JP2005047228A - Constant voltage source, recording head, and recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット記録ヘッドを駆動する駆動回路の定電圧源に関する。 The present invention relates to a constant voltage source for a drive circuit that drives an inkjet recording head.
インクジェット記録法(液体噴射記録)を用いたプリンタ装置は、プリント時における騒音の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点に加えて、高速記録が可能であり、しかも普通紙にプリントできるという点において最近関心を集めている。この種の記録ヘッドの電気熱変換素子(ヒータ)とその駆動回路は、半導体プロセス技術を用いて同一基板上に形成することができる(例えば、特許文献1参照)。図3は、従来技術のインクジェット方式の記録装置に搭載される記録ヘッドの駆動回路構成を示す図である。 In addition to the fact that noise generation during printing is negligibly small, a printer using an ink jet recording method (liquid jet recording) can perform high-speed recording and can print on plain paper. Has recently attracted interest. The electrothermal conversion element (heater) of this type of recording head and its drive circuit can be formed on the same substrate using semiconductor process technology (see, for example, Patent Document 1). FIG. 3 is a diagram showing a drive circuit configuration of a recording head mounted on a conventional inkjet recording apparatus.
図3に示すように、601はインクを吐出するための熱を発生する電気熱変換素子(ヒータ)、602はヒータ601に所望の電流を供給するためのパワートランジスタ、606は各ヒータ601に電流を供給し、記録ヘッドのノズルからインクを吐出するか否かを決定する画像データを一時的に格納するシフトレジスタであり、シフトレジスタ606には、転送クロック信号入力端子(CLK)と、ヒータ601をON/OFFさせる画像データをシリアルに入力する画像データ入力端子(DATA)が設けられている。605は各ヒータ601に対する画像データをヒータごとに記録保持するためのラッチ回路であり、シフトレジスタ606の出力を入力とし、ラッチタイミングを制御するためのラッチ信号を入力するラッチ信号入力端子(LT)が設けられている。604はAND回路であって、ラッチ回路605の出力とヒータ601に電流を流すタイミングを決定するヒート信号(HE)を入力としている。AND回路604の出力は、電圧変換回路603を介してパワートランジスタ602のゲートに入力される。
As shown in FIG. 3, 601 is an electrothermal conversion element (heater) that generates heat for ejecting ink, 602 is a power transistor for supplying a desired current to the
電圧変換回路603の回路構成を説明すると、708はAND回路604からの画像データを反転させる第1のインバータ回路、707は第1のインバータ回路708から出力される信号をさらに反転させる第2のインバータ回路である。702、703はそれぞれPMOS、NMOSトランジスタで第1のCMOSインバータ回路を構成している。701は第1のCMOSインバータ回路をAND回路の出力電圧(ロジック部の電源電圧は一般的に5V以下)である5V以下で駆動可能とするために、電圧発生回路607から出力される内部電源ラインVHTMから供給される電圧を分割するための第1のバッファ用PMOSである。705、706、704はそれぞれPMOS、NMOSトランジスタで第2のCMOSインバータ回路と第2のバッファ用PMOSである。ここで、第1のバッファ用PMOS701のゲートは、対をなす第2のCMOSインバータ回路の出力部である702、703の接続部に接続されている。また、第2のバッファ用PMOS704のゲートも同様に対をなす第1のCMOSインバータ回路の出力部である705、706の接続部に接続されており、また、電圧変換回路の出力ともなっている。
The circuit configuration of the voltage conversion circuit 603 will be described. 708 is a first inverter circuit that inverts image data from the AND circuit 604, and 707 is a second inverter that further inverts a signal output from the first inverter circuit 708. Circuit. Reference numerals 702 and 703 respectively comprise PMOS and NMOS transistors to form a first CMOS inverter circuit. Reference numeral 701 denotes an internal power supply line output from the
