(57)【要約】【課題】同時駆動のヒータの数が増すことにより共通配線での電圧降下が増加しているため、ヒータ駆動時の電圧の印加時間が増し、高速でヒータを駆動することが困難である。【解決手段】複数の記録素子を有する記録ヘッドであって、複数の記録素子１０１ａ１〜１０１ｍｘのそれぞれに対応付けて設けられた複数のスイッチング素子１０２ａ１〜１０２ｍｘと、複数の記録素子を複数のグループに分割した各グループ毎に設けられ、複数のグループのそれぞれに属する複数の記録素子に共通に定電流を流すための定電流源１０３ａ〜１０３ｍと、定電流源１０３ａ〜１０３ｍにより供給される定電流を制御する電流制御回路１０５とを有し、複数のスイッチング素子と定電流源はともにＭＯＳトランジスタを含み、定電流源はＭＯＳトランジスタのオン抵抗を制御することにより定電流を出力する。【選択図】  図１
2004181679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の記録素子を有する記録ヘッドであって、
前記複数の記録素子のそれぞれに対応付けて設けられた複数のスイッチング手段と、
前記複数の記録素子を複数のグループに分割したグループ毎に設けられ、前記複数のグループのそれぞれに属する複数の記録素子に共通に定電流を流すための定電流源と、
前記定電流源により供給される前記定電流を制御する電流制御回路とを有することを特徴とする記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の記録素子を備える記録ヘッドの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
記録ヘッドのノズル内に配置されたヒータにより熱エネルギーを発生させ、その熱エネルギーを利用してヒータ近傍のインクを発泡させ、その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ヘッドが知られている。このようなインクジェットヘッドにおけるヒータ駆動回路の一例を図１１に示す。
【０００３】
高速に記録を行うためには、なるべく多くのヒータを同時に駆動して多くのノズルから同時にインクを吐出させることが望ましい。しかしながら、プリンタ装置の電源の電力供給能力に制限があり、また電源からヒータに至る配線の抵抗に起因する電圧降下などにより、一度に流すことができる電流値が制限される。このため複数のヒータを時分割で駆動してインクを吐出させる時分割駆動が一般的である。例えば、複数のヒータを隣接配置されたヒータで構成される複数のブロック（グループ）に分割し、各ブロック内で同時に２つ以上のヒータを駆動しないように駆動を時分割し、ヒータを流れる電流の総和を抑えることにより一度に大電力を供給する必要をなくしている。このようなヒータの駆動を行う駆動回路の動作について図１１を用いて説明する。
【０００４】
ヒータ１１０１ａ１〜１１０１ｍｘのそれぞれに対応する各ＭＯＳトランジスタ１１０２ａ１〜１１０２ｍｘは、図１１に示すようにそれぞれ同数（ｘ）づつ収容するブロックａ〜ｍに分けられている。即ち、ブロックａでは、電源パッド１１０４からの電源配線は、ヒータ１１０１ａ１〜１１０１ａｘに共通に接続されており、ＭＯＳトランジスタ１１０２ａ１〜１１０２ａｘのそれぞれは、電源１１０４とグランドの間で、対応するヒータ１１０１ａ１〜１１０１ａｘのそれぞれと直列に接続されている。また、ヒータ１１０１ａ１〜１１０１ａｘのそれぞれは、制御回路１１０５から、対応するＭＯＳトランジスタ１１０２ａ１〜１１０２ａｘのゲートに制御信号が印加されたときに、そのＭＯＳトランジスタ１１０２ａ１〜１１０２ａｘがオンすることにより電源配線から対応するヒータを通って電流が流れて加熱される。
【０００５】
図１２は、図１１に示すヒータ駆動回路の各ブロックのヒータに通電駆動するタイミングを示すタイミングチャートである。
【０００６】
例えば、図１１のブロックａを例にとると、制御信号ＶＧ１〜ＶＧｘは、ブロックａに属する第１〜第ｘ番目のヒータ１１０１ａ１〜１１０１ａｘを駆動させるためのタイミング信号である。即ち、ＶＧ１〜ＶＧｘは、ブロックａのＭＯＳトランジスタ１１０２ａ１〜１１０２ａｘの制御端子に入力される信号の波形を示し、ハイレベルの時に対応するＭＯＳトランジスタ１１０２をオンし、ロウレベルの時に、対応するＭＯＳトランジスタをオフする。他のブロックｂ〜ｍの場合も同様である。図１２において、Ｉｈ１〜Ｉｈｘのそれぞれは、ヒータ１１０１ａ１〜１１０１ａｘのそれぞれに流れる電流値を示している。
【０００７】
このように各ブロック内のヒータを順次、時分割で通電駆動することにより、各ブロック内で通電駆動されるヒータは、常に１個以下になるように制御することができるので、一度に大電流をヒータに供給する必要はない。
【０００８】
図１３は、図１１のヒータ駆動回路が形成されているヒータ基板（記録ヘッドを構成する基板）のレイアウト例を示す図である。この図１３は、図１１に示す電源パッド１１０４からブロックａ〜ｍに接続される電源配線のレイアウトを示したものである。
【０００９】
