(57)【要約】【課題】素子基板のサイズ増大を抑えつつ、メモリと温度検出センサを配置する。【解決手段】メモリに情報の読み書きを行う電力を供給し、温度を検出するセンサに温度検出のための電力を供給し、さらにそのセンサからの温度情報を出力する配線及び端子を共通化する。また、メモリに情報の読み書きを行う電力を供給し、温度を検出するセンサに温度検出のための電力を供給する配線及び端子を共通化し、そのセンサからの温度情報を出力する配線及び端子は別に設ける。【選択図】  図７
2020023077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の記録素子と、情報の読み書きが可能なメモリと、温度を検出するセンサとを備えた素子基板であって、
前記メモリに情報の読み書きを行うための電力と、前記センサに温度検出のための電力を供給するとともに、前記センサからの温度情報を出力するための第１の端子と、
前記メモリ及び前記センサを前記第１の端子に接続する第１の配線とを有することを特徴とする素子基板。
【請求項２】
前記センサは、ダイオードで形成され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】
前記ダイオードのアノード側が前記第１の配線に接続され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】
複数の記録素子と、情報の読み書きが可能なメモリと、温度を検出するセンサとを備えた素子基板であって、
前記メモリに情報の読み書きを行うための電力と、前記センサに温度検出のための電力を供給するための第１の端子と、
前記センサからの温度情報を出力するための第２の端子と、
前記メモリ及び前記センサに電力を供給するため前記第１の端子に接続する第１の配線と、
前記センサを前記第２の端子に接続する第２の配線とを有することを特徴とする素子基板。
【請求項５】
前記センサは、ダイオードで形成されることを特徴とする請求項４に記載の素子基板。
【請求項６】
前記ダイオードのアノード側が前記第１の配線と前記第２の配線に接続されることを特徴とする請求項５に記載の素子基板。
【請求項７】
前記メモリを、前記複数の記録素子を配列した記録素子列に沿って、複数、設けることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の素子基板。
【請求項８】
前記センサは、前記記録素子列の中央部に設けられることを特徴とする請求項７に記載の素子基板。
【請求項９】
前記センサは、前記記録素子列の複数の箇所それぞれに設けられることを特徴とする請求項７に記載の素子基板。
【請求項１０】
前記複数の記録素子それぞれを駆動する複数の第１の駆動素子と、
前記複数の第１の駆動素子を選択する複数の第１の選択回路と、
前記メモリを駆動する第２の駆動素子と、
前記第２の駆動素子を選択する第２の選択回路とをさらに有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の素子基板。
【請求項１１】
前記センサを駆動する第３の駆動素子と、
前記第３の駆動素子を選択する第３の選択回路とをさらに有することを特徴とする請求項１０に記載の素子基板。
【請求項１２】
前記メモリは、ゲート酸化膜を用いて作られたアンチヒューズ素子で形成され、
前記複数の第１の駆動素子と前記第２の駆動素子と前記第３の駆動素子は、ＤＭＯＳトランジスタであり、
前記複数の第１の選択回路と前記第２の選択回路と前記第３の選択回路は、ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１１に記載の素子基板。
【請求項１３】
前記複数の記録素子と前記メモリと前記センサはそれぞれ、共通の配線より入力される共通の信号により、前記複数の第１の選択回路と前記第２の選択回路と前記第３の選択回路により選択されることを特徴とする請求項１２に記載の素子基板。
【請求項１４】
前記複数の記録素子と、前記メモリ及び前記センサの選択とは排他的であることを特徴とする請求項１３に記載の素子基板。
【請求項１５】
前記複数の記録素子にインクを供給するインク供給口とをさらに有し、
前記複数の記録素子それぞれは、電気熱変換素子を含むことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の素子基板。
【請求項１６】
請求項１５に記載の素子基板を含む記録ヘッド。
【請求項１７】
請求項１６に記載の記録ヘッドを用いてインクを記録媒体に吐出して記録を行う記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は素子基板、記録ヘッド、及び記録装置に関し、特に、例えば、温度センサを備えた素子基板、その素子基板を用いた記録ヘッド、その記録ヘッドを用いた記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の記録ヘッドに搭載される素子基板において、製品ＩＤや設定パラメータ等の固有情報をヘッド内部に記録するＯＴＰ（Ｏｎｅ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ）ＲＯＭとしてＰｏｌｙヒューズメモリが知られている。Ｐｏｌｙヒューズメモリは、トランジスタのゲート配線や抵抗素子等を形成するＰｏｌｙシリコンを用いたものであり、既存の半導体製造工程に何らかの工程を追加することなく、素子基板上にメモリを形成できる利点がある。
