JP6456040B2 - 液体吐出用基板、液体吐出用ヘッド、および、記録装置 - Google Patents

液体吐出用基板、液体吐出用ヘッド、および、記録装置 Download PDF

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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。特許文献1に記載された液体吐出用基板は、吐出素子として、複数の発熱体を備えている。複数の発熱体に対応して、複数の駆動素子が配されている。発熱体の駆動するタイミングを規定するための駆動パルスが、1つのパッドから入力され、そして、複数の駆動素子に供給される。特許文献1の液体吐出用基板は、さらに、この駆動パルスの伝送経路に配された複数の遅延回路を備えている。遅延回路によって、複数の駆動素子へ駆動パルスが印加されるタイミングをずらすことができる。このような構成により、特許文献1に記載された液体吐出用基板は、複数の発熱体が駆動するタイミングをずらしている。
特開2004−050846号公報
特許文献1に記載の液体吐出用基板では、駆動パルスの長さによっては、駆動パルスの遷移タイミングの重なりが生じる場合がある。駆動パルスの遷移タイミングの重なりとは、1つの駆動素子へ印加される駆動パルスの立ち下りのタイミングと、別の駆動素子へ印加される駆動パルスの立ち上がりのタイミングとが重なることである。本発明者らは、この駆動パルスの遷移タイミングの重なりが、発熱体の誤動作の原因になるという課題を見出した。特に、各遅延回路による遅延量が互いに等しいと、駆動パルスの遷移タイミングの重なりが生じる回数が多くなりやすい。
上記の課題に鑑み、本発明は、複数の吐出素子を備える液体吐出用基板において、吐出素子の誤動作を低減することを目的とする。
本発明の1つの側面に係る実施形態の液体吐出用基板は、複数の吐出素子と、前記複数の吐出素子を駆動する複数の駆動素子と、前記複数の駆動素子を制御するための制御信号を供給する信号供給部と、前記制御信号の伝達する信号経路に配された複数の遅延回路と、を備え、前記複数の駆動素子は、第1の駆動素子と、第2の駆動素子と、第3の駆動素子とを含み、前記複数の遅延回路は、第1の遅延回路と、第2の遅延回路と、第3の遅延回路と、を含み、前記第1の遅延回路は、前記第1の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングに対して、前記第2の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングを遅延させ、前記第2の遅延回路は、前記第2の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングに対して、前記第3の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングを遅延させ、前記第3の遅延回路は、前記第3の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングに対して、前記第1乃至第3の駆動素子とは別の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングを遅延させ、前記第1の遅延回路による遅延量と、前記第2の遅延回路による遅延量と、前記第3の遅延回路による遅延量とのそれぞれが、他の2つの遅延回路の遅延量と異なる、ことを特徴とする。
本発明の別の側面に係る実施形態の液体吐出用基板は、複数の吐出素子と、前記複数の吐出素子を駆動する複数の駆動素子と、前記複数の駆動素子を制御するための制御信号を供給する信号供給部と、前記制御信号の伝達する信号経路に配された複数の遅延回路と、を備え、前記複数の吐出素子は、それぞれが少なくとも1つの前記吐出素子を含む複数のブロックに分かれて配列され、前記複数のブロックは、順に並んだ第1のブロック、第2のブロック、および、第3のブロックを含み、前記複数の駆動素子は、前記第1のブロックの吐出素子を駆動する第1の駆動素子と、前記第2のブロックの吐出素子を駆動する第2の駆動素子と、前記第3のブロックの吐出素子を駆動する第3の駆動素子とを含み、前記複数の遅延回路は、前記第1の駆動素子と前記第2の駆動素子との間の信号経路に配された第1の遅延回路、および、前記第2の駆動素子と前記第3の駆動素子との間の信号経路に配された第2の遅延回路、および、前記第3の駆動素子と前記第1乃至第3の駆動素子とは別の駆動素子との間の信号経路に配された第3の遅延回路を含み、前記第1の遅延回路による遅延量と、前記第2の遅延回路による遅延量と、前記第3の遅延回路による遅延量とのそれぞれが、他の2つの遅延回路の遅延量と異なる、ことを特徴とする。
本発明に係るいくつかの実施例によれば、吐出素子の誤動作を低減することができる。
液体吐出用基板の構成を示す等価回路図。 制御信号のタイミングチャートを模式的に示す図。 遅延回路の構成を示す等価回路図。 制御信号のタイミングチャートを模式的に示す図。 液体吐出用基板の構成を示す等価回路図。 液体吐出用基板の構成を示す等価回路図。 制御信号のタイミングチャートを模式的に示す図。 液体吐出用基板の構成を示す等価回路図。 記録装置の構成を模式的に示す図。
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に用いられる。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基板は、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。吐出素子には、発熱体や圧電素子など、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。図1に、吐出素子の例として、発熱体101が例示されている。
複数の吐出素子に対応して、複数の駆動素子が配される。図1に、駆動素子102が例示されている。駆動素子には例えばトランジスタが用いられる。供給される制御信号に基づいて、駆動素子は対応する吐出素子に電気エネルギーを供給する。