ブロックａ〜ｍの各ブロックに対し電源パッド１１０４より個別に電源配線１３０１ａ〜１３０１ｍ及び１３０２ａ〜１３０２ｍが接続されている。前述のように、各ブロックで同時に駆動される最大ヒータ数を１以下にすることで、各ブロック別に分割された配線を流れる電流値は、常に１つのヒータに流れる電流以下にすることができる。これにより別ブロックの複数のヒータを同時駆動した場合でも、ヒータ基板内での配線における電圧降下量を一定とすることができる。これと同時に、複数のヒータを同時駆動した場合でも、各ヒータへの投入エネルギー量をほぼ一定にすることができる。
【００１０】
近年、プリンタは高速化、高精細化が要求されているため、プリンタの記録ヘッドは高密度で多ノズル化が図られており、記録ヘッドにおけるヒータ駆動に際しては、記録速度の点から、なるべく多くのヒータを同時に高速に駆動することが求められている。
【００１１】
またヒータ基板は、多数のヒータと、その駆動回路を同一の半導体基板上に形成している。このため１つのウエハから取れるヒータ基板の個数を増加させてコストダウンを図る必要があるため、ヒータ基板を小型化することも求められている。
【００１２】
ところが前述のように、同時に駆動されるヒータ数を増やした場合、ヒータ基板内では同時駆動ヒータの数に対応した配線が必要となる。このため配線の数が増すと共に、ヒータ基板面積が限られている場合には、配線一本当りの配線領域が減少するため配線抵抗が増加する。また同時に、各配線幅が細くなることにより、ヒータ基板内の配線相互での抵抗のバラツキも増加することになる。このような問題は、ヒータ基板を小型化する場合にも同様に生じ、更に、配線抵抗の増加及び抵抗のバラツキが増加することになる。前述のように、ヒータ基板内では、ヒータと電源配線は電源に対して直列に接続されているため、配線抵抗とその抵抗のバラツキが増加することにより、各ヒータに印加される電圧の変動割合が増加する。ヒータへの投入エネルギーは、過小であればインクの吐出が不安定になり、また過剰であれば、ヒータの耐久性が低下することになる。このため高画質な記録を行うためには、ヒータへの投入エネルギーが一定であることが望ましい。しかしながら上述のように、ヒータに印加される電圧の変動が大きい場合には、ヒータの耐久性を低下させたり、インク吐出が不安定になったりする。
【００１３】
また、ヒータ基板外部での配線は、複数のヒータに対して共通となっているため、同時に駆動するヒータの数によって、共通の配線での電圧降下が異なるものになる。このような電圧降下の変動に対して、各ヒータでの投入エネルギーを一定化するために、電圧の印加時間により、各ヒータへの投入エネルギーが調整される。しかしながら、同時駆動のヒータの数が増すことにより共通配線での電圧降下が増加しているため、ヒータ駆動時の電圧の印加時間が増し、高速でヒータを駆動することが困難になっている。
【００１４】
このようなヒータへの投入エネルギー変動による問題を解決する方法が、例えば特許文献１に提案されている。図１４は特許文献１に記載されているヒータの駆動回路を示す図である。
【特許文献１】
特開２００１−１９１５３１
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記文献では、記録素子毎（Ｒ１〜Ｒｎ）に設けられた定電流源（Ｔｒ１４〜Ｔｒ（ｎ＋１３））とスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑｎ）により、記録素子（Ｒ１〜Ｒｎ）を定電流により駆動するものである。この場合、記録素子と同数の定電流源が必要となるため、従来の駆動方式に比べ著しくヒータ基板上の面積が増大し、ヒータ基板のコストアップとなる。またヒータへの投入エネルギーの安定化するためには、複数の定電流源の間で出力電流が一定であることが求められるが、定電流源の数が増えるほど定電流源間の出力電流のバラツキ量が増加する。特にプリンタの高速印字化や高精細化により著しくヒータ数の増加したヒータ基板において、複数の定電流源間での出力電流のバラツキ量を低減することは困難になる。
【００１６】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、記録素子の同時駆動数が増加しても、高速でかつ安定した記録が可能な記録ヘッドを提供することを目的とする。
【００１７】
【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構成を有する。即ち、
複数の記録素子を有する記録ヘッドであって、
前記複数の記録素子のそれぞれに対応付けて設けられた複数のスイッチング手段と、
前記複数の記録素子を複数のグループに分割したグループ毎に設けられ、前記複数のグループのそれぞれに属する複数の記録素子に共通に定電流を流すための定電流源と、
前記定電流源により供給される前記定電流を制御する電流制御回路とをすることを特徴とする。
【００１８】
【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。
なお以下に用いる「ヒータ基板」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基体を示すものである。
