JP2000198198A

JP2000198198A - 液体噴射記録装置

Info

Publication number: JP2000198198A
Application number: JP43599A
Authority: JP
Inventors: Kunihito Sato; 邦仁佐藤; Toru Mihara; 徹三原; Kota Nakayama; 広太中山
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-01-05
Filing date: 1999-01-05
Publication date: 2000-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】消費電力を低減し、プリドライバ回路などの
回路部分による発熱を抑えて記録画像の劣化を防止した
液体噴射記録装置を提供する。【解決手段】６４個の発熱素子２が配列され、各発熱
素子２に対応してドライバ素子３が設けられ、さらにド
ライバ素子３を駆動するプリドライバ４がそれぞれ設け
られている。プリドライバ電源回路８は１〜３２番目の
プリドライバ４に、プリドライバ電源回路９は３３〜６
４番目のプリドライバ４に接続されている。１〜３２番
目の発熱素子２を駆動する際は、プリドライバ電源回路
８は１〜３２番目のプリドライバ４に給電し、プリドラ
イバ電源回路９は給電を停止する。また３３〜６４番目
の発熱素子２を駆動する際は、プリドライバ電源回路９
は３３〜６４番目のプリドライバ４に給電し、プリドラ
イバ電源回路８は給電を停止する。これによりプリドラ
イバ４における消費電力を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノズル内に保持さ
れた液体に対し、噴射エネルギーを印加して液体を噴射
する液体噴射記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、大きく注目されている記録技術と
して液体噴射記録方式がある。液体噴射記録方式は、普
通紙への記録が可能であり、高品位記録、カラー化が容
易であり、さらに静粛性に優れ、記録スピードと価格の
バランスに優れているという特徴がある。さらに、構造
が単純であるという利点も有している。

【０００３】一方、構造が単純であるといっても、現在
でも記録ヘッドや液体の取り扱いに課題を残している。
特に、液体を扱うことによる信頼性、耐久性の確保が課
題となっている。信頼性、耐久性を損なう要因として
は、液体による目詰まり、液体流路への気泡の混入、記
録ヘッド材料の液体による劣化などが挙げられる。

【０００４】最近の液体噴射記録装置には、安価であっ
ても写真画質に迫る高画質の画像を記録できるものも増
えてきた。６色以上の多色インクを使用したり、１ヶ所
に液体を重ね打ちするなどの工夫で色調表現を豊かに
し、画像のざらざらした感じが少なくなった。このよう
な液体噴射記録装置は、会社や広告等の専門業だけでな
く、パーソナルコンピュータの普及に伴い一般家庭でも
普通に使用されるようになった。例えば、家族の写真を
入れてはがきを作るなどといったことが日常的に行われ
るようになった。このような用途では、人物の顔がかな
り小さくなる場合もあり、少ないドットの集まりで表現
しなければならない。このような場合、性能が低いと目
の表情が変わってしまったり、肌にドットが目立って荒
れた感じになってしまう。しかし最近の高機能化によっ
て画質が向上し、このような用途にも十分利用可能にな
っている。

【０００５】液体噴射方式には、発熱素子によって液体
を急激に加熱し、液体中に発生した気泡により液体を吐
出させるサーマル（バブル）方式と、電圧を印可すると
変形するセラミックを用いて液体を吐出させるピエゾ方
式がある。特にサーマル方式では、液体に噴射エネルギ
ーを加えるための発熱素子が比較的単純な薄膜プロセス
で作成できることから、発熱素子と同一基板上に同一薄
膜プロセスで作成された電子回路を搭載する構成が増え
ている。発熱素子のみならず、ドライバや、低電圧の論
理機能素子などを、発熱素子を搭載した基板に集積化す
ることも行われている。これによって、配線を簡略化
し、駆動ＩＣの負荷を低減し、さらには電気的接続のた
めのパッド数を削減してチップサイズを小さくすること
ができ、ノズルの高密度化や多ノズル化、およびコスト
面で効果をあげている。