液体吐出用基板は、複数の駆動素子を制御するための制御信号を供給する信号供給部を備える。図1に、信号供給部104が例示されている。信号供給部は、例えば、外部から入力される信号に基づいて制御信号を生成する回路である。あるいは、信号供給部は、例えば、外部から入力される制御信号を受けるパッド電極である。信号供給部が供給する制御信号は、例えば、電圧の立ち上がりと電圧の立ち下がりとを有する駆動パルスである。本明細書では、電圧の立ち上がりから電圧の立ち下がりまでの期間をパルス幅と呼ぶ。なお、駆動素子の電気的極性によっては、電圧の立ち下がりから電圧の立ち上がりまでの期間によってパルス幅が規定される場合がある。
液体吐出用基板は、複数の遅延回路を備える。図1に、複数の遅延回路105が例示されている。複数の遅延回路は、信号供給部の供給する制御信号が伝達する信号経路に配される。それぞれの遅延回路は、遅延回路の入力ノードに入力された信号を、所定の時間だけ遅延させて遅延回路の出力ノードから出力する。そのため、遅延回路の入力ノード側の駆動素子が対応する吐出素子を駆動するタイミングに対して、遅延回路の出力ノード側の駆動素子が対応する吐出素子を駆動するタイミングが遅延する。遅延回路は、例えば、インバータ回路などの論理回路や、抵抗および容量を含むCR回路である。
1つの実施形態に係る液体吐出用基板では、複数の遅延回路が、互いに遅延量の異なる2つの遅延回路を含む。このような構成によれば、駆動パルスの遷移タイミングの重なりを低減することができる。駆動パルスの遷移タイミングの重なりとは、1つの駆動素子へ印加される駆動パルスの立ち下りのタイミングと、別の駆動素子へ印加される駆動パルスの立ち上がりのタイミングとが重なることである。この結果、吐出素子の誤動作を低減することができる。
2つの遅延回路に含まれるトランジスタのゲート長が互いに異なることによって、2つの遅延回路の遅延時間を互いに異ならせることができる。または、2つの遅延回路に含まれる論理ゲートの段数が互いに異なることによって、2つの遅延回路の遅延時間を互いに異ならせることができる。または、2つの遅延回路の時定数が互いに異なるによって、2つの遅延回路の遅延時間を互いに異ならせることができる。時定数は、抵抗値と容量値とによって決まる。
他の実施形態に係る液体吐出用基板では、複数の吐出素子が複数のブロックに分かれて配列される。1つのブロックには少なくとも2つの吐出素子が含まれる。1つのブロックに含まれる吐出素子は共通の駆動素子によって制御される。そして、複数の遅延回路は、それぞれ、順に並んだ2つのブロックの駆動素子の間の信号経路に配される。このような構成によれば、駆動パルスの遷移タイミングの重なりを低減することができる。この結果、吐出素子の誤動作を低減することができる。
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は、液体吐出用基板100の構成を示す等価回路図である。
液体吐出用基板100は、複数の発熱体101を有する。発熱体101は吐出素子である。複数の発熱体101は、4つのブロックA〜ブロックDに分かれて配列される。本明細書では、個別の発熱体について言及する場合には、その発熱体が含まれるブロックを表すアルファベットを符号の後に付す。例えば、発熱体101Aは、ブロックAに含まれる発熱体を意味する。一方、複数の発熱体101に共通する事項を説明する場合は、符号のみを付す。発熱体101以外の素子や回路についても同様に表記する。
発熱体101の一方の端子は、電源電圧Vdの供給されるノードに接続される。発熱体101の他方の端子は、駆動素子102を介して接地される。駆動素子102は、発熱体101の駆動を制御するスイッチとして機能する。制御信号に基づいて、駆動素子102は発熱体101を駆動する。具体的には、駆動素子102が導通することにより発熱体101に電流が流れ、そして、発熱体101が発熱する。駆動素子102は、例えば、N型のMOSトランジスタである。ドレインは発熱体101に接続され、ソースは接地される。DMOSなどの高耐圧のMOSトランジスタを用いることにより、発熱体101に大きなエネルギーを供給することができる。
駆動素子102には、駆動する発熱体101を選択するための選択回路103が接続される。選択回路103には、選択信号PSと、信号供給部104の供給する制御信号が入力される。選択信号PSは、外部から入力される記録データなどである。選択信号PSによって選択された駆動素子102に対して、選択回路103を介して信号供給部104からの制御信号が印加される。なお、常に全部の発熱体101を駆動する実施例では、選択回路103は省略される。
本実施例の液体吐出用基板100は、複数の遅延回路105を含む。遅延回路105は、入力された信号を、所定の時間だけ遅延させる。そのため、遅延回路105は、遅延回路105の入力ノード側の駆動素子102に制御信号が印加されるタイミングに対して、遅延回路105の出力ノード側の駆動素子102に制御信号が印加されるタイミングを遅延させることができる。
遅延回路105の入力ノードに信号が入力されてから、出力ノードから信号が出力されるまでの時間が、遅延回路105による遅延量である。通常、信号が配線を伝達する際に、配線の寄生抵抗、あるいは、配線の寄生容量によって遅延が生じうる。遅延回路105は、トランジスタや抵抗素子、あるいは、容量素子を含むことにより、配線による遅延量よりも大きな遅延量を得ることができる。
本実施例では、信号供給部104の供給する制御信号が伝達する信号経路に、3つの遅延回路105a〜105cが配される。遅延回路105aは、ブロックAの駆動素子102Aと、ブロックBの駆動素子102Bとの間の信号経路に配される。この構成により、遅延回路105aは、駆動素子102Aに制御信号が印加されるタイミングに対して、駆動素子102Bに制御信号が印加されるタイミングを遅延させることができる。
