(57)【要約】【課題】大電流をスイッチングする記録素子の制御回路と、ＣＭＯＳもしくはＴＴＬ等の論理ゲート回路部が同じ基板に搭載されている記録ヘッドでは、上記以上のスイッチング・ノイズレベルが致命的な誤動作を引き起こす虞がある。【解決手段】ヘッド基板上に複数の記録素子１と、複数の記録素子１を複数ブロックに分割し、各ブロックの記録素子に共通して電力を供給するための共通電力配線３ａ，４ａと、記録データ及び制御信号を入力し、その制御信号或いは記録データを保持する論理回路６，７，８と、論理回路へ電力を供給する論理電力を入力する論理電力入力端子６ａ，７ａとを配置した記録ヘッドであって、共通電力配線３ａ，４ａと、論理電力入力端子６ａ，７ａ及び論理回路６，７，８との間隔を所定幅以上空けることにより、記録時における共通電力配線３ａ，４ａを流れる瞬間的な電流による影響を抑えるようにしている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の記録要素に対し接続された共通電極と、前記共通電極に対応する記録電流接地電極と、画像データに対応させ前記記録要素に選択的に通電する機能素子とを具備する記録ヘッドであって、
前記共通電極と前記記録電流接地電極に接続される配線とその端子に対し通電される瞬間的な記録電流集中が規定値以下となるように、それぞれの配線及び端子を電気的に相互に絶縁分離させたことを特徴とする記録ヘッド。
【請求項２】
前記記録要素に選択的に通電する信号の立上り及び立下り時間が１００ナノ秒以下であり、かつ前記規定値を１アンペアとしたことを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
【請求項３】
ヘッド基板上に複数の記録素子と、前記複数の記録素子を複数ブロックに分割し、各ブロックの記録素子に共通して電力を供給するための共通電力配線と、記録データ及び制御信号を入力し、前記制御信号或いは記録データを保持する論理回路と、前記論理回路へ電力を供給する論理電力を入力する論理電力入力端子とを配置した記録ヘッドであって、
前記共通電力配線と、前記論理電力入力端子及び前記論理回路との間隔を所定幅以上空けることにより、記録時における前記共通電力配線を流れる瞬間的な電流による影響を抑えるようにしたことを特徴とする記録ヘッド。
【請求項４】
前記記録素子に選択的に通電して駆動する信号の立上り及び立下り時間が１００ナノ秒以下であり、かつ前記電流の最大値を１アンペア以下としたことを特徴とする請求項３に記載の記録ヘッド。
【請求項５】
前記論理回路は、ＣＭＯＳもしくはＴＴＬを含む論理ゲートにより構成される回路であり、前記論理回路に入力もしくは前記論理回路から出力される信号配線が前記共通電力配線と非並行に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の記録素子を有し、これら複数の記録素子をブロックに分割し各ブロック単位で選択的に駆動可能な記録ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複数個の記録素子（ノズルや発熱素子など）を一列もしくは複数列に配列した記録ヘッドが種々知られている。この記録ヘッドでは、Ｎ個の記録素子を１ブロックとし、各ブロック単位に、これらＮ個の記録素子を同時に駆動する駆動用集積回路を同一基板上に数個又は数十個搭載している。そして、画像データを各記録素子に対応させて配列することにより、紙等の被記録材に所望の画像を記録することができる。これら記録装置は、高解像度、高速記録が可能であるため、ビジネスオフィスやその他の事務処理部門、更には、パーソナルユースとしても広く使用されており、更なるコストダウンや高精細化等のために開発、改良が行われている。
【０００３】
これら記録装置の中で、低騒音なノンインパクト記録として、ノズルからインクを吐出させて記録を行うインクジェット記録装置が広く使用されている。このインクジェット記録装置は、その構造的な特徴から、高解像度で高速記録が可能であり、ローコストでかつ、カラー記録にも対応できる。このようなインクジェット記録装置では、各ノズルからインクを吐出するための吐出エネルギーを発生させるために電気熱変換素子を記録素子として用いており、記録時の電力の増大を抑えるために、上述のように、複数の記録素子を複数のブロックに分割し、各ブロック毎に、順次または分散駆動する方法が取られている。
【０００４】
特に、発熱を利用して記録を行う記録素子の場合、ひとつの記録素子（発熱素子）が連続して駆動されると熱が蓄積され、それにより記録濃度が変化したり、或いは記録素子そのものが破壊される可能性がある。また記録素子は、これに隣接する記録素子からも熱の影響を受ける。また、インクジェット記録装置においては、隣接する記録素子を同時に駆動すると、インク吐出の際に生じる圧力により、各々のノズルに相互的な圧力による干渉を受ける。この圧力干渉（クロストーク）により、記録濃度の変化を生じる場合がある。このために、記録素子を駆動した後に、ある程度、放熱もしくはクロストークを避ける休止時間を設けることが望ましい。
【０００５】
以上のような問題に鑑みて、同時駆動する記録素子を分散させる分散駆動が知られている。この駆動方法によれば、隣接した記録素子が同時に駆動されることがないため、各記録素子に駆動休止時間を設けることができ、更には隣接記録素子からの影響を排除することを可能としている。その具体的な例として、同時駆動可能な記録素子の全てに共通に接続された複数のイネーブル端子により分散駆動を実現するものがある。
【０００６】
図４は、このような記録素子のブロック単位に分割駆動を行う従来の記録ヘッドの構成例を示す図である。
【０００７】
