JP6362376B2 - 液体吐出用基板、液体吐出用ヘッド、および、記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出用基板、液体吐出用ヘッド、および、記録装置に関する。

近年、記録装置の記録素子として、インクなどの液体を吐出するための吐出素子が用いられている。吐出素子を備えた液体吐出用ヘッドにおいて、インク吐出口の数を増加させることで、高速に記録を行うことが提案されている。

インク吐出口の増加に伴い、液体吐出用基板における吐出素子の数も増加する。特許文献１では、多数の吐出素子（ヒータ）を同時に駆動する技術が提案されている。これにより、複数のインク吐出孔から同時にインクを吐出することができ、その結果、高速に記録を行うことが可能とされている。

特開２０１０−１５５４５２号公報

特許文献１に記載の液体吐出用ヘッドでは、複数のヒータのそれぞれに対して２つのトランジスタが配されるため、トランジスタの数が多い。トランジスタの数の増加は、トランジスタの配される領域の面積の増加につながる。したがって、特許文献１に記載の液体吐出用ヘッドには、液体吐出用ヘッドの小型化が困難であるという課題がある。

また、特許文献１に記載の液体吐出用ヘッドのように１つのヒータに複数のトランジスタが接続される場合、当該複数のトランジスタの配置によっては、ヒータに接続される配線が長くなることがある。配線が長くなると電圧降下が大きくなるため、ヒータに印加される電圧が低下する可能性がある。結果として、液体吐出特性が低下する可能性がある。

上記の課題に鑑み、本発明は記録装置等に用いられる液体吐出用基板の小型化と、液体吐出特性の向上とを目的とする。

本発明の１つの側面に係る実施形態は、複数の吐出素子と、前記複数の吐出素子に対して共通の電気経路を形成する第１のトランジスタと、互いに独立に制御される複数の第２のトランジスタと、を備え、前記複数の吐出素子が前記複数の第２のトランジスタによって互いに独立に駆動されるように、第１の電源ノードから第２の電源ノードへ、前記第１のトランジスタ、前記複数の吐出素子の１つ、前記複数の第２のトランジスタの１つの順に電気経路が形成され、前記複数の吐出素子と前記複数の第２のトランジスタとの間に、前記第１のトランジスタが配置された、ことを特徴とする。

本発明の別の側面に係る実施形態は、複数の吐出素子と、第１のトランジスタと、複数の第２のトランジスタと、を備え、前記第１のトランジスタのソースおよびドレインの一方は、第１の電源ノードに電気的に接続され、前記第１のトランジスタのソースおよびドレインの他方は、前記複数の吐出素子の各々の一方のノードに電気的に接続され、前記複数の吐出素子の各々の他方のノードは、互いに電気的に分離され、かつ、前記複数の第２のトランジスタの１つのソースおよびドレインの一方に電気的に接続され、前記複数の第２のトランジスタの各々のソースおよびドレインの他方は、第２の電源ノードに電気的に接続され、前記複数の第２のトランジスタのゲートは、互いに電気的に分離され、前記複数の吐出素子と前記複数の第２のトランジスタとの間に、前記第１のトランジスタが配置された、ことを特徴とする。

本発明によれば、液体吐出用基板の小型化、および、液体吐出特性の向上が可能である。

液体吐出用基板の等価回路を表す図、および、液体吐出用基板の平面構造を模式的に表す図である。 液体吐出用基板の平面構造を模式的に表す図である。 液体吐出用基板の等価回路を表す図、および、液体吐出用基板の平面構造を模式的に表す図である。 液体吐出用ヘッド、記録装置、および、記録装置の制御回路の構成を表す図である。

本発明に係る１つの実施形態は、インクなどの液体を吐出する吐出素子を備えた液体吐出用基板である。本発明に係る別の実施形態は、液体吐出用基板と、液体吐出用基板にインクなどの液体を供給するための液体供給部を備えた液体吐出用ヘッドである。液体吐出ヘッドは、例えば、記録装置の記録ヘッドである。本発明に係るさらに別の実施形態は、液体吐出用ヘッドと、液体吐出ヘッドを駆動する駆動部とを備えた記録装置である。記録装置は、例えば、プリンタや複写機である。あるいは、本発明に係る１つの実施形態の液体吐出用ヘッドは、３次元構造体、ＤＮＡチップ、有機トランジスタ、カラーフィルタなどを製造するための装置などに適用できる。

液体吐出用基板には、複数の吐出素子が配される。例えば図２に、吐出素子１０１が例示されている。吐出素子には、ヒータや圧電素子など、電気エネルギーを液体の吐出のためのエネルギーに変換する素子が用いられる。複数の吐出素子は、第１の方向に沿って並んでいる。