遅延回路105bは、ブロックBの駆動素子102Bと、ブロックCの駆動素子102Cとの間の信号経路に配される。この構成により、遅延回路105bは、駆動素子102Bに制御信号が印加されるタイミングに対して、駆動素子102Cに制御信号が印加されるタイミングを遅延させることができる。
遅延回路105cは、ブロックCの駆動素子102Cと、ブロックDの駆動素子102Dとの間の信号経路に配される。この構成により、遅延回路105cは、駆動素子102Cに制御信号が印加されるタイミングに対して、駆動素子102Dに制御信号が印加されるタイミングを遅延させることができる。
次に、遅延回路105が、信号供給部104の供給する制御信号を遅延させることについて説明する。図2は、制御信号のタイミングチャートを模式的に示す図である。図2の制御信号PA〜PDは、それぞれ、図1のノードNA〜NDにおける制御信号の波形を示している。
図2の縦軸は、制御信号の信号レベルを表している。本実施例の制御信号は、信号レベルとして電圧を用いている。したがって、図2の縦軸は、制御信号の電圧を表している。信号レベルがハイである期間に応じて、駆動素子102が発熱体101を駆動する。なお、変形例の液体吐出用基板では、信号レベルがローである期間に応じて駆動素子102が発熱体101を駆動する。
信号供給部104の供給する制御信号は、信号経路に配された複数の遅延回路105a〜105cを介して、図1のノードNA〜NDへ順に伝達される。そのため、制御信号PA〜PDは互いにほぼ同じ波形を有している。
ノードNAには、信号供給部104からの制御信号がほとんど遅延することなく供給される。ノードNAの制御信号PAは、選択回路103Aと遅延回路105aに入力される。
ノードNBに供給される制御信号PBは、制御信号PAに対して、遅延回路105aによる遅延量tdaだけ遅延している。ノードNBの制御信号PBは、選択回路103Bと遅延回路105bに入力される。
ノードNCに供給される制御信号PCは、制御信号PBに対して、遅延回路105bによる遅延量tdbだけ遅延している。ノードNCの制御信号PCは、選択回路103Cと遅延回路105cに入力される。
ノードNDに供給される制御信号PDは、制御信号PCに対して、遅延回路105cによる遅延量tdcだけ遅延している。ノードNDの制御信号PDは、選択回路103Dに入力される。
本実施例では、遅延回路105aによる遅延量tdaと、遅延回路105bによる遅延量tdbとが、互いに異なっている。また、遅延回路105cによる遅延量tdcは、遅延回路105aによる遅延量tdaと等しい。
上述の通り、本実施例の液体吐出用基板100は、互いに遅延量の異なる少なくとも2つの遅延回路105を含んでいる。そのため、制御信号の遷移タイミングの重なりを低減することができる。例えば、制御信号PBの信号レベルの立ち下がりのタイミングと、制御信号PCの立ち上がりのタイミングとをずらすことができる。
制御信号の遷移タイミングの重なりは、液体吐出用基板100に含まれる回路に、ノイズが生じる原因となりうる。その1つの例を説明する。制御信号の信号レベルが遷移すると、駆動素子102の導通状態が変化する。このときに、駆動素子102を含む回路や駆動素子102に接続された回路に過渡的な電流が流れる。この過渡的な電流によって電源電圧が変動する可能性がある。制御信号の遷移タイミングの重なりが生じると電源電圧の変動が大きくなる。電源電圧の大きな変動に起因して、記録データを処理するための論理回路が誤動作する可能性がある。結果として、吐出素子が誤動作する可能性がある。したがって、制御信号の遷移タイミングの重なりを低減することで、吐出素子が誤動作する可能性を低減できる。
比較例として、図1の回路構成を有する液体吐出用基板であって、かつ、遅延回路105a〜105cが全て等しい遅延量tdを有している構成を説明する。この比較例では、制御信号の遷移タイミングの重なりが最大で3回生じうる。具体的には、制御信号の信号レベルの立ち上がりから立ち下がりまでの時間が遅延量tdに等しい場合に、制御信号の遷移タイミングの重なりが3回生じる。
これに対して、本実施例では、遅延回路105aによる遅延量tdaと、遅延回路105bによる遅延量tdbとが、互いに異なっている。そのため、制御信号の遷移タイミングの重なりは、最大で2回である。つまり、比較例に対して、制御信号の遷移タイミングの重なりが生じうる最大の回数を低減できる。この結果、吐出素子が誤動作する可能性を低減することができる。
通常、制御信号はプリント装置など外部の装置から液体吐出用基板100に供給されるので、制御信号には任意の波形の信号が用いられる。しかし、全ての遅延回路の遅延量が等しい場合、制御信号の遷移タイミングの重なりが起こらないようにするために、液体吐出用基板へ入力する制御信号が制限されうる。例えば、信号レベルの立ち上がりから立ち下がりまでの時間を、全ての遅延回路の遅延量の総和より長くするなどの制限が生じうる。これに対して、本実施例の液体吐出用基板100は遅延量の異なる複数の遅延回路105を含む。この構成により、制御信号の遷移タイミングの重なりが生じうる最大の回数を低減できる。したがって、制御信号への制限が緩和されるため、より多目的に液体吐出用基板100を用いることができる。
なお、制御信号PA〜PDが選択回路103に入力されたタイミングと、駆動素子102がオンして発熱体101に電流が流れる始めるタイミングとに遅延が発生してもよい。しかし、選択回路103による遅延量は小さいので、本実施例では、この遅延を無視して、制御信号の信号レベルが遷移するタイミングでノイズが発生すると説明している。
信号供給部104の供給する制御信号は、信号レベルの立ち上がりと信号レベルの立ち下がりとを有する駆動パルスを含んでいてもよい。この場合、駆動パルスが印加されているタイミングに応じて、駆動素子102が発熱体101を駆動する。
図2が示すように、信号供給部104の供給する制御信号は、第1のパルス幅pw1を有する第1の駆動パルスと、第1のパルス幅pw1より長い第2のパルス幅pw2を有する第2の駆動パルスを含む。信号レベルの立ち上がりから信号レベルの立ち下がりまでの時間がパルス幅である。