図において、１は記録素子列、２はその駆動回路（ドライバ）である。３ａ，４ａは、記録素子列１の記録素子をＮ個の記録素子からなるブロック毎に選択して駆動するための駆動電源要端子、及びその帰線端子を示している。５ａは各ブロックを選択するためのブロック選択信号及びヒートパルス信号を入力する端子を示している。５はＡＮＤ回路群で、ラッチ回路６から入力される記録データ、端子５ａから入力されるブロック選択信号及びヒートパルス信号を入力し、これら３つの信号が同時にハイレベルになった時に、各対応する記録素子を駆動するための駆動信号を出力している。７は端子７ａから入力されるシリアル記録データとそのシフトクロックを入力して保持するシフトレジスタである。ラッチ回路６は、端子６ａから入力されるラッチ信号に同期して、このシフトレジスタ７に保持されているデータをラッチする。９は、この記録ヘッドの回路を駆動するための電力が供給される電力供給端子である。
【０００８】
この構成により、記録データとシフトクロックを端子６ａから入力し、記録データに先駆けて、駆動順序を制御する制御回路８にデータを転送する。こうしてシフトレジスタ６に記録素子列１の各記録素子に対応して記録データを配置することにより、ラッチ信号の周期分、記録データに合わせて記録素子への通電がブロック毎に可能になる。ラッチ信号の周期内で端子５ａに入力されるブロック選択信号、ヒートパルス信号をアクティブにすることにより、ブロック単位での同時駆動が達成でき、またこの選択信号が記録素子に分散して接続されていれ記録素子の分散駆動を達成できる。
【０００９】
更に、上記ブロック単位での分割順次、分散駆動を達成するための手法として、図４の制御回路８にデコーダ回路を用いている。これは画像形成時のモードが多岐に亙る記録装置に対応すべく設定されており、他のイネーブル信号との兼ね合いで、様々な記録素子の駆動を達成するものである。このため記録素子への通電パルス幅は、駆動信号内で高分解能な制御が可能となるように機能素子の立上り、立下り時間を高速にして幅広い駆動制御に対応できるよう工夫している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の記録ヘッドにおいて、高速化、高精細カラー化、記録ヘッドの小型化を目指すと前述の同時駆動する記録素子の数との兼ね合いにより、記録電流が集中することによる問題が発生する。これは同時駆動の際に生じる駆動パルスの立上り、立下り時のスイッチングノイズによる記録制御回路８の誤動作である。前述のように駆動パルスのパルス幅の制御を高分解能に実施するため、回路素子の立上り、立下りは必然的に速い構成を採用する。例えば回路素子の立上り、立下り時間ｔを１００［ｎｓｅｃ］、配線の自己インダクタンスＬを１００［ｎＨ］、その時に流れる集中電流を１［Ａ］とすると、
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となり、１［Ｖ］もの誘導電圧がノイズとして生じることになる。このノイズレベルは、ＣＭＯＳもしくはＴＴＬ等の論理ゲート回路部においてかなりの影響を与えるものである。特に３．３［Ｖ］以下のＣＭＯＳ論理ロジックの場合、スレッショルドレベルに達するほどのレベルである。このように、大電流をスイッチングする記録素子の制御回路と、ＣＭＯＳもしくはＴＴＬ等の論理ゲート回路部が同じ基板に搭載されている記録ヘッドでは、上記以上のスイッチング・ノイズレベルが致命的な誤動作を引き起こす危険性がある。
【００１１】
上記計算式において、より高解像度、高速記録を達成するためにスイッチングスピードが更に速くなると、その分ノイズレベルが増加し、更に配線パターン長が長くなれば、その分に比例してノイズレベルが増加する。この種の記録ヘッドは、記録ヘッドデバイスからワイヤボンディング、ＴＡＢ接続等により、記録装置本体と端子接続するため、配線パターンは自己インダクタンスを１００［ｎＨ］）程度生じる場合もある。
【００１２】
従来からこのような同時駆動時における電圧降下やスイッチングノイズが問題になっており、そのための対策がいくつか知られている。例えば同時駆動する記録素子へのイネーブル制御信号を段階的に遅らせる方法がある。この方法の場合、スイッチングノイズのレベルと幅とを考慮し、段階的にその幅以上の時間遅らせる遅延素子を制御ラインに適宜挿入することで実現できる。しかしながら、ローコストで小型化した記録ヘッドを作成する場合、そのヘッド基板に対する遅延素子の面積の割合が大きくなってくるため記録ヘッドの小型化の弊害となっている。またこの遅延素子を用いる方法は、同時駆動する記録素子の数が増加すると総遅延時間が大きくなり、記録ヘッドの駆動周期内（１記録素子を連続して駆動する周期）に、全ての記録素子を駆動するパルス幅の許容時間を割り当てるための制約が生じる。更には、階調性やヘッド温度のフィードバック制御等に見られる、記録素子に通電するパルス幅を制御したり、ダブルパルスや短パルスを連続して通電するような複雑な駆動を行う場合には、これら総遅延時間及びばらつきを考慮しなければならない。この遅延時間をデジタル回路により制御する方法も提案されているが、結果的に記録ヘッドの回路の増大や記録装置の制御部による制御が必要になるなどの問題や、駆動回路の消費電流アップ、更には放射ノイズによる二次的な問題も予測される。
【００１３】
更に、上記のような記録ヘッドを複数個組み合わせて構成する記録ヘッドユニットも製品化されている。このような記録ヘッドユニットでは、各記録ヘッドがシアン、イエロー、マゼンタ、ブラック等の各色に対応している。この場合においても記録ヘッドの数が増えることによる電流集中や、記録ヘッド間の影響が大きな問題となってきた。