【０００３】
近年、Ｐｏｌｙヒューズメモリと比較してメモリモジュールを小さくすることができ、且つ従来の半導体製造工程を用いて新たな工程を追加することなく作成可能なメモリとして、特許文献１に開示されているアンチヒューズメモリが知られている。これは、ＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜をメモリとして形成したものであり、ゲート酸化膜に過電圧を印加、短絡させてその特性変化をメモリとして使用するものである。
【０００４】
また一方で、記録ヘッドは温度とインクの滴径および吐出速度などとの間に密接な関係があり、これらが画像濃度に影響を与え、記録品位を左右するので、記録ヘッドに実装する素子基板の温度の検出は重要な役割を占めている。そこで、記録ヘッドの素子基板に設けられる温度検出モジュールとして、半導体製造工程によってシリコン基板上に形成できるダイオードセンサなどが利用されている。
【０００５】
さて、温度検出のためにダイオードセンサに定電流を供給した時の出力電圧は、配線抵抗が大きくなるほど配線での電圧降下が大きくなるので、低下してしまう。この結果、温度検出精度が低下する。
【０００６】
このためダイオードセンサによる温度検出精度を向上させるため、配線抵抗の影響を最小限にすることが必要になる。従来からも温度検出のためのダイオードセンサへの定電流供給と電圧監視とを兼用した端子を用いた測定において、その端子への配線幅を可能な限り太くして、配線抵抗を可能な限り小さくする方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−０５８１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記従来例では、素子基板上に広い配線領域が必要となるという問題がある。このため、配線抵抗の影響を最小限にする別の構成として、温度検出のための定電流供給とダイオード近傍の電圧監視を行う端子を個別に設けた構成が考えられるが、このような構成では、素子基板に備える端子数が増加するという別の問題が生じてしまう。このように、いずれの測定にしても、ダイオードセンサを用いて高精度に温度測定しようとすると、配線領域や端子数増加に伴う素子基板のサイズの増大を招くという課題があった。
【０００９】
特に、素子基板上において、複数の記録素子を配列して形成される記録素子列の中央部付近にダイオードセンサを配置した場合、電気的な接続のために入出力端子からダイオードセンサまで配線を長い距離を這い回す必要があるため、上記課題がより顕著となる。
【００１０】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、小型化を図りながら高精度に温度検出を行うことが可能なセンサを備えた素子基板、その素子基板を用いた記録ヘッド、その記録ヘッドを用いた記録装置を提供すること目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
即ち、複数の記録素子と、情報の読み書きが可能なメモリと、温度を検出するセンサとを備えた素子基板であって、前記メモリに情報の読み書きを行うための電力と、前記センサに温度検出のための電力を供給するとともに、前記センサからの温度情報を出力するための第１の端子と、前記メモリ及び前記センサを前記第１の端子に接続する第１の配線とを有することを特徴とする。
【００１３】
あるいは、複数の記録素子と、情報の読み書きが可能なメモリと、温度を検出するセンサとを備えた素子基板であって、前記メモリに情報の読み書きを行うための電力と、前記センサに温度検出のための電力を供給するための第１の端子と、前記センサからの温度情報を出力するための第２の端子と、前記メモリ及び前記センサに電力を供給するため前記第１の端子に接続する第１の配線と、前記センサを前記第２の端子に接続する第２の配線とを有することを特徴としても良い。
【００１４】
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備えた記録ヘッドを備える。
【００１５】
さらに本発明を別の側面から見れば、上記記録ヘッドを備えた記録装置を備える。
【発明の効果】
【００１６】
従って本発明によれば、素子基板の小型化を図りながら高精度に温度検出を行うことができるという効果がある。これにより、この素子基板を用いた記録ヘッドにより記録を行うことで高品位な記録が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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を示す概観斜視図である。