第1の駆動パルスは、例えば、インク吐出特性のばらつきを防ぐための予備駆動パルスである。第1の駆動パルスにより、インクが吐出しない程度に発熱体101に電流を流して、発熱体101を余熱することができる。第2の駆動パルスは、例えば、インク吐出を行うための吐出駆動パルスである。このように2つの駆動パルスを用いることにより、液体の吐出精度を高めることができる。
ここで、複数の遅延回路105の遅延量の和より短いパルス幅を有する駆動パルスを、制御信号が含む場合、制御信号の遷移タイミングの重なりが生じる可能性が高くなる。したがって、制御信号が、パルス幅の短い第1の駆動パルスと、パルス幅の長い第2の駆動パルスとを含む場合には、吐出素子の誤動作の可能性を低減するという効果がより顕著になる。
次に遅延回路105の具体的な構成について説明する。図3は、本実施例の遅延回路105の構成を示す等価回路図である。
遅延回路105は、入力ノード301と出力ノード302を有する。入力ノード301あるいは出力ノード302には、バッファ回路が設けられてもよい。本実施例の遅延回路105は、複数段のインバータ回路303を含む。それぞれのインバータ回路303は、P型のMOSトランジスタとN型のMOSトランジスタとにより構成される。このような構成により、入力ノード301に入力された信号が、所定の遅延量だけ遅延して、出力ノード302から出力される。
遅延回路105に含まれるトランジスタのゲート長(チャネル長)によって、遅延量を決めることができる。したがって、複数の遅延回路105が互いに異なるゲート長のトランジスタを含むことにより、複数の遅延回路105の遅延量を互いに異ならせることができる。
または、遅延回路105に含まれるインバータ回路303の段数によって、遅延量を決めることができる。したがって、複数の遅延回路105が互いに異なる段数のインバータ回路303を含むことにより、複数の遅延回路105の遅延量を互いに異ならせることができる。なお、遅延回路105のインバータ回路303を、NAND回路やOR回路などの論理ゲートで代替してもよい。種類の異なる論理ゲートを用いることで、遅延量を変えることができる。
また、遅延回路105は、容量素子および抵抗素子を含むCR回路でもよい。遅延回路105がCR回路の場合は、少なくとも一つの遅延回路105の抵抗値と容量値とで決定される時定数が、他の遅延回路105の時定数と異なる。
図2の例では、遅延回路105bによる遅延量tdbが、遅延回路105aによる遅延量tdbよりも小さい。しかし、遅延回路105bによる遅延量tdbが、遅延回路105aによる遅延量tdbよりも大きくい場合も、同じ効果を得ることができる。
遅延回路105の遅延量に関する変形例を説明する。この変形例では、複数の発熱体101が、n個のブロックに分かれて配列される。nは整数である。そして、互いに隣り合う2つのブロックの間の信号経路に、遅延回路105が配される。そのため、n−1個の遅延回路105が配される。
図4は、変形例の制御信号のタイミングチャートを模式的に示す図である。図4の制御信号PA〜Pnは、それぞれ、ブロックA〜ブロックnの駆動素子102に供給される制御信号である。図4の縦軸は、制御信号の信号レベルを表している。
信号供給部104の供給する制御信号は、信号経路に配された複数の遅延回路105a〜105(n−1)を介して、駆動素子102A〜102nへ順に印加される。
図4(a)が示す例では、信号供給部104に近い側の遅延回路105aの遅延量td1が最も小さく、信号供給部104から遠くなるにしたがって、遅延回路105の遅延量td2〜td(n−1)が大きくなる場合の制御信号を示している。つまり、複数の遅延回路105a〜105(n−1)の遅延量td1〜td(n−1)が、td1≦td2≦td3≦・・・≦td(n−2)≦td(n−1)という関係を満たす。
図4(b)が示す例では、信号供給部104に近い側の遅延回路105aの遅延量td1が最も大きく、信号供給部104から遠くなるにしたがって、遅延回路105の遅延量td2〜td(n−1)が小さくなる場合の制御信号を示している。つまり、複数の遅延回路105a〜105(n−1)の遅延量td1〜td(n−1)が、td1≧td2≧td3≧・・・≧td(n−2)≧td(n−1)という関係を満たす。
このように、複数の遅延回路の遅延量が順に大きくなっている、あるいは、順に小さくなっていることで、制御信号の遷移タイミングの重なりをさらに低減することができる。したがって、吐出素子の誤動作する可能性をさらに低減することができる。
図4の例では、複数の遅延回路の遅延量が順に大きく、あるいは、順に小さくなっている。しかし、これに限らず、複数の遅延回路の遅延量が、ランダムに、あるいは、交互に変化してもよい。また、複数の遅延回路のそれぞれが、互いに異なる遅延量を有していてもよい。あるいは、一部の遅延回路が、同じ遅延量を有していてもよい。特に、多数の発熱体を有する液体吐出用基板では、一部の遅延回路が同じ遅延量を有していることで、設計効率を向上させることができる。
図1に示した回路では、発熱体101の一方の端子が、電源電圧Vdの供給されるノードに接続される。発熱体101の他方の端子は、駆動素子102の駆動素子を介して接地されている。しかし、駆動素子102が発熱体101の一方の端子と電源電圧Vdが供給されるノードとの間に配されてもよい。駆動素子102にN型のMOSトランジスタが用いられる場合、ドレインは電源電圧Vdの供給されるノードに接続され、ソースは発熱体101に接続される。
また、発熱体101の個数は4つに限られず、複数の発熱体101が配されていればよい。図5は、別の変形例の液体吐出用基板100の構成を示す等価回路図である。複数の発熱体101は、8つのブロックA〜ブロックHに分かれて配列される。なお、図5においては符号が省略されているが、8つのブロックA〜Hのそれぞれが、発熱体101、駆動素子102、および、選択回路103を含む。また、遅延回路についても符号を省略している。
選択回路103A〜103Dには、第1の信号供給部104aが供給する制御信号が印加される。一方、選択回路103E〜103Hには、第2の信号供給部104bが供給する制御信号が印加される。このように、複数の信号供給部104が配されてもよい。また、ブロックA〜Dに電源を供給するノードと、ブロックE〜Hに電源を供給するノードとが分離されていてもよい。