液体吐出用基板には、第１のトランジスタと、複数の第２のトランジスタとが配される。例えば図２に、第１のトランジスタ１０２と、複数の第２のトランジスタ１０３とが例示されている。トランジスタは、ゲートに供給される電気信号によって電流が制御される素子である。例えば、１つのトランジスタは、１つまたは複数のＭＯＳトランジスタで構成される。１つのトランジスタが複数のＭＯＳトランジスタで構成される場合には、複数のＭＯＳトランジスタが共通の電気信号によって制御される。具体的には、当該複数のＭＯＳトランジスタのソース同士が互いに接続され、ドレイン同士が互いに接続され、かつ、ゲート同士が互いに接続される。また、トランジスタは、１つまたは複数のバイポーラトランジスタによって構成されてもよい。バイポーラトランジスタが使われる場合、ソース、ドレイン、ゲートは、それぞれ、コレクタ、エミッタ、ベースに読み替える。

図２が模式的に示すように、複数の吐出素子に、１つの第１のトランジスタと複数の第２のトランジスタとが電気的に接続されている。言い換えると、複数の吐出素子が１つの第１のトランジスタを共有している。そのため、複数の吐出素子のそれぞれに対して複数のトランジスタを配しつつ、液体吐出用基板に配されるトランジスタの数を低減できる。結果として、液体吐出用基板を小型化することができる。

また、複数の吐出素子と複数の第２のトランジスタとの間に、第１のトランジスタが配置される。そのため、液体吐出用基板を平面視した時に、第１の方向と交差する第２の方向に沿って、複数の吐出素子に近いほうから順に、第１のトランジスタと、複数の第２のトランジスタとが並んでいる。

第１のトランジスタは、複数の吐出素子に共有されるため、第１のトランジスタの数は、複数の第２のトランジスタの数よりも少なくてよい。そのため、第１のトランジスタが配される領域の面積を、第２のトランジスタが配される領域の面積よりも小さくすることができる。そのため、第２のトランジスタと吐出素子との間の距離を小さくすること、ひいては、第２のトランジスタと液体吐出素子とを接続する配線を短くすることができる。結果として、液体吐出特性を向上させることができる。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。もちろん、本発明に係る実施例は、以下に説明される実施例のみに限定されない。例えば、以下のいずれかの実施例の一部の構成を、他の実施例に追加した例、あるいは他の実施例の一部の構成と置換した例も本発明の実施例である。

実施例１について説明する。図１（ａ）は、本実施例の液体吐出用基板の等価回路を示している。図１（ａ）には、ヒータ１０１、第１のトランジスタ１０２、第２のトランジスタ１０３、第１の電源ノード１０４、第２の電源ノード１０５、駆動ユニット１０６、制御ユニット１０７が示されている。

第１の電源ノード１０４から第２の電源ノード１０５までの間に、第１のトランジスタ１０２、ヒータ１０１、および、第２のトランジスタ１０３が順に接続される。第１のトランジスタ１０２は４個のヒータ１０１と接続される。以下、便宜的に、第１のトランジスタを共通トランジスタと呼ぶ。４個のヒータ１０１に対して４個の第２のトランジスタ１０３が配される。４個のヒータ１０１と４個の第２のトランジスタ１０３は、１対１で接続される。以下、便宜的に、第２のトランジスタを個別トランジスタと呼ぶ。

第１の電源ノード１０４と、第２の電源ノード１０５とには、異なる電圧が供給される。第１の電源ノード１０４は接地電圧（例えば０Ｖ）が供給され、第２の電源ノードには電源電圧（例えば３２Ｖ）が供給される。

図１（ａ）に示された結線により、共通トランジスタ１０２は、第１の電源ノード１０４と複数のヒータ１０１の各々との間に、複数のヒータ１０１に対して共通の電気経路を形成する。また、複数の個別トランジスタ１０３の各々は、複数のヒータ１０１の対応する１つと第２の電源ノード１０５との間に電気経路を形成する。そして、複数のヒータ１０１と複数の個別トランジスタ１０３によって、共通トランジスタ１０２と第２の電源ノード１０５との間に複数の電気経路が形成される。

共通トランジスタ１０２はゲート１１２ｇ、ソース１１２ｓ、および、ドレイン１１２ｄを有する。また、複数の個別トランジスタ１０３のそれぞれが、ゲート１１３ｇ、ソース１１３ｓ、ドレイン１１３ｄを有する。共通トランジスタ１０２のドレイン１１２ｄが、第１の電源ノード１０４に電気的に接続される。共通トランジスタ１０２のソース１１２ｓが、複数のヒータ１０１の各々に電気的に接続される。そして、複数の個別トランジスタ１０３に関しては、それぞれのソース１１３ｓが複数の吐出素子１０１の対応する１つに電気的に接続され、それぞれのドレイン１１３ｄが第２の電源ノード１０５に電気的に接続される。

共通トランジスタ１０２のゲート１１２ｇには駆動ユニット１０６から電気信号が供給される。共通トランジスタ１０２はソースフォロアを構成している。このような構成により、共通トランジスタ１０２のゲート１１２ｇに供給される電気信号に基づいて、共通トランジスタ１０２のソース１１２ｓの電圧を制御することができる。