【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】ヘッドホルダの構造を示す斜視図である。
【図４】ヘッドホルダの分解斜視図である。
【図５】記録ヘッドの構成を説明するための部分破断斜視図である。
【図６】実施例１に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す平面図である。
【図７】実施例１に従うヘッド基板の要部の詳細な構成を示す回路図である。
【図８】ヘッド基板に実装されるメモリモジュールの構成を示す回路図である。
【図９】実施例２に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す平面図である。
【図１０】実施例２に従うヘッド基板の要部の詳細な構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。さらに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も問わず、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
またさらに、「記録要素（又はノズル）」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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
＜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。
【００２６】
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）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、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
この実施例の記録ヘッド３は、熱エネルギ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、電気熱変換体を備えている。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。
【００３０】
また、図１に示す例では、記録ヘッド３とインクカートリッジ６とが分離している構成であるが、記録ヘッドとインクカートリッジとが一体となったヘッドカートリッジを用いても良い。
【００３１】
＜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。
【００３２】
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。
【００３３】
また、図２において、６１０は画像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。この画像データは、例えば、ラスタ形式で入力される。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。また、６４４はコントローラ６００から転送される記録データや制御信号に基づいて記録ヘッドを駆動するヘッドドライバである。
【００３７】
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）を駆動するためのデータを転送する。
【００３８】
そして、電力供給装置１００がコントローラ６００に対して電力を供給する。また、電力供給装置１００は各ドライバ、各モータ、記録ヘッド、センサ群、スイッチ群、また、各機構部など装置各部の動作に必要な電力を供給することができる。
【００３９】
＜記録ヘッドの構成（図３〜図５）＞
図３はヘッドホルダの構造を示す斜視図である。
【００４０】
記録ヘッド３は図３に示されているようにヘッドホルダ３０に組み込まれ、ヘッドホルダ３０が記録装置が搭載するインクタンクとは別々にキャリッジ２に搭載される。
【００４１】
図４はヘッドホルダの分解斜視図である。ヘッドホルダ３０は、記録ヘッド３、ヘッド固定部１２００、電気配線テープ１３００、インクタンク保持部１５００から構成されている。
【００４２】
以下、記録ヘッド３の構成要素を詳細に説明する。
【００４３】
なお、インクタンク保持部１５００には、図１に示したように、ＹＭＣＫインクを夫々収容した４つのインクカートリッジが搭載される。このため、記録ヘッド３は４色のインクを吐出するために４つのインク供給口が形成されるが、ここでは説明を簡単にするために１色のインクを吐出する１つのインク供給口を形成した構成を例として説明する。
【００４４】
