JP2007296704A

JP2007296704A - 記録ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2007296704A
Application number: JP2006125842A
Authority: JP
Inventors: Kimiyuki Hayashizaki; 公之林崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2007-11-15

Abstract

【課題】記録素子の駆動ブロック変更、記録素子の分割、若干数の増減等による新規回路設計、製造コストアップの問題を低減する。
【解決手段】記録ヘッド用基板の回路構成が選択できるパターンスイッチを使用し、同じ回路構成で複数種類の記録ヘッド用基板を構成できる。下地の半導体回路部を共用できるので、記録ヘッドの製造コストを大幅に削減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の記録要素を有し、同時駆動可能な記録要素がブロックに分割されている記録要素ブロックに対し、選択的に記録制御電流を通電するための手段を具備する、記録ヘッドの製造方法に関するものである。

従来から、複数個の記録素子を一列に配列してなる記録ヘッドが種々知られている。この種の記録ヘッドは、記録素子Ｎ個を１ブロックとして同時駆動可能な駆動用集積回路を同一基板上に数個または数十個搭載し、画像データを各記録素子に対応させて整列させることにより、紙等の被記録材に任意の記録を行うことが可能である。これらの記録装置は、高密度で、高速記録が可能であるという点で現代のビジネスオフィスやその他の事務処理部門、さらにはパーソナルユースにおけるプリンタとして強く望まれている傍ら、更なるコストダウン、あるいは高精細化等の開発、改良が計られている。

その様な記録装置の中で、低騒音なノンインパクト記録としてインクを記録素子上に配置した吐出口から吐出させて記録を行うインクジェット記録装置は、その構造的な特徴から、高密度で、高速記録が可能であり、ローコストなカラープリンタ等の展開が計られている。インクジェット記録装置は、吐出口及びこの吐出口からインクを吐出するための吐出エネルギーを発生する電気熱変換素子を記録素子として、複数個配列しこれらを記録ヘッドとした構成である。このような記録ヘッドでは、記録素子を駆動するための電力が大きなものになる等の理由で、記録素子を複数のブロックに分割し、ブロック毎に順次または分散駆動する方法が知られている。

特に、熱を利用して記録を行う記録素子の場合、ひとつの印字素子が連続して駆動されると熱が蓄積され、記録濃度が変化したり、あるいは記録素子そのものを破壊してしまう可能性がある。また、記録素子は、これに隣接する記録素子からもその熱の影響を受ける。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。

以上のような問題に関して、同時駆動する記録素子を列方向に対して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、休止時間を設けることによって、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している。

図９は、図１０に示す従来例の回路ブロックの駆動方法を示すタイミングチャートである。画像データ信号ＤＡＴＡの入力に際し、画像データ転送クロックＣＬＫによって画像データを順に転送し、各記録素子に対応して画像データを整列させれば、ラッチパルス信号ＬＡＴの周期分、画像データに合わせて記録素子への通電が可能になる。ラッチパルスの周期の範囲内で、イネーブル端子を順にアクティブにしていけば、同時駆動が達成されるものである。またイネーブル端子が記録素子に分散して接続されれば、分散駆動を達成できる。

さらに現状では、上記ブロック分割順次、分散駆動を達成するための手法として、図９の５のようなデコーダ回路等の信号入力を前記ラッチパルス信号の周期内で変化させる方法も広く用いられている。これは画像形成時のモードが多岐にわた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。

このような駆動回路は、記録ヘッドの構成によって決定されるのが従来の形態である。例えば記録素子列を複数ブロックに区切り、それぞれのブロックをカラー記録ヘッドの各色に対応させたり、H.B.の長辺側に沿って記録素子を配列させたり、さまざまな形態が考えられる。その形態にあわせ、前記駆動回路のブロック分割も変わり、多種多様な記録ヘッド形態に対応してきた。記録ヘッドを構成する基板も、シリコンウエハ上に、各々の機能を持った半導体回路を構成し、製品別に管理しているのである。

又、別の従来例としては、特許文献１をあげることが出来る。
特開2005-104142号公報

しかしながら、上記のような従来例の記録ヘッド製造方法においては、昨今製品の多様化にあわせ、大量な半導体回路基板の供給が必要になる。製品開発上、記録素子数が大きく（例えば５０以上）変われば、当然半導体回路構成も変更せざるを得ないところだが、５０以下の小変更や記録素子のブロック分割の変更、さらには同じ記録素子ブロックをカラーとブラックで使い分けるなど若干の形態の変化でも、異なる半導体回路基板構成としていた。

