(57)【要約】【課題】電源ラインへの高電圧の静電気サージの印加が発生しても損傷されることがない記録ヘッドの構成を提案する。【解決手段】記録素子の設置された記録素子基板と、本体制御基板より記録素子の駆動信号を受信するコンタクト基板と、前記コンタクト基板に接続され前記記録素子基板に駆動信号を伝送する配線部材を備えた記録ヘッドであって、前記コンタクト基板の少なくとも１つの電源端子に接続された少なくとも１本の電源ラインと前記電源ラインよりも相対的に電気容量の大きい他の配線ラインとの間の印加電圧を所定の電圧以下に規制する機能素子を有する。【選択図】図１
2013184420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録素子の設置された記録素子基板と、本体制御基板より記録素子の駆動信号を受信する複数の端子を備えたコンタクト基板と、前記コンタクト基板に接続され前記記録素子基板に駆動信号を伝送する配線部材を備えた記録ヘッドであって、
前記コンタクト基板の少なくとも１つの電源端子に接続された少なくとも１本の電源ラインと
前記電源ラインよりも相対的に電気容量の大きい他の配線ラインとの間の印加電圧を
所定の電圧以下に規制する機能素子を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記機能素子はツェナーダイオードであり、前記コンタクト基板の端子面の裏面に設けられることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド
【請求項３】
前記他の配線ラインはロジック信号のグランドラインであり、記録素子基板の基材に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク吐出によって記録を行うインクジェット記録ヘッドに関するものであり、静電気サージによる破壊を防止する保護回路を備えるものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドにおいて、半導体基板からなる記録素子基板が記録ヘッドへの静電気サージ印加によって破壊する課題に対し、特許文献1のような対策が知られている。
【０００３】
すなわち、記録素子基板内の入力部に記録素子を保護する保護回路を備えることで、高電圧の静電気サージが印加された場合に、保護回路が速やかに電荷を容量の大きいラインに逃がすことで、奥側の回路を保護する対策である。
【０００４】
この対策は、具体的には、記録素子基板内で特に入力インピーダンスが高く、入力容量の小さいロジック信号ラインへの静電気サージ印加を電源ラインに電荷を逃がす場合などに効果的である
基板内の保護回路図を図５に示す。
【０００５】
すなわち、高電圧の静電サージが信号入力パッド７０１に印加された場合には、保護ダイオード７０３または７０４によって電源ラインもしくはグランドラインに電荷を逃がし、内部の回路７０５を保護することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2003-72076号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような対策を施しても、電源ラインに高電圧の静電気サージが印加されて、電源ラインそのものが損傷して記録ヘッドが故障するモードについては避けられず、より過酷な条件においてはこの故障モードが発生する場合があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決するものである。すなわち、電源ラインへの高電圧の静電気サージの印加が発生しても損傷されることがない記録ヘッドの構成を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明は、
記録素子の設置された記録素子基板と、
本体制御基板より記録素子の駆動信号を受信するコンタクト基板と、
前記コンタクト基板に接続され前記記録素子基板に駆動信号を伝送する配線部材を備えた記録ヘッドであって、
前記コンタクト基板の少なくとも１つの電源端子に接続された少なくとも１本の電源ラインと
前記電源ラインよりも相対的に電気容量の大きい他の配線ラインとの間の印加電圧を
所定の電圧以下に規制する機能素子を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【発明の効果】
【００１０】
以上の構成によれば、記録ヘッドの電源ラインに高電位のサージが印加された場合でも、電源ラインからそれよりも電気容量の大きい配線ライン（例えば、記録素子基板の基材と接続されたロジック信号のグランドライン）にサージ電流を逃がすことができるため、記録素子基板内での電源ラインの損傷を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の配線構成を示すブロック図である。
【図２】本発明が適用可能な記録装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の記録ヘッドの構成の外観を示す図である。