【００１４】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、複数の記録素子の同時駆動時に生じる電圧降下やスイッチングノイズによる影響を低減した記録ヘッドを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の記録ヘッドは以下のような構成を備える。即ち、
複数の記録要素に対し接続された共通電極と、前記共通電極に対応する記録電流接地電極と、画像データに対応させ前記記録要素に選択的に通電する機能素子とを具備する記録ヘッドであって、
前記共通電極と前記記録電流接地電極に接続される配線とその端子に対し通電される瞬間的な記録電流集中が規定値以下となるように、それぞれの配線及び端子を電気的に相互に絶縁分離させたことを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するために本発明の記録ヘッドは以下のような構成を備える。即ち、
ヘッド基板上に複数の記録素子と、前記複数の記録素子を複数ブロックに分割し、各ブロックの記録素子に共通して電力を供給するための共通電力配線と、記録データ及び制御信号を入力し、前記制御信号或いは記録データを保持する論理回路と、前記論理回路へ電力を供給する論理電力を入力する論理電力入力端子とを配置した記録ヘッドであって、
前記共通電力配線と、前記論理電力入力端子及び前記論理回路との間隔を所定幅以上空けることにより、記録時における前記共通電力配線を流れる瞬間的な電流による影響を抑えるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る記録ヘッドの基本回路構成を示すブロック図である。
【００１９】
図において、１は記録素子列を示し、１ａ，１ｂは、記録素子列１の１ブロック相当している。これら記録素子列１は基本的に一次元に配列されており、図示のように記録幅に相当するラインに亙って配列されている。２は駆動回路（ドライバ）列で、一次元に配列された記録素子列１を駆動する。尚、この駆動回路の駆動素子の数は、記録素子列１の記録素子の数に相当している。また、この図では駆動素子はＦＥＴの回路記号を使って表わしているが、記録素子１への通電状態をスイッチングできるものであれば良い。３ａは共通電極で、各記録素子を駆動するための電流を供給している。４ａは、その帰還電流を接地する共通電極端子である。５は記録素子列１に通電する条件を決めるＡＮＤ回路で、各記録素子に対応して設けられている。図１の回路では、通電パルス信号、ブロック選択信号、記録データに対応した信号が一致した時に、対応する記録素子に通電する構成となっている。５ａは、これら駆動条件を決定する通電パルス信号、ブロック選択信号を入力するための端子である。通常、隣接した記録素子を同時に駆動しないようにするため、偶数列、奇数列の記録素子を各々駆動できるようにしている。６はラッチ回路で、各ブロック毎の対応する記録素子を選択的に駆動するための１次データをラッチして保持する。６ａはそのラッチ信号を入力する入力端子である。７はシフトレジスタで、端子７ａから入力されるシリアル記録データ信号とシフトクロックとに同期して、記録素子１に対応した記録データをシフト入力して格納している。
【００２０】
尚、本実施の形態では、記録素子列１の全ての記録素子に対応した記録データを転送する際、同時に駆動されるブロック毎に制御する方法を取っている。即ち、この方法では、同時に駆動されるブロックの記録素子数に対応するデータ信号（オン、オフ選択信号）と、同時に駆動されるブロックの何番目に相当するのかを選択する制御信号をシフトレジスタ７に転送する。制御回路８は、この制御信号を基にデコードし、どのブロックを駆動するか選択するデコーダ回路を含み、記録制御を実行している。この回路８は、ラッチ回路６とシフトレジスタ７を利用して、記録データ信号と共に制御データを入力する。
【００２１】
こうして先に転送されたブロック制御データと、その後に転送された記録データは、制御回路８に分離して転送され、ラッチ信号入力端子６ａからのラッチ信号により別々のエリアにラッチされる。ラッチ回路６からデコーダ回路に入力される制御線８ａの線数は、同時駆動されるブロック数が８個なら３本、１６個なら４本となる。これら制御線８ａによって、ＡＮＤ回路５における記録制御が達成される。
【００２２】
いま仮に１６個のブロックが同時駆動される場合、本実施の形態では、１ブロックの記録素子数を４個、同時に駆動される最大記録素子数を６４個とした。尚、ここで同時駆動されるべく選択された記録素子が、どのような配置であるかは任意であり、記録装置の画像プロセスに準じた記録素子配列とすればよい。
【００２３】
それぞれの同時駆動されるブロックへの電力供給は、端子３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを介して行われ、これら電力供給及び帰線信号の配線は、端子３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂに近いほど配線幅が細くなるように配置されている。これは、各ブロック間の配線抵抗による電圧降下レベルを均一化するためである。９は電源供給端子で、上述した記録制御回路８等の論理回路を駆動するための電力を入力している。
【００２４】
本実施の形態の特徴は、端子３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂにおいて、記録素子列１に電流を流す共通電極３ａと、その帰還電流を接地する記録電流の接地電極４ａが電気的に絶縁されて各々二つに分かれていることである。端子３ａ，４ａは、記録素子列１のブロック１ａを、端子３ｂ，４ｂは記録素子列１のブロック１ｂを駆動するために、それぞれ鼓の端子を介して通電が行われる。
【００２５】