図９のような回路においても、記録素子の駆動ブロックが変更されたり、記録素子の分割が行われそれぞれの駆動パルス幅が変更にしなくてはならない場合等、その都度別回路の基板を作成していたため、半導体回路作成の際のマスク作成コスト、製品毎の製造工程管理が煩雑になっていた。

従って、本発明の記録ヘッド製造方法は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小変更で済む記録ヘッド用半導体回路基板を作成する際、下地となる半導体回路構成をそのままに、最小限のレイヤーマスクを作成することで、多品種の記録ヘッド用半導体回路基板作成を実現し、記録ヘッド製造コストを大幅に削減することである。またプリンタ装置本体の、記録ヘッドを接続するコネクタ部や駆動信号新規作成のコストアップなど低減し、低コストな記録ヘッド及びその記録ヘッドを用いた記録装置を提供することである。

上述の課題である、記録素子の駆動ブロックが変更されたり、記録素子の分割が行われそれぞれの駆動パルス幅が変更しなくてはならない場合等の新規回路設計、製造コストアップの問題を解決し、目的を達成するために、本発明の記録ヘッド製造方法は、記録ヘッド用半導体回路基板に以下の構成を備える。

複数の記録要素を同時に駆動可能な、ブロック分割制御に関連する論理回路部の配線パターン一部を選択的に切り替える工程を有し、記録ヘッドの記録要素形状、もしくは記録要素ブロック配置等を決める最終工程パターニングにあわせ、前述の配線パターンを切り替えることを特徴とする。

また、好ましくは、上記の特徴を備える記録ヘッド用基板作成時において、少なくとも２種類以上の記録ヘッド用基板群が、同一ウエハ上に存在することを特徴とする。

（作用）
上記のように、記録ヘッド用基板の回路構成が選択できるので、同じ回路構成で複数種類の記録ヘッド用基板を構成できる。ほとんどのレイヤーマスクを共用できるので、記録ヘッドの製造コストを大幅に削減できる。

また、プリンタ装置本体のコネクタ部や駆動信号を新規作成する必要もない。記録ヘッド製造時のコストを下げるだけでなく、高機能な記録ヘッドを用いたローコストプリンタ装置を提供することができるものである。

以上説明したように、本発明の記録ヘッド製造方法によれば、記録ヘッド用基板の回路構成が選択できるので、同じ回路構成で複数種類の記録ヘッド用基板を構成できる。下地の半導体回路部を共用できるので、記録ヘッドの製造コストを大幅に削減できる効果がある。

また、プリンタ本体装置のキャリッジ構成や、駆動信号の種類も共有化できることは、ローコストなプリンタ本体装置を達成するのに極めて重要な効果である。記録ヘッド製造時のコストを下げるだけでなく、高機能な記録ヘッドを用いたローコストプリンタ装置を提供することができるものである。

また、このような記録ヘッドの基本回路構成はそのままに記録素子数のみを拡張して、高密度、高速印字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の実現が可能である。

またこのような記録ヘッド内記録素子列をカラー分離させたり、カスケード接続、または複数個並列に配置することにより、高密度、高速印字可能な記録装置を提供することができ、ローコストなカラープリンタ等の実現が可能である。本発明が上記の効果を呈する以上、記録ヘッド及びプリンタ本体装置の用途、及び駆動回路構成、解像度等に限定されるものではない。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

以下に本発明の実施例につき、添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の概要を示す図である。今回は１H.B.形態で複数の記録ヘッドタイプをとりやすい構成の記録ヘッド回路を用いた。図１のようなオリジナル形態のように、基板長辺両側に記録素子列を持つ形状で説明する。向かって左の記録素子列をA系列、反対側をB系列とする。タイプAはA系列がブラック、B系列がカラーの記録を行う。同様な記録ヘッド用基板を組み合わせ、一つ目の基板のB系列をシアン、二つ目の基板のA系列をマゼンタ、そのB系列をイエローとすることで、高速カラープリンタを構成することもできる。ブラックとカラーでは画像形成時に記録ドットの大きさが異なるため、記録素子の大きさ、その印加エネルギーが異なることが多い。例えば、印加エネルギーを異なる駆動パルス幅を用いて両系列を駆動する場合は、A系列とB系列に対し異なる信号端子が必要になる。