電圧発生回路607の出力電圧VHTMは、CMOSインバータのブレークダウン耐圧およびMOSのゲート耐圧を越えることなく、可能な限り高く設定することが望ましく(ただし、電圧変換回路603の保護の観点からむやみに高くすることはできない)、可能であればヒータの電源ラインVHと共有しても良い。これは、パワートランジスタ602をオンしたときに、パワートランジスタ602の抵抗をできるだけ下げるためである。しかしながら、通常のヒータへの駆動電圧は、20V以上の高い値に設定される場合が多く、またCMOSインバータのブレークダウン耐圧は15V程度までのプロセスで作られることが多い。また、MOSのゲート耐圧はゲート酸化膜に依存するため、ゲート酸化膜の絶縁耐圧より十分低い電圧とする必要があり、電圧変換回路の最適な電圧とヒータの駆動電圧が一致することは難しく、電圧変換回路の電源ラインを別に設けることは、システム全体のコストアップにも繋がる。
The output voltage VHTM of the
そこで、従来の技術では、電圧発生回路607を図4、図5に示すような回路構成で定電圧VHTMを生成している。図4に示す例は、ソースフォロアー回路により構成された例であり、抵抗R0、R1の分圧比により、ヒータの電源ラインVHから任意の電圧を作り出し、これにバッファとしてのNMOSトランジスタT1と抵抗R2から構成されるソースフォロアー回路を接続し、NMOSトランジスタT1のソースを電圧発生回路607の出力端として構成している。
Therefore, in the conventional technique, the
図5に示す例は、PMOSトランジスタを多段にダイオード接続した例であり、定電圧VHTM=ヒータ電源電圧VH―(PMOSのVGS電圧)×(PMOSの個数)で求められる。ただし、PMOSのVGS電圧はゲートとソース間に発生する電圧であり、次式で求められる。
VGS=Vth+(2×I5/(μn×Cox×W/L))1/2
ここで、I5は、I5=(定電圧VHTM/抵抗R5)で設定される電流値、μnは移動度、Coxは単位面積当たりの酸化膜容量、Wはゲート幅、Lはゲート長である。
VGS = Vth + (2 × I5 / (μ n × C ox × W / L)) 1/2
Here, I5 is the current value set by I5 = (constant voltage VHTM / resistor R5), μ n is the mobility, C ox is the oxide film capacitance per unit area, W is the gate width, and L is the gate length. is there.
しかしながら、上述した定電圧VHTMを得るための各回路には以下のような問題点がある。 However, each circuit for obtaining the constant voltage VHTM has the following problems.
定電圧VHTMとヒータ電源電圧VHとの差が大きい場合、図5に示したようなPMOSを多段にダイオード接続した構成にすると、出力インピーダンスを低くするためには電流駆動能力のあるゲート幅Wの大きなPMOSを多段に設ける必要があり、この回路を実現するためのチップ面積が大きくなるという問題点がある。 When the difference between the constant voltage VHTM and the heater power supply voltage VH is large, a configuration in which the PMOS as shown in FIG. 5 is diode-connected in multiple stages can reduce the output impedance by reducing the gate width W with current driving capability. It is necessary to provide large PMOSs in multiple stages, and there is a problem that the chip area for realizing this circuit increases.
また、回路を半導体プロセスにて作製した場合、電流値に対するPMOSのVGS電圧特性にはばらつきがあるため、同じ電流値であっても発生するVGS電圧値にはばらつきが生じる。このとき、定電圧VHTM=ヒータ電源電圧VH―(PMOSのVGS電圧)×(PMOSの個数)で求められるため、PMOSのVGS電圧値のばらつきをPMOSの個数倍した変動値が、VHTM電圧値の変動値となり、PMOSのVGS電圧特性の影響を大きく受けることになる。 Further, when the circuit is manufactured by a semiconductor process, the VGS voltage characteristics of the PMOS with respect to the current value vary, and therefore the generated VGS voltage value varies even with the same current value. At this time, since the constant voltage VHTM = heater power supply voltage VH− (PMOS VGS voltage) × (PMOS number), the fluctuation value obtained by multiplying the variation of the PMOS VGS voltage value by the number of PMOS is the VHTM voltage value. The fluctuation value is greatly affected by the PMOS VGS voltage characteristics.
同様に、温度変化などによるVGS電圧の変動値に対しても、PMOSの個数倍した変動値がVHTM電圧値の変動値となるため、PMOSのVGS電圧の変動による影響を大きく受けることになる。 Similarly, the fluctuation value obtained by multiplying the number of PMOSs also becomes a fluctuation value of the VHTM voltage value with respect to the fluctuation value of the VGS voltage due to a temperature change or the like, and thus is greatly affected by the fluctuation of the VGS voltage of the PMOS.
