素子に入力する電流の通電時間を制御すること以外に、記録素子で発生するインクを吐出させるためのエネルギーを調整する手段を有する素子基板を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するための本発明は、複数のヒータと、前記複数のヒータのそれぞれに対応して設けられるとともに、ゲートに入力された電圧に従って前記ヒータの駆動のスイッチングを行う複数のＭＯＳトランジスタとを備えた記録ヘッド用の素子基板であって、外部からシリアルに入力され、各ビットが前記複数のヒータの１つに対応したデジタル画像データを格納するシフトレジスタと、ヒータ駆動信号を生成するヒータ選択回路と、前記ヒータ駆動信号を昇圧して前記ＭＯＳトランジスタのゲートへ印加するレベル変換回路と、前記シフトレジスタに格納されたデジタル画像データの各ビットがオンとなるビット数に応じた電圧を発生する電圧発生回路とを備え、前記電圧発生回路は、前記発生した電圧をゲートに入力し、前記複数のヒータに印加される電圧と同電位の電圧をドレインに入力し、該ゲートに入力された電圧に従って、ソースからの出力電圧を変化させるＮＭＯＳトランジスタを含み、前記レベル変換回路は、前記ソースからの出力電圧に従って、前記ヒータ駆動信号の昇圧を行うことを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための別の本発明は、上記素子基板を有する記録ヘッド、記録装置である。

本発明によれば、記録素子に入力する電流の通電時間を制御すること以外に、記録素子で発生するインクを吐出させるためのエネルギーを調整する手段を有する記録素子を提供することができるという効果がある。

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詳細に説明する。

なお、この明細書において、「記録」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、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ない。

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」とは、上記「記録」の定義と同様広く解釈されるべきもので、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に供され得る液体を表すものとする。インクの処理としては、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させることが挙げられる。

なお、説明に用いる「素子基板」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基体を示すものである。

「素子基板上」とは、単に素子基板の表面上を指し示すだけでなく、素子基板の表面上、表面近傍の素子基体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上に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基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１０）＞
図１０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の構成の概要を示す外観斜視図である。

図１０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う記録ヘッド３を搭載しキャリッジ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う。

記録装置のキャリッジ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１０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、熱エネルギーを発生するために記録素子としての電気熱変換体（ヒータ）を備える。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、記録装置には、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）が設けられており、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。これと同時に、記録ヘッド３に記録信号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１１）＞
図１１は図１０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１１に示すように、コントローラ６００は、ＭＰＵ６０１、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したＲＯＭ６０２を有する。また、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特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３を有する。また、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を設けたＲＡＭ６０４、ＭＰＵ６０１、ＡＳＩＣ６０３、ＲＡＭ６０４を相互に接続してデータの授受を行うシステムバス６０５を有する。さらに、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Ａ／Ｄ変換器６０６などで構成される。

また、図１１において、６１０は画像データの供給源となるコンピュータ等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、６２０はスイッチ群であり、電源スイッチ６２１、プリント開始を指令するためのプリントスイッチ６２２、及び回復処理の起動を指示するための回復スイッチ６２３など、操作者による指令入力を受けるためのスイッチなどから構成される。６３０はフォトカプラなどの位置センサ６３１、温度センサ６３２等から構成されるセンサ群である。

さらに、６４０はキャリッジモータ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、記録ヘッド３を駆動させる記録ヘッドドライバである。このヘッドドライバを介して、後述する画像データやＶＨＴＭ設定データなどが記録ヘッドの素子基板に送信される。

なお、図１０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１２は、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。図１２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）が設けられている。そして、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１２において、５００はインク吐出口列である。

［実施例１］
図２に、実施例１を説明するための変換電圧発生部の回路図を示す。

本実施例では先に説明した図６の構成中で変換電圧発生部の構成を変更している。

本発明における電圧発生回路である変換電圧発生部１２５は、外部より入力されるクロック（ＣＬＫ）信号にシリアル信号である画像データ（ＤＡＴＡ）を同期させ、ＤＡＴＡ端子よりシフトレジスタＳ/Ｒに入力する。Ｓ／Ｒ１０１は、ＤＡＴＡ端子より入力した前記シリアル信号をパラレルデータに変換し、イネーブル（ＥＮＢ）信号に同期させてデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）部１５０へ出力する。ＤＡＣ部１５０は、前記パラレルデータに応じた電圧ＶＧを、出力段を構成するソースフォロアであるＮＭＯＳトランジスタ１３２のゲートへ印加する。

