(57)【要約】【課題】吐出口からの液体の蒸発による液体の粘度増大を軽減するために発泡によるインク循環機能を持つ記録ヘッドでは、インク吐出のための駆動電流とインク循環のための駆動電流が異なる。このため、同一サイズかつ同一構成のドライバトランジスタを用いた場合、記録ヘッドに実装する素子基板のレイアウト効率が落ち、そのコストがアップする。【解決手段】ドライバトランジスタのサイズや駆動方式をインク循環のために用いるヒータとインク吐出を行って記録を行うために用いるヒータでそれぞれ最適化することで、レイアウト配置効率の良くなり、素子基板のコストダウンが可能となる。【選択図】  図６
2020099997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた方向に配列された複数の第１のヒータと、複数の前記第１のヒータの配列方向に沿って、複数の前記第１のヒータとは交互に配置された複数の第２のヒータと、複数の前記第１のヒータを駆動する、複数の第１のドライバトランジスタと、複数の前記第２のヒータを駆動する、複数の第２のドライバトランジスタと、を備えた素子基板であって、
複数の前記第１のドライバトランジスタそれぞれと、複数の前記第２のドライバトランジスタそれぞれとは、マルチフィンガー構成であり、
前記マルチフィンガー構成のゲート幅は同じであり、
前記第１のドライバトランジスタを構成するフィンガーの数と前記第２のドライバトランジスタを構成するフィンガーの数とは異なることを特徴とする素子基板。
【請求項２】
前記第１のヒータと前記第２のヒータのサイズは異なり、
前記第１のドライバトランジスタから前記第１のヒータへの供給電流と前記第２のドライバトランジスタから前記第２のヒータへの供給電流とが異なることを特徴とする請求項１に記載の素子基板。
【請求項３】
前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタはＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする請求項２に記載の素子基板。
【請求項４】
前記第１のヒータと前記第２のヒータに、前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタとがそれぞれソースフォロア接続され、
前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタとはＮＤＭＯＳであり、
前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタのマルチフィンガーの配列方向は、複数の前記第１のヒータと複数の前記第２のヒータの配列方向とは交差する方向であることを特徴とする請求項３に記載の素子基板。
【請求項５】
前記第１のヒータと前記第２のヒータに、前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタとがそれぞれソース接地で接続され、
前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタとはＰＤＭＯＳであり、
前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタのマルチフィンガーの配列方向は、複数の前記第１のヒータと複数の前記第２のヒータの配列方向とは交差する方向であることを特徴とする請求項３に記載の素子基板。
【請求項６】
前記第１のヒータと前記第２のヒータに、前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタとがそれぞれソース接地で接続され、
前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタとはＮＤＭＯＳであり、
前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタのマルチフィンガーの配列方向は、複数の前記第１のヒータと複数の前記第２のヒータの配列方向とは同じ方向であることを特徴とする請求項３に記載の素子基板。
【請求項７】
前記第１のヒータと前記第２のヒータに、前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタとがそれぞれソースフォロア接続され、
前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタとはＰＤＭＯＳであり、
前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタのマルチフィンガーの配列方向は、複数の前記第１のヒータと複数の前記第２のヒータの配列方向とは同じ方向であることを特徴とする請求項３に記載の素子基板。
【請求項８】
前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタを配置する幅と、前記第１のヒータと前記第２のヒータとを配列するピッチとが同じであることを特徴とする請求項６又は７に記載の素子基板。