【０００６】例えば特開平９−３００６２０号公報で
は、サーマル方式の液体噴射記録ヘッドにおいて、発熱
素子と、ＭＯＳトランジスタで構成したドライバトラン
ジスタと、５Ｖ系の低電圧の論理機能素子の出力を１０
Ｖ以上に昇圧してドライバトランジスタを選択的に駆動
するプリドライバと、プリドライバに電力を供給をする
ためのレギュレータ回路を同一基板上に形成している。
またこの文献に記載された液体噴射記録ヘッドでは、待
機中にレギュレータ回路から供給される中間電位１３Ｖ
系の通電を遮断することができる構成を有している。レ
ギュレータ回路はドライバ駆動用のプリドライバ等に電
力を供給しており、プリドライバの動作を停止させるこ
とによって、待機中の消費電力を低減し、これらの回路
による発熱を抑えることができる。

【０００７】しかし、記録動作中であれば発熱素子の駆
動が行われなくても、プリドライバへの通電は行われて
おり、消費電力が大きいという問題があった。プリドラ
イバにおいて消費される電力は熱となり、ヘッドの温度
が上昇してしまう。液体噴射記録装置では、ヘッドの温
度が上がると液体の粘性が低下し、噴射滴量が多くなっ
て画質劣化を引き起こす。また、正常な液体噴射が不可
能な温度限界付近まで達すると、温度が上昇しない工夫
をしながら印字を行う必要が出てくる。例えば、温度が
低下するまで一旦休止するなどして記録を行っており、
印字スピードの低下は避けられない。また、温度上昇に
よりノズル内の液体が乾燥し、目詰まりの原因にもな
る。

【０００８】バイポーラトランジスタに比べてＭＯＳト
ランジスタの方が製造コスト、耐電圧、スイッチング速
度、信頼性の点で有利である。しかし、ＭＯＳトランジ
スタを用いてドライバ素子を構成した場合、低電圧５Ｖ
系の論理出力レベルでは、ＭＯＳトランジスタのＯＮ抵
抗を十分に小さくすることができない。従って、プリド
ライバを使用して低電圧５Ｖ系の論理機能素子の出力を
１０Ｖ以上に昇圧してドライバを駆動する必要が生じ
る。ＭＯＳの中でも、Ｃ−ＭＯＳよりＮチャネルＭＯＳ
のみで構成した方が製造コストが安価であり、またラッ
チアップ現象が生じないなど、信頼性にも優れる。

【０００９】しかし、ＮチャネルＭＯＳのみで論理ゲー
トを構成すると、貫通電流が多く、この貫通電流により
発熱が起こる。そのため、発熱素子を形成した基板上の
発熱により、液体の粘度が低下し、噴射される液滴量が
多くなり記録画像の劣化を引き起こす。従って、貫通電
流は少ない方が好ましい。しかし貫通電流を少なくする
と、ドライバ駆動時の立ち上がりが遅くなり、発熱素子
の通電電流の立ち上がりも遅くなる。これにより、液体
中に発生する気泡が小さくなり、噴射される液滴量が少
なくなるという問題が生じる。このように、貫通電流が
多くても少なくても問題が生じるため、貫通電流を調整
することによる発熱量の低減は期待できない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、消費電力を低減し、プリド
ライバ回路などの回路部分による発熱を抑えて記録画像
の劣化を防止した液体噴射記録装置を提供することを目
的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、プリドライバ
回路に電力を供給するプリドライバ電源を複数系統設
け、プリドライバ回路をいずれかの系統のプリドライバ
電源に接続している。各系統のプリドライバ電源は、例
えばそれぞれの系統に対応する切入制御可能な複数のプ
リドライバ電源回路によって構成したり、あるいは、共
通のプリドライバ電源回路と、各系統ごとに該プリドラ
イバ電源回路から供給される電力を供給するか否かを切
り換えるスイッチ素子により構成することができる。

【００１２】そして、例えばプリドライバが駆動対象と
なっていない期間についてはそのプリドライバが接続さ
れている系統のプリドライバ電源からの電力供給を切断
する。これによってプリドライバ回路における消費電力
の低減を図ることができる。特に噴射素子を複数のブロ
ックに分割して駆動することができる。この場合、すべ
ての噴射素子に対応するプリドライバ回路に常に給電し
ておく必要はない。ブロックごとにそのブロックに対応
する系統のプリドライバ電源を切入することにより、駆
動対象以外のブロックについては給電を停止することが
でき、消費電力を低減することができる。