「ヒータ基板上」とは、単にヒータ基板の表面上を指し示すだけでなく、素子基体の表面上、表面近傍の素子基体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上に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ヒータ基板上に一体的に形成、製造することを示すものである。
【００１９】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るインクジェット記録ヘッドのヒータ基板に設けられているヒータ駆動回路の構成を説明する回路図である。
【００２０】
図１において、１０１ａ１〜１０１ｍｘは記録を行うためのヒータ（ヒータ抵抗）を示し、各ヒータが通電されて熱を発生することにより、各対応するノズルからインク滴が吐出される。ここで、これらヒータ１０１ａ１〜１０１ｍｘは、ブロック（グループ）ａ〜ｍに分割されており、各ブロックにはｘ個のヒータと、各ヒータに対応して設けられたｘ個のＭＯＳトランジスタが含まれている。１０２ａ１〜１０２ｍｘは、それぞれ対応するヒータへの通電をオン／オフするためのＭＯＳトランジスタである。１０３ａ〜１０３ｍは定電流源で、各ブロック毎に１つずつ設けられている。１０４は制御回路で、記録すべき記録データに応じて各ＭＯＳトランジスタ１０２のオン／オフを制御している。１０５は基準電流回路で、制御信号１１０を定電流源１０３ａ〜１０３ｍに出力し、各定電流源で発生される定電流値を制御している。１０６及び１０７は基板外部の電源部（図示せず）に接続される電源パッドで、これら電源パッドを介してヒータ駆動用の電力が供給される。１０８，１０９のそれぞれは、各電源パッド１０６，１０７からブロックａ〜ｍに、ヒータ駆動用の電力を供給している電源ラインである。
【００２１】
ブロックａの場合でみると、ＭＯＳトランジスタ１０２ａ１〜１０２ａｘのそれぞれは、ヒータ１０１ａ１〜１０１ａｘの内の対応する各ヒータに直列に接続され、その直列に接続されている各ヒータへの電流の通電／非通電を制御している。即ち、ＭＯＳトランジスタ１０２ａ１〜１０２ａｘの各ソースとヒータ１０１ａ１〜１０１ａｘのそれぞれとが接続され、ＭＯＳトランジスタ１０２ａ１〜１０２ａｘのドレイン端子はそれぞれ共通に定電流源１０３ａに接続されている。またヒータ１０１ａ１〜１０１ａｘのそれぞれの一端も共通に電源ライン１０８に接続されている。ここで、ＭＯＳトランジスタ１０２ａ１〜１０２ａｘは、ヒータ１０１ａ１〜１０１ａｘの第１駆動用スイッチであり、また定電流源１０３ａは、ヒータ１０１ａ１〜１０１ａｘの第２駆動用スイッチである。このような構成は他のブロックｂ〜ｍにおいても同様である。
【００２２】
また定電流源１０３ａ〜１０３ｍのそれぞれは、ＭＯＳトランジスタ１０２ａ１〜１０２ｍｘと、ヒータ１０１ａ１〜１０１ｍｘとに直列に接続されている。定電流源１０３ａ〜１０３ｍのそれぞれは、その定電流源１０３の端子に定電流を出力しており、この出力電流値の大きさは基準電流回路１０５からの制御信号１１０により調節される。
【００２３】
制御回路１０４は、ＭＯＳトランジスタ１０２ａ１〜１０２ｍｘのそれぞれのゲート端子に、記録する画像信号（記録信号）に応じた信号を出力して、ＭＯＳトランジスタ１０２ａ１〜１０２ｍｘのそれぞれのスイッチングを制御している。
【００２４】
［ヒータ駆動回路の動作］
図２は、ｘ個のヒータとｘ個のＭＯＳトランジスタと、１個の定電流源を含む１ブロック分の等価回路を示す図、図３は駆動信号及び各ヒータを流れる電流を説明するタイミングチャートである。
【００２５】
図２において、信号ＶＧ１〜ＶＧｘは、図１の制御回路１０４から供給される画像信号に応じた１ブロック分の記録信号である。信号ＶＣは、基準電流回路１０５から定電流源２０３に供給される制御信号で、図１の制御信号１１０に相当しており、この制御信号ＶＣに応じて定電流源２０３（図１の定電流源１０３ａ〜１０３ｍに相当）により発生される電流値が制御される。
【００２６】
ＭＯＳトランジスタ２０２１〜２０２ｘは、ここでは簡単のために理想的にドレイン端子とソース端子を２端子のスイッチとして動作すると考え、信号ＶＧ（ＶＧ１〜ＶＧｘ）の信号レベルがハイレベルでオン（ドレイン−ソース間が短絡）し、ロウレベルでオフ（ドレイン−ソース間が開放）するものとして説明する。定電流源２０３は、その端子間にある電圧が印加されると、制御信号ＶＣにより設定された一定電流Ｉを端子間に（図においては上から下へ）出力するものとする。
【００２７】
図３は、信号ＶＧ（ＶＧ１〜ＶＧｘ）の出力タイミングチャートと、その時に各ヒータを流れる電流波形を示す図である。
【００２８】
図２に示すヒータ２０１１について考察すると、時間ｔ１までの期間では信号ＶＧ１がロウレベルであるため、ＭＯＳトランジスタ２０２１がオフしており、定電流源２０３の出力とヒータ２０１１とは遮断されているため、ヒータ２０１１には電流が流れない。次に時間ｔ１からｔ２までの期間では、信号ＶＧ１がハイレベルになる。これにより、図２のＭＯＳトランジスタ２０２１のゲート電圧がハイレベルとなってソース−ドレイン間が導通し、定電流源２０３により駆動される定電流Ｉがヒータ２０１１を流れる。これにより、時間ｔ１から時間ｔ２の期間では、ヒータ２０１１に電流が印加されて発熱し、ヒータ２０１１近傍のインクが加熱されて発泡し、そのヒータ２０１１に対応するノズルからインクが吐出されて画素（ドット）が記録される。