前記パラレルデータに応じた電圧ＶＧは、以下のように出力される。

ここで、前記パラレルデータを構成する各ビットは、１つずつのヒータに対応した画像データを表している。そして、ビットが「０」であればその対応するヒータは駆動されず、「１」であればその対応するヒータは駆動されるものとする。

本実施例でのＤＡＣ部１５０は、Ｓ／Ｒ１０１から出力された画像データである前記パラレルデータを、前記パラレルデータによって、駆動される駆動素子数に対応する値が「１」となるビット数を判別し、この数に応じて電圧ＶＧを出力する。このため、ＤＡＣ部１５０は、前記パラレルデータを入力する不図示の入力バッファ、前記パラレルデータの駆動する駆動素子数に対応するビット数をカウントする不図示のカウンタを有する。さらに、ＤＡＣ部１５０は、前記カウント結果に応じて出力する電圧ＶＧを変更する不図示のスイッチを有する。ここで用いられる記録ヘッドが、複数の記録素子からなるブロック毎の時分割駆動を行う記録ヘッドである場合、さらに時分割のタイミングを指定するためのデコーダ（不図示）が設けられている。

また、前記駆動する駆動素子数が多いほど、各駆動素子に入力される電圧の降下が大きくなるため、ＤＡＣ部１５０は、前記駆動する駆動素子数が多いほど電圧ＶＧを高くする。具体的には、例えば、ＤＡＣ部１５０は、前記駆動する駆動素子数が多いほど電圧ＶＧを高くなるように設定した、駆動する駆動素子数と電圧ＶＧとの対応テーブルを備え、このテーブルに応じて対応する電圧ＶＧを出力する。

電圧ＶＧがＮＭＯＳトランジスタ１３２のゲートへ印加されて生成されたドライバ駆動電圧ＶＨＴＭは、ＮＭＯＳトランジスタ１３２のソースから出力される。本構成により、ドライバ駆動電圧ＶＨＴＭは、ＤＡＣ部１５０からの出力電圧ＶＧに応じて変化させることが可能となる。

本実施例では、ＶＨＴＭを変更するためのデータとして、装置本体から送信される画像データそのものを用いている。

［実施例２］
図１は素子基板に作りこまれた本実施例の回路構成の概略構成を示すものである。

この図１は変換電圧発生部と記録ヘッドの素子基板に作りこまれた駆動回路や、画像データの選択回路との関係を示す図である。

本実施例のＤＡＣ１００はカウンタ機能などを有しておらず、シフトレジスタに対して装置本体から画像データに続けて送信されるＶＨＴＭ電圧設定データに応じてＶＨＴＭ電圧を出力するものである。

図１に示すように、ＤＡＣ１００およびドライバトランジスタ駆動電圧出力部（ドライバ駆動電圧出力部）１０４からなる変換電圧発生部１２５が素子基板内に少なくとも１つ設けられる。なお、ドライバ駆動電圧出力部１０４は、ＮＭＯＳトランジスタ１３２と抵抗とからなっている（図２参照）。

ここでＶＨＴは、ヒータ電源電圧ＶＨと等電位の電圧であり、記録装置本体から入力される。ドライバ駆動電圧ＶＨＴＭは、変換電圧発生部１２５において、Ｓ／Ｒ１０１に入力される電圧設定信号を元に、ヒータ電源電圧ＶＨと同電位の電圧ＶＨＴから生成される。

生成されたドライバ駆動電圧ＶＨＴＭは、ドライバ選択回路アレイ１０５へと供給される。ドライバ選択回路アレイ１０５は、別途Ｓ／Ｒ１０１に入力された画像データを元に、デコーダ１０２などの論理回路により所望の処理を行った後、所望のヒータに対応したビットを選択する。選択されたビットでは、ヒート時間を規定するＨＥ信号が印加されている時間だけドライバ選択回路１０５からの出力を有効とし、ドライバ駆動電圧ＶＨＴＭを該当するドライバトランジスタ１２３のゲートに印加する。ドライバ駆動電圧ＶＨＴＭが印加されたドライバトランジスタ１２３は、直列に接続された電気熱変換素子であるヒータ１２４に電流を流し、ヒータ１２４での発熱、発泡を招き、インク吐出が行われる。