この構成において、記録時に、記録素子列１の１つの記録素子当たりに電流が２００［ｍＡ］流れるとする。ここで、同時に駆動される記録素子の数は、前述したように最大４であるため、最大電流値は０．８［Ａ］である。前述の計算で１［Ａ］ア以上流れると、スイッチングノイズレベルは１［Ｖ］を超える可能性があるため、図１の端子３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂで示すように、各端子に１［Ａ］以上の電流が集中しないような配線構成とした。
【００２６】
このような構成により、当該配線から放出されるスイッチングノイズレベルを抑え、かつ制御信号及び配線端子５ａ，６ａ，７ａ、記録制御回路８等の論理回路部を駆動するための電源供給端子９とを分離した構成としたことにより、スイッチングノイズが制御回路の電源電圧に飛び込むのを防止している。
【００２７】
図２は、図１の構成に対し４倍の記録素子を駆動する場合の例を示す回路ブロック図である。この図２では、各端子や記録制御回路は図１の構成と同じであるが、１ブロックの記録素子の数が４倍になった分、同時駆動される記録素子の数は１６となる。よって、シフトレジスタ７とラッチ回路６の段数も４倍となることは言うまでもない。図２において、端子３ｃ，４ｃはブロック１ｃの共通電極と帰線電極用の端子、端子３ｄ，４ｄはブロック１ｄの共通電極と帰線電極用の端子、端子３ｅ，４ｅはブロック１ｅの共通電極と帰線電極用の端子、端子３ｆ，４ｆはブロック１ｆの共通電極と帰線電極用の端子、端子３ｈ，４ｈはブロック１ｈの共通電極と帰線電極用の端子、そして端子３ｇ，４ｇはブロック１ｇの共通電極と帰線電極用の端子である。
【００２８】
尚、本実施の形態は、同時駆動される記録素子数分の段数を有するシフトレジスタを用意するため、記録ヘッドの回路素子を特に占有するものではない。
【００２９】
図２は、図１の構成と同様に、記録素子１個当たり２００［ｍＡ］の電流が流れる場合であっても、端子３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂ，３ｃ，４ｃ，３ｄ，４ｄ，３ｅ，４ｅ，３ｆ，４ｆ，３ｇ，４ｇ，３ｈ，４ｈを流れる電流の総和は０．８［Ａ］で済む。
【００３０】
本実施の形態では、通電電流２００［ｍＡ］としたが、各記録素子への供給エネルギーが小さくてすむ場合は、更に電流値を小さくできるので、同時駆動する記録素子の数を増やすこともできる。いずれにしても、画像生成のためのプロセスを設計するに当たり、記録素子への供給エネルギー、及び同時駆動する素子数が決定され、それら値に合わせた配線構成とすることは言うまでもない。
【００３１】
図３は、本実施の形態に係る記録ヘッドデバイスの周辺回路基板構成を示す構造模式図である。
【００３２】
図において、１０は図２に示す構成を有する記録ヘッドデバイスである。１１ａ，１１ｂはそれぞれ偶数、奇数列の記録素子列を示す。１２はインクジェット記録ヘッドに特有の共通液室であり、記録ヘッドデバイス１０を異方性エッチングして、記録ヘッドデバイス１０の裏側から記録素子列１にインクを供給する連通部である。１３はインナーリード端子部で、記録ヘッドデバイス１０と周辺基板１４がＴＡＢによって接続されている。上側は中央部に記録ヘッド基板上の回路の論理入力端子を含む。双方には記録電流を通電する端子を含むが、配置に関しては記録ヘッドデバイス１０に制限されるものであることは言うまでもない。また、記録ヘッドデバイス１０の温度やばらつき情報をモニタできる端子を配置しても良い。１５は前述の周辺基板１４のアウターリード端子部を示す。この部分が直接記録ヘッドの電気コンタクト部となってもよい。後述するが、この端子が更に回路基板に接続される場合もある。
【００３３】
このような構成により、図２に示す共通電極及びその帰線端子３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂ，３ｃ，４ｃ，３ｄ，４ｄ，３ｅ，４ｅ，３ｆ，４ｆ，３ｇ，４ｇ，３ｈ，４ｈと、デジタルデータやラッチ信号、シフトクロック等の制御信号が入力される端子５ａ，６ａ，７ａ，９とが図３に示すように配置される。この図３では、端子３ｈ，４ｈ，３ｇ，４ｇ，４ｄ，３ｄ，４ｃ，３ｃ，５ａ，６ａ，７ａ，９，３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂ，４ｅ，３ｅ，４ｆ，３ｆの順で配置されている。
【００３４】
このように端子を配置することにより、デジタルデータや制御信号が供給される端子と電極端子との距離を空けて配置することができ、記録電流が大量に流れても、その共通電極及び帰線の配線が論理回路用の配線と離されて配置されているので、電源ラインにおけるスイッチングノイズの影響を受けにくくなる。これにより記録ヘッドの誤動作を低減できる。
【００３５】
本発明の実施の形態に示したように、記録制御用の論理回路を、記録素子等が配置されている基板上に配置することで、記録ヘッド全体を高機能かつ低コスト化できる。更に、従来の方法に比べて駆動回路のサイズも小さくできるので、記録ヘッドのコストも下がるため記録ヘッドの歩留まりがアップする。
【００３６】
またこの駆動回路は端子数も少なくでき、かつ記録素子の拡張があっても同じ端子数で対応できるという利点もある。こうした記録ヘッドを搭載する記録装置においても、記録ヘッドへの制御が煩雑にならなくてすむ。
【００３７】
図５乃至図１３は、本実施の形態に係るヘッドカートリッジ、記録ヘッド、インクタンクのそれぞれ及びそれぞれの関係を説明するための説明図である。以下、これらの図面を参照して各構成要素の説明を行う。
【００３８】