個別トランジスタ１０３のゲート１１３ｇには制御ユニット１０７からの制御信号が供給される。制御ユニット１０７が供給する制御信号により個別トランジスタ１０３に流れる電流を制御することで、ヒータ１０１に流れる電流を制御することができる。また、個別トランジスタ１０３の各々がソースフォロアを構成している。このような構成により、個別トランジスタ１０３のゲート１１３ｇに供給される電気信号に基づいて、個別トランジスタ１０３のソース１１３ｓの電圧を制御することができる。

複数の個別トランジスタ１０３は互いに独立に制御される。この実施例では、それぞれの個別トランジスタ１０３に対応して制御ユニット１０７が配される。このような構成により、複数のヒータ１０１に同時に電流が流れないように、制御ユニット１０７が個別トランジスタ１０３を制御することができる。例えば、図１に示された４つの個別トランジスタ１０３の１つがオンし、他の３つがオフするように、４つの個別トランジスタ１０３を制御することができる。

図１（ｂ）は、本実施例の液体吐出用基板の平面構造を模式的に示している。図１（ｂ）において図１（ａ）と同じ部材には同じ符号を付している。

複数のヒータ１０１は、第１の方向に沿って並んでいる。第１の方向は例えば液体吐出用基板の長辺方向である。第１の方向と交差する方向が第２の方向である。図１（ｂ）では、複数のヒータ１０１は一直線に並んでいるが、第２の方向に互いにずれていてもよい。

複数のヒータ１０１が成すヒータ列を基準として基板の一方の側に、共通トランジスタ１０２と、複数の個別トランジスタ１０３とが配される。このような配置により、ヒータ１０１の近傍に、インクを供給するインク供給口（図示しない）を配置することが容易になる。

第２の方向に沿って、複数のヒータ１０１に近いほうから順に、共通トランジスタ１０２と複数の個別トランジスタ１０３とが並んでいる。すなわち、複数のヒータ１０１と複数の個別トランジスタ１０３との間に、共通トランジスタ１０２が配置されている。ヒータ１０１と共通トランジスタ１０２とを接続する接続配線は、共通トランジスタ１０２のヒータ１０１の側から引き出される。複数の個別トランジスタ１０３は、第１の方向に沿って並んでいる。ヒータ１０１と個別トランジスタ１０３とを接続する接続配線は、個別トランジスタ１０３のヒータ１０１に近い側から引き出される。また、ヒータ１０１と個別トランジスタ１０３とを接続する接続配線は、共通トランジスタ１０２の配された領域を第２の方向に沿って横断している。

共通トランジスタ１０２、および、個別トランジスタ１０３は、それぞれ、長方形の領域に配される。共通トランジスタ１０２が配される領域は、第１の方向に沿った辺を長辺とする長方形である。複数のヒータ１０１に対して、１つの共通トランジスタ１０２が配される。そのため、当該長辺の長さはヒータ１０１の間隔よりも長い。一方で、個別トランジスタ１０３が配される領域は、第２の方向に沿った辺を長辺とする長方形である。ヒータ１０１ごとに、１つの個別トランジスタ１０３が配される。そのため、共通トランジスタ１０２が配される領域の第１の方向に沿った辺の長さは、ヒータ１０１の間隔と等しい。

具体的に、４個の個別トランジスタ１０３に対して、１個の共通トランジスタ１０２が設けられている。そのため、第１の方向においては、共通トランジスタ１０２が配された領域の長さは、個別トランジスタ１０３が配された領域の長さの約４倍である。そして、第２の方向においては、共通トランジスタ１０２が配された領域の長さは、個別トランジスタ１０３が配された領域の長さの約１／４である。

このような配置により、ヒータ１０１と個別トランジスタ１０３とを接続する接続配線を短くすることができる。よって、ヒータ１０１に電流を流す際に、当該接続配線の抵抗による電圧降下が少なくなり、ヒータ１０１により多くの電力を供給することが可能となる。結果として、吐出特性を向上させることができる。

複数の個別トランジスタ１０３が、ヒータ１０１の近くに配される変形例の場合、図１（ｂ）の点線の矢印Ｌが示す距離だけ配線が長くなる。これは、ヒータ１０１と共通トランジスタ１０２とを接続する接続配線が、第２の方向に沿って個別トランジスタ１０３が配された領域を横断するからである。

また、本実施例では、１つの共通トランジスタ１０２が複数のヒータ１０１に共有される。このような構成によれば、液体吐出用基板に配されるトランジスタの数を低減することができる。結果として、液体吐出用基板を小型化することができる。

本実施例では説明のためヒータ１０１を４個としたが、ヒータ１０１の数はそれ以上でも良い。なお、本実施例では、共通トランジスタ１０２はＰチャネルのＭＯＳトランジスタで構成され、個別トランジスタ１０３はＮチャネルのＭＯＳトランジスタで構成される。これ以外にも、共通トランジスタ１０２、および、個別トランジスタ１０３が、いずれも、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタで構成されてもよい。また、図１の結線に限らず、共通トランジスタ１０２のソースおよびドレインの一方が第１の電源ノード１０４に電気的に接続され、共通トランジスタ１０２のソースおよびドレインの他方が複数のヒータ１０１に電気的に接続さればよい。個別トランジスタ１０３のソースおよびドレインの一方が第２の電源ノード１０５に電気的に接続され、個別トランジスタ１０３のソースおよびドレインの他方がヒータ１０１に電気的に接続されればよい。