【請求項９】
前記第１のヒータに前記第１のドライバトランジスタがソースフォロア接続され、
前記第２のヒータに前記第２のドライバトランジスタがソース接地で接続され、
前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタとはＮＤＭＯＳであり、
前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタのマルチフィンガーの配列方向は、複数の前記第１のヒータと複数の前記第２のヒータの配列方向とは交差する方向であることを特徴とする請求項３に記載の素子基板。
【請求項１０】
前記第１のヒータに前記第１のドライバトランジスタがソース接地で接続され、
前記第２のヒータに前記第２のドライバトランジスタがソースフォロア接続され、
前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタとはＮＤＭＯＳであり、
前記第１のドライバトランジスタと前記第２のドライバトランジスタのマルチフィンガーの配列方向は、複数の前記第１のヒータと複数の前記第２のヒータの配列方向とは交差する方向であることを特徴とする請求項３に記載の素子基板。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の素子基板を用いた液体吐出ヘッドであって、
液体を吐出する複数の吐出口と、
前記複数の吐出口それぞれに液体を供給する共通の供給口と、
前記複数の吐出口それぞれ対応して備えられ、前記共通の供給口から液体を引き込む複数の第１の流路と、
前記複数の吐出口それぞれ対応して備えられ、前記共通の供給口に液体が戻る複数の第２の流路とを、有し、
複数の前記第１の流路には、複数の前記第１のヒータがそれぞれ配置され、
複数の前記第２の流路には、複数の前記第２のヒータがそれぞれ配置され、前記複数の吐出口がそれぞれ設けられ、複数の前記第２のヒータはさらに、前記複数の吐出口の直下にそれぞれ配置され、
液体が前記共通の供給口と前記第１の流路と前記第２の流路とを介して循環しつつ、前記複数の吐出口より吐出されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
請求項１１に記載の液体吐出ヘッドを、前記液体をインクとし、該インクを吐出する記録ヘッドとして用い、記録媒体に記録を行う記録装置。
【請求項１３】
前記第２のヒータの面積は前記第１のヒータの面積よりも小さいことを特徴とする請求項１２に記載の記録装置。
【請求項１４】
前記第１のヒータを駆動することによるインクの発泡と消泡とにより、前記第１の流路と前記第２の流路のインクがリフレッシュされ、
前記第２のヒータを駆動することによりインクが発泡して前記複数の吐出口によりインクが吐出されることを特徴とする請求項１３に記載の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は素子基板、液体吐出ヘッド、及び記録装置に関し、特に、例えば、素子基板を組み込んだ液体吐出ヘッドをインクジェット方式に従って記録を行うために記録ヘッドとして適用した記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インク等の液体を吐出する液体吐出装置に用いられる液体吐出ヘッドでは、その液体を吐出する吐出口から液体中の揮発成分が蒸発することで、吐出口付近の液体の粘度が増大する。これによって、吐出される液滴の吐出速度が変化したり、目的とする対象物への着弾精度に影響を及ぼしたりすることがある。特に、吐出後の休止時間が長い場合、液体の粘度の増加が顕著になり、液体の固形成分が吐出口付近に固着し、この固形成分により液体の流体抵抗が増加し吐出不良となる場合もある。
【０００３】
このような液体の粘度増大現象に対する対策の１つとして、液室内の吐出口にフレッシュな液体を流す方法が知られている。液体を流す方法として、液体吐出ヘッド内の液体を差圧方式により循環させる方式が知られている。また、流路内の流抵抗の非対称位置に配置した補助抵抗器による加熱発泡の後の液体再充填時に、流抵抗の小さい流路側からの液の引き込み流（特許文献１参照）を用いた方法が知られている。
【０００４】
特許文献１には、液体の引き込みのためにポンプの役割を果たすヒータとインク吐出するためのヒータ（吐出ヒータ）がそれぞれ個別に配置されている構成が開示されている。同一列にこれらのヒータが配置される場合、インク吐出性能を確保するために大面積の吐出ヒータを設けると、ノズル壁厚や流路幅などの制約からポンプヒータを細長く配置せざるを得なくなる。このような構成の場合、ポンプ駆動時のヒータ電流よりもインク吐出時のヒータ電流が大きくなる。一方、充分なポンプ能力を確保する場合には、発泡体積を大きくするために、大面積のポンプヒータを設け、吐出ヒータよりも大きなヒータ電流を供給する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１４６０６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、上記従来例では、供給する電流値が異なるヒータが一列に並んでいる構成において、ヒータを駆動するドライバサイズをそろえて設計すると、供給電流の大きい方に合わせて設計することが必要になる。その結果、ヘッド基板となる半導体チップを大きくせざるを得ず、構成要素のレイアウト効率が落ち、さらに製造コストがアップするという課題が生じてしまう。