本実施の形態に係る記録ヘッドＨ１００１は、図５及び図６の斜視図でわかるように、記録ヘッドカートリッジＨ１０００を構成する一構成要素であり、記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、記録ヘッドＨ１００１と、記録ヘッドＨ１００１に着脱自在に設けられたインクタンクＨ１９００（Ｈ１９０１，Ｈ１９０２，Ｈ１９０３，Ｈ１９０４）とで構成されている。この記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、インクジェット記録装置本体に載置されているキャリッジ（不図示）の位置決め手段及び電気的接点によって固定支持されるとともに、該キャリッジに対して着脱可能となっている。インクタンクＨ１９０１はブラックのインク用、インクタンクＨ１９０２はシアンのインク用、インクタンクＨ１９０３はマゼンタのインク用、インクタンクＨ１９０４はイエローのインク用である。この様にインクタンクＨ１９０１，Ｈ１９０２，Ｈ１９０３，Ｈ１９０４のそれぞれが記録ヘッドＨ１００１に対して着脱自在となり、それぞれのインクタンクが交換可能となっていることにより、インクジェット記録装置における印刷のランニングコストが低減される。
【００３９】
次に、この記録ヘッドＨ１００１に関してさらに詳しく説明する。
【００４０】
（１）記録ヘッド
記録ヘッドＨ１００１は、電気信号に応じてインクに膜沸騰を生じせしめるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いて記録を行うインクジェット方式のサイドシュータ型とされる記録ヘッドである。
【００４１】
記録ヘッドＨ１００１は、図７の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットＨ１００２とインク供給ユニットＨ１００３とタンクホルダＨ２０００とを備えている。
【００４２】
更に、図８の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットＨ１００２は、第一の記録素子基板Ｈ１１００、第二の記録素子基板Ｈ１１０１、第１のプレートＨ１２００、電気配線テープＨ１３００、電気コンタクト基板Ｈ２２００、第２のプレートＨ１４００を備えている。またインク供給ユニットＨ１００３は、インク供給部材Ｈ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、ジョイントゴムＨ２３００、フィルタＨ１７００、シールゴムＨ１８００を備えている。
【００４３】
（１−１）記録素子ユニット
図９は、第一の記録素子基板Ｈ１１００の構成を説明するために一部分解した斜視図である。
【００４４】
第一の記録素子基板Ｈ１１００は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板Ｈ１１１０に、インク流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口Ｈ１１０２をＳｉの結晶方位を利用した異方性エッチングやサンドブラストなどの方法で形成している。このインク供給口Ｈ１１０２を挟んだ両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列され、電気熱変換素子Ｈ１１０３と、電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線が成膜技術により形成されている。更に、この電気配線に電力を供給するための電極部Ｈ１１０４が電気熱変換素子Ｈ１１０３の両外側に配列されており、この電極部Ｈ１１０４にはＡｕ等のバンプＨ１１０５が形成されている。そして、このＳｉ基板Ｈ１１１０上には、電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応したインク流路を形成するためのインク流路壁Ｈ１１０６と吐出口Ｈ１１０７が樹脂材料でフォトリソ技術によりに形成され、吐出口群Ｈ１１０８を形成している。従って、これら電気熱変換素子Ｈ１１０３に対向して吐出口Ｈ１１０７が設けられているため、インク流路Ｈ１１０２から供給されたインクは電気熱変換素子Ｈ１１０３により発生した気泡により、吐出口Ｈ１１０７から吐出される。
【００４５】
図１０は、第二の記録素子基板Ｈ１１０１の構成を説明するために一部分解した斜視図である。
【００４６】
この第二の記録素子基板Ｈ１１０１は、３色のインクを吐出させるための記録素子基板であり、３個のインク供給口Ｈ１１０２が並列して形成されており、それぞれのインク供給口を挟んだ両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３とインク吐出口Ｈ１１０７が形成されている。もちろん第一の記録素子基板Ｈ１１００と同じようにＳｉ基板Ｈ１１１０にインク供給口や電気熱変換素子、電気配線、電極部などが形成されており、その上に樹脂材料でフォトリソ技術によりインク流路壁Ｈ１１０６やインク吐出口Ｈ１１０７が形成されている。
【００４７】
そして第一の記録素子基板と同様に、電気配線に電力を供給するための電極部Ｈ１１０４にはＡｕ等のバンプＨ１１０５が形成されている。
【００４８】