また、図１（ｂ）が示すように、複数のヒータ１０１と複数の個別トランジスタ１０３との間に、共通トランジスタ１０２が配置されている。このようなレイアウトによれば、個別トランジスタ１０３と制御ユニット１０７とを接続する配線の長さを短くできる。配線の寄生容量の低減により、駆動の高速化が可能である。

別の実施例を説明する。本実施例では、共通トランジスタ１０２に含まれるＭＯＳトランジスタ、個別トランジスタ１０３に含まれるＭＯＳトランジスタ、および、ヒータ１０１と個別トランジスタ１０３とを接続する接続配線のレイアウトが特徴である。そこで、実施例１と異なる点のみを説明し、実施例１と同様の部分についての説明は省略する。

図２は、本実施例の液体吐出用基板の平面構造を模式的に示している。図１と同じ機能を有する部分には同じ符号を付してある。なお、本実施例の等価回路は、実施例１と同じである。すなわち、図１（ａ）が本実施例の等価回路を示している。

共通トランジスタ１０２は、第１の方向に沿って並んだ４つの共通ＭＯＳトランジスタ２１２を含んでいる。図２では符号がゲート電極を指しているが、共通ＭＯＳトランジスタ２１２は、ゲート、ソース、および、ドレインを含む。図２が示す通り、共通トランジスタ１０２に含まれる４つの共通ＭＯＳトランジスタ２１２のゲートは、互いに接続される。４つの共通ＭＯＳトランジスタ２１２のドレインは互いに接続され、また、４つの共通ＭＯＳトランジスタ２１２のソースは互いに接続される。

共通トランジスタ１０２に含まれる４つの共通ＭＯＳトランジスタ２１２は、２つの異なる活性領域２０１、２０２に分かれて配されている。活性領域２０１、および、活性領域２０２は、それぞれフィールド領域によって規定される。フィールド領域は、ＬＯＣＯＳやＳＴＩなどの絶縁体分離構造である。活性領域２０１、および、活性領域２０２のそれぞれに配された２つの共通ＭＯＳトランジスタ２１２は、ソースを構成する半導体領域を互いに共有している。図２において、共通ＭＯＳトランジスタ２１２のソースを構成する半導体領域はヒータ１０１に接続されている。

また、共通トランジスタ１０２に含まれる複数の共通ＭＯＳトランジスタ２１２のチャネル方向は、それぞれ、第１の方向に沿っている。このように、チャネル方向を第１の方向とすることで、共通トランジスタ１０２の主電極ノードに接続される配線を第２の方向に沿って引き出すことが容易になる。

複数の個別トランジスタ１０３の各々は、第１の方向に沿って並んだ２つの個別ＭＯＳトランジスタ２１３を含んでいる。図２では符号がゲート電極を指しているが、個別ＭＯＳトランジスタ２１３は、ゲート、ソース、および、ドレインを含む。図２が示す通り、１つの個別トランジスタ１０３に含まれる２つの個別ＭＯＳトランジスタ２１３のゲートは、互いに接続される。２つの個別ＭＯＳトランジスタ２１３のドレインは互いに接続され、また、２つの個別ＭＯＳトランジスタ２１３のソースは互いに接続される。

図２では、２つの個別トランジスタ１０３を区別するために、便宜的に個別トランジスタ１０３ａおよび個別トランジスタ１０３ｂの符号を付している。個別トランジスタ１０３ａに含まれる２つの個別ＭＯＳトランジスタ２１３が、ソースを構成する半導体領域を共有している。そして、個別トランジスタ１０３ａに含まれる個別ＭＯＳトランジスタ２１３と、個別トランジスタ１０３ｂに含まれる個別ＭＯＳトランジスタ２１３とが、ドレインを構成する半導体領域を共有している。このようにして、４つの個別トランジスタ１０３が１つの活性領域に配されている。

また、１つの個別トランジスタ１０３に含まれる複数の個別ＭＯＳトランジスタ２１３のチャネル方向は、それぞれ、第１の方向に沿っている。このように、チャネル方向を第１の方向とすることで、個別トランジスタ１０３の主電極ノードに接続される配線を第２の方向に沿って引き出すことが容易になる。

個別ＭＯＳトランジスタ２１３のソースは、第１の配線層に含まれる接続配線２２０によりヒータ１０１に接続される。図２が示す通り、接続配線２２０は第２の方向に沿って延在する部分を有している。また、接続配線２２０の第２の鳳凰に沿って延在した部分は、平面視において、隣り合う２つの共通ＭＯＳトランジスタ２１２の間に配されている。

複数の共通ＭＯＳトランジスタ２１２のゲートは、第１の配線層より上層の配線層の配線により、駆動ユニット１０６に接続される。複数の共通ＭＯＳトランジスタ２１２のドレインは、第１の配線層より上層の配線層の配線により、第１の電源ノード１０４に接続される。