【００２９】
そして時間ｔ２以降では、信号ＶＧ１が再びロウレベルとなるため、ヒータ２０１１への通電が終了する。以下同様にして、信号ＶＧ２〜ＶＧｘに同期して、各ヒータ２０１２〜２０１ｘへの通電駆動が行われる。
【００３０】
このように、各ヒータを電流が流れる時間、即ち、ヒータの駆動時間は、それぞれ各信号ＶＧ１〜ＶＧｘにより制御され、各ヒータを流れる電流Ｉｈ１〜Ｉｈｘのそれぞれの大きさ（図３のＩ１〜Ｉ３で示す）は、定電流源２０３の制御信号ＶＣにより決定される。
【００３１】
以上の構成により、基準電流回路１０５により、定電流源２０３の出力電流値（Ｉ１〜Ｉ３）が設定され、その設定された出力電流が、信号ＶＧ１〜ＶＧｘにより規定された時間だけ、ＭＯＳトランジスタ２０２１〜２０２ｘにより、対応する各ヒータ２０１１〜２０１ｘに印加されることになる。
【００３２】
以上の説明では、ＭＯＳトランジスタ２０２１〜２０２ｘがオンのときはソース−ドレイン間が短絡するとして説明した。しかし実際には、ＭＯＳトランジスタ２０２１〜２０２ｘがオンの時はソース−ドレイン間に抵抗が存在するが、この抵抗における電圧降下分に対して十分に高い電源電圧を設定することで、定電流源２０３の出力電流がそのままヒータに印加されることになり、上述のヒータの駆動の説明と何等変わらない動作が実現できる。
【００３３】
尚、前述の基準電流回路１０５は、例えばディップスイッチ等を設けて、所望の電圧の制御信号１１０をユーザが選択的に設定できるようにしてもよく、或いは、この記録ヘッドが搭載されているプリンタ装置の制御部からの信号に応じて、所望の電圧レベルの制御信号１１０を出力できるように構成されていてもよい。
【００３４】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２に係る記録ヘッドに設けられたヘッド駆動回路の構成を説明する回路図である。この実施の形態２では、実施の形態１の定電流源１０３ａ〜１０３ｍをＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍで構成している。
【００３５】
これらＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのドレイン端子は、ＭＯＳトランジスタ１０２ａ１〜１０２ｍｘのソース端子にそれぞれ接続される。また、ＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのゲート端子は、基準電流回路１０５からの制御信号１１０に接続される。
【００３６】
ＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのゲート端子は、基準電流回路１０５からの制御信号１１０と接続され、ＮＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍの各ドレイン端子より電流が出力される。この出力電流は、基準電流回路１０５が接続されるＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのゲート電圧により制御される。
【００３７】
図４のＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍの動作について図５、図６を用いて説明する。
【００３８】
図５は、図４のＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのそれぞれに用いられるＮＭＯＳトランジスタの一般的な静特性を示す図であり、図６はそのバイアス条件を説明する等価回路図である。
【００３９】
図５は、ゲート電圧Ｖｇをパラメータにしてドレイン電圧Ｖｄｓを変化させたときのドレイン電流Ｉｄの特性を示している。図５におけるＶｄｓの変化に対してＩｄの変化の少ない領域（飽和領域）で動作するように、ＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのＶｇ及びＶｄｓを設定する。これによりＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのドレイン電圧に大きく依存しない出力電流を得ることができ、ＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍを、各対応するヒータのブロックに一定電流を流す定電流源として動作させることができる。
【００４０】
またＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのゲート電圧Ｖｇに応じてドレイン電流が変化するため、このゲート電圧Ｖｇを制御することにより、各ブロックのヒータに流す電流値を所望の値に設定することができる。これは前述の実施の形態１における制御信号ＶＣと同様の制御ができることを意味している。更に、ＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのソース−ドレイン間の電流−電圧特性であるオン抵抗特性を、このゲート電圧Ｖｇにより制御することができる。従って、ゲート電圧Ｖｇによりオン抵抗値を制御することで、ヒータに所望の一定電流を供給することができる。