以上に述べた通り、本実施例によれば、吐出素子が誤動作する可能性を低減することができる。
別の実施例を説明する。本実施例では、1つの吐出素子に対して、複数のトランジスタが駆動素子として配されたことが特徴である。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6は、液体吐出用基板200の構成を示す等価回路図である。実施例1と同様の機能を有する部分には、図1と同じ符号を付している。なお、図6では配線が省略されているが、選択回路103には外部からの選択信号PSが供給される。
本実施例では、1つの発熱体101に対応する駆動素子が、第1のトランジスタ701と、第2のトランジスタ702を含む。第1のトランジスタ701は、例えば、N型のMOSトランジスタである。第1のトランジスタ701のドレインは、電源電圧Vdの供給されるノードに接続される。第1のトランジスタ701のソースは、発熱体101の一方の端子に接続される。第2のトランジスタ702は、例えば、P型のMOSトランジスタである。第2のトランジスタ702のドレインは接地される。第2のトランジスタ702のソースは、発熱体101の他方の端子に接続される。
第1のトランジスタ701のゲートは、選択回路103が接続される。信号供給部104の供給する制御信号が、選択回路103を介して、第1のトランジスタ701のゲートに印加される。実施例1と同様に、信号供給部104の供給する制御信号は、複数の遅延回路105a〜105cを介して、順に、選択回路103A〜103Dに供給される。
液体吐出用基板200は、第3の電圧を供給する電圧回路703を有する。第3の電圧は、電源電圧Vdおよび接地電圧のいずれとも異なる。電圧回路703の供給する第3の電圧は、第2のトランジスタ702のゲートに印加される。このような構成により、発熱体101に安定して電圧を印加することができる。特に、第2のトランジスタ702がソースフォロア回路を構成することにより、より安定して発熱体に電圧を印加することができる。第2のトランジスタ702が飽和動作するようにバイアス点を設定することで、第2のトランジスタ702はソースフォロアとして動作する。
図7は、制御信号のタイミングチャートを模式的に示す図である。図7の制御信号PA〜PDは、それぞれ、図6のノードNA〜NDに供給される制御信号を示している。図7の縦軸は、制御信号の信号レベルを表している。
図7は、さらに、制御信号の信号レベルの立ち上がりに伴って生じるノイズパルス、および、制御信号の信号レベルの立ち下がりに伴って生じるノイズパルスを模式的に示している。
駆動パルスの立ち上がり時には、第1のトランジスタ701のゲート容量を充電するために、信号供給部104の電源から第1のトランジスタ701に過渡的な電流が流れる。この過渡的な電流によって、立ち上がりノイズパルスが発生する。
駆動パルスの立ち下がり時には、第1のトランジスタ701が非導通状態になるため、第1のトランジスタ701のソースの電位が変化する。これに伴い、第2のトランジスタ702のソースの電位が変化し、寄生容量を介して、第2のトランジスタ702のゲートの電圧が変動する。電圧回路703は、変動した第2のトランジスタ702のゲート電圧を安定させるために、第2のトランジスタ702のゲート容量を充電する。そのため、電圧回路703の電源から第2のトランジスタ702に過渡的な電流が流れる。この過渡的な電流によって、立ち下がりノイズパルスが発生する。
したがって、制御信号の遷移タイミングの重なりが生じた場合は、立ち上がりパルスノイズと立ち下がりパルスノイズが重畳し、液体吐出用基板200の電源配線、および、接地配線に大電流が流れる。結果として、吐出素子が誤動作する可能性が生じる。
本実施例の液体吐出用基板200は遅延量の異なる複数の遅延回路105を含む。このような構成により、制御信号の遷移タイミングの重なりを低減することができる。結果として、吐出素子が誤動作する可能性を低減することができる。
特に、1つの駆動素子に対応する駆動素子が2つのトランジスタを含む場合には、上述の立ち上がりノイズパルスと立下りノイズパルスとのそれぞれが大きな電流を生じさせる。その分、吐出素子が誤動作する可能性が高くなる。したがって、制御信号の遷移タイミングの重なりを低減することによる、吐出素子の誤動作を低減する効果がより顕著に得られる。
なお、遅延回路105の具体的な構成は、実施例1と同様である。つまり、図3は、本実施例の遅延回路105の構成を示す等価回路図である。図3についての説明、および、変形例についての説明は、実施例1と同様なので省略する。
別の実施例を説明する。本実施例では、複数の発熱体が、少なくとも2つの発熱体をそれぞれ含む複数のブロックに分かれて配列されている。そして、ブロックを選択するための第1の選択回路と、ブロック内の発熱体を選択するための第2の選択回路とが配される。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8は、液体吐出用基板300の構成を示す等価回路図である。実施例1、または、実施例2と同様の機能を有する部分には、図1、または、図6と同じ符号を付している。
複数の発熱体101が、複数のブロックA〜Xに分かれて配されている。それぞれのブロックはn個の発熱体を含んでいる。個々の発熱体101について言及する場合には、符号の後に、ブロックを表すアルファベットと、ブロック内での区別のための番号とを付す。例えば、ブロックAには、発熱体101A1、発熱体101A2、・・・、発熱体101A(n−1)、および、発熱体101Anが含まれる。発熱体101以外の素子や回路についても同様に表記する。
本実施例の駆動素子は、第1のトランジスタ701と、第2のトランジスタとを含む。