複数の個別ＭＯＳトランジスタ２１３のゲートは、第１の配線層より上層の配線層の配線により、それぞれ、制御ユニット１０７に接続される。複数の個別ＭＯＳトランジスタ２１３のドレインは、第１の配線層より上層の配線層の配線により、第２の電源ノード１０５に接続される。

次に、１つのヒータ１０１に接続される共通トランジスタ１０２、および、個別トランジスタ１０３の駆動力について説明する。トランジスタの駆動力は、実効的なチャネル長と、実効的なチャネル幅とに基づいて決まる。

共通トランジスタ１０２に含まれる共通ＭＯＳトランジスタ２１２は、チャネル幅Ｗｃ／４とチャネル長Ｌｃを有する。４つの共通ＭＯＳトランジスタ２１２が並列に接続されている。そのため、共通トランジスタ１０２の実効的なチャネル長は、共通ＭＯＳトランジスタ２１２のチャネル長Ｌｃに等しい。そして、共通トランジスタ１０２の実効的なチャネル幅は、共通ＭＯＳトランジスタ２１２のチャネル幅Ｗｃ／４の４倍である。つまり、共通トランジスタ１０２は、実効的なチャネル幅Ｗｃを有する。したがって、共通トランジスタ１０２の駆動力はＷｃ／Ｌｃで表される。

個別トランジスタ１０３に含まれる個別ＭＯＳトランジスタ２１３は、チャネル幅Ｗｉ／２とチャネル長Ｌｉを有する。２つの個別ＭＯＳトランジスタ２１３が並列に接続されている。そのため、個別トランジスタ１０３の実効的なチャネル長は、個別ＭＯＳトランジスタ２１３のチャネル長Ｌｉに等しい。そして、個別トランジスタ１０３の実効的なチャネル幅は、個別ＭＯＳトランジスタ２１３のチャネル幅Ｗｉ／２の２倍である。つまり、個別トランジスタ１０３は、実効的なチャネル幅Ｗｉを有する。したがって、個別トランジスタ１０３の駆動力はＷｉ／Ｌｉで表される。

なお、トランジスタが１つのトランジスタだけで構成される場合、トランジスタの実効的なチャネル幅、および、実効的なチャネル長は、それぞれ、当該トランジスタのチャネル幅、および、チャネル長に等しい。また、トランジスタが直列に接続された２つのトランジスタを含む場合、トランジスタの実効的なチャネル長は、２つのトランジスタのチャネル長の合計である。

本実施例では、共通トランジスタ１０２、および、個別トランジスタ１０３がほぼ同じ駆動力を持つ。つまり、Ｗｃ／Ｌｃ＝Ｗｉ／Ｌｉである。また、共通ＭＯＳトランジスタ２１２のチャネル長Ｌｃと個別ＭＯＳトランジスタ２１３のチャネル長Ｌｉとは等しい。そのため、共通ＭＯＳトランジスタ２１２のチャネル幅Ｗｃ／４は、個別ＭＯＳトランジスタ２１３のチャネル幅Ｗｉ／２の半分である。したがって、ヒータ１０１と個別トランジスタ１０３とを接続する接続配線２２０を短くすることができる。結果として、吐出特性を向上させることができる。

なお、駆動力はキャリア移動度やゲート絶縁膜容量によっても変化する。本実施例では、共通ＭＯＳトランジスタ２１２のキャリア移動度およびゲート絶縁膜容量は、それぞれ、個別ＭＯＳトランジスタ２１３のキャリア移動度およびゲート絶縁膜容量と等しい。これらの特性は互いに異なっていてもよい。

別の例として、共通トランジスタ１０２の駆動力が、個別トランジスタ１０３の駆動力より大きい実施例を説明する。つまり、Ｗｃ／Ｌｃ＞Ｗｉ／Ｌｉという関係を満たしている。共通トランジスタ１０２の駆動力および個別トランジスタ１０３の駆動力の合計を大きくすることで、吐出特性が向上する。上述のように共通トランジスタ１０２の駆動力をより大きくすることで、両方の駆動力を同じように増加させる場合に比べて、液体吐出用基板の面積の増加を抑えることができる。

例えば、液体吐出用基板の第２の方向に沿った長さをＡだけ増加して、共通ＭＯＳトランジスタ２１２のチャネル幅をＡだけ増加させる場合を考える。共通トランジスタ１０２の実効的なチャネル幅Ｗ’は、次の式（１）で表される。したがって、駆動力の増加分は、４Ａ／Ｌｃとなる。

次に、液体吐出用基板の第２の方向に沿った長さをＡだけ増加して、個別ＭＯＳトランジスタ２１３のチャネル幅をＡだけ増加させる場合を考える。個別トランジスタ１０３の実効的なチャネル幅Ｗ’は、次の式（２）で表される。したがって、駆動力の増加分は、２Ａ／Ｌｉとなる。