【０００７】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、構成要素のレイアウト効率が良く、かつ安価に製造することが可能な素子基板、液体吐出ヘッド、及び記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の素子基板は次のような構成からなる。
【０００９】
即ち、予め定められた方向に配列された複数の第１のヒータと、複数の前記第１のヒータの配列方向に沿って、複数の前記第１のヒータとは交互に配置された複数の第２のヒータと、複数の前記第１のヒータを駆動する、複数の第１のドライバトランジスタと、複数の前記第２のヒータを駆動する、複数の第２のドライバトランジスタと、を備えた素子基板であって、複数の前記第１のドライバトランジスタそれぞれと、複数の前記第２のドライバトランジスタそれぞれとは、マルチフィンガー構成であり、前記マルチフィンガー構成のゲート幅は同じであり、前記第１のドライバトランジスタを構成するフィンガーの数と前記第２のドライバトランジスタを構成するフィンガーの数とは異なることを特徴とする。
【００１０】
また本発明を別の側面から見れば、上記構成の素子基板を用いた液体吐出ヘッドであって、液体を吐出する複数の吐出口と、前記複数の吐出口それぞれに液体を供給する共通の供給口と、前記複数の吐出口それぞれ対応して備えられ、前記共通の供給口から液体を引き込む複数の第１の流路と、前記複数の吐出口それぞれ対応して備えられ、前記共通の供給口に液体が戻る複数の第２の流路とを、有し、複数の前記第１の流路には、複数の前記第１のヒータがそれぞれ配置され、複数の前記第２の流路には、複数の前記第２のヒータがそれぞれ配置され、前記複数の吐出口がそれぞれ設けられ、複数の前記第２のヒータはさらに、前記複数の吐出口の直下にそれぞれ配置され、液体が前記共通の供給口と前記第１の流路と前記第２の流路とを介して循環しつつ、前記複数の吐出口より吐出されることを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【００１１】
さらに本発明を別の側面から見れば、上記構成の液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして用いる記録装置であって、前記液体をインクとし記録媒体に記録を行う記録装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第１と第２のヒータをそれぞれ駆動する第１と第２のドライバトランジスタのサイズを変化させることでレイアウト配置効率が良くなり、素子基板の小型化が図られ、素子基板の製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の代表的な実施例である記録ヘッドを備えた記録装置の構成概略を示す斜視図である。
【図２】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３】記録ヘッドに実装される素子基板（ヘッド基板）のレイアウト構成を示す図である。
【図４】インク供給口と各吐出口との間に形成される流路を通るインク循環の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例１に従う、吐出ヒータとポンプヒータとドライバトランジスタの部分の詳細な回路構成を示すレイアウト図である。
【図６】図５に示した部分の等価回路図である。
【図７】本発明の実施例１の変形例に従う吐出ヒータとポンプヒータとドライバトランジスタの部分の詳細な回路構成を示すレイアウト図である。
【図８】本発明の実施例２に従う、吐出ヒータとポンプヒータとドライバトランジスタの部分の詳細な回路構成を示すレイアウト図である。
【図９】図８に示した部分の等価回路図である。
【図１０】本発明の実施例３に従う、吐出ヒータとポンプヒータとドライバトランジスタの部分の詳細な回路構成を示すレイアウト図である。
【図１１】図１０に示した部分の等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口ないしこれに連通する液路およびインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。
【００１９】