発熱体101の一方の端子は、第1のトランジスタ701を介して、電源電圧Vdが供給されるノードに接続される。1つの発熱体に対して、1つの第1のトランジスタ701が配される。発熱体101の他方の端子は、第2のトランジスタ702を介して、接地される。第2のトランジスタ702は、ブロック内の複数の発熱体101に対して共通に設けられる。つまり、ブロックごとに1つの第2のトランジスタ702が配されている。電圧回路703が、第2のトランジスタ702のゲートに第3の電圧を供給する。
第1のトランジスタ701のゲートは、第1の選択回路801に接続される。1つのブロックに対して1つの第1の選択回路801が割り当てられる。第1の選択回路801は、シフトレジスタ811、ラッチ回路812、および、1つのブロックに含まれる発熱体101の数(n個)に対応する、n個のAND回路813を含む。
シフトレジスタ811Aに選択信号PSが入力され、以降、シフトレジスタ811B、811C、・・・、811Xという順に、選択信号PSが伝達される。ラッチ回路812には、ラッチパルスに基づいて、シフトレジスタ811の出力する選択信号を保持する。
AND回路813は3つの入力ノードを有している。第1の入力ノードは、第2の選択回路802に接続される。第2の選択回路802は、ブロック内の複数の発熱体101の中から、駆動する発熱体を選択する。第2の選択回路は、例えば、アドレスデコーダとカウンタとを含む。第2の入力ノードは、ラッチ回路812に接続される。第3の入力ノードには、信号供給部104からの制御信号が印加される。
本実施例では、信号供給部104の供給する制御信号が伝達する信号経路に、複数の遅延回路105a〜105yが配される。遅延回路105aは、ブロックAのAND回路813Aと、ブロックBのAND回路813Bとの間の信号経路に配される。この構成により、遅延回路105aは、ブロックAの駆動素子に制御信号が印加されるタイミングに対して、ブロックBの駆動素子に制御信号が印加されるタイミングを遅延させることができる。他の遅延回路105b、・・・105yについても同様である。本実施例においては、全ての遅延回路105の遅延量が等しい。
本実施例の液体吐出用基板300においては、選択信号PSがブロックを選択し、第2の選択回路802が、ブロック内の駆動素子を選択する。選択信号PSによって選択され、かつ、第2の選択回路802によって選択された駆動素子が、信号供給部104からの制御信号が印加されたタイミングに応じて、発熱体101を駆動する。
上述の通り、本実施例ではブロックごとに1つの遅延回路105が配される。そして、ブロックごとに1つの発熱体101を駆動するように、第1の選択回路801および第2の選択回路802を備えている。このような構成によれば、1つの駆動パルスに基づいて動作する発熱体の数を減らすことができる。そのため、制御信号の遷移タイミングの重なりが生じたときに生じるノイズを小さくすることができる。結果として、吐出素子が誤動作する可能性を低減することができる。
なお、本実施例においては、全ての遅延回路105の遅延量が等しい。しかし、実施例1や実施例2のように、互いに遅延量の異なる少なくとも2つの遅延回路105を含んでいてもよい。このような構成によれば、実施例1または実施例2と同様に、吐出素子が誤動作する可能性を低減するという効果を得ることができる。
遅延回路105の具体的な構成は、実施例1と同様である。つまり、図3は、本実施例の遅延回路105の構成を示す等価回路図である。図3についての説明、および、変形例についての説明は、実施例1と同様なので省略する。
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900を説明する。記録装置900の記録ヘッド810は、実施例1乃至実施例3で説明した液体吐出用基板100、200、300のいずれかと、液体供給部とを有する。
図9(a)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9(a)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913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、記録素子の誤動作を低減することが可能となる。
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9(b)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、記録ヘッド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 駆動素子
104 信号供給部
105 遅延回路

Claims (22)

  1. 複数の吐出素子と、
    前記複数の吐出素子を駆動する複数の駆動素子と、
    前記複数の駆動素子を制御するための制御信号を供給する信号供給部と、
    前記制御信号の伝達する信号経路に配された複数の遅延回路と、を備え、
    前記複数の駆動素子は、第1の駆動素子と、第2の駆動素子と、第3の駆動素子とを含み、
    前記複数の遅延回路は、第1の遅延回路と、第2の遅延回路と、第3の遅延回路と、を含み、
    前記第1の遅延回路は、前記第1の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングに対して、前記第2の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングを遅延させ、
    前記第2の遅延回路は、前記第2の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングに対して、前記第3の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングを遅延させ、
    前記第3の遅延回路は、前記第3の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングに対して、前記第1乃至第3の駆動素子とは別の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングを遅延させ、