共通トランジスタ１０２の実効的なチャネル長Ｌｃと個別トランジスタ１０３の実効的なチャネル長Ｌｉとは等しい（Ｌｃ＝Ｌｉ）場合、共通ＭＯＳトランジスタ２１２のチャネル幅を大きくする場合のほうが、駆動力の増加分が大きい。つまり、Ｗｃ／Ｌｃ＞Ｗｉ／Ｌｉとすることで、液体吐出用基板の面積の増加を抑えつつ、吐出特性を向上させることができる。

別の実施例を説明する。本実施例では、複数のヒータブロックが配されること、および、電源ノードを構成する電源配線のレイアウトが特徴である。そこで、実施例１および実施例２と異なる点のみを説明し、実施例１あるいは実施例２と同様の部分についての説明は省略する。

図３（ａ）は、本実施例の液体吐出用基板の等価回路を示している。図１と同じ機能を有する部分には同じ符号を付してある。また、複数のヒータ１０１、および、複数の共通トランジスタ１０２、および、複数の個別トランジスタ１０３が示されているが、簡略化のため符号は省略してある。

本実施例では、複数のヒータブロック３０１が配される。各ヒータブロック３０１には４つのヒータ１０１が含まれる。各ヒータブロック３０１の等価回路は、実施例１と同じである。そのため詳細な説明は省略する。

複数のヒータブロック３０１に対応して、複数の共通トランジスタ１０２が配される。複数の共通トランジスタ１０２のゲートは、駆動ユニット１０６に接続される。このような構成により、複数の共通トランジスタ１０２のゲートへ、駆動ユニット１０６から共通の電気信号が供給される。

このような構成によれば、記録素子の数を増やすとともに、同時に多数の記録素子を駆動することができる。結果として、高速に記録を行うことができる。

図３（ｂ）は、本実施例の液体吐出用基板の平面構造を模式的に示している。図２と同じ機能を有する部分には同じ符号を付してある。図３（ｂ）が示す通り、複数のヒータブロック３０１に対応する複数の個別トランジスタ１０３が１つの活性領域に配されている。それ以外の構造は実施例２と同様である。

図３（ｃ）は、本実施例の液体吐出用基板の平面構造を模式的に示している。図２と同じ機能を有する部分には同じ符号を付してある。

図３（ｃ）では、第１の電源ノード１０４を構成する電源配線１０８、および、第２の電源ノード１０５を構成する電源配線１０９が示されている。図３（ｃ）が示す通り、ヒータ１０１に近いほうから順に、電源配線１０８と電源配線１０９とが並ぶ。すなわち、平面視において、複数のヒータ１０１が成す列と電源配線１０９との間に、電源配線１０８が配される。このような配置によれば、共通トランジスタ１０２と電源配線１０８との位置が近くなる。また、個別トランジスタ１０３と電源配線１０９との位置が近くなる。結果として、共通トランジスタ１０２と第１の電源ノード１０４とを接続すること、あるいは、個別トランジスタ１０３と第１の電源ノード１０４とを接続することが容易になる。

電源配線１０８の第２の方向に沿った幅Ｗ１は、電源配線１０９の第２の方向に沿った幅Ｗ２よりも小さい。このような構成によれば、第２の電源ノード１０４から個別トランジスタ１０３までの電圧降下を低減できる。特に、実施例２のようにＷｃ／Ｌｃ＞Ｗｉ／Ｌｉとした場合に電圧降下低減の効果は顕著である。個別トランジスタ１０３の駆動力が相対的に小さくなることの影響を、電源配線１０９の抵抗を下げることにより補償できるからである。

本発明に係る記録装置の実施例について説明する。インクジェット方式の記録装置を説明する。記録装置の記録ヘッドは、記録素子であるヒータ１０１、共通トランジスタ１０２、個別トランジスタ１０３、第１の電源ノード１０４、および、第２の電源ノード１０５が形成されたインクジェット記録ヘッド用の基体８０８を有する。インクジェット記録ヘッド用の基体８０８には、実施例１乃至実施例３で説明した液体吐出用基板を用いることができる。

図４（ａ）は、上述したようなインクジェット記録ヘッド用の基体８０８を有する記録ヘッド８１０の主要部を示している。記録ヘッド８１０は、インク供給口８０３を備える。実施例１乃至実施例３のヒータ１０１は、発熱部８０６として示されている。図４（ａ）に示すように、基体８０８は、複数の吐出口８００に連通した液路８０５を形成するための流路壁部材８０１と、インク供給口８０３を有する天板８０２とを組み付けることにより、記録ヘッド８１０を構成できる。この場合、インク供給口８０３から注入されるインクが内部の共通液室８０４へ蓄えられて各液路８０５へ供給され、その状態で基体８０８、発熱部８０６を駆動することで、吐出口８００からインクの吐出がなされる。

図４（ｂ）は、このような記録ヘッド８１０の全体構成を示す図である。記録ヘッド８１０は、上述した複数の吐出口８００を有する記録ヘッド部８１１と、この記録ヘッド部８１１に供給するためのインクを保持するインク容器８１２とを備えている。インク容器８１２は、境界線Ｋを境に記録ヘッド部８１１に着脱可能に設けられている。記録ヘッド８１０には、図４（ｃ）に示す記録装置に搭載された時にキャリッジ側からの電気信号を受け取るための電気的コンタクト（不図示）が設けられている。この電気信号に基づいて発熱部８０６が発熱する。インク容器８１２内部には、インクを保持するために繊維質状若しくは多孔質状のインク吸収体が設けられており、これらのインク吸収体によってインクが保持されている。