以下に用いる記録ヘッド用の素子基板（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、各素子や配線等が設けられた構成を差し示すものである。
【００２０】
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（built-in）」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。
【００２１】
＜記録装置の概要説明（図１〜図２）＞
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ヘッド（以下、記録ヘッド）を用いて記録を行なう記録装置の構成の概要を示す外観斜視図である。
【００２２】
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）１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インクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）３をキャリッジ２に搭載している。そして、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なう。
【００２３】
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タンク６を装着する。インクタンク６はキャリッジ２に対して着脱自在になっている。
【００２４】
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。
【００２５】
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、電気熱変換素子（ヒータ）を備えている。この電気熱変換素子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素子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。なお、記録装置は、上述したシリアルタイプの記録装置に限定するものではなく、記録媒体の幅方向に吐出口を配列した記録ヘッド（ラインヘッド）を記録媒体の搬送方向に配置するいわゆるフルラインタイプの記録装置にも適用できる。
【００２６】
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。
【００２７】
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、Ａ／Ｄ変換器６０６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。Ａ／Ｄ変換器６０６は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。
【００２８】
また、図２において、６１０は画像データの供給源となる図１に示したホストやＭＦＰに対応するホスト装置である。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、ステータス等をパケット通信により送受信する。このパケット通信については後で説明する。なお、インタフェース６１１としてＵＳＢインタフェースをネットワークインタフェースとは別にさらに備え、ホストからシリアル転送されるビットデータやラスタデータを受信できるようにしても良い。
【００２９】
さらに、６２０はスイッチ群であり、電源スイッチ６２１、プリントスイッチ６２２、回復スイッチ６２３などから構成される。
【００３０】
６３０は装置状態を検出するためのセンサ群であり、位置センサ６３１、温度センサ６３２等から構成される。この実施例では、この他にもインク残量を検出するフォトセンサが設けられる。このフォトセンサの詳細について後述する。
【００３１】
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。
【００３２】
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発熱素子（インク吐出用のヒータ）を駆動するためのデータを転送する。加えて、この記録装置には、ユーザインタフェースとしてＬＣＤやＬＥＤで構成される表示部が備えられている。
【００３３】
図３は記録ヘッドに実装される素子基板（ヘッド基板）のレイアウト構成を示す図である。
【００３４】
図３に示されるように、ヘッド基板１００は１つのインク供給口１０１を備える。一方、上述のように、記録ヘッド３はマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクを吐出してカラー記録を行う。このため、記録ヘッド３にはこれら４色のインクが供給される。従って、記録ヘッド３には図３に示したヘッド基板１００を４つ実装し、４色のインクが供給される構成となっている。４つのヘッド基板１００は同じ構成なので、以下、１つのヘッド基板についてのみ説明する。