記録ヘッド３は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じさせるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を備えた素子基板を備えている。記録ヘッド３は、電気熱変換体とインク吐出口とが対向するように配置されている。
【００４５】
図５は記録ヘッド３の構成を説明するための部分破断斜視図である。
【００４６】
記録ヘッド３は、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍのＳｉ（シリコン）基板に、インクをその基板の裏面から流すための貫通口であるインク供給口４０８を形成したヘッド基板４００を有している。
【００４７】
ヘッド基板４００には、インク供給口４０８を挟んでその両側に、インク供給口４０８に沿って電気熱変換素子（記録素子）Ｒｈが配列されており（この実施例ではインク供給口の両側に１列ずつ並べて配置している）。さらに電気熱変換素子Ｒｈに電力を供給するアルミニウム（Ａｌ）などで構成される電気配線（不図示）がインク供給口４０８から所定の距離を離して並設されている。これら電気熱変換素子Ｒｈと電気配線は、既存の成膜技術（例えば、フォトリソグラフィ技術）を利用して形成することができる。
【００４８】
また、ヘッド基板４００には、電気配線に電力を供給したり、電気熱変換素子Ｒｈを駆動するための電気信号を供給したりするための電極部（接続端子）１１０４が電気熱変換素子Ｒｈの列の両端に位置する側の辺部に沿って配列されている。それぞれの電極部１１０４はＡｕなどからなるバンプ１１０５が形成されていても良い。
【００４９】
また、ヘッド基板４００の面上には、電気熱変換素子Ｒｈに対応してインク流路を構成する樹脂材料からなる構造体がフォトリソグラフィー技術によって形成されている。この構造体は、各インク流路を区切るインク流路壁１１０６とその上方を覆う天井部とを有し、天井部には吐出口１１０７が開口されている。吐出口１１０７は、電気熱変換素子Ｒｈのそれぞれに対向して設けられており、これにより吐出口群１１０８を形成している。このようにして、インクを吐出する記録素子が構成される。
【００５０】
図５に示す例では、上述のように、インク供給口４０８を挟んでその両側に、インク供給口４０８に沿って複数の電気熱変換素子（記録素子）Ｒｈが配列されて記録素子列を形成し、さらに各記録素子に対応して吐出口が形成される。この実施例では、インク供給口４０８の両側それぞれの記録素子は解像度６００ｄｐｉのピッチで配列され、片側の記録素子に対して反対側の記録素子が１／２ピッチずれて配列される。従って、両側の記録素子により記録素子列の方向に１２００ｄｐｉの解像度で記録が可能となっている。
【００５１】
上記のように構成された記録ヘッドＨ１１００において、インク供給口４０８から供給されたインクは、各電気熱変換素子Ｒｈの発熱によって発生した気泡の圧力によって、各電気熱変換素子Ｒｈに対向する吐出口１１０７から吐出される。
【００５２】
次に、以上の構成に記録ヘッド３に組み込まれるヘッド基板の構成について実施例について説明する。
【実施例１】
【００５３】
図６は実施例１に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す平面図である。
【００５４】
図６に示すように、ヘッド基板４００はその長辺方向にインク供給口４０８が形成され、インク供給口４０８に沿って両側に吐出モジュール２０４が２列配列される。また、インク供給口４０８に沿って片側にはメモリモジュール２０６が配列される。同様に、インク供給口４０８に沿って片側に共通ロジックバス配線４０２が配置される。また、複数のメモリモジュール２０６と複数のメモリモジュール２０６との間には温度検出モジュール２０８が配置される。
【００５５】
図７は実施例１に従うヘッド基板の要部の詳細な構成を示す回路図である。
【００５６】
図７に示すように、吐出モジュール２０４は、記録素子Ｒｈ、記録素子Ｒｈを駆動する駆動素子（ＤＭＯＳトランジスタ）２０４ａ、記録素子を選択する選択回路（ＡＮＤ回路）２０４ｂで構成される。記録素子Ｒｈを駆動することにより、即ち、記録素子Ｒｈを通電させて熱を発生させることにより、インクが吐出され、記録を行うことができる。
【００５７】
メモリモジュール２０６は、アンチヒューズ素子ＡＦ、抵抗素子Ｒｐ、アンチヒューズ素子ＡＦに情報を書き込むための駆動素子２０６ａ、アンチヒューズ素子ＡＦを選択する選択回路（ＡＮＤ回路）２０６ｂで構成される。選択回路２０４ｂと選択回路２０６ｂは共通ロジックバス配線４０２に接続され、さらに制御データ供給回路２０１に接続され、ロジックバス配線４０２を吐出モジュール２０４とメモリモジュール２０６とで兼用している。アンチヒューズ素子ＡＦは、過電圧が印加されることにより情報を固定的に保持する、即ち、１回だけプログラム可能なメモリとして機能する。駆動素子２０６ａは、制御データ供給回路２０１からの論理データ信号によって制御される。
【００５８】
また、温度検出モジュール２０８は、温度検出素子ＤＩとして動作するダイオード素子で構成されたダイオードセンサであり、複数のメモリモジュール２０６で構成されるモジュール列中の中央部付近に１つ配置される。