【００１３】これにより、液体噴射記録装置、特に噴射
素子などが形成された基板の昇温を緩和することがで
き、昇温限界による記録スピードの低下を防止できると
ともに、温度上昇による液体の増粘や目詰まりなど低減
させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の液体噴射記録装
置の実施の一形態において発熱素子が搭載された基板に
設けられた回路の一例を示す構成図である。図中、１は
共通電極、２は発熱素子、３はドライバ素子、４はプリ
ドライバ、５は１６ｂｉｔカウンタ、６は６４ｂｉｔラ
ッチ、７は６４ｂｉｔシフトレジスタ、８，９はプリド
ライバ電源回路である。この例では、サーマル方式の液
体噴射記録装置について示している。

【００１５】また、この例では６４個の発熱素子２を搭
載している。厳密には６４個分の発熱素子の領域を持っ
ているということを示し、発熱素子をおく領域だけがあ
って実際には発熱素子がなかったり、通常の記録には使
用しない特性の異なる素子であったり、いわゆるダミー
素子である場合も含んでいる。例えば、一つの基板を使
用して異なる色の液体を噴射させて記録を行う場合、異
なる色の境界にいくつかのダミー素子を設けることが多
い。以下の説明では、以上のことを踏まえて、発熱素子
の配置可能数を発熱素子数と呼ぶことにする。もちろ
ん、発熱素子数は任意であり、６４個に限られるもので
はない。

【００１６】６４個の発熱素子２の一端は、すべて共通
電極１を介して高電圧の電源ＨＶＤＤに接続されてい
る。共通電極１に印加される発熱素子２の動作電圧は、
例えば３４〜４０Ｖ程度である。また、発熱素子２の他
端は、それぞれ、ドライバ素子３に接続されている。な
お、図１に示した例では、後述するように６４個の発熱
素子２を、４つずつ、１６個のブロックに分けて分割駆
動する。

【００１７】ドライバ素子３は、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ
やバイポーラトランジスタなどで構成することができ、
プリドライバ４からの駆動信号に従って、対応する発熱
素子２を駆動する。

【００１８】プリドライバ４は、対応する発熱素子２の
駆動信号を生成するとともに、昇圧してドライバ素子３
の制御電極、例えばＭＯＳ−ＦＥＴではゲート電極に入
力する。プリドライバ４には、１６ｂｉｔカウンタ５か
らのブロック分割駆動信号の１本と、印字イネーブル信
号ＥＮＡＢＬＥと、６４ｂｉｔラッチ６からのデータ信
号が入力されており、これらの信号のＡＮＤ合成するこ
とによって駆動信号を生成することができる。すなわ
ち、対応する発熱素子２を含むブロックが選択され、記
録すべきデータが存在し、さらに印字イネーブル信号Ｅ
ＮＡＢＬＥが入力されたとき、ドライバ素子３に対して
駆動信号を出力する。

【００１９】１６ｂｉｔカウンタ５は、ブロック転送用
クロックＢＣＬＫをカウントしてブロック分割駆動信号
を発生し、各ブロックに対応するプリドライバ４に入力
する。また、ブロック転送方向信号ＢＤＩＲにより、ブ
ロック分割駆動信号を発生する方向、すなわちこの例で
はブロック１からブロック１６の方向か、あるいはブロ
ック１６からブロック１の方向かを切り換えることがで
きる。なお、ブロックリセット信号ＢＲＳＴによりリセ
ットされる。

【００２０】６４ｂｉｔラッチ６は、データラッチ用ク
ロックＬＣＬＫに従って各発熱素子２に対応した６４ｂ
ｉｔの印字データをラッチして保持し、それぞれ対応す
るプリドライバ４に対して出力する。なお、データリセ
ット信号ＤＲＳＴによってリセットされる。

【００２１】６４ｂｉｔシフトレジスタ７は、データ転
送用クロックＤＣＬＫとともにデータ信号ＤＡＴＡとし
てシリアル入力された記録データを順次保持する。ま
た、保持した６４ｂｉｔの記録データを、６４ｂｉｔラ
ッチ６に対してパラレルに転送する。