    前記第1の遅延回路による遅延量と、前記第2の遅延回路による遅延量と、前記第3の遅延回路による遅延量とのそれぞれが、他の2つの遅延回路の遅延量と異なる、ことを特徴とする液体吐出用基板。
  2. 複数の吐出素子と、
    前記複数の吐出素子を駆動する複数の駆動素子と、
    前記複数の駆動素子を制御するための制御信号を供給する信号供給部と、
    前記制御信号の伝達する信号経路に配された複数の遅延回路と、を備え、
    前記複数の吐出素子は、それぞれが少なくとも1つの前記吐出素子を含む複数のブロックに分かれて配列され、
    前記複数のブロックは、順に並んだ第1のブロック、第2のブロック、および、第3のブロックを含み、
    前記複数の駆動素子は、前記第1のブロックの吐出素子を駆動する第1の駆動素子と、前記第2のブロックの吐出素子を駆動する第2の駆動素子と、前記第3のブロックの吐出素子を駆動する第3の駆動素子とを含み、
    前記複数の遅延回路は、前記第1の駆動素子と前記第2の駆動素子との間の信号経路に配された第1の遅延回路、および、前記第2の駆動素子と前記第3の駆動素子との間の信号経路に配された第2の遅延回路、および、前記第3の駆動素子と前記第1乃至第3の駆動素子とは別の駆動素子との間の信号経路に配された第3の遅延回路を含み、
    前記第1の遅延回路による遅延量と、前記第2の遅延回路による遅延量と、前記第3の遅延回路による遅延量とのそれぞれが、他の2つの遅延回路の遅延量と異なる、
    ことを特徴とする液体吐出用基板。
  3. 前記第1の遅延回路に含まれるトランジスタのゲート長と、前記第2の遅延回路に含まれるトランジスタのゲート長とが異なる、
    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. 前記複数の遅延回路のそれぞれが論理回路を含み、
    前記第1の遅延回路に含まれる論理回路の構成と、前記第2の遅延回路に含まれる論理回路の構成とが異なる、
    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. 前記複数の遅延回路のそれぞれが抵抗素子および容量素子を含み、
    前記第1の遅延回路に含まれる前記抵抗素子および前記容量素子で決まる時定数と、前記第2の遅延回路に含まれる前記抵抗素子および前記容量素子で決まる時定数とが異なる、
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の液体吐出用基板。
  6. 前記制御信号は、第1のパルス幅を有する第1の駆動パルスと、前記第1のパルス幅より長い第2のパルス幅を有する第2の駆動パルスとを含む、
    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. 前記制御信号は、前記複数の遅延回路による遅延量の和よりも短いパルス幅を有する駆動パルスを含む、
    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. 前記複数の吐出素子の少なくとも一部を選択するための選択回路を備え、
    前記複数の駆動素子は、前記制御信号、および、前記選択回路に入力される選択信号によって制御される、
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の液体吐出用基板。
  9. 前記第1の駆動素子、および、前記第2の駆動素子の一方が、前記選択回路によって選択される、
    ことを特徴とする請求項8に記載の液体吐出用基板。
  10. 前記第1の遅延回路と前記第2の遅延回路との間の信号経路に、前記第2の駆動素子を含む少なくとも2つの駆動素子が配され、
    前記少なくとも2つの駆動素子の一部が、前記選択回路によって選択される、
    ことを特徴とする請求項8に記載の液体吐出用基板。
  11. 前記複数の吐出素子は、それぞれが少なくとも2つの吐出素子を含む複数のブロックに分かれて配列され、
    前記複数のブロックの少なくとも一部を選択するための第1の選択回路と、
    1つのブロックに含まれる前記少なくとも2つ吐出素子の1つを選択するための第2の選択回路と、を備える、
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の液体吐出用基板。
  12. 前記駆動素子のそれぞれが、トランジスタを含み、
    前記トランジスタのドレインおよびソースの一方は、第1の電圧の供給されるノードに接続され、
    前記トランジスタのドレインおよびソースの他方は、前記吐出素子の第1の端子に接続され、
    前記吐出素子の第2の端子は、前記第1の電圧とは異なる第2の電圧の供給されるノードに接続され、
    前記トランジスタのゲートに、前記制御信号に基づく信号が印加される、
    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. 前記複数の駆動素子のそれぞれが、第1のトランジスタ、および、第2のトランジスタを含み、
    前記第1のトランジスタのドレインおよびソースの一方は、第1の電圧の供給されるノードに接続され、
    前記第1のトランジスタのドレインおよびソースの他方は、前記吐出素子の第1の端子に接続され、
    前記吐出素子の第2の端子は、前記第2のトランジスタのドレインおよびソースの一方に接続され、
    前記第2のトランジスタのドレインおよびソースの他方は、前記第1の電圧とは異なる第2の電圧の供給されるノードに接続され、
    前記第1のトランジスタのゲートには、前記制御信号に基づく信号が印加され、
    前記第2のトランジスタのゲートには、第3の電圧が供給される、
    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。
  14. 前記複数の吐出素子は、それぞれが少なくとも2つの吐出素子を含む複数のブロックに分かれて配列され、