【００４１】
［実施の形態３］
図７は、本発明の実施の形態３に係る記録ヘッドに設けられたヘッド駆動回路を説明する回路図で、ここでは、図４おけるＮＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのドレインに、更にＮＭＯＳトランジスタ７０１ａ〜７０１ｍのソース端子を接続し、ＭＯＳトランジスタ２段を直列にカスケード接続して定電流源を構成している。ＮＭＯＳトランジスタ７０１ａ〜７０１ｍのゲート端子は基準電流回路１０５ａに接続されている。
【００４２】
ここではＭＯＳトランジスタ７０１ａ〜７０１ｍは、ゲート接地トランジスタとして動作し、ＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのドレイン電圧をＮＭＯＳトランジスタ７０１ａ〜７０１ｍのゲート−ソース間電位により固定するものである。ここではＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍを飽和領域で動作させるように、ＮＭＯＳ７０１ａ〜７０１ｍのゲート電圧を設定する。ＭＯＳトランジスタ７０１ａ〜７０１ｍのドレイン端の電圧変動に対して、ＭＯＳトランジスタ７０１ａ〜７０１ｍのソース電圧は、ゲート電圧を固定することでゲート−ソース間の僅かな電位変動に抑えることができる。電源電圧の変動やＭＯＳトランジスタのオン抵抗値や配線抵抗値の変動に対して、図４の回路に比較し、定電流源として動作するＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのドレイン電圧の変動を低く抑えることができる。
【００４３】
［実施の形態４］
図８は、本発明の実施の形態４に係るヘッド駆動回路の構成を示す回路図で、図４の回路構成に加えて、基準電流回路１０５の具体的な回路構成例を示している。
【００４４】
この基準電流回路１０５は、ＮＭＯＳトランジスタ８０１を基準として、ＮＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのドレインから電流出力をするカレントミラー回路を構成している。ＮＭＯＳトランジスタ８０１は、ゲートとドレインがダイオード接続され、その接続点に基準電流源８０２が接続されている。ＮＭＯＳトランジスタ８０１のゲートは、ＮＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのゲートに共通接続される。ＮＭＯＳトランジスタ８０１とＮＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのゲートサイズが等しい場合、ＮＭＯＳトランジスタ８０１とＮＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのゲート電圧は等しくなり、基準電流と等しい電流値がＮＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのドレインより出力されることになる。また、ＮＭＯＳトランジスタ８０１とＮＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのゲートサイズが異なる場合は、ＮＭＯＳトランジスタ８０１とＮＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのゲートサイズ比に対応した基準電流に比例した一定の出力電流が得られる。
【００４５】
［実施の形態５］
図９は、本発明の実施の形態５に係る記録ヘッドの設けられたヘッド駆動回路の構成を示すブロック図で、図７に示す駆動回路のＮＭＯＳトランジスタ７０１ａ〜７０１ｍのゲートを基準電流回路１０５ａのＮＭＯＳトランジスタ９０１のゲートに接続している。ＮＭＯＳトランジスタ９０１は、そのゲートとドレインがダイオード接続されて、一定電圧をＮＭＯＳトランジスタ７０１ａ〜７０１ｍのゲートに与えるものである。
図９の構成により、ＮＭＯＳトランジスタ９０１とＮＭＯＳトランジスタ７０１ａ〜７０１ｍのゲート−ソース間電圧がほぼ等しくなることから、ＮＭＯＳトランジスタ９０２とＮＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのドレイン電圧もほぼ等しくなる。ＮＭＯＳトランジスタ９０２とＮＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍのゲート電圧とドレイン電圧がほぼ等しくなることで、基準電流がＮＭＯＳトランジスタ７０１ａ〜７０１ｍのドレイン電圧に依存せずに、ＮＭＯＳトランジスタ４０１ａ〜４０１ｍの出力電流に高精度にミラーされる。
【００４６】
［実施の形態６］
図１５は、前述の図４に示す実施形態におけるＭＯＳトランジスタ部分にバイポーラトランジスタを用いた例を示す回路図である。
【００４７】
ここではトランジスタのベース端子は、基準電流回路１０５に接続され、ベース端子を制御端子としてトランジスタのコレクタ端子より一定電流を出力し、ヒータを定電流で駆動するものである。このようにＭＯＳトランジスタをバイポーラトランジスタに置き換えてもＭＯＳトランジスタの場合と同一の動作を行うものである。