【００２２】プリドライバ電源回路８，９は、プリドラ
イバ４に対して給電するための電源である。上述のよう
にプリドライバ４は低電圧の論理機能素子よりも高い電
圧で動作させるため、共通電極１に供給されている高電
圧電源ＨＶＤＤの電圧を低下させてプリドライバ４に供
給している。図２は、本発明の液体噴射記録装置の実施
の一形態におけるプリドライバ電源回路からプリドライ
バへの給電系統の一例の説明図である。この例では、プ
リドライバ電源回路８は１〜３２番目の発熱素子２に対
応するプリドライバ４に接続されており、ブロック１〜
８が駆動されるときにこれらのプリドライバ４に給電
し、ブロック９〜１６が駆動されるときには給電しな
い。また、プリドライバ電源回路９は３３〜６４番目の
発熱素子２に対応するプリドライバ４に接続されてお
り、ブロック９〜１６が駆動されるときにこれらのプリ
ドライバ４に給電し、ブロック１〜８が駆動されるとき
には給電しない。このようにプリドライバ４への電源を
２系統設け、不要時に給電しないことにより、プリドラ
イバ４の消費電力を約１／２に低減させることができ
る。

【００２３】図３は、本発明の液体噴射記録装置の実施
の一形態における動作の一例を示すタイミングチャート
である。最初の記録を行う前に、予め各発熱素子２に対
応した６４個の印字データを６４ｂｉｔシフトレジスタ
７にシリアルに入力する。その後、データリセット信号
ＤＲＳＴで６４ｂｉｔラッチ６をリセットし、データラ
ッチ用クロック信号ＬＣＬＫにより６４ｂｉｔシフトレ
ジスタ７内の全ての記録データを６４ｂｉｔラッチ６に
転送してラッチさせる。６４ｂｉｔラッチ６は、記録デ
ータをそれぞれのプリドライバ４に出力している。

【００２４】１６ｂｉｔカウンタ５は、ブロックリセッ
ト信号ＢＲＳＴでリセットされ、ブロック転送方向信号
ＢＤＩＲで駆動順序が選択された後、ブロック転送用ク
ロック信号ＢＣＬＫをカウントしてブロック分割駆動信
号を選択的に送出する。図３ではブロック転送方向信号
ＢＤＩＲが‘Ｌ’で順方向記録、‘Ｈ’で逆方向記録を
選択する。ここではまずブロック転送方向信号ＢＤＩＲ
として‘Ｌ’が入力され、順方向記録を行うものとす
る。このとき、プリドライバ電源回路８は、１〜３２番
目のプリドライバ４に対して給電を開始する。

【００２５】１６ｂｉｔカウンタ５は、まず最初のブロ
ック転送用クロック信号ＢＣＬＫによりブロック１に対
するブロック分割駆動信号を１〜４番目のプリドライバ
４に対して出力する。外部よりプレパルス（ＰＲＥと表
記）およびメインパルス（ＭＡＩＮと表記）を有する印
字イネーブル信号ＥＮＡＢＬＥが入力されると、１〜４
番目のプリドライバ４のうち、６４ｂｉｔラッチ６から
記録データが出力されているもののみが、印字イネーブ
ル信号ＥＮＡＢＬＥに従った駆動信号を出力する。これ
により、プリドライバ４を介してドライバ素子３が駆動
され、１〜４番目の発熱素子２のうち記録データが存在
するものに電流が流れ、発熱素子２が発熱する。このと
き、プレパルス（ＰＲＥ）では液体は吐出されず、発熱
素子２の発熱による昇温のみが行われ、次のメインパル
ス（ＭＡＩＮ）で発熱素子２の発熱によって液体中に気
泡が発生し、液体が吐出して記録が行われる。

【００２６】続いて１６ｂｉｔカウンタ５は、次のブロ
ック転送用クロック信号ＢＣＬＫをカウントしてブロッ
ク２に対するブロック分割駆動信号を５〜８番目のプリ
ドライバ４に対して出力し、５〜８番目の発熱素子２の
うち記録データの存在するものが発熱して記録が行われ
る。