    1つのブロックに含まれる前記少なくとも2つの吐出素子が、1つの前記第2のトランジスタに接続される、
    ことを特徴とする請求項13に記載の液体吐出用基板。
  15. 前記第2のトランジスタはソースフォロア回路を構成する、
    ことを特徴とする請求項13または請求項14に記載の液体吐出用基板。
  16. 前記複数の遅延回路の遅延量は、順に大きくなる、あるいは、順に小さくなる、
    ことを特徴とする請求項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。
  17. 前記複数の遅延回路の遅延量が互いに異なる、
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項16のいずれか一項に記載の液体吐出用基板。
  18. 複数の吐出素子と、
    前記複数の吐出素子を駆動する複数の駆動素子と、
    前記複数の駆動素子を制御するための制御信号を供給する信号供給部と、
    前記制御信号の伝達する信号経路に配された複数の遅延回路と、を備え、
    前記複数の吐出素子は、それぞれが少なくとも1つの前記吐出素子を含む複数のブロックに分かれて配列され、
    前記複数のブロックは、順に並んだ第1のブロック、第2のブロック、および、第3のブロックを含み、
    前記複数の駆動素子は、前記第1のブロックの吐出素子を駆動する第1の駆動素子と、前記第2のブロックの吐出素子を駆動する第2の駆動素子と、前記第3のブロックの吐出素子を駆動する第3の駆動素子とを含み、
    前記複数の遅延回路は、前記第1の駆動素子と前記第2の駆動素子との間の信号経路に配された第1の遅延回路、および、前記第2の駆動素子と前記第3の駆動素子との間の信号経路に配された第2の遅延回路、および、前記第3の駆動素子と前記第1乃至第3の駆動素子とは別の駆動素子との間の信号経路に配された第3の遅延回路を含み、
    前記第1の遅延回路に含まれるトランジスタのゲート長と、前記第2の遅延回路に含まれるトランジスタのゲート長と、前記第3の遅延回路に含まれるトランジスタのゲート長とのそれぞれが、他の2つの遅延回路に含まれるトランジスタのゲート長と異なる、
    ことを特徴とする液体吐出用基板。
  19. 複数の吐出素子と、
    前記複数の吐出素子を駆動する複数の駆動素子と、
    前記複数の駆動素子を制御するための制御信号を供給する信号供給部と、
    前記制御信号の伝達する信号経路に配された複数の論理回路と、を備え、
    前記複数の吐出素子は、それぞれが少なくとも1つの吐出素子を含む複数のブロックに分かれて配列され、
    前記複数のブロックは、順に並んだ第1のブロック、第2のブロック、および、第3のブロックを含み、
    前記複数の駆動素子は、前記第1のブロックの吐出素子を駆動する第1の駆動素子と、前記第2のブロックの吐出素子を駆動する第2の駆動素子と、前記第3のブロックの吐出素子を駆動する第3の駆動素子とを含み、
    前記複数の論理回路は、前記第1の駆動素子と前記第2の駆動素子との間の信号経路に配された第1の論理回路、および、前記第2の駆動素子と前記第3の駆動素子との間の信号経路に配された第2の論理回路、および、前記第3の駆動素子と前記第1乃至第3の駆動素子とは別の駆動素子との間の信号経路に配された第3の論理回路を含み、
    前記第1の論理回路に含まれる論理ゲートの段数と、前記第2の論理回路に含まれる論理ゲートの段数と、前記第3の論理回路に含まれる論理ゲートの段数とのそれぞれが、他の2つの論理回路に含まれる論理ゲートの段数と異なる、
    ことを特徴とする液体吐出用基板。
  20. 複数の吐出素子と、
    前記複数の吐出素子を駆動する複数の駆動素子と、
    前記複数の駆動素子を制御するための制御信号を供給する信号供給部と、
    前記制御信号の伝達する信号経路に配された複数の遅延回路と、を備え、
    前記複数の駆動素子は、第1の駆動素子と、第2の駆動素子と、第3の駆動素子とを含み、
    前記複数の遅延回路は、第1の遅延回路と、第2の遅延回路とを含み、
    前記第1の遅延回路は、前記第1の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングに対して、前記第2の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングを遅延させ、
    前記第2の遅延回路は、前記第2の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングに対して、前記第3の駆動素子が対応する前記吐出素子を駆動するタイミングを遅延させ、
    前記第1の遅延回路による遅延量と、前記第2の遅延回路による遅延量とが異なり、
    前記複数の駆動素子のそれぞれが、第1のトランジスタ、および、第2のトランジスタを含み、
    前記第1のトランジスタのドレインおよびソースの一方は、第1の電圧の供給されるノードに接続され、
    前記第1のトランジスタのドレインおよびソースの他方は、前記吐出素子の第1の端子に接続され、
    前記吐出素子の第2の端子は、前記第2のトランジスタのドレインおよびソースの一方に接続され、
    前記第2のトランジスタのドレインおよびソースの他方は、前記第1の電圧とは異なる第2の電圧の供給されるノードに接続され、
    前記第1のトランジスタのゲートには、前記制御信号に基づく信号が印加され、
    前記第2のトランジスタのゲートには、第3の電圧が供給される、
    ことを特徴とする液体吐出用基板。
  21. 請求項1乃至請求項20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。
  22. 請求項21に記載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。
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