図４にドライバ駆動電圧ＶＨＴＭとドライバトランジスタの実効的な抵抗値の関係の一例を示す。

図４に示すように、ドライバ駆動電圧ＶＨＴＭに応じて実効的な抵抗Ｒｏｎが変化する。ヒータへ印加する電圧を高める場合、ドライバトランジスタ１２３の抵抗Ｒｏｎを低くするようにドライバ駆動電圧ＶＨＴＭを高く設定する。一方、ヒータへの印加電圧を抑制する場合、ドライバ駆動電圧ＶＨＴＭを低く設定し、Ｒｏｎを高くする。このドライバトランジスタ１２３の抵抗Ｒｏｎの設定は、記録装置本体から画像データと共にドライバ駆動電圧ＶＨＴＭを設定する信号を素子基板へ入力することで行う。これより、ヒートタイミング毎にドライバトランジスタ１２３の抵抗Ｒｏｎを設定することが可能となる。

本実施例では、先に述べたようにＤＡＣ１００へ入力するデータとしては、シフトレジスタからＶＨＴＭ設定データとして、オンするビット数（同じタイミングでヒータが駆動される数）を入力している。なおオンビット数に限らず、後述する実施例のように設定値であってもよいが、本実施例では装置本体側でカウントしたオンビット数に基づく設定値となっている。このオンビット数に応じてＶＨＴＭを制御し、オンビット数が多く電圧降下が大きいときはＶＨＴＭを高くすることでドライバトランジスタの実効的なオン抵抗を低くする。一方、オンビット数が少なく、電圧降下の影響が小さい時にはＶＨＴＭを低くすることでドライバトランジスタのオン抵抗を上げ、最適なヒータ駆動条件を得ることとしている。

本実施例ではさらにオンビット数の情報に加え、以下に述べるような駆動セグメントに応じたＶＨＴＭ制御を行うことも特徴としている。

図５に示す記録ヘッドのノズルアレイは、１セグメントごとに大、小の２種類の液滴サイズを吐出するものとしている。

なおここではノズルアレイ内で同時に大、小のノズルに対応したヒータが駆動されることはないような構成となっている。

図５は、変換電圧発生部と記録ヘッドの素子基板に設けられた駆動回路との関係を示す図である。この図を用いて後述する構成では、ＶＨＴＭの変更は同時に駆動されるＯＮビット数ではなく、吐出量の違いに対応したＶＨＴＭ設定データでなされる。

図５で示した、奇数セグメント（ｓｅｇ）は、吐出するインク液滴が偶数ｓｅｇに対して大きな液滴となっている。奇数ｓｅｇに対応した大きな液滴を吐出するヒータを駆動するタイミングでは、ドライバ駆動電圧ＶＨＴＭを高くし、ドライバトランジスタ１２３の実効的な抵抗値Ｒｏｎを低下させヒータ１２４による発熱量を大きくする。また、偶数ｓｅｇに対応した小さな液滴を吐出するタイミングでは、ドライバ駆動電圧ＶＨＴＭを低く設定し、Ｒｏｎを高くすることでヒータ１２４による発熱量を小さくする。

このように、吐出する液滴の大きさに応じて各ヒータによる発熱量を最適にすることで、最適な液滴サイズの吐出を各ノズルで実現できる。このことにより、異なる液滴サイズの吐出を同一の記録ヘッドで安定して実現でき、高速かつ高品位な記録が可能となる。

また、記録ヘッドやインクの温度が変化した場合、その変化量を別途不図示の温度モニタ手段により求め、記録ヘッドやインクの温度に応じた、各ヒータの発熱量の制御が可能となる。その結果、温度が変化した場合においても安定した発泡を実現でき、安定したインク吐出と高品位な記録画像を得ることができる。

さらに、ヒータ１２４やドライバトランジスタ１２３の製造バラツキなどに対しても、同様に、補正を行うことが可能となる。具体的には、テスト時や印字前にヘッドの製造バラツキを検出し、これを記録または記憶しておき、別途用意したバラツキに応じた補正テーブルに照らし合わせ、そのバラツキを補正する。この補正により、記録ヘッドの個体差によらない、安定したインク吐出、高品位記録が可能となる。