【００２７】ブロック８までの駆動が終了すると、プリ
ドライバ電源回路８による給電を停止する。また、次の
ブロック９の駆動に間に合うタイミングにおいて、プリ
ドライバ電源回路９によって３３〜６４番目のプリドラ
イバ４に対する給電が開始される。そして１６ｂｉｔカ
ウンタ５は、次のブロック転送用クロック信号ＢＣＬＫ
をカウントしてブロック９に対するブロック分割駆動信
号を３３〜３６番目のプリドライバ４に対して出力し、
３３〜３６番目の発熱素子２のうち記録データの存在す
るものが発熱して記録が行われる。以下、順にブロック
１６まで駆動して印字を行う。ブロック１６までの駆動
が終了すると、プリドライバ電源回路９によるプリドラ
イバ４に対する給電を停止する。

【００２８】このようなブロック１〜１６の駆動の間
に、次の６４個分の記録データをシリアルに６４ｂｉｔ
シフトレジスタ７に入力する。すなわち、データ転送用
クロック信号ＤＣＬＫと同期してデータ信号ＤＡＴＡが
６４ｂｉｔシフトレジスタ７に入力され、６４個分の記
録データが６４ｂｉｔシフトレジスタ７に格納される。
なお、この６４ｂｉｔシフトレジスタ７への記録データ
の転送は、記録動作とは同期しなくてよく、６４個の発
熱素子２を駆動する１周期内に行えばよい。

【００２９】１６個のブロックの駆動が終了すると、ブ
ロックリセット信号ＢＲＳＴにより１６ｂｉｔカウンタ
５がリセットされ、ブロック転送方向信号ＢＤＩＲによ
り駆動方向が設定される。図３の後半では、ブロック転
送方向信号ＢＤＩＲとして‘Ｈ’が入力され、逆方向記
録が設定されている。また、データリセット信号ＤＲＳ
Ｔによって６４ｂｉｔラッチ６がリセットされ、データ
ラッチ用クロック信号ＬＣＬＫによって６４ｂｉｔシフ
トレジスタ７内の記録データが６４ｂｉｔラッチ６にラ
ッチされる。さらに、この場合には逆方向記録であり、
ブロック１６から駆動されるので、プリドライバ電源回
路９が３３〜６４番目のプリドライバ４に対して給電を
開始する。

【００３０】以後、１６番目のブロックから順に駆動さ
れ、９番目のブロックまで駆動されると、プリドライバ
電源回路９の給電は停止する。また、次の８番目のブロ
ックの駆動に間に合うように、プリドライバ電源回路８
により１〜３２番目のプリドライバ４に対しての給電が
開始される。そして、８番目のブロックが駆動され、順
に１番目のブロックまで駆動される。

【００３１】このような一連の動作を操り返し行うこと
によって、記録を行う。なお、ここでは順方向記録と逆
方向記録を連続して行っているが、もちろん、実際には
順方向記録あるいは逆方向記録を連続して行ってよい。

【００３２】図４は、プリドライバの一例を示す回路図
である。図中、１１，１５，１９は負荷Ｄ−ＭＯＳトラ
ンジスタ、１２〜１４，１６〜１８は駆動Ｅ−ＭＯＳト
ランジスタである。初段ゲートは、負荷Ｄ−ＭＯＳトラ
ンジスタ１１と駆動Ｅ−ＭＯＳトランジスタ１２〜１４
の直列接続によるＥＤ−ＭＯＳトランジスタ構成の３入
力ＮＡＮＤゲートである。印字イネーブル信号ＥＮＡＢ
ＬＥが駆動Ｅ−ＭＯＳトランジスタ１２のゲート電極に
入力される。また、１６ｂｉｔカウンタ５から出力され
る１６本のブロック分割駆動信号のうちの１本が駆動Ｅ
−ＭＯＳトランジスタ１３のゲート電極に入力される。
さらに、６４ｂｉｔラッチから出力される記録データが
駆動Ｅ−ＭＯＳトランジスタ１４のゲート電極に入力さ
れる。

【００３３】２段目のゲートは、負荷Ｄ−ＭＯＳトラン
ジスタ１５と駆動Ｅ−ＭＯＳトランジスタ１６の直列接
続によるＥＤ−ＭＯＳトランジスタ構成のインバータで
あり、初段ゲートの負荷Ｄ−ＭＯＳトランジスタ１１と
駆動Ｅ−ＭＯＳトランジスタ１２の接続点が駆動Ｅ−Ｍ
ＯＳトランジスタ１６のゲート電極に接続される。