また、図4に示したようなNMOSのソースフォロアー回路の場合には、P型基板を用いた半導体回路、例えば、一般的な5V系CMOSプロセスでソースフォロアー回路を形成すると、出力電圧として5V以上を出力したい場合には基板とNMOSのソース間との電圧が5V以上となり、耐圧上問題がある。さらに、図4に示したような回路をPMOSのソースフォロアー回路で構成した場合、電流を回路内に引き込む方向には効率よく駆動できるが、電流を出力する方向には効率よく駆動できないため、定電圧源として用いることができない。 In the case of an NMOS source follower circuit as shown in FIG. 4, when a semiconductor circuit using a P-type substrate, for example, a source follower circuit is formed by a general 5V CMOS process, the output voltage is 5 V or more. When the voltage is to be output, the voltage between the substrate and the source of the NMOS becomes 5 V or more, which causes a problem with the withstand voltage. Furthermore, when the circuit as shown in FIG. 4 is configured by a PMOS source follower circuit, it can be driven efficiently in the direction of drawing current into the circuit, but cannot be driven efficiently in the direction of outputting current. It cannot be used as a voltage source.
本発明の目的は、小型かつ高耐圧で、プロセスばらつき、温度に対して変動量の少ない定電圧源を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a constant voltage source that is small in size and has a high withstand voltage, has a process variation, and has a small fluctuation amount with respect to temperature.
上記目的を達成するために、本発明の定電圧源は、出力電圧を確定するための第1のPMOSトランジスタと、出力電流を供給するための第2のPMOSトランジスタと、出力電流を供給しないときには、第2のPMOSトランジスタのゲート−ソース間に閾値電圧を超えない電圧を与え、出力電流を供給するときには、閾値電圧を超える電圧を与える第1の手段を有することを特徴とする。 To achieve the above object, the constant voltage source according to the present invention includes a first PMOS transistor for determining an output voltage, a second PMOS transistor for supplying an output current, and an output current not being supplied. A first means for applying a voltage not exceeding the threshold voltage between the gate and source of the second PMOS transistor and supplying a voltage exceeding the threshold voltage when supplying an output current is provided.
この第1の手段は、具体的には、ソースが出力端子に接続されている第1のPMOSトランジスタのソース側に接続された第1の電流源と、第1のPMOSトランジスタのドレイン側に接続された第2の電流源と、供給電圧と第2の電流源の間に、第1の電流源および第1のPMOSトランジスタと並列に接続された電流−電圧変換回路および電圧確定回路を有する。ここで、電流−電圧変換回路は、ドレインが出力端子に接続され、ソースが供給電圧に接続された第2のPMOSトランジスタのゲートに接続されている。また、第2の電流源は、その電流値が第1の電流源の電流値よりも大きい。 Specifically, the first means includes a first current source connected to the source side of the first PMOS transistor whose source is connected to the output terminal, and a drain side of the first PMOS transistor. And a current-voltage conversion circuit and a voltage determination circuit connected in parallel with the first current source and the first PMOS transistor between the second current source and the supply voltage and the second current source. Here, the current-voltage conversion circuit is connected to the gate of the second PMOS transistor whose drain is connected to the output terminal and whose source is connected to the supply voltage. Further, the current value of the second current source is larger than the current value of the first current source.
また、第1のPMOSトランジスタは、PMOSソースフォロアー回路を構成するのが望ましい。さらに、第2のPMOSトランジスタはソース接地であるのが望ましい。 The first PMOS transistor preferably constitutes a PMOS source follower circuit. Further, it is desirable that the second PMOS transistor is grounded.
以上のような回路構成をとると、定電圧源の出力端子から負荷に電流を供給しないときには、第1のPMOSトランジスタには第1の電流源の電流が流れ、電流−電圧変換回路には十分な大きさの電流が流れない。したがって、電流−電圧変換回路は、第2のPMOSトランジスタをオンにするだけのゲート電圧を与えない。その結果、出力端子には、第1のPMOSのゲート電圧とゲート−ソース間電圧の和が出力される。一方、出力端子から負荷に電流を供給すると、出力電圧が低下し、第1のPMOSトランジスタがオフになるため、電流−電圧変換回路を流れる電流が増加する。したがって、電流−電圧変換回路は、第2のPMOSトランジスタをオンにするだけのゲート電圧を与える。その結果、第2のPMOSトランジスタは、出力端子に電流を供給し、出力電圧を上昇させ、結果として、出力電圧をほぼ一定に保つ。 With the circuit configuration as described above, when no current is supplied from the output terminal of the constant voltage source to the load, the current of the first current source flows through the first PMOS transistor, which is sufficient for the current-voltage conversion circuit. Current does not flow. Therefore, the current-voltage conversion circuit does not give a gate voltage sufficient to turn on the second PMOS transistor. As a result, the sum of the first PMOS gate voltage and the gate-source voltage is output to the output terminal. On the other hand, when a current is supplied from the output terminal to the load, the output voltage decreases and the first PMOS transistor is turned off, so that the current flowing through the current-voltage conversion circuit increases. Therefore, the current-voltage conversion circuit provides a gate voltage sufficient to turn on the second PMOS transistor. As a result, the second PMOS transistor supplies current to the output terminal and raises the output voltage, and as a result, keeps the output voltage substantially constant.