タイプBはA系列がブラック、B系列がカラーの３分割記録を行う。B系列３色の印加エネルギーが個別に異なる可能性もあるが、カラーに対応する印加エネルギーはほとんど同一のため、回路構成はタイプAと同様である。ただし記録素子の配置や色間分離等の構成の違いが生じることは言うまでもない。

タイプCはA、B系列の一部がブラックになる場合である。A,B系列共３分割され、その一部が両系列を記録素子配列ピッチの半分ずらして配置することで、倍の解像度を得ることが可能である。その他のブロックはカラーに対応する。両系列を配置するピッチは任意である。A、B両系列のブラックに相当する印加エネルギーと、それ以外のカラーに対応するブロックと異なるため、回路構成はまた別のものになる。

タイプDはA系列の一部のみがブラックになる場合である。A,B系列共３分割され、その他のブロックはカラーに対応する。両系列を配置するピッチは任意である。A系列のみのブラックに相当する印加エネルギーと、それ以外のカラーに対応するブロックと異なるため、回路構成は更に別のものになる。

以上、説明してきた４タイプの記録ヘッドは全く別の構成であるが、カラーとブラックに対応する駆動パルス印加端子からの接続を変更できれば、下地の論理回路部や機能素子部等共用可能な部分がほとんどである。本発明では、上記４タイプに限らず、各々のブロックに対応する駆動パルス印加端子を任意選択できるパターンを具備することで、考えられる複数の駆動ブロックへの接続を可能にしている。ブラック、カラーに対応する２種類の印加エネルギー（E１およびE２）が必要な場合の選択パターンの例を図２に示す。ａ、ｂ、ｃ、ｄ、はA系列に対応する任意の分割ブロックの複数、ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’、はB系列に対応する任意の分割ブロックの複数をそれぞれ示す。これらの切り替えは、記録素子を個別に構成する配線パターンと同時にパターニングされる導電体（アルミニウム等）と同じパターンスイッチである。この構成で、A、B両系列の任意駆動が達成される。

図３に本発明を適用可能な、記録制御手段の回路ブロックの詳細を示す。論理回路部は、デコーダ回路からなるENB出力と任意選択可能なBLK出力の組み合わせで、２つのBLOCKに接続された1〜３６８Ｓｅｇ×２系列の記録素子を任意にオンオフできる。記録制御部に入力されるデータバスＤＡＴＡ[３..０]は４×ｎビット（３６８Ｓｅｇの場合ｎ＝４６）のシフトレジスタで構成される。このデコーダ回路に入力される記録制御データは３ビットのため、ＤＡＴＡ３のビットはひとつマスクされるが、今後の分割数アップや記録素子の増大にあわせてアクティブにすることも可能である。ＤＡＴＡラインにデコーダ回路の出力ENB１回分に相当するBLKデータを転送し、ラッチ信号LATNで保持する。この直後に次の記録制御データが入力される。同時に、先に述べた記録エネルギーに変換する駆動信号が入力される。この入力信号は、奇数及び偶数素子列に割り当てており（OHE1／EHE1）、更に記録素子列毎に別入力されている（OHE1、EHE1／OHE2、EHE2）。例えば、記録素子列毎に違う記録エネルギーが必要な場合、それぞれ別のエネルギー量を入力できる。図２の場合の２本に対し、本実施例では４本の選択が可能ということである。記録素子が熱変換素子のような場合、パルス幅を変えて入力することで、記録濃度やドット形状を変換できるのは前述の通りである。更に、奇数、偶数のパルス幅をプレ及びメインに分けて駆動することもできよう。またダブルパルスによって記録素子を駆動させる場合、図６のようにプレとメインのパルス間に休止期間が存在する。この休止期間に別端子のプレパルスを入れ込むような構成が知られている（インターレース駆動）。奇数、偶数素子列を任意にできるこの制御信号入力は、多様な記録ヘッドの駆動に対応できるものである。前述のインターレース駆動の場合、記録素子の同時オンを避けながら、パルス入力期間を短縮できるので、記録素子全てを駆動する時間が実質的に短縮される。高速データ転送、及び記録エネルギー印加時間の短縮よって、記録ヘッドを駆動する記録装置側の時間的余裕を生むことができる効果は大きい。この回路形態において、OHE1、EHE1、OHE2、EHE2の駆動パルス信号端子に本発明のパターンスイッチを適用可能である。図３のデコーダ回路とシフトレジスタ回路以降の接続を更に詳細に示した図４に、このパターンスイッチを記載して説明する。