【００３４】３段目のゲートは、駆動Ｅ−ＭＯＳトラン
ジスタ１７，１８の直列接続ＥＥ−ＭＯＳトランジスタ
構成のプッシュプル駆動である。２段目のゲートの負荷
Ｄ−ＭＯＳトランジスタ１５と駆動Ｅ−ＭＯＳトランジ
スタ１６の接続点が駆動Ｅ−ＭＯＳトランジスタ１７の
ゲート電極に接続され、２段目のゲートの駆動Ｅ−ＭＯ
Ｓトランジスタ１６のゲート電極が駆動Ｅ−ＭＯＳトラ
ンジスタ１８のゲート電極に接続される。

【００３５】３段目のゲートの駆動Ｅ−ＭＯＳトランジ
スタ１７と駆動Ｅ−ＭＯＳトランジスタ１８の接続点に
は、負荷Ｄ−ＭＯＳトランジスタ１９によるプルダウン
抵抗が接続されて、プリドライバ４の出力端となり、ド
ライバ３のゲート電極に接続される。

【００３６】プリドライバ４の電源電圧は、プリドライ
バ電源回路８あるいはプリドライバ電源回路９からのＭ
Ｖ１またはＭＶ２が供給される。また、発熱素子２の電
源電圧は、共通電極１から高電圧の電源電圧ＨＶＤＤが
供給される。

【００３７】全てのＭＯＳトランジスタは、Ｎチャネル
型であり、回路記号の横に付した数値は、Ｗ（μｍ）／
Ｌ（μｍ）の値を示している。Ｗはゲート幅（チャネル
幅）、Ｌはゲート長（チャネル長）である。Ｗ（μｍ）
／Ｌ（μｍ）の値は、負荷Ｄ−ＭＯＳトランジスタ１１
が５／１０、駆動Ｅ−ＭＯＳトランジスタ１２〜１４が
２３／４、負荷Ｄ−ＭＯＳトランジスタ１５が７／３
０、駆動Ｅ−ＭＯＳトランジスタ１６が７／１０、駆動
Ｅ−ＭＯＳトランジスタ１７が３８／４、駆動Ｅ−ＭＯ
Ｓトランジスタ１８が３５／４、負荷Ｄ−ＭＯＳトラン
ジスタ１９が５／４０としている。Ｗ／Ｌの設定範囲と
しては、負荷Ｄ−ＭＯＳトランジスタ１１が０．２５〜
１、駆動Ｅ−ＭＯＳトランジスタ１２〜１４が５〜１
０、負荷Ｄ−ＭＯＳトランジスタ１５が０．１２〜０．
３、駆動Ｅ−ＭＯＳトランジスタ１６が０．３５〜１．
４、駆動Ｅ−ＭＯＳトランジスタ１７が５〜１０、駆動
Ｅ−ＭＯＳトランジスタ１８が５〜１０、負荷Ｄ−ＭＯ
Ｓトランジスタ１９が０．１２〜０．２５程度とすると
よい。なお、上述した制約内であれば性能上許容できる
範囲であり、必要に応じて最適化すればよい。このＷ／
Ｌの設定範囲は、最小ゲート長や最小ゲート幅が変更さ
れたプロセスにおいても適用することができる。

【００３８】Ｅ−ＭＯＳトランジスタに関しては、閾値
電圧Ｖ_thd＝１Ｖ、プロセス係数＝１６×１０^-6Ａ／Ｖ
²、Ｄ−ＭＯＳトランジスタに関しては、閾値電圧Ｖ
_thd＝−４Ｖ、プロセス係数＝１９×１０^-6Ａ／Ｖ²で
ある。ゲート酸化膜厚は、Ｅ−ＭＯＳトランジスタ，Ｄ
−ＭＯＳトランジスタともに９０ｎｍ程度である。ま
た、ドライバ３のＥ−ＭＯＳ高耐圧トランジスタのＷ
（μｍ）／Ｌ（μｍ）の値は、３２００／４である。