【００５９】
制御データ供給回路２０１は、例えば、不図示のシフトレジスタやラッチ回路等によって構成される。制御データ供給回路２０１には、記録装置の本体部からクロック信号ＣＬＫ、画像データ信号ＤＡＴＡ、ラッチ信号ＬＴ、記録素子制御信号ＨＥ等の論理データ信号が入力される。また、選択回路２０４ｂ／２０６ｂ並びに制御データ供給回路２０１には、ロジック用の電源電圧として電源電圧ＶＤＤ（例えば、３〜５Ｖ）が供給される。
【００６０】
ここで、制御データ供給回路２０１は、其々がｎ個の吐出モジュール２０４を有するｍ個のグループについて、グループごとに吐出モジュール２０４を制御して記録素子Ｒｈを時分割駆動制御する。具体的には、ブロック選択信号２０２のうち少なくとも１ビットと、時分割選択信号２０３のうち少なくとも１ビットと、切替信号２０５のうち少なくとも１ビットとを各々吐出モジュール２０４が受信する事で記録素子Ｒｈを時分割制御する。ブロック選択信号２０２は制御データ供給回路２０１からｍビット出力される。時分割選択信号２０３は制御データ供給回路２０１からｎビット出力される。切替信号２０５は制御データ供給回路２０１から少なくとも１ビット出力される。
【００６１】
また、制御データ供給回路２０１は、其々がｘ個のメモリモジュール２０６を有するｙ個のグループについて、グループ毎にメモリモジュール２０６を制御してアンチヒューズ素子ＡＦを時分割駆動制御する。具体的には、ブロック選択信号２０２、時分割選択信号２０３、および切替信号２０５の各信号の少なくとも１ビットずつを各々メモリモジュール２０６が受信する事でアンチヒューズ素子ＡＦを時分割制御する。この時、吐出モジュール２０４とメモリモジュール２０６は切替信号２０５により排他的に駆動され、全ての記録素子Ｒｈと全てのアンチヒューズ素子ＡＦが同一の時間において駆動されないよう構成されている。
【００６２】
選択回路２０４ｂには、対応するブロック選択信号２０２と時分割選択信号２０３および切替信号２０５が入力される。入力信号に応答して駆動素子２０４ａを導通状態にし、駆動素子２０４ａと直列に接続された記録素子Ｒｈを駆動する。駆動素子２０４ａには、高耐圧ＭＯＳトランジスタであるＤＭＯＳトランジスタ（Ｄｏｕｂｌｅ−ｄｉｆｆｕｓｅｄ  ＭＯＳＦＥＴ）が用いられる。
【００６３】
ここで、吐出モジュール２０４には、記録素子を駆動するための電源電圧として電源電圧ＶＨ（例えば、２４Ｖ）が供給され、接地電位をＧＮＤＨとする。このように、ヘッド基板４００は、記録素子および記録素子を駆動する駆動素子を含む駆動部（吐出モジュール２０４に対応）と、駆動部を制御する論理部（制御データ供給回路２０１に対応）とを含む。一般に、駆動部は、論理部よりも高い電圧で動作させるため、高耐圧用のトランジスタと通常のトランジスタとが併存する基板が用いられる。
【００６４】
選択回路２０６ｂにも、対応するブロック選択信号２０２と時分割選択信号２０３および切替信号２０５が入力される。入力信号に応じた信号が駆動素子２０６ａに出力され、駆動素子２０６ａの導通状態／非導通状態が切り替えられる。駆動素子２０６ａにも、駆動素子２０４ａと同様に、ＤＭＯＳトランジスタが用いられる。選択回路２０６ｂはＭＯＳトランジスタで構成される。メモリモジュール２０６には、アンチヒューズ素子ＡＦに情報を書き込むための電源電圧ＶＩＤ（例えば、２４Ｖ）が供給され、接地電位をＧＮＤＨとする。
【００６５】
なお、電源電圧ＶＩＤと電源電圧ＶＨとは独立した電源ラインである。また、いずれのメモリモジュール２０６のアンチヒューズ素子ＡＦに情報を書き込むかは、各信号ＣＬＫ、ＤＡＴＡ、ＬＴ、ＨＥに従うブロック選択信号２０２と時分割選択信号２０３、および切替信号２０５とによって決定される。
【００６６】
図６を再び参照して説明すると、吐出モジュール２０４の電力供給側はＶＨ配線４１０に、接地電位側はＧＮＤＨ配線４１１に、複数の吐出モジュール２０４を構成されるモジュール列毎に共通にビア４０２２を介して別層に電気的に接続される。また、メモリモジュール２０６の読み書き電力供給側はＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２に、接地電位側はＧＮＤＨ配線４１１に共通にビア４０２２を介して別層に電気的に接続される。温度検出モジュール２０８のダイオードセンサのアノード側はＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２に、カソード側は基板ＧＮＤ配線４１３にビア４０２２を介して別層に電気的に接続される。
【００６７】
なお、メモリモジュール２０６と温度検出モジュール２０８のダイオードセンサは、ＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２に沿って、一列に配列するのが望ましい。これにより、各素子とＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２を最短距離で接続し、配線抵抗を最小化できる。