ここで、特に本実施例の特徴的な点は、電圧制御機能を素子基板内部に設けていることである。本構成をとることで、同様の効果を得るために外部電源電圧を制御する場合と比較し、高速な制御が可能となる。

また、外部からの電源電圧を入力するラインには、瞬間的に数Ａ程度の大きな電流を流す必要があるため、通常は数百μＦ以上の大きな容量を有するコンデンサを付加している。そのため、その電圧を変化させるために必要な時間が長くなり、数μ秒程度のヒータの駆動周期の間で、電圧を制御、安定化することが困難となる。

しかし、本発明においては、ヘッド基板内部に設けたデジタルアナログコンバータによる電圧制御機能で電圧を変化させる。このため、デジタルアナログコンバータの応答速度を、ヒータの駆動周期に応じて設計することにより、外部での電源電圧制御と比較して、より高速な制御が可能となる。ここで制御する電圧は、ヒータに電流を流すためのヒータ電源電圧ではなく、ヒータの駆動を制御するドライバトランジスタのゲート電圧である。このドライバトランジスタのゲート電圧は、瞬間的に流れる電流は数ｍＡから数十ｍＡ程度であることがほとんどであり、ヒータ電源から印加されるような大きな電圧である必要はない。そのため、高速な制御を実現可能となっている。

このように、ドライバトランジスタのゲート電圧を高度に制御することで、ヒータの消費電力を制御可能となる。また、大液滴の吐出を行った直後のタイミングに電圧制御を行い、ついで小液滴の吐出を行い、さらにその直後に大液滴の吐出を行うといった駆動制御をすることにより制御の高速化も効果的に達成できる。また、本発明の構成は、記録ヘッドの温度制御なども可能とするものであり、理想的な吐出特性を実現し、高品位な記録を得ることが可能となる。

［実施例３］
図９は、実施例２を説明するための回路図である。

実施例２では、ヒートタイミング毎にドライバ駆動電圧ＶＨＴＭの設定が可能となるよう、ヒートタイミング毎にドライバ駆動電圧ＶＨＴＭを設定するためのデータをＳ／Ｒ１０１に画像データと共に入力していた。本実施例では、このドライバ駆動電圧ＶＨＴＭを設定するためのデータを、外部より入力せず、基板上に配置した設定電圧メモリ１４０が保持していることを特徴としている。この設定電圧メモリ１４０に保持されているドライバ駆動電圧ＶＨＴＭを設定するためのデータは、あらかじめ記録装置及び記録ヘッドの仕様または製造バラツキに応じて生成されている。

本実施例の設定電圧メモリ１４０は、Ｍ０からＭ４の端子からの入力手段を有する５ｂｉｔのメモリであり、このメモリを実施例１におけるＳ／Ｒ１０１の代替として用いている。この設定電圧メモリ１４０は、ドライバ駆動電圧ＶＨＴＭが、素子基板の回路テスト時のヒータ抵抗及びドライバトランジスタの特性などの測定結果、本素子基板を用いる記録装置及び記録ヘッドの仕様等に応じた電圧となるように設定されたデータを保持する。

異なる記録装置及び記録ヘッドに対応するようにドライバ駆動電圧ＶＨＴＭの設定をすることにより、同一種類の素子基板を、異なる記録装置及び記録ヘッドの仕様に適応させることが可能となる。また、製造バラツキに伴う補正に応じたドライバ駆動電圧ＶＨＴＭを設定するためのデータを、設定電圧メモリ１４０に保持させることにより、素子基板の製造歩留まりの向上も可能となる。

なお、本実施例では、設定電圧メモリ１４０として、ポリシリコン抵抗を用いたヒューズＲＯＭを用いているが、ポリシリコン抵抗を用いたヒューズＲＯＭに限らず、他の抵抗体を用いたヒューズＲＯＭまたは他の構成のメモリを用いることができる。

また、本実施例では、設定電圧メモリ１４０を素子基板内に設けているが、素子基板外に設けても良い。例えば、記録ヘッドに別途ＥＥＰＲＯＭを設け、このＥＥＰＲＯＭにドライバ駆動電圧ＶＨＴＭを設定するためのデータを保持させることも可能である。