【００３９】上述のように、駆動Ｅ−ＭＯＳトランジス
タ１２〜１４のゲートには、それぞれ印字イネーブル信
号ＥＮＡＢＬＥ、ブロック分割駆動信号、記録データが
入力されている。プリドライバ電源回路８または９から
例えば約１３Ｖの電圧が供給されているときに、これら
の信号がすべて‘Ｈ’であった場合にだけ、ドライバ３
のゲートが‘Ｈ’になり、発熱素子２が駆動される。発
熱素子２を駆動していない場合でも、プリドライバ電源
（約１３Ｖ）が供給されていれば、負荷Ｄ−ＭＯＳトラ
ンジスタ１５および駆動Ｅ−ＭＯＳトランジスタ１６に
貫通電流が約５０μＡ程度流れる。そのため、プリドラ
イバ電源回路を複数設けて、駆動されない発熱素子２に
対応するプリドライバ電源回路からの給電を停止する。
これによって、駆動されない期間における負荷Ｄ−ＭＯ
Ｓトランジスタ１５および駆動Ｅ−ＭＯＳトランジスタ
１６における電力消費をなくすことができる。特にサー
マル方式では問題となる発熱も抑えることができる。

【００４０】上述した具体例は、一例として、３００ｄ
ｐｉ用のプリドライバ構成に関して記した。３００ｄｐ
ｉの場合の発熱素子２の抵抗値は、白黒用で１５０〜２
２０Ω、カラー用で２２０〜２９０Ω程度である。発熱
初期から数μｓ経過すると熱影響により抵抗値が減る影
響も含んだ範囲である。なお、６００ｄｐｉの場合の発
熱素子２を用いる場合、発熱素子２の抵抗値は白黒用で
２５０〜３５０Ω、カラー用で３００〜４００Ω程度で
あり、ドライバ３のＷ／Ｌは３００以上が必要である。
ゲート幅Ｗを１６００μｍ，ゲート長Ｌを４μｍとして
ドライバ３の素子を構成し、プリドライバ４として上述
した説明と同じ構成を用いて６００ｄｐｉ用の発熱素子
２を駆動したところ、発熱素子２の通電電流Ｉ_heaterの
立ち上がり時間／立ち下がり時間ともにほとんど同じ特
性が得られた。従って、上述の具体例は、６００ｄｐｉ
の場合にもそのまま適用可能である。上述の具体例によ
るプリドライバ４の設計手法に基づけば、異なる発熱素
子２、例えば、さらに高解像度化された発熱素子２を駆
動するためのプリドライバ４も容易に設計できる。

【００４１】図５は、プリドライバ電源回路の一例を示
す回路構成図である。図中、２１，２４はＥ−ＭＯＳト
ランジスタ、２２は第１の抵抗体、２３は第２の抵抗体
である。プリドライバ４に供給する電源電圧を外部から
供給するとコストアップを招くので、この例ではプリド
ライバ電源回路８または９を同一基板内部に構成し、プ
リドライバ４へ給電している。

【００４２】ＮチャネルのＥ−ＭＯＳトランジスタ２１
は、ソースホロワ回路であり、共通電極１からの高圧の
発熱素子駆動用の電源電圧ＨＶＤＤを、第１の抵抗体２
２と第２の抵抗体２３の分圧比に応じた電圧ＭＶ１また
はＭＶ２をプリドライバ４へ供給する。Ｅ−ＭＯＳトラ
ンジスタ２４は、制御信号ＭＶＯＦＦを入力してＯＮと
なり、第２の抵抗体２３を短絡して、Ｅ−ＭＯＳトラン
ジスタ２１を遮断させてプリドライバ４への電源供給を
停止させる。

【００４３】Ｅ−ＭＯＳトランジスタ２１、２４は、高
耐圧ＮチャネルＭＯＳトランジスタを使用している。高
耐圧Ｎ−ＭＯＳトランジスタには、ドレイン領域にオフ
セット領域としてシート抵抗が５ｋΩ程度のｎ^-領域が
３μｍ程度の長さで入っている。発熱素子の共通電極の
印字動作電圧が３４〜４０Ｖであり、ソースホロワＭＯ
Ｓトランジスタが飽和領域で動作することから、第１，
第２の抵抗体２２，２３は、ｎ⁺をドープした発熱素子
２と同一の工程で作られ、シート抵抗が４０〜６０Ω程
度のポリシリコン層からなる。