【００６８】
ダイオードセンサは吐出モジュール２０４からのインク液滴吐出を安定して行うために温度情報を監視して記録制御を行うために用いられる。従って、吐出モジュール２０４を駆動する時はダイオードセンサを動作させるが、メモリモジュール読み書き動作中はダイオードセンサを動作させない。そのため、同時動作する可能性のあるダイオードセンサに定電流の供給と電圧監視する配線と吐出モジュール２０４に電力供給する配線（ＶＨ配線４１０）は、吐出モジュール駆動時の影響で正確な温度検出ができなくなる可能性があるため共通化していない。
【００６９】
一方、同時動作することのないメモリモジュール２０６の読み書き時に電力を供給する配線とその端子とダイオードセンサの動作時に定電流の供給と電圧監視する配線は共通化が可能となる（ＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２及び端子）。これにより、端子数の削減と配線領域の縮小が可能となる。なお、ダイオードセンサのカソード側を基板ＧＮＤ配線４１３に接続し、吐出モジュール２０４とメモリモジュールの接地電位接続先であるＧＮＤＨ配線４１１とを共通にしていない理由も吐出モジュール駆動時の影響を排除するためである。
【００７０】
なお、ＶＨ配線４１０、ＧＮＤＨ配線４１１、ＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２、基板ＧＮＤ配線４１３はそれぞれ、電極部（接続端子）１１０４の１つに接続される。図６にはこれらの接続端子をＶＨ、ＧＮＤＨ、基板ＧＮＤ、ＶＩＤ／ＤＩＡとして示されている。
【００７１】
図８はヘッド基板に実装されるメモリモジュールの構成を示す回路図である。
【００７２】
図８では、選択回路２０６ｂをＮＡＮＤ回路３０６とインバータＩＮＶで構成される例を示している。インバータＩＮＶはＰＭＯＳトランジスタＭＰ１とＮＭＯＳトランジスタＭＮ１で構成される。インバータＩＮＶには入力信号Ｓｉｇが入力され、出力信号Ｖｇが駆動素子（ＭＯＳＦＥＴ）２０６ａのゲートに出力される。アンチヒューズ素子ＡＦとしてその容量Ｃａが、その一方の端において駆動素子２０６ａと直列に接続されている。容量Ｃａの他方の端には情報の読み書きを行う際に用いる電源電圧ＶＩＤが供給される。
【００７３】
また、アンチヒューズ素子ＡＦと並列に接続された抵抗素子（抵抗値をＲｐ、以下、抵抗素子Ｒｐという）をさらに備える。これにより、駆動素子２０６ａが非導通状態であるにも係らず、アンチヒューズ素子ＡＦの両端に過電圧が印加されて、アンチヒューズ素子ＡＦに誤って情報が書き込まれるような事態が生じることが防止できる。
【００７４】
次に、アンチヒューズ素子ＡＦに情報書込み時の動作を説明する。
【００７５】
アンチヒューズ素子ＡＦに情報を書込みたいときは、制御信号Ｓｉｇに“Ｌｏｗ”レベルの信号を入力することにより、駆動素子２０６ａをＯＮ状態にする。これにより、アンチヒューズ素子ＡＦを構成するゲート酸化膜に高電圧ＶＩＤが印加されることになる。従って、ゲート酸化膜が破壊され、アンチヒューズ素子ＡＦに情報が書込まれる。即ち、書き込み前にはアンチヒューズ素子ＡＦは容量素子であったのに対し、書き込み後には抵抗素子となる。一度、ゲート酸化膜が破壊されると、情報の書き換えはできないので、アンチヒューズ素子ＡＦはＯＴＰＲＯＭとして動作する。
【００７６】
アンチヒューズ素子ＡＦに書込まれた情報を読出す方法としては、アンチヒューズ素子ＡＦのインピーダンスの変化を測定する等の方法がある。この実施例では、後述するダイオードセンサ動作時に使用する記録装置の定電流回路（不図示）に接続し、定電流２００μＡを供給し、その時のアンチヒューズ素子ＡＦの電圧値からアンチヒューズ素子に書込まれた情報を判断する。１つのアンチヒューズ素子ＡＦでその抵抗素子の抵抗値が所定の閾値以上となるかどうかで、“０”又は“１”の情報、即ち、１ビットの情報を保持することが可能になる。
【００７７】
図６〜図７に示した構成から分かるように、アンチヒューズ素子ＡＦの数（Ｍ）は、インク供給口４０８の片側に配置される吐出モジュール２０４の数（Ｎ）よりやや少ない数となる。近年の素子基板にはインク供給口４０８の片側に数１００〜１０００程度の吐出モジュールが実装されるので、アンチヒューズ素子ＡＦの数（Ｍ）のそれと同程度の数が実装される。上述のように、１つのアンチヒューズ素子ＡＦのゲート酸化膜を破壊することで１ビット情報が書き込まれるので、１つの素子基板全体とすれば、Ｍ個のアンチヒューズ素子ＡＦでＭビット（数１００〜１０００ビット程度）の情報を保持できる。
【００７８】
アンチヒューズ素子ＡＦに記録する情報は、チップＩＤや設定パラメータ等の製品固有情報であり、これらは製品出荷時に工場にて検査機等を用いて書込みが行われる。或は、製品本体に搭載され、ユーザが製品の使用開始後に情報を書込む場合は、製品本体から高電圧ＶＩＤに相当する電圧が供給される。
【００７９】
次に、温度検出モジュール２０８として用いるダイオードセンサの動作について説明する。