【００４８】
尚、前述の実施の形態１〜５では、定電流源の回路としてＭＯＳトランジスタを用いたものを示したが、バイポーラトランジスタを用いても記録素子を定電流駆動することができる。
【００４９】
以上のように、図１０で構成されるように、各ヒータ毎に個別に定電流源を備える場合と比較して、定電流回路の数を減らすことができる。これにより、ヒータ基板の面積を縮小することができ、１個当りのヒータ基板のコストを低下させることが出来る。図１０は、図１と共通する部分は同じ記号で示しており、ここでは、各ヒータにそれぞれ個別の定電流源（１０３ａ１〜１０３ｍｘ）を接続している。図１０の例では、各ヒータのそれぞれに通電する電流値を制御することができるが、定電流回路の数が膨大なものとなり実用的でない。
【００５０】
これに対して図９の構成では、定電流源の数を少なく抑えることができるとともに、各定電流源の相対的な出力電流のバラツキを抑えることができ、各ヒータに対して略均一なエネルギーを投入できるようになる。これにより、インクの吐出が安定し、高画質な画像記録が可能となる。
【００５１】
次に、上述した構成のヒータ基板を備えるインクジェットヘッドと、そのインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の例を説明する。
【００５２】
図１６は、本発明の代表的な実施形態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。
【００５３】
図１６に示すように、インクジェット記録装置（以下、記録装置という）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記録ヘッド３を搭載したキャリッジ２にキャリッジモータＭ１によって発生する駆動力を伝達機構４より伝え、キャリッジ２を矢印Ａ方向に往復移動させるとともに、例えば、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。また、記録ヘッド３の状態を良好に維持するためにキャリッジ２を回復装置１０の位置まで移動させ、間欠的に記録ヘッド３の吐出回復処理を行う。
【００５４】
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。
【００５５】
図１６に示した記録装置１はカラー記録が可能でり、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。
【００５６】
さて、キャリッジ２と記録ヘッド３とは、両部材の接合面が適正に接触されて所要の電気的接続を達成維持できるようになっている。記録ヘッド３は、記録信号に応じてエネルギーを印加することにより、複数の吐出口からインクを選択的に吐出して記録する。特に、この実施形態の記録ヘッド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、熱エネルギーを発生するために電気熱変換体を備え、その電気熱変換体に印加される電気エネルギーが熱エネルギーへと変換され、その熱エネルギーをインクに与えることにより生じる膜沸騰による気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利用して、吐出口よりインクを吐出させる。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。
【００５７】
図１６に示されているように、キャリッジ２はキャリッジモータＭ１の駆動力を伝達する伝達機構４の駆動ベルト７の一部に連結されており、ガイドシャフト１３に沿って矢印Ａ方向に摺動自在に案内支持されるようになっている。従って、キャリッジ２は、キャリッジモータＭ１の正転及び逆転によってガイドシャフト１３に沿って往復移動する。また、キャリッジ２の移動方向（矢印Ａ方向）に沿ってキャリッジ２の絶対位置を示すためのスケール８が備えられている。この実施形態では、スケール８は透明なＰＥＴフィルムに必要なピッチで黒色のバーを印刷したものを用いており、その一方はシャーシ９に固着され、他方は板バネ（不図示）で支持されている。
【００５８】
また、記録装置１には、記録ヘッド３の吐出口（不図示）が形成された吐出口面に対向してプラテン（不図示）が設けられており、キャリッジモータＭ１の駆動力によって記録ヘッド３を搭載したキャリッジ２が往復移動されると同時に、記録ヘッド３に記録信号を与えてインクを吐出することによって、プラテン上に搬送された記録媒体Ｐの全幅にわたって記録が行われる。
【００５９】
さらに、図１６において、１４は記録媒体Ｐを搬送するために搬送モータＭ２によって駆動される搬送ローラ、１５はバネ（不図示）により記録媒体Ｐを搬送ローラ１４に当接するピンチローラ、１６はピンチローラ１５を回転自在に支持するピンチローラホルダ、１７は搬送ローラ１４の一端に固着された搬送ローラギアである。そして、搬送ローラギア１７に中間ギア（不図示）を介して伝達された搬送モータＭ２の回転により、搬送ローラ１４が駆動される。
【００６０】