図４（ｂ）に示す記録ヘッド８１０をインクジェット方式の記録装置の本体に装着し、本体から記録ヘッド８１０へ付与される信号をコントロールすることにより、高速記録、高画質記録を実現できるインクジェット方式の記録装置を提供することができる。以下、このような記録ヘッド８１０を用いたインクジェット方式の記録装置について説明する。

図４（ｃ）は、本発明に係る実施形態のインクジェット方式の記録装置９００を示す外観斜視図である。図４（ｃ）において、記録ヘッド８１０は、駆動モータ９０１の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア９０２、９０３を介して回転するリードスクリュー９０４の螺旋溝９２１に対して係合するキャリッジ９２０上に搭載されている。このような構成により、記録ヘッド８１０は、駆動モータ９０１の駆動力によってキャリッジ９２０と共にガイド９１９に沿って矢印ａ又はｂ方向に往復移動可能となっている。不図示の記録媒体給送装置によってプラテン９０６上に搬送される記録用紙Ｐ用の紙押え板９０５は、キャリッジ移動方向に沿って記録用紙Ｐをプラテン９０６に対して押圧する。

フォトカプラ９０７、９０８は、キャリッジ９２０に設けられたレバー９０９のフォトカプラ９０７、９０８が設けられた領域での存在を確認して駆動モータ９０１の回転方向の切換等を行うためのホームポジション検知手段である。支持部材９１０は記録ヘッド８１０の全面をキャップするキャップ部材９１１を支持し、吸引手段９１２はキャップ部材９１１内を吸引し、キャップ内開口５１３を介して記録ヘッド８１０の吸引回復を行う。移動部材９１５は、クリーニングブレード９１４を前後方向に移動可能にし、クリーニングブレード９１４及び移動部材９１５は、本体支持板９１６に支持されている。クリーニングブレード９１４は、図示の形態でなく周知のクリーニングブレードが本実施形態にも適用できることは言うまでもない。また、レバー９１７は、吸引回復の吸引を開始するために設けられ、キャリッジ９２０と係合するカム９１８の移動に伴って移動し、駆動モータ９０１からの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達手段で移動制御される。記録ヘッド８１０に設けられた発熱部８０６に信号を付与したり、駆動モータ９０１等の各機構の駆動制御を司る記録制御部（不図示）は、装置本体側に設けられている。

上述のような構成のインクジェット方式の記録装置９００は、記録媒体給送装置によってプラテン９０６上に搬送される記録用紙Ｐに対し、記録ヘッド８１０が記録用紙Ｐの全幅にわたって往復移動しながら記録を行う。記録ヘッド８１０は、前述の実施例１乃至実施例３のインクジェット記録ヘッド用の基体を用いているため、小型であり、かつ、高速な記録が可能となる。

次に、上述した装置の記録制御を実行するための制御回路の構成について説明する。図４（ｄ）はインクジェット方式の記録装置９００の制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路は、記録信号が入力するインタフェース１７００、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）１７０１、プログラムＲＯＭ１７０２、ダイナミック型のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１７０３と、ゲートアレイ１７０４とを備えている。プログラムＲＯＭ１７０２は、ＭＰＵ１７０１が実行する制御プログラムを格納する。ダイナミック型のＲＡＭ１７０３は、上記記録信号やヘッドに供給される記録データ等の各種データを保存する。ゲートアレイ１７０４は、記録ヘッド１７０８に対する記録データの供給制御を行う。ゲートアレイ１７０４は、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。さらにこの制御回路は、記録ヘッド１７０８を搬送するためのキャリアモータ１７１０と、記録紙搬送のための搬送モータ１７０９と、を備える。また、この制御回路は、ヘッド１７０８を駆動するヘッドドライバ１７０５、搬送モータ１７０９及びキャリアモータ１７１０をそれぞれ駆動するためのモータドライバ１７０６、１７０７とを備えている。

上記制御構成の動作を説明すると、インタフェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１との間で記録信号がプリント用の記録データに変換される。そして、モータドライバ１７０６、１７０７が駆動されるとともに、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、印字が行われる。

１０１ 吐出素子
１０２ 第１のトランジスタ
１０３ 第２のトランジスタ
１０４ 第１の電源ノード
１０５ 第２の電源ノード

Claims (17)