さらに、本実施例では、素子基板の回路テスト時に、設定電圧メモリ１４０にドライバ駆動電圧ＶＨＴＭを設定するためのデータを保持させているが、例えば、記録装置本体に記録ヘッドを装着した状態で、前記データを保持させることも可能である。記録装置本体に記録ヘッドを装着し、実際に吐出特性を確認した上でドライバ駆動電圧ＶＨＴＭを決定することも可能である。

本実施例の構成をとることにより、製造バラツキのある記録ヘッドにおいても、安定した発泡が可能となり、安定した高品位な記録が可能な記録ヘッドを得ることができる。また、異なる記録装置及び記録ヘッド間で同一の素子基板を用いた場合などにおいても、各記録装置及び各記録ヘッドで最適なドライバ駆動電圧ＶＨＴＭの設定が可能となり、安定した発泡による高品位な記録が可能となる。

また、本発明に係る記録装置の形態として、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けられるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、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取るものであっても良い。

また、上記実施例はインクジェット記録ヘッド用の素子基板を例に説明したが、熱転写方式の記録ヘッド用、昇華型の記録ヘッド用等の素子基板に用いることが可能である。

変換電圧発生部と記録ヘッドの素子基板に設けられた駆動回路、画像データの選択回路との関係を示す図である。 実施例１を説明するための変換電圧発生部の回路図である。 従来の記録ヘッドの電気熱変換素子（ヒータ）とその駆動回路の配置を示す図である。 ドライバ駆動電圧ＶＨＴＭとドライバトランジスタの実効的な抵抗値の関係を示す図である。 変換電圧発生部と記録ヘッドの素子基板に設けられた駆動回路との関係を示す図である。 従来の、ヒータ、ドライバトランジスタ等を含む１セグメントの等価回路の一例を示す図である。 変換電圧発生部と記録ヘッドの素子基板に設けられた複数セグメントの駆動回路との関係を示す図である。 従来の変換電圧発生部の回路図である。 実施例２を説明するための回路図である。 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の構成を示す外観斜視図である。

符号の説明

１００ デジタルアナログコンバータ
１０４ ドライバトランジスタ駆動電圧出力部
１２１ レベル変換部
１２３ ドライバトランジスタ
１２４ ヒータ
１２５ 変換電圧発生部
１５０ ＤＡＣ部

Claims (5)

1. 複数のヒータと、前記複数のヒータのそれぞれに対応して設けられるとともに、ゲートに入力された電圧に従って前記ヒータの駆動のスイッチングを行う複数のＭＯＳトランジスタとを備えた記録ヘッド用の素子基板であって、
   外部からシリアルに入力され、各ビットが前記複数のヒータの１つに対応したデジタル画像データを格納するシフトレジスタと、
   ヒータ駆動信号を生成するヒータ選択回路と、
   前記ヒータ駆動信号を昇圧して前記ＭＯＳトランジスタのゲートへ印加するレベル変換回路と、
   前記シフトレジスタに格納されたデジタル画像データの各ビットがオンとなるビット数に応じた電圧を発生する電圧発生回路とを備え、
   前記電圧発生回路は、前記発生した電圧をゲートに入力し、前記複数のヒータに印加される電圧と同電位の電圧をドレインに入力し、該ゲートに入力された電圧に従って、ソースからの出力電圧を変化させるＮＭＯＳトランジスタを含み、
   前記レベル変換回路は、前記ソースからの出力電圧に従って、前記ヒータ駆動信号の昇圧を行うことを特徴とする素子基板。
2. 前記電圧発生回路は、前記デジタル画像データのうち駆動を示すビット数をカウントするカウンタを有するデジタルアナログコンバータを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の素子基板。
3. 前記電圧発生回路は、前記駆動するＭＯＳトランジスタの数が多いほど高い電圧を発生するように、前記駆動するＭＯＳトランジスタの数と電圧とが定められたテーブルを有す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. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の素子基板を有することを特徴とする記録ヘッド。
5. 請求項４に記載の記録ヘッドと、前記記録ヘッドに画像データを送信するためのヘッドドライバとを有することを特徴とする記録装置。

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