図４は図３の詳細図である。OHE1、EHE1、OHE2、EHE2の駆動パルス信号端子に入力されたパルス信号は、バッファ回路を介してパターンスイッチ部に接続される。このパターンの接続先は、記録素子の分割ブロックタイプにあわせて分岐しており、分岐先のいずれかを選択できるようになっている。駆動パルス信号は、このアクティブ期間に記録素子を介してVH端子からGNDH端子に記録電流を通電することができる。同時にブロック毎の記録電流通電がなされるため、回路中には同時オン時立ち上がり時に発生する変動分を分散する目的のディレイ回路が組み込まれている。パターンスイッチは、これらのディレイ回路の接続パターンも考慮して設定可能であることは言うまでもない。

図５は図４のパターンスイッチを切り替えた場合に取り得る記録ヘッドタイプを、図１のオリジナル形態からの派生形を例に示したものである。分割ブロックパターンはＡ、Ｂ系列とも１から２４０Ｓｅｇまでと２４１から３６８Ｓｅｇまでの偶数、奇数Ｓｅｇ毎となり、合計８ブロックの任意選択となる。図５−ａはＡとＢの接続である。図に示す通り、Ａ系列とＢ系列を全てブラックに対応させるため、OHE1とEHE1の２本をブラック側に接続する。OHE２とEHE２の２本は全てＢ系列に対応させ、カラーのパルス幅入力を可能にする。

図５−ｂはタイプＣの接続パターンである。図に示す通り、Ａ、Ｂ両系列の２４１から３６８Ｓｅｇまでを全てブラックに対応させるため、OHE1とEHE1の２本をブラック側に接続する。OHE２とEHE２の２本は残りのＡ、Ｂ系列に全てに対応させ、カラーのパルス幅入力を可能にする。

図５−ｃはタイプＤの接続パターンである。図に示す通り、Ａ両系列の２４１から３６８Ｓｅｇまでのみをブラックに対応させるため、OHE1とEHE1の２本をブラック側に接続する。OHE２とEHE２の２本は残りのＡ、Ｂ系列に全てに対応させ、カラーのパルス幅入力を可能にする。この様に、４タイプの記録ヘッドをこのパターンスイッチの切り替えのみで可能にする効果は大きい。一枚のウエハ内にこの４タイプを分割して配置してもよい。また、ウエハ一枚全ていずれか１タイプに限定しても構わない。どのように配置を決めても下地の半導体回路構成は共通で、最終工程であるアルミニウム配線パターニングの際に決めるだけなので、このレイヤーマスクの変更だけで済む。工程の煩雑化が押さえられ、コストも低減できるのである。

図６は本発明を適用可能な第２の実施例である。前述の同時オンタイミングディレイ回路を含めたパターンを可能にする構成例である。半導体回路構成はほぼ同等なもので、記録素子は１系列４３２Ｓｅｇまで増やしたものである。Ａ系列の同時オンタイミングとＢ系列の同時オンタイミングを考慮しながら、８０Ｓｅｇ毎に３０ｎＳのディレイ回路が挿入されている。更に両系列の広い範囲で同時オンすることを避けるため、その１５ｎＳシフトしたディレイ回路も配置されているのが特徴である。このディレイ回路を適宜選択して様々な形態に対応できるよう工夫されている。図７にその具体例を示す。分割ブロックパターンはＡ、Ｂ系列とも１から９６Ｓｅｇまでの偶数と奇数、９７から１２８Ｓｅｇまでの偶数と奇数、１２９から４３２Ｓｅｇまでの偶数と奇数Ｓｅｇとなり、合計１２ブロックの任意選択となる。図の説明ではＡ系列に限定して説明する。