以上説明したように、本発明によれば、PMOSを用いるので、耐圧上の問題が少ない。また、電流駆動能力の大きなPMOSの個数が1個と少なく、従来の定電圧源に比べて、小さなチップ面積で回路を構成でき、かつ、PMOSのVGS電圧特性のばらつき、変動に対して非常に強い。 As described above, according to the present invention, since a PMOS is used, there are few problems with withstand voltage. In addition, the number of PMOS having a large current driving capability is as small as one, a circuit can be configured with a smaller chip area than a conventional constant voltage source, and the variation in and fluctuation of the VGS voltage characteristics of the PMOS is extremely small. strong.
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態の定電圧源の構成を概略的に示す図である。図2はその具体的な回路構成の一例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a constant voltage source according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of the specific circuit configuration.
本実施形態は、図1に示すように基準電圧VREFと、出力電圧VHTMを出力するPMOS103によるソースフォロアー回路と、電流源101、102と、出力電圧VHTMから流れ出す負荷電流を供給するためのPMOS104によるPMOSソース接地回路と、PMOS104のVGS電圧を設定する電流−電圧変換回路105、電圧確定回路106から構成され、これらはP型基板上に形成されている。ここで、PMOSのVGS電圧はゲートとソース間に発生する電圧である。また、電流−電圧変換回路105、電圧確定回路106はそれぞれ抵抗で構成されており、電圧確定回路でPMOSソースフォロアー回路のドレイン電圧を設定している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a reference follower circuit using a
図2に示す例では、図1の電流源102をNMOS110、111で、電流源101をPMOS115、116で、電流−電圧変換回路を抵抗109で、電圧確定回路をNMOSトランジスタ112でそれぞれ構成している。
In the example shown in FIG. 2, the
本実施形態の動作について、図1に示した回路について説明する。 The operation of this embodiment will be described for the circuit shown in FIG.
出力電圧VHTMは基準電圧として設定されているVREF端子にゲートが接続されたPMOS103からなるPMOSソースフォロアー回路により設定され、出力電圧VHTM=(VREF電圧+PMOS103のVGS電圧)となる。また、電流源101は電流値I1、電流源102は電流値I2とすると、この電流値はI1<I2となるように設定されており、電流−電圧変換回路105には(I2−I1)の電流値が流れることになる。このとき、PMOS104のVGS電圧は(I2−I1)の電流値と電流−電圧変換回路105により決まる電圧となり、この電圧値<Vthとなるように設定する。ここで、VthはPMOSトランジスタがオンするために必要な閾値電圧である。したがって、PMOS104はオフ状態である。
The output voltage VHTM is set by a PMOS source follower circuit composed of a
ここで、出力電圧VHTM端子から負荷電流が流れ出す(PMOS103を流れていた電流I1がVHTM端子から流れ出す)ことによってVHTM電圧は設定電圧よりも低下する。このとき、PMOS103のソース電圧はVHTM電圧と同電位であり、一方、PMOS103のゲート端子はVREF端子に接続されているため、PMOS103のVGS電圧は小さくなり、このVGS電圧がPMOSのオン可能な閾値電圧Vthよりも小さくなると、PMOS103はオフする。
Here, when the load current flows out from the output voltage VHTM terminal (the current I1 flowing through the
その結果、電流源102へ電流を供給する電流経路はPMOS103のドレイン端子からの経路ではなく、ヒータ電源電圧VHから電流−電圧変換回路105、電圧確定回路106を介しての経路となる。このとき、電流源102の電流値I2と電流−電圧変換回路105により決まる電圧がPMOS104のVGS電圧となり、この電圧が、出力電圧VHTM端子からの負荷電流を十分供給できるVGS電圧となるように設定すれば、PMOS104を介してヒータ電源電圧VHから出力電圧VHTMに電流が供給され、出力電圧VHTMの電圧が上昇する。
As a result, the current path for supplying current to the
この回路構成によると、出力インピーダンスの低い定電圧源を実現するには、PMOS104の面積を十分大きくするだけでよく、複数個のPMOSの全てに大きな面積を持たせる必要がある図5に示した従来の回路構成と比較して、小さい面積となる。また、基準電圧VREF電圧が一定であれば、出力電圧VHTMは上述のように、基準電圧VREF端子がゲートに接続されるPMOS103のVGS電圧のみで決まるため、出力電圧VHTMの設定電圧に対するプロセス工程の影響によるVGS電圧のばらつきは、PMOS1個分の特性ばらつきにより決まり、従来の回路構成がPMOSのプロセス工程ばらつきの影響を多段に接続したPMOSの個数倍されて受けるのに比べて、プロセス工程のばらつきに非常に強い構成となる。さらに、温度変化などによるVGS電圧の変動に対しても、PMOS103の1個分のVGS電圧の影響となるため、VGS電圧の変動に対しても強い構成となる。
According to this circuit configuration, in order to realize a constant voltage source with low output impedance, it is only necessary to sufficiently increase the area of the