【００３５】
記録ヘッド３にはインクを吐出する複数の吐出口が列状に形成される。また、各吐出口には、インクを吐出するために用いられるヒータ（吐出ヒータ）１０２と、共通のインク供給口１０１と各吐出口との間の流路にインクを循環させるためのヒータ（ポンプヒータ）１０３とが設けられる。このように、記録ヘッド３には複数の吐出口の配列方向に沿って、２種類のヒータが交互に配列される。
【００３６】
ヘッド基板１００は、ＰＡＤ１０７より記録装置１の本体部からキャリッジ２を経て電源やヒータ駆動信号、ヒータ選択データなどが供給され、受信信号は端部回路１０６に入力される。その後、その信号は列回路１０５に振り分けられ、所望のドライバトランジスタ１０４を駆動し、ポンプヒータ１０３もしくは吐出ヒータ１０２が駆動加熱されインクを発泡させる。
【００３７】
図４はインク供給口と各吐出口との間に形成される流路を通るインク循環の構成を示す図である。図４において、（ａ）は吐出ヒータ１０２とポンプヒータ１０３が設けられる周辺の拡大図であり、（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ´線に沿った断面図である。
【００３８】
図４（ａ）に示しているように、インク流路２０５は途中で１８０°向きを変え、その流路の両端で同じインク供給口１０１に接続している。即ち、インク供給口１０１から供給されたインクは矢印２０７が示すインク循環方向に、インク流路２０５、発泡室２０６を介して、再び、インク供給口１０１に戻る構成となっている。インク流路２０５は、インク供給口１０１からインクが流入する部分と、インクがインク供給口１０１に戻る部分とがインク流路壁２０４によって区切られている。
【００３９】
図４（ｂ）に示しているように、吐出口２０１はヘッド基板を覆うオリフィスプレート２０３に形成される。
【００４０】
さて、ヘッド基板１００には、発泡室２０６内および吐出口２０１の蒸発によって濃縮されたインクを確実にリフレッシュできるように吐出ヒータ１０２よりも面積サイズの大きいポンプヒータ１０３を配置している。ポンプヒータ１０３が発泡すると流抵抗の低いインク供給口１０１の側に大きく発泡が広がる。その後の消泡の過程で流抵抗の低いインク供給口１０１側からポンプヒータ１０３にインクを多く引き込むことで矢印２０７に示した方向に流れが生じ、吐出口２０１及び発泡室２０６内の濃縮されたインクをリフレッシュする。
【００４１】
このような構成によりインク吐出不良やインク濃縮による濃度ムラなどを解消する。
【００４２】
次に、上記構成の記録装置に搭載する記録ヘッドに実装される素子基板（ヘッド基板）に関しいくつかの実施例を説明する。
【実施例１】
【００４３】
図５は実施例１に従う、吐出ヒータとポンプヒータとドライバトランジスタの部分の詳細な回路構成を示すレイアウト図であり、図６は図５に示した部分の等価回路図である。
【００４４】
この実施例では、ドライバトランジスタ１０４としてＮＤＭＯＳを使用している。図６に示すように、吐出ヒータ１０２、ポンプヒータ１０３に、ＮＤＭＯＳ４０３、４０４がそれぞれソースフォロア接続されている。複数のＮＤＭＯＳ４０３、４０４はそれぞれ、マルチフィンガーのゲートを有しており、ＶＨ電源配線４０１とＧＮＤ電源配線４０２に並列接続されている。また、供給電流の大きいポンプヒータ１０３に接続されているＮＤＭＯＳ４０３のマルチ数（ｆｉｎｇｅｒ数）はＭ＝９であり、ポンプヒータ１０３よりも供給電流の小さい吐出ヒータ１０２に接続されているＮＤＭＯＳ４０４はマルチ数がＭ＝７である。このように供給電流に応じて、マルチフィンガー構成のＮＤＭＯＳサイズを変えることにより、ヘッド基板の面積の多くを占有しているドライバトランジスタ１０４の面積を最小限にすることができ、その削減によるコストダウンが可能になる。
【００４５】
この実施例では、Ａｌ２層の半導体プロセスを用いてヘッド基板１００を製造する。ドライバトランジスタ１０４の上層は、ＶＨ電源配線３０９、ＧＮＤＨ電源配線３０８で覆われている。図５では割愛しているが、図３から示唆されるように、ドライバトランジスタ１０４はヒータと平行に並んでいる。ＶＨ電源は２４〜３４Ｖ程度の電圧であり、ＧＮＤＨは０Ｖである。上層ＡｌのＶＨ電源配線３０９はスルーホール３０６を介して下層ＡｌのＶＨ配線３０１に接続される。この配線は、ＮＤＭＯＳ４０３、４０４のドレイン配線であり、下層Ａｌのゲート駆動信号線３０４から入力される信号によってポリゲート配線３０２に電圧が印加され、ＮＤＭＯＳ４０３、４０４はＯＮとなる。
【００４６】
この実施例では７ｆｉｎｇｅｒのＮＤＭＯＳ４０４がヒータ側に配置されており、９ｆｉｎｇｅｒのＮＤＭＯＳ４０３がヒータから離れた奥側に配置されている。これらのＮＤＭＯＳのゲート幅Ｗの寸法は一定であり、ヒータ電流値に比例したｆｉｎｇｅｒ数になっている。ＮＤＭＯＳのソースは下層Ａｌのソース配線３０５、スルーホール３０６、上層Ａｌのソース配線３０７を介してヒータに接続される。前述したようにドライバトランジスタ１０４はいずれもソースフォロアの構成を採用しているため、ヒータ駆動時にＶＨ電圧が変動してもヒータの片側の電圧を一定電圧に制御できる。