図７‐ａはＡ系列の１から９６Ｓｅｇまでの偶数と奇数をブラックに対応させるため、OHE1とEHE1の２本をブラック側に接続する。OHE２とEHE２の２本は全てＢ系列に対応させ、カラーのパルス幅入力を可能にする。Ｂ系列への配線は省略した。このとき、当該ブロックのディレイ回路も、図６に示すそれ以降のブロックに連続して接続されているディレイ回路にあわせて接続されているのが特徴である。

図７−ｂは、Ａ、Ｂ両系列の１から９６Ｓｅｇまでの偶数と奇数をブラックに対応させるため、OHE1とEHE1の２本をブラック側に接続する。OHE２とEHE２の２本は残りのＡ、Ｂ系列に全てに対応させ、カラーのパルス幅入力を可能にする。このとき、ブラックに対応するＳｅｇに対し、ディレイ回路を入れず、個数が多くなるカラー側のディレイ回路をＡ、Ｂ系列間で１５ｎＳシフトして接続されているのが特徴である。９７Ｓｅｇ以降のＡ、Ｂ両系列では、１５ｎＳだけディレイがシフトするため、Ｂ系列との同時オンの影響を小さくできる。

図７−ｃはＡ系列の１から１２８Ｓｅｇまでの偶数と奇数をブラックに対応させるため、OHE1とEHE1の２本をブラック側に接続する。OHE２とEHE２の２本は残りのＡ、Ｂ系列に全てに対応させ、カラーのパルス幅入力を可能にする。このとき、ブラックに対応するＳｅｇに対し、ディレイ回路を入れず、個数が多くなるカラー側のディレイ回路をＡ、Ｂ系列間で１５ｎＳシフトして接続されているのが特徴である。１２９Ｓｅｇ以降のＡ系列では、１５ｎＳだけディレイがシフトするため、Ｂ系列との同時オンの影響を小さくできる。この用に、４タイプの記録ヘッドをこのパターンスイッチの切り替えのみで可能にする効果は大きい。一枚のウエハ内にこの４タイプを分割して配置してもよい。また、ウエハ１枚全ていずれか１タイプに限定しても構わない。どのように配置を決めても下地の半導体回路構成は共通で、最終工程であるアルミニウム配線パターニングの際に決めるだけなので、このレイヤーマスクの変更だけで済む。工程の煩雑化が押さえられ、コストも低減できるのである。

図８は、本発明に基づく実施例として実現可能な記録ヘッドの記録素子等を配置した基板１００３の構成図である。尚、各素子は記録素子が配された基板と同じ基板に半導体の工程により一体的に作り込まれている。記録素子１００５は基板１００３の長手方向に配列し、記録素子の電源供給側共通電極１０１４にスルーホールを介して接続される。１０３９は、記録素子の電源（以下、ＶＨと称す）供給パッドである。１０１５、１０１６は、記録素子の通電を制御する機能素子アレイであり、高密度印字を可能にするためその配置に工夫がなされている。１０１７は、記録素子の記録電流共通接地（以下、ＧＮＤと称す）電極であり、記録素子に通電する電流値に依存してその面積が決定する。１０３８は、その接地パッドである。機能素子アレイのほかに論理ゲ−トロジック部１０２３、ラッチ回路１０２４、シフトレジスタ１０２５等の駆動用集積回路を１００３の基板表面内に構造的に設けてあり、この部分に関しては、図７のように基板１００３上に駆動用集積回路を別体とした回路基板１００６を実装する構成も可能である。この駆動用集積回路に接続される信号系列端子１００４を駆動用集積回路の下側に配置する。１００５は記録素子、１０１１は、記録素子からＶＨに至る第２層配線である。１０１２は、記録素子から機能素子に至る第２層配線で、１０１３は機能素子の接地端子とＧＮＤを結ぶ第２層配線である。また、第２層配線は、アルミニウム等の導電材料からなるものである。１０１４はＶＨ配線で、１０１５、１０１６はそれぞれ第１列、第２列機能素子を示す。１０１２は、１０１５、１０１６に対して千鳥状に接続されることにより高密度な記録素子の配列を達成している。１０１７はＧＮＤ配線、１０１８は、機能素子のベースまたはゲ−ト配線を示し、基板内部にポリシリコン等で作り込まれる。１０１９、１０２０、１０２１、１０２２はＧＮＤ配線と同様、第１層目に作り込まれたイネーブル、ラッチ、シリアルデータ、クロック等の配線であり、第２層の導電材料と同じもので構成されている。１０２３は論理ゲ−トロジック、１０２４と１０２５、１０２６はそれぞれラッチ、シフトレジスタ回路を示す。１０２７は、第１層目と第２層目を電気的に分離する。層間絶縁膜であり、１０２８は蓄熱層、１０２９はシリコン基板である。前述のパターンスイッチは１０３０で示される。仮に１０１９をイネーブル信号とすれば、この駆動パルス信号を入力される導電体の分岐１０３１と１０３２が達成できる。この切り替えパターン１０３０は前述の１０１１、１０１２、１０１３と同様のパターニングで構成できるため、下地の半導体回路の構成を共通化できるのである。