さらに、図1に示す本実施形態では、P型基板を用いた半導体集積回路において、PMOSトランジスタと抵抗だけが使用されている。PMOSトランジスタはNウェル中に作り込まれているため、NウェルとP型基板とに許される限りの高電圧に接続することが出来るものとなっている。NウェルとP型基板は一般的に濃度が薄いため、高耐圧となる。 Furthermore, in this embodiment shown in FIG. 1, only a PMOS transistor and a resistor are used in a semiconductor integrated circuit using a P-type substrate. Since the PMOS transistor is built in the N well, the PMOS transistor can be connected to as high a voltage as is allowed by the N well and the P-type substrate. Since the N well and the P-type substrate are generally low in concentration, they have a high breakdown voltage.
次に、図2に示した回路について説明する。 Next, the circuit shown in FIG. 2 will be described.
図2に示す例では、図1の電流源102をNMOS110、111で、電流源101をPMOS115、116で、電流−電圧変換回路を抵抗109で、電圧確定回路をNMOSトランジスタ112でそれぞれ構成している。ここで、VHTM電圧は図1の回路構成と同様に(VREF電圧+PMOS107のVGS電圧)となり、図1の基準電圧VREFに相当する電圧は以下の式により決定される。
VREF=R22/(R21+R22)×(VH−VGS115−VGS111−VGS112)
ただし、VGS115=PMOS115のゲート−ソース間電圧、VGS111=NMOS111のゲート−ソース間電圧、VGS112=NMOS112のゲート−ソース間電圧である。
In the example shown in FIG. 2, the
VREF = R22 / (R21 + R22) × (VH−VGS115−VGS111−VGS112)
However, VGS115 = the gate-source voltage of the
ここで、それぞれ、PMOS116に流れる電流値=I3、NMOS111に流れる電流値=I4とすると、I3<I4と設定しているとき、(I4−I3)の電流がヒータ電源電圧から抵抗109、NMOS112を介してNMOS111に流れ込む。このとき、PMOS108のVGS電圧=(I4−I3)×(抵抗109の抵抗値)<Vthとなるように設定する。ここで、VthはPMOSトランジスタがオンするために必要な閾値電圧であり、PMOS108はオフ状態である。
Here, assuming that the current value flowing through the
ここで、出力電圧VHTM端子から負荷電流が流れ出すことによってVHTM電圧が設定電圧よりも低下すると、VREF端子にゲートが接続されたPMOS107のソース電圧が低下することとなり、PMOS107のVGS電圧が小さくなりオフする。そのため、NMOS112の初期電流(I4−I3)に加えて、PMOS116から流れ出していたのと同様の電流値I3が、ヒータ電源電圧VHに接続している抵抗109を介してNMOS112に新たに流れ込み、その結果、NMOS112に流れ込む電流値=I4となる。このとき、(抵抗109の抵抗値)×(NMOS112の電流値I4)がPMOS108のVGS電圧となり、この電圧が、出力電圧VHTMからの電流を十分供給できるVGS電圧となるように設定すれば、PMOS108を介してヒータ電源電圧VHから出力電圧VHTMに電流が供給され、出力電圧VHTMの電圧が上昇する。
Here, when the load current flows out from the output voltage VHTM terminal and the VHTM voltage falls below the set voltage, the source voltage of the
なお、ここで、I3=I4と設定してもよい。このとき、出力電圧VHTM端子から負荷電流が流れ出す前の状態において、I3=I4であるから、PMOS108のVGS電圧=0Vとなり、PMOS108はオフ状態である。ここで、出力電圧VHTM端子から負荷電流が流れ出し、VHTM電圧が設定電圧よりも低下すると、PMOS107のVGS電圧が小さくなりオフする。このとき、NMOS112に流れ込む電流値=I4となり、その結果、(抵抗109の抵抗値)×(NMOS112の電流値I4)がPMOS108のVGS電圧となり、この電圧が、出力電圧VHTMからの電流を十分供給できるVGS電圧となるように設定すれば、PMOS108を介してヒータ電源電圧VHから出力電圧VHTMに電流が供給され、出力電圧VHTMの電圧が上昇する。
Here, I3 = I4 may be set. At this time, in a state before the load current flows out from the output voltage VHTM terminal, since I3 = I4, the VGS voltage of the
また、図2に示す本実施形態では、定電流回路にNMOSを使用しているが、基板とソース間の電圧は5V以下となり、耐圧上の問題はない。また、NMOS112のドレイン電圧はヒータ電源電圧と同等の耐圧が求められるが、ブレークダウン電圧の大きな素子、例えば、DMOSトランジスタ(Double diffused MOS transistor)を使うことにより、高耐圧の定電圧回路を作製してもよい。
In the present embodiment shown in FIG. 2, NMOS is used for the constant current circuit. However, the voltage between the substrate and the source is 5 V or less, and there is no problem in withstand voltage. The drain voltage of the
次に、上述のいずれかの実施例の回路構造を有するインクジェット記録ヘッド用基体について説明する。図6は、インクジェット記録ヘッド用基体の詳細構成を示す斜視図である。 Next, an ink jet recording head substrate having the circuit structure of any of the above-described embodiments will be described. FIG. 6 is a perspective view showing a detailed configuration of the substrate for an ink jet recording head.
図6に示すように、インクジェット記録ヘッド用基体は、複数の吐出口800に連通した液路805を形成するための流路壁部材801と、インク供給口803を有する天板802とを組み付けることにより、インクジェット記録方式の記録ヘッド810を構成できる。この場合、インク供給口803から注入されるインクが内部の共通液室804へ蓄えられて各液路805へ供給され、その状態で基体808、発熱部806を駆動することで吐出口800からインクの吐出がなされる。