図８に示す第１のプレートＨ１２００は、例えば、厚さ０．５〜１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）材料で形成されている。なお、第１のプレートＨ１２００の素材は、アルミナに限られることなく、記録素子基板Ｈ１１００の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、記録素子基板Ｈ１１００材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する材料で作られてもよい。第１のプレートＨ１２００の素材は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコニア、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）のうちいずれであってもよい。この第１のプレートＨ１２００には、第一の記録素子基板Ｈ１１００にブラックのインクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１と第二の記録素子基板Ｈ１１０１にシアン、マゼンタ、イエローのインクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１が形成されており、記録素子基板のインク供給口１１０２が第１のプレートＨ１２００のインク供給口Ｈ１２０１にそれぞれ対応し、かつ、第一の記録素子基板Ｈ１１００と第二の記録素子基板Ｈ１１０１は、それぞれ第１のプレートＨ１２００に対して位置精度良く接着固定される。ここで接着に用いられる第１の接着剤は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。その第１の接着剤は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤であり、接着層の厚みは５０μｍ以下が望ましい。
【００４９】
電気配線テープＨ１３００は、第一の記録素子基板Ｈ１１００と第二の記録素子基板Ｈ１１０１に対してインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、それぞれの記録素子基板を組み込むための複数の開口部と、それぞれの記録素子基板の電極部Ｈ１１０４に対応する電極端子Ｈ１３０２と、この配線テープ端部に位置し、本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１を有した電気コンタクト基板Ｈ２２００と電気的接続をおこなうための電極端子部Ｈ１３０３を有しており、電極端子Ｈ１３０２と電極端子１３０３は連続した銅箔の配線パターンでつながっている。
【００５０】
電気配線テープＨ１３００と第一の記録素子基板１１００と第二の記録素子基板Ｈ１１０１は、それぞれ電気的に接続されている。ここでは例えば、記録素子基板の電極部１１０４と電気配線テープＨ１３００の電極端子Ｈ１３０２が熱超音波圧着法により電気接合されている。
【００５１】
第２のプレートＨ１４００は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍの一枚の板状部材であり、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックや、Ａｌ、ＳＵＳなどの金属材料で形成されている。そして、第１のプレートＨ１２００に接着固定された第一の記録素子基板Ｈ１１００と第二の記録素子基板Ｈ１１０１の外形寸法よりも大きな開口部をそれぞれ有する形状となっている。また、第一の記録素子基板Ｈ１１００及び第二の記録素子基板Ｈ１１０１と電気配線テープＨ１３００を平面的に電気接続できるように、第１のプレートＨ１２００に第２の接着剤により接着されており、電気配線テープＨ１３００の裏面が第３の接着剤Ｈ１３０６により接着固定される。
【００５２】
第一の記録素子基板Ｈ１１００及び第二の記録素子基板Ｈ１１０１と電気配線テープＨ１３００の電気接続部分は、第１の封止剤（不図示）及び第２の封止剤により封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。この第１の封止剤は、主に電気配線テープの電極端子Ｈ１３０２と記録素子基板の電極部Ｈ１１０５との接続部の裏面側と記録素子基板の外周部分を封止し、第２の封止剤は、前記接続部の表側を封止している。
【００５３】
さらに電気配線テープの端部に本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１を有した電気コンタクト基板Ｈ２２００を異方性導電フィルム等を用いて熱圧着して電気的に接続する。
【００５４】
そして電気配線テープＨ１３００は、第１のプレートＨ１２００の一側面で折り曲げられ、第１のプレートＨ１２００の側面に第３の接着剤で接着される。第３の接着剤は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした厚さ１０〜１００μｍの熱硬化接着剤が使用される。
【００５５】
（１−２）インク供給ユニット
インク供給部材Ｈ１５００は、例えば、樹脂成形により形成されている。該樹脂材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラーを５〜４０％混入した樹脂材料を使用することが望ましい。
【００５６】
図８及び図１１に示すように、インク供給部材Ｈ１５００は、インクタンクＨ１９００から記録素子ユニットＨ１００２にインクを導くためのインク供給ユニットＨ１００３の一構成部品であり、流路形成部材Ｈ１６００を超音波溶着することによりインク流路Ｈ１５０１を形成している。また、インクタンクＨ１９００と係合するジョイントＨ１９０７には、外部からのゴミの進入を防ぐためのフィルタＨ１７００が溶着により接合されており、さらに、ジョイントＨ１９０７部からのインクの蒸発を防止するために、シールゴムＨ１８００が装着されている。
【００５７】
またインク供給部材Ｈ１５００は、着脱自在のインクタンクＨ１９００を保持する機能も一部有しており、インクタンクＨ１９００の第２の爪Ｈ１９１０を係合する第１の穴Ｈ１５０３を有している。
【００５８】