またさらに、２０は記録ヘッド３によって画像が形成された記録媒体Ｐを記録装置外ヘ排出するための排出ローラであり、搬送モータＭ２の回転が伝達されることで駆動されるようになっている。なお、排出ローラ２０は記録媒体Ｐをバネ（不図示）により圧接する拍車ローラ（不図示）により当接する。２２は拍車ローラを回転自在に支持する拍車ホルダである。
【００６１】
またさらに、記録装置１には、図１６に示されているように、記録ヘッド３を搭載するキャリッジ２の記録動作のための往復運動の範囲外（記録領域外）の所望位置（例えば、ホームポジションに対応する位置）に、記録ヘッド３の吐出不良を回復するための回復装置１０が配設されている。
【００６２】
回復装置１０は、記録ヘッド３の吐出口面をキャッピングするキャッピング機構１１と記録ヘッド３の吐出口面をクリーニングするワイピング機構１２を備えており、キャッピング機構１１による吐出口面のキャッピングに連動して回復装置内の吸引手段（吸引ポンプ等）により吐出口からインクを強制的に排出させ、それによって、記録ヘッド３のインク流路内の粘度の増したインクや気泡等を除去するなどの吐出回復処理を行う。
【００６３】
また、非記録動作時等には、記録ヘッド３の吐出口面をキャッピング機構１１によるキャッピングすることによって、記録ヘッド３を保護するとともにインクの蒸発や乾燥を防止することができる。一方、ワイピング機構１２はキャッピング機構１１の近傍に配され、記録ヘッド３の吐出口面に付着したインク液滴を拭き取るようになっている。
【００６４】
これらキャッピング機構１１及びワイピング機構１２により、記録ヘッド３のインク吐出状態を正常に保つことが可能となっている。
【００６５】
＜インクジェット記録装置の制御構成（図１７）＞
図１７は図１６に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。
【００６６】
図１７に示すように、コントローラ６００は、ＭＰＵ６０１、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したＲＯＭ６０２、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特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３、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を設けたＲＡＭ６０４、ＭＰＵ６０１、ＡＳＩＣ６０３、ＲＡＭ６０４を相互に接続してデータの授受を行うシステムバス６０５、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Ａ／Ｄ変換器６０６などで構成される。
【００６７】
また、図１７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。
【００６８】
さらに、６２０はスイッチ群であり、電源スイッチ６２１、プリント開始を指令するためのプリントスイッチ６２２、及び記録ヘッド３のインク吐出性能を良好な状態に維持するための処理（回復処理）の起動を指示するための回復スイッチ６２３など、操作者による指令入力を受けるためのスイッチから構成される。６３０はホームポジションｈを検出するためのフォトカプラなどの位置センサ６３１、環境温度を検出するために記録装置の適宜の箇所に設けられた温度センサ６３２等から構成される装置状態を検出するためのセンサ群である。
【００６９】
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。
【００７０】
ＡＳＩＣ６０３は、記録ヘッド３による記録走査の際に、ＲＡＭ６０２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（吐出ヒータ）の駆動データ（ＤＡＴＡ）を転送する。
【００７１】
図１８は、本実施の形態に係る記録ヘッドを含む記録ヘッドカートリッジの構成を示す概観斜視図である。
【００７２】
この実施の形態における記録ヘッドカートリッジ１２００は、図に示すようにインクを貯留するインクタンク１３００と、このインクタンク１３００から供給されるインクを記録情報に応じてノズルから吐出させる記録ヘッド３とを有し、記録ヘッド３は、キャリッジ２に対して着脱可能に搭載される、いわゆるカートリッジ方式を採るものとなっている。そして記録に際しては、記録ヘッドカートリッジ１２００はキャリッジ軸に沿って往復走査され、それに伴って記録シート上にカラー画像が記録される。ここに示す記録ヘッドカートリッジ１２００では、写真調の高画質なカラー記録を可能とするため、インクタンクとして、例えば、ブラック、ライトシアン（ＬＣ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）、シアン、マゼンタ及びイエローの各色独立のインクタンクが用意されており、それぞれが記録ヘッド３に対して着脱自在となっている。
【００７３】
なお、この図１８では、６色のインクを使用する場合を示しているが、図１６のように、例えばブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの４色のインクを使用して記録を行なうものでもよい。その場合には、４色それぞれ独立のインクタンクが、それぞれ記録ヘッド３に対して着脱自在となっていても構わない。