【００８０】
ヘッド基板４００に形成された半導体ダイオードＤＩのアノードはＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２、カソードは基板ＧＮＤ４１３に接続される。温度センサとして用いるときは、記録装置の定電流回路（不図示）に接続し、アノードに接続されるＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２からカソードに接続される基板ＧＮＤ端子４１３に向けて定電流２００μＡを供給する。その時の順方向電圧（Ｖｆ）を監視すれば、順電圧電圧Ｖｆは、約−２〜−２．５ｍＶ／℃の温度特性を持っているため、これにより温度の変化を検出できる。言い換えると、電圧監視は温度情報を検出することであると言える。
【００８１】
また、メモリモジュール２０６の読み書き時に電力を供給する配線は、アンチヒューズ素子ＡＦに情報書き込み時に大電流が流れるため配線幅を大きくすることが望ましい。一方、ダイオードセンサ動作時に定電流を供給し電圧監視する配線も配線抵抗による電圧降下を小さくするため配線幅を大きくすることが望ましい。これらの幅広にする必要のある配線同士を共通化することで配線領域を縮小する効果はより大きくなる。
【００８２】
従って以上説明した実施例に従えば、アンチヒューズ素子とダイオードセンサへの配線を共通化することで、基板サイズの増大を招くことなくメモリモジュールと温度検出モジュールを配置することができる。また、この共通化された配線は十分に広い配線幅を有しているので、配線抵抗による電圧降下も抑え、高精度な温度検知が可能になる。
【００８３】
なお、以上説明した実施例では、インク供給口４０８に沿って片側にメモリモジュール列と１つのダイオードセンサを配置したが、両側にメモリモジュール列とダイオードセンサを配置して、両側とも上記のような構成にしてもよい。また、メモリモジュール列は片側、ダイオードセンサを両側に配置して、片側だけ上記のような構成にしてもよい。
【００８４】
また、以上説明した実施例では、ダイオードセンサは、メモリモジュール列中の中央部付近に１つ配置したが、ダイオードセンサの配置場所と個数はこれに限らず任意であり、吐出モジュール列端部の端子近傍であってもよい。
【００８５】
さらに、以上説明した実施例では、メモリモジュールの中にアンチヒューズ素子ＡＦの誤書込み防止のために抵抗素子Ｒｐを接続しているが、使用条件や別の構成で誤書込み防止がなされている場合は抵抗素子Ｒｐは無くてもよい。
【００８６】
またさらに、以上説明した実施例では、メモリモジュールのメモリとしてアンチヒューズ素子を用いたが、本発明はこれによって限定されるものではなく、例えば、Ｐｏｌｙヒューズ等を用いても良い。またさらに、以上説明した実施例では、記録素子Ｒｈは電気熱変換素子としたが、ピエゾ素子でも良い。
【実施例２】
【００８７】
実施例１では図６に示す構成からも分かるように、複数のメモリモジュール２０６で構成されるメモリモジュール列の中央部に１つの温度検出モジュール２０８を配置し、温度検出のための電力供給と電圧監視を１つの端子で行う構成を用いた。ここでは、メモリモジュール列に複数の温度検出モジュールを配置し、温度検出のための電力供給と電圧監視を別々の端子で行う構成について説明する。
【００８８】
図９は実施例２に従うヘッド基板のレイアウト構成を示す平面図である。図１０は実施例２に従うヘッド基板の要部の詳細な構成を示す回路図である。なお、図９〜図１０において、既に図６〜図７を参照して説明したのと同じ構成要素には同じ参照番号又は参照符号を付し、その説明は省略する。ここでは、この実施例に特有の構成や特徴についてのみ説明する。
【００８９】
・ダイオードセンサの電力供給と電圧監視を別配線別端子で行う点
この実施例では、図９に示すように、温度検出素子の電圧監視用のＤＩＡモニタ配線４１４とその接続端子（ＤＩＡモニタ）を新たに設ける。そして、ダイオードセンサのアノード側をＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２とＤＩＡモニタ配線４１４にビアを介して別層に電気的に接続し、そのカソード側を基板ＧＮＤ配線４１３にビアを介して別層に電気的に接続する。
【００９０】
実施例１では、ＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２とその接続端子（ＶＩＤ／ＤＩＡ）は、メモリモジュールの読み書き時における電力供給と、ダイオードセンサ動作時における定電流供給と電圧（温度情報）監視の３つの役割を共通化して担っていた。このため、できるだけＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２の配線幅を大きくして配線抵抗を小さくすることで、定電流が流れることによる配線での電圧降下を最小限にしてダイオードセンサの高精度の測定を可能としていた。しかしながら、その配線抵抗をゼロにすることは不可能であり、配線での電圧降下は少なからず発生していた。