As shown in FIG. 6, the ink jet recording head substrate is assembled with a flow path wall member 801 for forming a liquid path 805 communicating with a plurality of
また、図6に示す記録ヘッド810をインクジェット記録装置本体に装着し、装置本体から記録ヘッド810へ付与される信号をコントロールすることにより、高速記録、高画質記録を実現できるインクジェット記録装置を提供することができる。
Also, an ink jet recording apparatus capable of realizing high speed recording and high image quality recording by mounting the
次に、図6に示す記録ヘッド810を用いたインクジェット記録装置について説明する。図7は、本発明に係る実施形態のインクジェット記録装置900を示す外観斜視図である。
Next, an ink jet recording apparatus using the
図7において、記録ヘッド810は、駆動モータ901の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア902、903を介して回転するリードスクリュー904の螺旋溝921に対して係合するキャリッジ920上に搭載されており、駆動モータ901の駆動力によってキャリッジ920と共にガイド919に沿って矢印a又はb方向に往復移動可能となっている。不図示の記録媒体給送装置によってプラテン906上に搬送される記録用紙P用の紙押え板905は、キャリッジ移動方向に沿って記録用紙Pをプラテン906に対して押圧する。
In FIG. 7, the
フォトカプラ907、908は、キャリッジ920に設けられたレバー909のフォトカプラ907、908が設けられた領域での存在を確認して駆動モータ901の回転方向の切換等を行うためのホームポジション検知手段である。支持部材910は記録ヘッド810の全面をキャップするキャップ部材911を支持し、吸引手段912はキャップ部材911内を吸引し、キャップ内開口513を介して記録ヘッド810の吸引回復を行う。移動部材915は、クリーニングブレード914を前後方向に移動可能にし、クリーニングブレード914及び移動部材915は、本体支持板916に支持されている。クリーニングブレード914は、図示の形態でなく周知のクリーニングブレードが本実施形態にも適用できることは言うまでもない。また、レバー917は、吸引回復の吸引を開始するために設けられ、キャリッジ920と係合するカム918の移動に伴って移動し、駆動モータ901からの駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達手段で移動制御される。記録ヘッド810に設けられた発熱部806に信号を付与し、駆動モータ901等の各機構の駆動制御を司る記録制御部(不図示)は、装置本体側に設けられている。
The
上述のような構成のインクジェット記録装置900は、記録媒体給送装置によってプラテン906上に搬送される記録用紙Pに対し、記録ヘッド810が記録用紙Pの全幅にわたって往復移動しながら記録を行うものであり、記録ヘッド810は、前述の各実施形態の回路構造を有するインクジェット記録ヘッド用基体を用いて製造されているため、高精度で高速な記録が可能となる。
The
次に、上述した装置の記録制御を実行するための制御回路の構成について説明する。図8はインクジェット記録装置900の制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路を示す同図において、1700は記録信号を入力するインタフェース、1701はMPU、1702はMPU1701が実行する制御プログラムを格納するプログラムROM、1703は各種データ(上記記録信号やヘッドに供給される記録データ等)を保存しておくダイナミック型のRAMである。1704は記録ヘッド1708に対する記録データの供給制御を行うゲートアレイであり、インタフェース1700、MPU1701、RAM1703間のデータ転送制御も行う。1710は記録ヘッド1708を搬送するためのキャリアモータ、1709は記録紙搬送のための搬送モータである。1705はヘッドを駆動するヘッドドライバ、1706,1707はそれぞれ搬送モータ1709、キャリアモータ1710を駆動するためのモータドライバである。
Next, the configuration of a control circuit for executing the recording control of the above-described apparatus will be described. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the control circuit of the
上記制御構成の動作を説明すると、インタフェース1700に記録信号が入るとゲートアレイ1704とMPU1701との間で記録信号がプリント用の記録データに変換される。そして、モータドライバ1706、1707が駆動されると共に、ヘッドドライバ1705に送られた記録データに従って記録ヘッドが駆動され、印字が行われる。
The operation of the control configuration will be described. When a recording signal enters the
以上の説明においては、インクジェット記録ヘッド用基体をインクジェット方式の記録ヘッドに採用した例について説明したが、本発明に基づく基体構造は、たとえば、サーマルヘッド用基体にも応用できるものである。 In the above description, an example in which an ink jet recording head substrate is employed in an ink jet recording head has been described. However, the substrate structure according to the present invention can also be applied to a thermal head substrate, for example.
本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも、熱エネルギーを利用してインクを吐出する方式の記録ヘッド、記録装置において、優れた効果をもたらすものである。 The present invention provides an excellent effect particularly in a recording head and a recording apparatus that discharge ink using thermal energy, among inkjet recording methods.