【００７４】
なお本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用しても良い。
【００７５】
尚、本実施の形態では、インクジェット記録ヘッドの場合で説明したが本発明はこれに限定されるものでなく、例えばサーマルヘッド等にも適用できる。
【００７６】
以上説明した実施の形態に係る構成は、以下の実施態様で表わすことができる。
【００７７】
［実施態様１］  複数の記録素子を有する記録ヘッドであって、
前記複数の記録素子のそれぞれに対応付けて設けられた複数のスイッチング手段と、
前記複数の記録素子を複数のグループに分割した各グループ毎に設けられ、前記複数のグループのそれぞれに属する複数の記録素子に共通に定電流を流すための定電流源と、
前記定電流源により供給される前記定電流を制御する電流制御回路とを有し、前記複数のスイッチング手段と前記定電流源はともにＭＯＳトランジスタを含み、前記定電流源は前記ＭＯＳトランジスタのオン抵抗を制御することにより前記定電流を出力することを特徴とする記録ヘッド。
【００７８】
［実施態様２］  前記電流制御回路は、前記定電流源とＭＯＳトランジスタとを有し、当該ＭＯＳトランジスタのベース電位と前記定電流源のＭＯＳトランジスタのベース電位とを共通にしたことを特徴とする実施態様１に記載の記録ヘッド。
【００７９】
［実施態様３］  前記定電流源は、前記ＭＯＳトランジスタのドレインに、更に直列に接続されたＭＯＳトランジスタを含むことを特徴とする実施態様１又は２に記載の記録ヘッド。
【００８０】
［実施態様４］  前記定電流源のＭＯＳトランジスタの耐電圧は、前記スイッチング手段のＭＯＳトランジスタの耐電圧よりも高いことを特徴とする実施態様１乃至３のいずれかに記載の記録ヘッド。
【００８１】
［実施態様５］  実施態様１における複数のスイッチング手段と定電流源はともにＭＯＳトランジスタを含み、前記定電流源は前記ＭＯＳトランジスタのオン抵抗を制御することにより前記定電流を出力することを特徴とする記録ヘッド。
【００８２】
以上説明したように本実施の形態による記録ヘッドによれば、ヒータに一定電流を流すように制御する複数のヒータに対し共通の定電流源回路と、電流の印加時間を制御するスイッチング回路を備えることで、ヒータに対して均一な電気エネルギーを投入することができる。
【００８３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複数のヒータに対し共通の定電流源を備えることで、基板上での定電流源の回路の占める面積を大きく増すことがないためヒータ基板のコストアップを抑え、複数の定電流源間での出力電流のバラツキが少ないため高画質で高耐久の印字が可能となる。
ヘッド全体として記録素子の同時駆動数が増加しても、高速でかつ安定した記録を行うことが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１に係る記録ヘッドに設けられたヒータ駆動回路の一例を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る駆動回路の等価回路図である。
【図３】図２の回路の動作タイミングを説明するタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る記録ヘッドに設けられたヒータ駆動回路の一例を示す回路図である。
【図５】本実施の形態で使用するＭＯＳトランジスタの特性図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るＭＯＳトランジスタの特性測定条件を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る記録ヘッドに設けられたヒータ駆動回路の一例を示す回路図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る記録ヘッドの設けられたヒータ駆動回路の一例を示す回路図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る記録ヘッドに設けられたヒータ駆動回路の一例を示す回路図である。
【図１０】ヒータ駆動回路の一例を示す図である。
【図１１】従来のヒータ駆動回路を示す回路図である。
【図１２】従来のヒータ駆動回路を動作させる信号のタイミングチャートである。
【図１３】従来のヒータ基板の配線レイアウトを示す図である。
【図１４】従来のヒータ駆動回路の構成を示す回路図である。
【図１５】本発明の実施の形態６に係る記録ヘッドに設けられたヒータ駆動回路の一例を示す回路図である。
【図１６】本実施の形態に係るインクジェット記録装置の構成の概要を示す外観斜視図である。
【図１７】本実施の形態に係るインクジェット記録装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１８】本実施の形態に係る記録ヘッドの構成を示す概観斜視図である。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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