また、記録ヘッドカートリッジＨ１０００をインクジェット記録装置本体のキャリッジに装着位置に案内するための装着ガイドＨ１６０１、記録ヘッドカートリッジをヘッドセットレバーによりキャリッジに装着固定するための係合部Ｈ１５０８、及びキャリッジの所定の装着位置に位置決めするためのＸ方向（キャリッジスキャン方向）の突き当て部Ｈ１５０９、Ｙ方向（記録メディア搬送方向）の突き当て部Ｈ１５１０、Ｚ方向（インク吐出方向）の突き当て部Ｈ１５１１を備えている。また、記録素子ユニットＨ１００２の電気コンタクト基板Ｈ２２００を位置決め固定する端子固定部Ｈ１５１２を有し、端子固定部Ｈ１５１２及びその周囲には複数のリブが設けられ、端子固定部Ｈ１５１２を有する面の剛性を高めている。
【００５９】
（１−３）記録ヘッドユニットとインク供給ユニットの結合
先述の図７に示した通り、記録ヘッドＨ１００１は、記録素子ユニットＨ１００２をインク供給ユニットＨ１００３に結合しさらにタンクホルダＨ２０００と結合することにより完成する。結合は以下のように行われる。
【００６０】
記録素子ユニットＨ１００２のインク供給口（第１のプレートＨ１２００のインク供給口Ｈ１２０１）とインク供給ユニットＨ１００３のインク供給口（流路形成部材Ｈ１６００のインク供給口Ｈ１６０１）をインクがリークしないように連通させるため、ジョイントゴムＨ２３００を介してそれぞれの部材を圧着するようビスＨ２４００で固定する。この際同時に、記録素子ユニットＨ１００２はインク供給ユニットのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の基準位置に対して正確に位置決めがされ固定される。
【００６１】
そして記録素子ユニットＨ１００２の電気コンタクト基板Ｈ１３０１はインク供給部材Ｈ１５００の一側面に、端子位置決めピンＨ１５１５（２ヶ所）と端子位置決め穴Ｈ１３０９（２ヶ所：図８）により位置決めされ、固定される。固定方法は、例えば、インク供給部材Ｈ１５００に設けられた端子結合ピンＨ１５１５をかしめることにより固定されるが、その他の固定手段を用いて固定しても良い。完成図を図１２に示す。
【００６２】
更に、インク供給部材Ｈ１５００のタンクホルダとの結合穴及び結合部をタンクホルダＨ２０００に勘合させ結合することにより記録ヘッドＨ１００１が完成する。完成図を図１３に示す。
【００６３】
（２）記録ヘッドカートリッジの説明
先述の図５及び図６は、記録ヘッドカートリッジＨ１０００を構成する記録ヘッドＨ１００１とインクタンクＨ１９０１、Ｈ１９０２、Ｈ１９０３、Ｈ１９０４の装着を説明する図であり、インクタンクＨ１９０１、Ｈ１９０２、Ｈ１９０３、Ｈ１９０４の内部には、対応する色のインクが収納されている。また、図１１に示すように、それぞれのインクタンクには、インクタンク内のインクを記録ヘッドＨ１００１に供給するためのインク供給口Ｈ１９０７が形成されている。例えばインクタンク１９０１Ｈが記録ヘッドＨ１００１に装着されると、インクタンクＨ１９０１のインク供給口Ｈ１９０７が記録ヘッドＨ１００１のジョイント部Ｈ１５２０に設けられたフィルタＨ１７００と圧接され、インクタンクＨ１９０１内のブラックインクがインク供給口Ｈ１９０７から記録ヘッドＨ１００１のインク流路Ｈ１５０１を介して第一のプレートＨ１２００を通り第一の記録素子基板に供給される。
【００６４】
そして、電気熱変換素子Ｈ１１０３と吐出口Ｈ１１０７のある発泡室Ｈ１１０９にインクが供給され、電気熱変換素子Ｈ１１０３に与えられる熱エネルギーによって被記録媒体である記録用紙に向けて吐出される。
【００６５】
以上、本発明は、記録ヘッドの記録素子を駆動するものとしての記録ヘッド、特にインクジェット記録方式の例について説明してきた。その中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式の記録装置が高密度化、高精細化が達成しやすい。
【００６６】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて膜沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に１対１で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。
【００６７】
このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用面が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスロットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成としても良い。
【００６８】
さらに、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。加えて、装置本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いてもよい。
【００６９】
また、本発明のプリント装置の構成として設けられる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定にできるので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行うことも安定した記録を行うために有効である。
【００７０】
さらに、プリント装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでも良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの少なくとも１つを備えた装置とすることもできる。以上説明した本発明の実施の形態においては、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであっても、室温で軟化もしくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであればよい。