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第4,723,129号明細書、同第4,740,796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。この方法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該沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも一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させて、結果的にこの駆動信号に一対一対応し液体(インク)内の気泡を形成出来るので有効である。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、少なくとも一つの滴を形成する。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なわれるので、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4,463,359号明細書、同第4,345,262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4,313,124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なうことができる。 As for the typical configuration and principle, for example, those performed using the basic principle disclosed in US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740,796 are preferable. . This method can be applied to both a so-called on-demand type and a continuous type. In particular, in the case of the on-demand type, it is arranged corresponding to the sheet or liquid path holding the liquid (ink). By applying at least one drive signal corresponding to the recording information and giving a rapid temperature rise exceeding the boiling point to the electrothermal transducer, the thermal energy is generated in the electrothermal transducer, and the recording head This is effective because the film is boiled on the heat acting surface, and as a result, bubbles in the liquid (ink) can be formed in a one-to-one correspondence with the drive signal. By the growth and contraction of the bubbles, liquid (ink) is ejected through the ejection opening to form at least one droplet. It is more preferable that the drive signal has a pulse shape, since the bubble growth and contraction is performed immediately and appropriately, and thus it is possible to achieve discharge of liquid (ink) having particularly excellent responsiveness. As this pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. Further excellent recording can be performed by employing the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 of the invention relating to the temperature rise rate of the heat acting surface.
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、電器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)の他に熱作用部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4,558,333号明細書、米国特許第4,459,600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、共通するスリ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本発明は有効である。 As the configuration of the recording head, in addition to the combination configuration (straight liquid flow path or right-angle liquid flow path) of the discharge port, liquid path, and electric-heat converter as disclosed in each of the above-mentioned specifications, the heat acting section The configurations using US Pat. No. 4,558,333 and US Pat. No. 4,459,600 which disclose the configuration in which the lens is disposed in the bending region are also included in the present invention. In addition, for a plurality of electrothermal transducers, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-123670 which discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of the electrothermal transducer or an opening for absorbing a pressure wave of thermal energy The present invention is also effective as a configuration based on Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-138461 which discloses a configuration corresponding to each part.