【００９１】
これに対して、この実施例では、メモリモジュール２０６の読み書き時に電力を供給する配線とダイオードセンサ動作時に定電流供給する配線としてＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２を用い、電圧監視する配線にＤＩＡモニタ配線４１４を用いる。これにより、ダイオードセンサ動作時に定電流供給するＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２は、実施例１と同様に配線抵抗による電圧降下は生じるが、電圧監視するだけのＤＩＡモニタ配線４１４はほとんど電流が流れないので配線による電圧降下もほとんど生じない。このため、ダイオードセンサ近傍から配線を取り出せば限りなく真値に近いダイオード素子電圧を測定できる。
【００９２】
このように、この実施例では、メモリモジュール２０６の読み書き時における電力供給とダイオードセンサ動作時における定電流供給とをＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２に共通化している。これにより、端子数の削減と配線領域の縮小が可能となる。なお、メモリモジュール２０６とダイオードセンサは、図９に示されるように、ＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２とＤＩＡモニタ配線４１４に沿って一列に配列するのが望ましい。これにより、各素子とＶＩＤ／ＤＩＡ配線４１２とＤＩＡモニタ配線４１４を最短距離で接続し、その配線抵抗を最小化できる。
【００９３】
・温度検出モジュールの構成及び温度検出モジュールの複数個所配置
図１０に示されるように、温度検出モジュール２０８は、温度検出素子ＤＩ（ダイオードセンサ）と、温度検出素子ＤＩを駆動する駆動素子（トランジスタ）２０８ａと温度検出素子ＤＩを選択する選択回路（ＡＮＤ回路）２０８ｂとで構成される。そして、温度検出モジュール２０８はメモリモジュール列の中の複数箇所（図９の例では３か所）に設けられる。
【００９４】
また、選択回路（ＡＮＤ回路）２０８ｂは、選択回路２０４ｂ及び選択回路２０６ｂとともに共通ロジックバス配線４０２に接続される。共通ロジックバス配線４０２は、さらに制御データ供給回路２０１に接続され、ロジックバス配線を吐出モジュール２０４とメモリモジュール２０６と温度検出モジュール２０８とで兼用している。
【００９５】
選択回路２０８ｂには対応するブロック選択信号２０２と時分割選択信号２０３及び切替信号２０５とが入力される。そして、入力信号に応じた信号が駆動素子２０８ａに出力され、駆動素子２０８ａの導通状態／非導通状態が切り替えられる。駆動素子２０８ａには、駆動素子２０４ａや駆動素子２０６ａと同様に、ＤＭＯＳトランジスタが用いられる。また、選択回路２０８ｂはＭＯＳトランジスタで構成される。
【００９６】
また、複数の温度検出モジュールのいずれのダイオードセンサに情報を書き込むかは、クロック信号ＣＬＫ、画像データ信号ＤＡＴＡ、ラッチ信号ＬＴ、記録素子制御信号ＨＥの各信号に従うブロック選択信号と時分割選択信号と切替信号とによって決定される。
【００９７】
以上説明したように、この実施例では、吐出モジュール、メモリモジュール、温度検出モジュールは切替信号により排他的に駆動され、全ての記録素子と全てのアンチヒューズ素子と全てのダイオードセンサが同一時間には駆動されないよう構成されている。このような構成のため、温度検出とインク吐出が同時動作しない場合には、ダイオードセンサのカソード側接続を基板ＧＮＤ配線でなく、吐出モジュールとメモリモジュールの接地電位接続先と同じＧＮＤＨ配線と共通にしてもよい。
【００９８】
従って以上説明した実施例に従えば、ダイオードセンサの電力供給と電圧監視を別配線別端子とすることでダイオードセンサからより高精度な温度検出を行うことができる。
【符号の説明】
【００９９】
２０１  制御データ供給回路、２０４  吐出モジュール、
２０４ａ、２０６ａ、２０８ａ  駆動素子（ＤＭＯＳトランジスタ）、
２０４ｂ、２０６ｂ、２０８ｂ  選択回路（ＡＮＤ回路）、
２０６  メモリモジュール、２０８  温度検出モジュール、
４００  ヘッド基板、４０２  共通ロジックバス配線、
４１０  ＶＨ配線、４１１  ＧＮＤＨ配線、４１２  ＶＩＤ／ＤＩＡ配線、
４１３  基板ＧＮＤ配線、４１４  ＤＩＡモニタ配線、
ＡＦ  アンチヒューズ素子、ＤＩ  温度検出素子（ダイオードセンサ）、
Ｒｈ  電気熱変換素子（記録素子）、Ｒｐ  抵抗素子、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020023077.tif 000008
【図７】
2020023077.tif 000009
【図８】
2020023077.tif 000010
【図９】
2020023077.tif 000011
【図１０】
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