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。

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。

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。

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。

また、本発明のプリンタ本体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。

さらに、プリンタ本体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。これらの形態は、前述の記録ヘッド用基板のパターンスイッチで切り替えられるため、プリンタ本体装置との接続端子形状は変わらない。プリンタ本体装置のキャリッジ構成や、駆動信号の種類も共有化できることは、ローコストなプリンタ本体装置を達成するのに極めて重要な効果である。

また吐出液体はインク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。

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。

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にも、本発明の記録ヘッド用回路基板の構成は充分適用できるものである。LEDアレイタイプのヘッドであっても同様である。

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、高速印字可能なフルライン記録装置を提供できるものである。これらの形態であっても、記録制御信号を選択する構成にすることで、回路構成を簡略化、共通化でき、接続端子数も低減できる。

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、プリンタ本体装置を汎用化できるという利点もある。

本発明本発明の概要を示す図本発明の概要を示すパターン回路図本発明を適用可能な記録ヘッドの回路ブロック図図３に本発明を適用した、回路パターン部詳細ブロック図（第１例）５−ａは図１のＡ，Ｂ両タイプを図４のパターンスイッチで構成した具体例を示す配線図、５−ｂは図１のＣタイプを図４のパターンスイッチで構成した具体例を示す配線図、５−ｃは図１のＤタイプを図４のパターンスイッチで構成した具体例を示す配線図本発明を適用した、回路パターン部詳細ブロック図（第２例）７−ａは図６の回路構成で複数タイプ構成した具体例１を示す配線図、７−ｂは図６の回路構成で複数タイプ構成した具体例２を示す配線図、７−ｃは図６の回路構成で複数タイプ構成した具体例３を示す配線図本発明を適用可能な記録ヘッドの表面および断面を示す構造的模式図従来の構成の一部を示す記録ヘッドの回路ブロック図図９に示す記録ヘッドの駆動タイミングチャート

符号の説明

１記録素子
２機能素子
３、６、７ AND回路
４、８、１３シフトレジスタ回路
５デコーダ回路
９電源ライン
１０記録電流設置導電体ライン
１１、１２、１４ラッチ回路
１００３半導体基板
１００５記録素子
１０１１ＶＨ−記録素子配線（Ａｌ２）
１０１２ＶＨ−機能素子配線（Ａｌ２）
１０１３機能素子−ＧＮＤ配線（Ａｌ２）
１０１４ＶＨ配線（Ａｌ１）
１０１５機能素子（第ｌ列）
１０１６機能素子（第２列）
１０１７ＧＮＤ配線（Ａｌ１）
１０１８機能素子ベース（ゲート）配線（ポリシリコン等）
１０１９イネーブル配線（Ａｌ１）
１０２０ラッチ配線（Ａｌ１）
１０２１シリアルデータ配線（Ａｌ１）
１０２２クロック配線（Ａｌ１）
１０２３論理ゲートロジック
１０２４ラッチ回路
１０２５シフトレジスタ１
１０２６シフトレジスタ２
１０２７層間絶縁膜
１０２８蓄熱層
１０２９シリコン層
１０３０パターンスイッチ（Ａ１２）
１０３１イネーブル分岐配線１（Ａｌ１）
１０３２イネーブル分岐配線２（Ａｌ１）