【００４７】
また、各ＮＤＭＯＳのマルチフィンガーの配列方向は、吐出ヒータとポンプヒータの配列方向とは交差する（例えば、直交する）方法である。
【００４８】
この制御電圧はゲート電圧に追従しており、ゲート電圧に対してＶｔｈ＋（２Ｉｄ／β）0.5だけ低い電圧をソースに発生させる。これによりヒータに安定したエネルギーを印加することが可能となり、高画質化を実現できる。ヒータの反対側の片端は上層ＡｌのＧＮＤＨ電源配線３０８に接続されており、こちらは列内の全ヒータ共通に接続される。
【００４９】
図５に示した構成では７ｆｉｎｇｅｒのＮＤＭＯＳ４０４のいずれもがヒータ側に配置されているが、図７に示すように、９ｆｉｎｇｅｒのＮＤＭＯＳ４０３と７ｆｉｎｇｅｒのＮＤＭＯＳ４０３をヒータ側に交互に配置してもよい。
【００５０】
以上説明した実施例に従えば、供給電流の異なる吐出ヒータとポンプヒータとに対してサイズの異なるドライバトランジスタを接続するとともに、これらドライバトランジスタをヒータ配列方向に沿って、２つのサイズが揃うように配置する。これにより、効率の良いレイアウトが可能となり、基板サイズを小型化することができ、その結果、素子基板の製造コストを削減することができる。
【００５１】
なお、この実施例では、ドライバトランジスタ１０４のＭＯＳＦＥＴとしてＮＤＭＯＳを用いる例を示したが、ソース接地のＰＤＭＯＳを用いて構成してもよい。また、この実施例では、ポンプヒータ１０３への供給電流が吐出ヒータ１０２への供給電流よりも大きい例を示したが、ポンプヒータ１０３への供給電流の方が小さくてもよく、それぞれの電流に応じたＮＤＭＯＳのサイズになっていればよい。
【００５２】
また、この実施例では、図６からも分かるように、ドライバトランジスタ１０４がソースフォロア構成の例を示したが、ソース接地構成でもよい。ただしその場合、図５に示した構成とは異なり、配線３０８にＶＨ電源が、配線３０９にＧＮＤＨ電源が接続される構成となる。
【実施例２】
【００５３】
図８は実施例２に従う、吐出ヒータとポンプヒータとドライバトランジスタの部分の詳細な回路構成を示すレイアウト図であり、図９は図８に示した部分の等価回路図である。なお、図８〜図９において、実施例１の図５〜図７において、既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。
【００５４】
実施例１ではポリゲート配線３０２はヒータ列と平行に伸びて配置されていたが、この実施例ではポリゲート配線５０１はヒータ列に対して垂直に配置されている。実施例１と同様、ドライバトランジスタ１０４はＮＤＭＯＳで構成されており、図９に示すようにソース接地の構成になっている。ポンプヒータ１０３に接続されるＮＤＭＯＳ４０３’のマルチ数（ｆｉｎｇｅｒ数）はＭ＝４であり、吐出ヒータ１０２に接続されるＮＤＭＯＳ４０４’のマルチ数はＭ＝２である。これらのＮＤＭＯＳのゲート幅Ｗの寸法は等しく、マルチ数のみが接続されるヒータの種類（吐出ヒータ、ポンプヒータ）によって異なる。
【００５５】
この実施例の場合、ポンプヒータ１０３への供給電流は吐出ヒータ１０２への供給電流に比べて約２倍大きい。ドライバトランジスタ１０４の上層ＡｌにはＶＨ電源配線５０２が配置されている。同一列内の各ヒータは上層ＡｌのＶＨ電源配線５０２に共通で接続されており、ヒータの逆側の端子は上層Ａｌのドレイン配線５０７、スルーホール３０６、下層Ａｌのドレイン配線５０８を介してＮＤＭＯＳのドレインに接続されている。ＮＤＭＯＳはポリゲート配線５０１の信号レベルがＨｉになるとＯＮし、所望のヒータに電流を供給する。ＮＤＭＯＳのソースはヒータ下に配置されている下層ＡｌのＧＮＤＨ電源配線５０３に接続される。
【００５６】
実施例１で説明したドライバトランジスタのソースフォロア構成はヒータの片端の電圧変動を抑制し一定化制御できる反面、トランジスタの飽和領域で駆動しているため、抵抗が高く電圧損失が大きい。ＮＤＭＯＳのサイズを大きくすることで電圧損失を軽減できるが、ヘッド基板面積が大きくなる。
【００５７】
これに対して、この実施例で採用したドライバトランジスタのソース接地構成は抵抗が低い非飽和領域で使用するため、ＮＤＭＯＳのサイズを比較的小さく形成することが可能で、製造コストを削減することが可能である。また、この実施例のＮＤＭＯＳのフィンガー全体の幅は、図８が示すように、ヒータのピッチと合致しているため、実施例１と比べてレイアウト効率良く、各要素を配置できる。
【００５８】
なお、この実施例ではドライバトランジスタとしてのＮＤＭＯＳをソース接地構成とする例を示したが、ＰＤＭＯＳソースフォロア構成にしても良い。また、実施例１のようなソースフォロア構成にしても良い。その場合は、回路図は、配線５０３にＶＨ電源が、配線５０２にＧＮＤＨ電源が接続される。