【図４】本発明の記録ヘッドの構成の内部を示す図である。
【図５】従来の静電保護回路の一例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の記録ヘッドは、図２に示すような一般的なインクジェット記録装置１００に適用可能である。
【００１３】
記録ヘッド１が装着されたインクジェット記録装置１００（以下、記録装置と記載）の構成および動作について以下に説明する。
【００１４】
記録ヘッド１は、インクを吐出する複数のノズルからなるノズル列を有する。この記録ヘッド１が搭載されるキャリッジ２は、シャフト１２に勘合されており、記録媒体１５が搬送される方向に対して直交する走査方向に走査される。キャリッジ２は、ベルト１３を介してモータ１４から駆動力を受けることにより走査される。キャリッジ位置センサ（不図示）によって、キャリッジエンコーダ１６を検知することで、キャリッジ２の位置を検出する。
【００１５】
記録動作時には紙などの記録媒体１５が紙送りモータ８によって駆動された紙送りローラ６によって搬送される。
【００１６】
紙送りモータ８に同期して紙送りエンコーダ１０が回転し、エンコーダ１０に記されたスリットをセンサ１１が読み取ることで記録媒体１５の位置を検出し、記録動作にフィードバックされる。
【００１７】
記録ヘッド１のノズルからインクを吐出する記録ヘッド１の駆動タイミングと、キャリッジ２の走査、記録媒体１５の搬送のそれぞれが同期制御されることで、記録媒体１５の所定の位置にインクが吐出される。記録ヘッド１から吐出されたインクによって記録された記録媒体は、排紙ローラ３の回転に伴って記録装置１００の外へ搬送される。
【００１８】
また、記録ヘッド１はメモリを備え、メモリ内にその記録ヘッド固有の情報を保有する。記録装置本体は記録ヘッド１のメモリの情報を読み取ることで、その記録ヘッドの特性にあった最適な条件を選択して駆動制御を行うことができる。
【００１９】
図１は、記録装置本体と記録ヘッド１間の配線構成を示すブロック図である。
【００２０】
記録装置１００の本体制御部２８で生成された信号を記録ヘッド１が受信し、その信号に基づいて記録ヘッド１が駆動される。
【００２１】
記録ヘッド１は、記録素子基板２１とメモリ２５を有し、それらは個別に設けられた半導体集積回路チップである。記録素子基板２１は、記録ヘッド１のノズルからインクを吐出するためのエネルギーを発生する記録素子を有する。駆動基板２１上に設けられた記録素子制御部２４は、記録素子２３を記録素子を駆動するためのトランジスタおよびロジック回路を含む駆動回路である。
【００２２】
記録素子は電気信号を熱に変換することのできるヒータであり、ヒータの駆動によってインク中に膜沸騰を発生させ、その圧力によってヒータ近傍に設けられた吐出口よりインク吐出を行うことができる。記録素子としては、他にも電気信号によって機械的変形をするピエゾ素子を用いることもできる。
【００２３】
記録ヘッド１は記録装置１００と電気的接続を行うための接点端子４０を有し、記録装置１００の本体制御部２８からの接点端子４０に入力された駆動信号にしたがって駆動される。接点端子４０に入力された駆動信号は、記録素子基板２１の記録素子制御部２４に伝送され、その信号データに基づいて、各記録素子の駆動が制御される。
【００２４】
ここで、本体制御部２８と記録ヘッド１の接続端子４０の種類について、以下に説明する。接続端子４０は、記録素子（ヒータ）電源端子（VH）、ロジック電源端子（VDD）、ヒータトランジスタ電源端子（VHT）、データ信号端子（DATA）、クロック信号端子（CLK）、ラッチ信号端子（LT）、ヒート信号端子（HE）、ヒータグランド端子（GNDH）、ロジック信号のグランド端子（VSS）、メモリ用のデータ信号端子（SDA）、メモリ用のクロック端子（SCL）、メモリ用のライトプロテクト端子（WP）からなる。
【００２５】
電源端子とグランド端子について説明をする。VHは記録素子（ヒータ）の駆動電源であり、24Vの電圧が印加される。VHTは記録素子駆動用のトランジスタの電源であり、24Vの電圧が印加される。VDDはロジック信号用の電源であり、3.3Vの電圧が印加される。GNDHは記録素子（ヒータ）のグランドである。VSSはロジック信号用のグランドあり、記録素子基板の基材と接続され、他の端子よりも相対的に大きい電気容量を有している。
【００２６】
つぎに、ロジック信号端子の説明をする。DATAは各記録素子を個別にON/OFFするためのシリアルデータを転送する端子である。CLKはDATAに入力されたシリアルデータの転送の同期をとるためのクロック信号を転送する端子である。LTは記録素子基板内でシリアルデータを保持回路に移動するトリガとなるラッチ信号を転送する端子である。HEは記録素子に対するVH印加時間をパルス長で制御するためのパルス信号を転送する端子である。
【００２７】