Claims

複数の記録要素を有し、同時に駆動可能な複数の記録要素をブロック分割し制御可能な論理回路部、前記記録要素に記録電流を通電させる機能素子部を具備する記録ヘッドを構成する半導体回路基板を備えた記録ヘッドの製造方法において、
前記半導体回路基板を複数配置しているウエハを製造するプロセス段階で、前記記録ヘッドの記録要素形状、もしくは記録要素ブロック配置を決める最終工程パターニングにあわせ、回路配線の一部パターンを選択的に切り替えることを特徴とする記録ヘッドの製造方法。
少なくとも２系統以上の切り替えポイントを具備し、その組み合わせによって、異なる記録要素ブロックを選択的に駆動制御可能な配線に変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッドの製造方法。
少なくとも２系統以上の切り替えポイントを具備し、その組み合わせによって、異なる記録要素ブロックを選択的に駆動制御可能な論理回路構成に変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッドの製造方法。
少なくとも２系統以上の切り替えポイントを具備し、その組み合わせによって、記録要素を同時通電するタイミングを、選択的に遅延駆動可能な回路構成に変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッドの製造方法。
前記記録要素は、イエロー、マゼンダ、シアンのカラー、もしくはイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色を１ブロックとして各々分割して配置されることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッドの製造方法。
前記一部パターンを選択的に切り替えるポイントは、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各色に各々、もしくはカラーとブラックの２系統に対応させて設けられることを特徴とする、請求項１に記載の記録ヘッドの製造方法。
前記記録ヘッド用基板は、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録方式であることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッドの製造方法。
前記記録ヘッド用基板は、熱エネルギーを利用してインクを吐出する記録ヘッドであって、インクに与える熱エネルギーを発生するための熱エネルギー変換体を備えることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッドの製造方法。
複数の記録要素を有し、同時に駆動可能な複数の記録要素をブロック分割し制御可能な論理回路部、前記記録要素に記録電流を通電させる機能素子部を具備する記録ヘッドを構成する半導体回路基板を備えた記録ヘッドの製造方法において、
前記半導体回路基板を複数配置しているウエハを製造するプロセス段階で、前記記録ヘッドの記録要素形状、もしくは記録要素ブロック配置を決める最終工程パターニングにあわせ、回路配線の一部パターンを選択的に切り替えることによって構成される当該記録ヘッドが、少なくとも２種類以上、同一ウエハ上に存在することを特徴とする記録ヘッドの製造方法。
少なくとも２系統以上の切り替えポイントを具備し、その組み合わせによって、異なる記録要素ブロックを選択的に駆動制御可能な配線に変更可能であることを特徴とする請求項９に記載の記録ヘッドの製造方法。
少なくとも２系統以上の切り替えポイントを具備し、その組み合わせによって、異なる記録要素ブロックを選択的に駆動制御可能な論理回路構成に変更可能であることを特徴とする請求項９に記載の記録ヘッドの製造方法。
少なくとも２系統以上の切り替えポイントを具備し、その組み合わせによって、記録要素を同時通電するタイミングを、選択的に遅延駆動可能な回路構成に変更可能であることを特徴とする請求項９に記載の記録ヘッドの製造方法。
前記記録要素は、イエロー、マゼンダ、シアンのカラー、もしくはイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色を１ブロックとして各々分割して配置されることを特徴とする請求項９に記載の記録ヘッドの製造方法。
前記一部パターンを選択的に切り替えるポイントは、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各色に各々、もしくはカラーとブラックの２系統に対応させて設けられることを特徴とする請求項９に記載の記録ヘッドの製造方法。
前記記録ヘッド用基板は、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録方式であることを特徴とする請求項９に記載の記録ヘッドの製造方法。
前記記録ヘッド用基板は、熱エネルギーを利用してインクを吐出する記録ヘッドであって、インクに与える熱エネルギーを発生するための熱エネルギー変換体を備えることを特徴とする請求項９に記載の記録ヘッドの製造方法。
前記記録ヘッド用基板は、熱エネルギーを利用して記録材、もしくは記録媒体を変性させる熱記録ヘッドであって、熱エネルギーを発生するための熱エネルギー変換体を備えることを特徴とする請求項９に記載の記録ヘッドの製造方法。
前記記録ヘッド用基板は、熱エネルギーを利用して記録材、もしくは記録媒体を変性させる熱記録ヘッドであって、熱エネルギーを発生するための熱エネルギー変換体を備えることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッドの製造方法。