更に、記録装置が記録出来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一個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を一層有効に発揮することができる。 Furthermore, as a full-line type recording head having a length corresponding to the width of the maximum recording medium that can be recorded by the recording apparatus, the length is set by combining a plurality of recording heads as disclosed in the above specification. Either a satisfying configuration or a single recording head configuration may be used, but the present invention can exhibit the above-described effects more effectively.
図9に示すように、インクジェット記録ヘッド810は、複数の吐出口800を有する記録ヘッド部811と、この記録ヘッド部811に供給するためのインクを保持するインク容器812とを備える。インク容器812は、境界線Kを境に記録ヘッド部811に着脱可能に設けられている。インクジェット記録ヘッド810には、図7に示す記録装置に搭載された時にキャリッジ側からの電気信号を受け取るための電気的コンタクト(不図示)が設けられており、この電気信号によってヒータが駆動される。インク容器812内部には、インクを保持するために繊維質状若しくは多孔質状のインク吸収体が設けられており、これらのインク吸収体によってインクが保持されている。
As shown in FIG. 9, the ink
これに対して、図7に示すインクジェット記録ヘッド810は、記録ヘッド部811とインク容器812とが一体的に構成されている。
On the other hand, the ink
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態を修正又は変更したものに適用可能である。 Note that the present invention can be applied to a modified or changed embodiment without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、複数の機器(例えばホストコンピュータ、インタフェース機器、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、ファクシミリ装置等)に適用してもよい。 The present invention can be applied to a system composed of a plurality of devices (for example, a host computer, an interface device, a reader, a printer, etc.), or an apparatus composed of a single device (for example, a copier, a facsimile machine, etc.). May be.
101、102 定電流源
103、104、107、108、115、116 PMOSトランジスタ
105、106、109、113、114 抵抗
110〜112 NMOSトランジスタ
601 電気熱変換素子(ヒータ)
602 パワートランジスタ
603 電圧変換回路
604 AND回路
605 ラッチ回路
606 シフトレジスタ
607 電圧発生回路
101, 102 Constant
602 Power transistor 603 Voltage conversion circuit 604 AND circuit 605 Latch circuit 606
Claims (9)
P型基板上に形成された、出力電圧を確定するための第1のPMOSトランジスタと、
出力電流を供給するための第2のPMOSトランジスタと、
出力電流を供給しないときには、前記第2のPMOSトランジスタのゲート−ソース間に閾値電圧を超えない電圧を与え、出力電流を供給するときには、前記閾値電圧を超える電圧を与える第1の手段を有することを特徴とする定電圧源。 In a constant voltage source that generates and outputs a predetermined voltage from a supply voltage,
A first PMOS transistor formed on a P-type substrate for determining an output voltage;
A second PMOS transistor for supplying an output current;
A first means for supplying a voltage not exceeding the threshold voltage between the gate and source of the second PMOS transistor when the output current is not supplied and supplying a voltage exceeding the threshold voltage when supplying the output current; A constant voltage source characterized by
ソースが出力端子に接続されている前記第1のPMOSトランジスタの前記ソース側に接続された第1の電流源と、
前記第1のPMOSトランジスタのドレイン側に接続された第2の電流源と、
前記供給電圧と前記第2の電流源の間に、前記第1の電流源および前記第1のPMOSトランジスタと並列に接続された電流−電圧変換回路および電圧確定回路を有し、
前記電流−電圧変換回路は、ドレインが出力端子に接続され、ソースが前記供給電圧に接続された前記第2のPMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第2の電流源は、その電流値が前記第1の電流源の電流値よりも大きい、請求項1に記載の定電圧源。 The first means includes
A first current source connected to the source side of the first PMOS transistor, the source of which is connected to the output terminal;
A second current source connected to the drain side of the first PMOS transistor;
A current-voltage conversion circuit and a voltage determination circuit connected in parallel with the first current source and the first PMOS transistor between the supply voltage and the second current source;
The current-voltage conversion circuit has a drain connected to the output terminal and a source connected to the gate of the second PMOS transistor connected to the supply voltage;
The constant voltage source according to claim 1, wherein the second current source has a current value larger than a current value of the first current source.
An electric current is supplied to the electrothermal conversion element by a drive circuit including the constant voltage source according to claim 1 to generate thermal energy to eject ink, and the drive circuit and the electrothermal conversion element are formed on the same substrate. A recording apparatus having an inkjet recording head.
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