上記の端子から入力された信号による記録素子駆動の流れは下記の通りとなる。ＤＡＴAを介して入力されたシリアルデータはＣＬＫ信号に同期して記録素子基板２１内のシフトレジスタ回路（不図示）に転送される。シフトレジスタ回路に入力されたデータ群はＬＴ信号の入力によってラッチ回路（不図示）に保持され、この保持データとＨＥ信号とをＡＮＤ処理することでパルス状の駆動信号が生成される。このパルス信号によって記録素子駆動用のトランジスタがON/OFFされ、それによって記録素子が駆動がON/OFFされる。
【００２８】
また、ここで、記録ヘッド１に搭載されるメモリはI2CタイプのEEPROMであり、SDAはデータのI/O、SCLはデータ転送用のクロック、WPはライトプロテクト用の端子である。また、アドレス端子A0、A1、A2はここではすべてVSSに接続されており、アドレス０の設定である。
【００２９】
接点端子４０の各電源端子ＶＨ、ＶＨＴ、ＶＤＤにはＶＳＳとの間にツェナーダイオード６１、６２、６３が備えられている。これによって、各電源端子に高電圧のサージが印加された場合に、ツェナーダイオードのツェナー電圧を超える電圧はツェナーダイオード内を流れてＶＳＳに流出することができる。そのため、内部の電源ラインには高電圧が印加されことがなく、半導体素子基板である記録素子基板やメモリの内部絶縁膜が破壊・損傷するのを避けることができる。なお、ここでは、ＶＨ、ＶＨＴに接続されるツェナーダイオード６１、６２についてはツェナー電圧が３６Ｖのもの、ＶＤＤに接続されるツェナーダイオート６３についてはツェナー電圧が１３Ｖのものを採用した。そうすることで、通常使用時には、いずれの電源ラインにおいてはも電源電圧がツェナー電圧よりも低いので、各電源ラインとＶＳＳ間は絶縁される。さらに、ここでは、記録素子基板内において、ＶＨ、ＶＨＴラインの耐圧限界は４０Ｖで、ＶＤＤの耐圧限界は１７Ｖであり、設置するツェナーダイオートはツェナー電圧値がそれ以下のものを選定している。
【００３０】
図３は、記録ヘッド１の構成を示す図である。記録ヘッド1は筺体５００、記録装置本体基板との電気接続を行うコンタクト基板２００、コンタクト基板２００に接合される配線部材３００、配線部材３００に接合される記録素子基板（不図示）を有する記録素子基板ユニット４００から構成される。コンタクト基板２００、配線部材３００、記録素子基板ユニット４００は筺体５００に固定される。筺体５００は、インクタンクを搭載可能であり、インクタンク上に設けられた突起部が嵌合するための開口（タンク係合部）５１０と、インクタンクから供給されたインクを記録素子基板ユニット400に誘導する流路を内部に備える。記録素子基板ユニット４００およびそれに設置される記録素子基板には、筺体５００より供給されたインクを記録素子に供給する流路を備えられる。
【００３１】
コンタクト基板２００には接点端子４０が備えられ、記録装置に装着されることで本体側の接点端子と接触され、本体の制御基板と電気的導通が図られる。メモリ２５とツェナーダイオード６１/６２/６３はコンタクト基板２００の裏面に設置され、筐体５００に設けられた堀形状の溝５２０および５３０の中に格納される。また、メモリ２５に対してツェナーダイオード６１/６２/６３の設置位置は、タンク係合部５１０からの距離が遠くなるように構成している。ツェナーダイオード６１/６２/６３のうち特に６１と６２はそれぞれＶＨ、ＶＨＴに接続され、２４Ｖといった高いバイアス電圧が印加され続ける。そのため、同じ電気部品であってもメモリよりもインクやゴミなどの汚れが付着することによって端子間のショートが発生した場合に、被害が大きくなりやすい。よって、そのような汚れ付着の可能性を極力低くするために、ツェナーダイオード６１/６２/６３の設置位置は図示のように、タンク係合部５１０のような開口部から極力遠ざけた位置に設置して、堀形状の溝内（５２０）に格納することが望ましい。
【００３２】
また、ここでは図示しなかったが、記録ヘッド１の構成のバリエーションとして、コンタクト基板２００のない構成とすることも可能である。その場合には、配線部材３００の一部の領域において、配線部材３００表面の絶縁フィルムに複数の開口をあけ、内部の配線を端子として露出させ、それを本体制御基板との接点端子として用いればよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  記録ヘッド
２  キャリッジ
３  排紙ローラ
６  紙送りローラ
７  紙送りエンコーダ
８  紙送りモータ
１０  エンコーダ
１１  センサ
１２  シャフト
１３  ベルト
１４  モータ
１５  記録媒体
１６  キャリッジエンコーダ
１８  インクタンク
２１  記録素子基板
２５  メモリ
４０  接点端子
６１〜６３  ツェナーダイオード
１００  記録装置
２００  コンタクト基板
３００  配線部材
４００  記録素子基板ユニット
５００  筐体
５１０  タンク係合部
５２０〜５３０  堀形状溝部
７０１  入力端子
７０２  抵抗成分
７０３、７０４  保護ダイオード
７０５  内部回路
【図１】
2013184420.tif 000003
【図２】
2013184420.tif 000004
【図３】
2013184420.tif 000005
【図４】
2013184420.tif 000006
【図５】
2013184420.tif 000007