【００７１】
加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するインクを用いても良い。いずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のような、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は適用可能である。このような場合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【００７２】
インクジェット記録ヘッド以外の適用はいうまでもない。サーマルヘッドのパルス幅制御や履歴制御が必要な構成であっても、本発明は充分適用できるものである。熱履歴制御のような駆動の場合も、記録ヘッド内で駆動制御が完結させることが可能である。ＬＥＤアレイタイプのヘッドであっても同様である。
【００７３】
さらに加えて、本発明に係る記録装置の形態としては、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、メンテナンスフリーになり得るという点で、１ラインの記録幅に相当する記録素子と機能素子、及び駆動用集積回路を基板上に実装、または同一基板上表面内部に構造的に設けることにより、信頼性の高い、高密度、高速記録可能なフルライン記録装置を提供できるものである。
【００７４】
尚、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても１つの機器から成る装置に適用しても良い。また、本発明は、システム或は装置にプログラムを供給することによって達成される場合にも適用できることはいうまでもない。この手法により、記録装置を汎用化できるという利点もある。
【００７５】
以上説明したように本実施の形態に係る記録ヘッドによれば、記録素子数の増大に伴い、また高速駆動を行う際に、複数の記録素子を同時に駆動する際に生じる電圧降下やスイッチングノイズによる記録制御回路への影響を低減することができる。
【００７６】
また本実施の形態によれば、共通電極、その帰線電極、回路素子および記録制御回路は、複数の記録素子が配置されている同一の基板上に実装されている、もしくは同一基板上の表面部分に構造的に設けられているので、ローコストで高精細化、高速化を達成できる記録ヘッドを提供できる。
【００７７】
またこのような記録ヘッドをユニットとして複数組み合わせることにより、複数色に対応したカラー画像を記録できる記録ヘッドを構成することが可能である。
【００７８】
また更に、記録素子に流れる電流を分散させることで、各配線におけるインピーダンスも低減でき、同時に通電される記録素子の数の差による電圧降下レベルも低減できる。
【００７９】
また、このような記録ヘッドの基本回路構成をそのままにし、記録素子の数のみを増大させて、高密度、高速記録が可能な記録ヘッド及び、この記録ヘッドを用いた記録装置を提供することができる。これにより、ローコストなカラープリンタ等の実現が可能である。
【００８０】
またこのような記録ヘッド基板の記録素子列をカラーに応じて分離駆動させたり、カスケード接続または複数個組み合わせて配置することにより、高解像度、高速記録が可能な記録ヘッドを提供することができ、ローコストなカラープリンタ等を提供できる効果がある。
【００８１】
また、上記の効果を呈する以上、本発明の記録ヘッド及びプリント装置の用途、及び解像度等は、上記説明に限定されるものではない。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の記録素子の同時駆動時に生じる電圧降下やスイッチングノイズによる影響を低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る記録ヘッドの回路構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る記録ヘッドの他の回路構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態に係る記録ヘッドの他の回路構成を示すブロック図である。
【図４】従来の記録ヘッドの回路構成を示すブロック図である。
【図５】本実施の形態に係る記録ヘッドの概観斜視図である。
【図６】本実施の形態に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図７】本実施の形態に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図８】本実施の形態に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図９】第一の記録素子基板の構成を説明するために一部分解した斜視図である。
【図１０】第二の記録素子基板の構成を説明するために一部分解した斜視図である。
【図１１】本実施の形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図１２】本実施の形態に係る記録ヘッドの組立て完成図である。
【図１３】本実施の形態に係る記録ヘッドにインクタンクを装着した組立て完成図である。
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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