【００５９】
また、この実施例では、ポンプヒータ１０３への供給電流が吐出ヒータ１０２への供給電流よりも大きい例を示したが、ポンプヒータ１０３への供給電流の方が小さくてもよく、それぞれの電流に応じたＮＤＭＯＳのサイズになっていればよい。
【実施例３】
【００６０】
図１０は実施例３に従う、吐出ヒータとポンプヒータとドライバトランジスタの部分の詳細な回路構成を示すレイアウト図であり、図１０は図１１に示した部分の等価回路図である。なお、図１０〜図１１において、実施例１の図５〜図７において、既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。
【００６１】
この実施例では、ポンプヒータ１０３にはソース接地構成のＮＤＭＯＳ８０２が、吐出ヒータ１０２には、ソースフォロア構成のＮＤＭＯＳ８０１が接続されている。前述したように、ソースフォロアはＶＨ電圧変動の影響を受けず電圧一定化制御がなされるため、高画質化のために吐出ヒータ１０２に接続している。一方、ポンプヒータ１０３に関してはできる限り大きく発泡できればインク循環流量を増し、インクをフレッシュな状態とし、これにより記録の高画質化を図ることができる。そこで、この実施例では、ＶＨ電圧損失をできる限り抑えてポンプヒータ１０３にエネルギーを与えることができるソース接地構成を採用している。
【００６２】
上層ＡｌのＶＨ電源配線８０３は、直下のソースフォロアＤＭＯＳ８０１に接続され、下層ＡｌのＶＨ電源配線８１１、スルーホール８０５、上層ＡｌのＶＨ電源配線８１２を介して、吐出ヒータ１０２に接続される。吐出ヒータ１０２の他端は、スルーホール８０５を介して直下の下層ＡｌのＧＮＤＨ電源配線８１０に接続される。一方、ポンプヒータ１０３は、上層ＡｌのＶＨ電源配線８０３と接続され、上層Ａｌのドレイン配線８１３、スルーホール８０５、下層Ａｌのドレイン配線８０６を介して、ソース接地ＮＤＭＯＳ８０２に接続される。ＮＤＭＯＳ８０２のソースである下層ＡｌのＧＮＤＨ電源配線８０８は、スルーホール８０５を介して、直上の上層ＡｌのＧＮＤＨ電源配線８０４に接続される。
【００６３】
ソース接地ＮＤＭＯＳ８０２とソースフォロアＮＤＭＯＳ８０１は共に、ゲート幅Ｗの寸法は等しく、マルチ数（ｆｉｎｇｅｒ数）が異なる。この実施例では、電圧損失の大きいソースフォロア接続のＮＤＭＯＳ８０１のマルチ数をソース接地接続のＮＤＭＯＳ８０２のマルチ数よりも多くしている。
【００６４】
また、この実施例ではポリゲート配線８０７はヒータ列と平行に伸びて配置される。
【００６５】
従って以上説明した実施例に従えば、ソースフォロア構成で吐出ヒータをドライバトランジスタに接続するので、ＶＨ電圧変動の影響を受けずに電圧を一定に制御でき、高画質化を達成できる。また、ソース接地構成でポンプヒータにドライバトランジスタを接続するので、ＶＨ電圧損失を抑え、ポンプヒータによりインク循環流量を増すことが可能になり、インクをフレッシュな状態に維持することに貢献できる。
【００６６】
なお、この実施例では、ポンプヒータ１０３にはソース接地構成のＮＤＭＯＳ８０２、吐出ヒータ１０２にはソースフォロア構成のＮＤＭＯＳ８０１が接続されている例を示したが、本発明はこれによって限定されるものではない。例えば、ポンプヒータ１０３にソースフォロア構成のＮＤＭＯＳ８０１を、吐出ヒータ１０２にソース接地構成のＮＤＭＯＳ８０２を接続してもよい。
【００６７】
なお、以上説明した実施例では、インクを吐出する記録ヘッドとその記録装置を例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に適用可能である。また本発明は、例えば、バイオチップ作製や電子回路印刷やカラーフィルタ製造などの用途としても用いることができる。
【００６８】
以上の実施例で説明した記録ヘッドは、一般的には、液体吐出ヘッドということもできる。また、そのヘッドから吐出するのはインクに限定されるものではなく、一般的に、液体ということもできる。さらに、以上説明では、記録ヘッドにインク循環機能を備えるとしていたが、一般的には、液体循環機能を備えるということもできる。
【符号の説明】
【００６９】
１００  ヘッド基板、１０１  インク供給口、１０２  吐出ヒータ、
１０３  ポンプヒータ、１０４  ドライバトランジスタ、４０３、４０４  ＮＤＭＯＳ
【図１】
2020099997.tif 000003
【図２】
2020099997.tif 000004
【図３】
2020099997.tif 000005
【図４】
2020099997.tif 000006
【図５】
2020099997.tif 000007
【図６】
2020099997.tif 000008
【図７】
2020099997.tif 000009
【図８】
2020099997.tif 000010
【図９】
2020099997.tif 000011
【図１０】
2020099997.tif 000012
【図１１】
2020099997.tif 000013