1. 複数の吐出素子と、
   前記複数の吐出素子に対して共通の電気経路を形成する第１のトランジスタと、
   互いに独立に制御される複数の第２のトランジスタと、を備え、
   前記複数の吐出素子が前記複数の第２のトランジスタによって互いに独立に駆動されるように、第１の電源ノードから第２の電源ノードへ、前記第１のトランジスタ、前記複数の吐出素子の１つ、前記複数の第２のトランジスタの１つの順に電気経路が形成され、
   前記複数の吐出素子と前記複数の第２のトランジスタとの間に、前記第１のトランジスタが配置された、
   ことを特徴とする液体吐出用基板。
2. 複数の吐出素子と、
   第１のトランジスタと、
   複数の第２のトランジスタと、を備え、
   前記第１のトランジスタのソースおよびドレインの一方は、第１の電源ノードに電気的に接続され、
   前記第１のトランジスタのソースおよびドレインの他方は、前記複数の吐出素子の各々の一方のノードに電気的に接続され、
   前記複数の吐出素子の各々の他方のノードは、互いに電気的に分離され、かつ、前記複数の第２のトランジスタの１つのソースおよびドレインの一方に電気的に接続され、
   前記複数の第２のトランジスタの各々のソースおよびドレインの他方は、第２の電源ノードに電気的に接続され、
   前記複数の第２のトランジスタのゲートは、互いに電気的に分離され、
   前記複数の吐出素子と前記複数の第２のトランジスタとの間に、前記第１のトランジスタが配置された、
   ことを特徴とする液体吐出用基板。
3. 前記第１のトランジスタの実効的なチャネル幅Ｗｃおよび実効的なチャネル長Ｌｃと、前記第２のトランジスタの実効的なチャネル幅Ｗｉおよび実効的なチャネル長Ｌｉとが、式（１）を満たす、
   Ｗｃ／Ｌｃ＞Ｗｉ／Ｌｉ （１）
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出用基板。
4. 前記複数の吐出素子の並ぶ第１の方向に沿って延在し、前記第１の電源ノードを構成する第１の配線と、
   前記第１の方向に沿って延在し、前記第２の電源ノードを構成する第２の配線と、を備え、
   平面視において、前記複数の吐出素子と前記第２の配線との間に、前記第１の配線が配された、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出用基板。
5. 前記第１の配線の前記第１の方向と交差する第２の方向に沿った幅Ｗ１は、前記第２の配線の前記第２の方向に沿った幅Ｗ２よりも小さい、
   ことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出用基板。
6. 前記複数の第２のトランジスタを互いに独立に制御する制御ユニットを備え、
   前記複数の吐出素子と前記制御ユニットとの間に、前記第１のトランジスタ、および、前記複数の第２のトランジスタが配された、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の液体吐出用基板。
7. 前記第１のトランジスタは、前記複数の吐出素子の並ぶ方向に沿って並ぶ複数の第１のＭＯＳトランジスタを含み、
   前記複数の第１のＭＯＳトランジスタのゲートは互いに接続され、
   前記複数の第１のＭＯＳトランジスタのソースは互いに接続され、
   前記複数の第１のＭＯＳトランジスタのドレインは互いに接続される、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の液体吐出用基板。
8. 前記複数の第２のトランジスタの１つと前記複数の吐出素子の１つとを電気的に接続する接続配線を備え、
   前記接続配線は、前記複数の吐出素子の並ぶ方向と交差する方向に沿って延在し、かつ、平面視において、前記複数の第１のＭＯＳトランジスタの隣り合う２つの間に配された部分を含む、
   ことを特徴とする請求項７に記載の液体吐出用基板。
9. 前記複数の第１のＭＯＳトランジスタの隣り合う２つは、それぞれ、２つの異なる活性領域に配される、
   ことを特徴とする請求項８に記載の液体吐出用基板。
10. 前記複数の第１のＭＯＳトランジスタのいずれか２つが、ソースまたはドレインを構成する半導体領域を共有する、
    ことを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載の液体吐出用基板。
11. 前記複数の第１のＭＯＳトランジスタのチャネル方向は、前記複数の吐出素子の並ぶ方向に沿っている、
    ことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか一項に記載の液体吐出用基板。
12. 前記複数の第２のトランジスタの各々は、前記複数の吐出素子の並ぶ方向に沿って並ぶ複数の第２のＭＯＳトランジスタを含み、
    前記複数の第２のＭＯＳトランジスタのゲートは互いに接続され、
    前記複数の第２のＭＯＳトランジスタのソースは互いに接続され、
    前記複数の第２のＭＯＳトランジスタのドレインは互いに接続される、
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の液体吐出用基板。
13. 前記複数の第２のＭＯＳトランジスタのいずれか２つが、ソースまたはドレインを構成する半導体領域を共有する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出用基板。
14. 前記複数の第２のＭＯＳトランジスタのチャネル方向は、前記複数の吐出素子の並ぶ方向に沿っている、
    ことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の液体吐出用基板。
15. 前記複数の第２のＭＯＳトランジスタが１つの活性領域に配される、
    ことを特徴とする請求項１２乃至請求項１４いずれか一項に記載の液体吐出用基板。
16. 請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の液体吐出用基板と、
    前記液体吐出用基板に液体を供給するための液体供給部と、を備える、
    ことを特徴とする液体吐出用ヘッド。
17. 請求項１６の液体吐出用ヘッドと、
    前記液体吐出用ヘッドを駆動する駆動部と、を備える、
    ことを特徴とする記録装置。