【００４４】また、Ｗ（μｍ）／Ｌ（μｍ）の値とし
て、第１の抵抗体２２のＷ／Ｌは５／４８００で抵抗値
が３６〜４８ｋΩ、第２の抵抗体２３のＷ／Ｌは５／３
２００で抵抗値が２４〜３６ｋΩである。したがって、
第１の抵抗体と第２の抵抗体との抵抗比は、１．５：１
である。第１の抵抗体２２，第２の抵抗体２３を拡散層
を用いて作ると、配線面積が大きくなりサブストレート
へのリークの原因にもなるため、ポリシリコン層の方が
よい。一例では、第１，第２の抵抗体２２，２３とも同
一成分で構成したが、第１，第２の抵抗体２２，２３の
代わりに、ＭＯＳトランジスタを用いてもよい。

【００４５】上述のように、プリドライバ電源回路８お
よび９は、接続されているプリドライバ４が駆動されな
い場合には給電を停止する。給電を停止する際には、制
御信号ＭＶＯＦＦを入力することによって行うことがで
きる。これによって、消費電力を低減することができ
る。特にサーマル方式の液体噴射記録装置においては、
消費電力の低減によって発熱を抑え、記録画像の劣化等
を防止することができる。

【００４６】例えば図３に示したタイミングチャートに
おいて、前半の順方向駆動の場合には、ブロック８のブ
ロック分割駆動信号の立ち下がりをトリガとして、プリ
ドライバ電源回路８の制御信号ＭＶＯＦＦを‘Ｈ’、プ
リドライバ電源回路９の制御信号ＭＶＯＦＦを‘Ｌ’に
して、プリドライバ電源ＭＶ１からプリドライバ電源Ｍ
Ｖ２への切換を行えばよい。ここで、印字イネーブル信
号ＥＮＡＢＬＥの‘Ｌ’状態の幅にもよるが、ブロック
９を駆動するまでにプリドライバ電源ＭＶ２を十分に立
ち上げるため、ブロック８の駆動前または駆動中にプリ
ドライバ電源ＭＶ２を立ち上げるように、プリドライバ
電源回路９における給電開始のタイミングを調整するこ
とも可能である。

【００４７】また、図３に示したタイミングチャートの
後半のように逆方向駆動の場合には、ブロック９のブロ
ック分割駆動信号の立ち下がりをトリガとして、プリド
ライバ電源回路８の制御信号ＭＶＯＦＦを‘Ｌ’、プリ
ドライバ電源回路９の制御信号ＭＶＯＦＦを‘Ｈ’にし
て、プリドライバ電源ＭＶ２からプリドライバ電源ＭＶ
１への切換を行えばよい。ここで、ブロック８を駆動す
るまでにＭＶ１を十分に立ち上げるため、ブロック９の
駆動直前または駆動中にＭＶ１を立ち上げるように、プ
リドライバ電源回路８における給電開始のタイミングを
調整することも可能である。

【００４８】図６は、本発明の液体噴射記録装置の実施
の一形態におけるプリドライバ電源回路からプリドライ
バへの給電系統の変形例の説明図である。図６に示した
例では、発熱素子２のブロック分割方法として奇数番号
と偶数番号に分けて、各ブロックごとに駆動する例を示
している。すなわち、ブロック１＝（Ｎｏ．１，３，
５，７）、ブロック２＝（Ｎｏ．９，１１，１３，１
５）、・・・、ブロック８＝（Ｎｏ．５７，５９，６
１，６３）、ブロック９＝（Ｎｏ．２，４，６，８）、
・・・、ブロック１６＝（Ｎｏ．５８，６０，６２，６
４）に分割している。この場合にも図１におけるブロッ
ク転送方向信号ＢＤＩＲによって、ブロック１→２→３
→・・・→１６の順方向、もしくは、ブロック１６→・
・・→３→２→１の逆方向の順で駆動することができ
る。

【００４９】この例の場合にも、プリドライバ電源回路
８は、ブロック１〜８が駆動されている期間だけプリド
ライバ４に給電し、ブロック９〜１６が駆動されている
期間は給電を停止する。またプリドライバ電源回路９
は、ブロック９〜１６が駆動されている期間だけプリド
ライバ４に給電し、ブロック１〜８が駆動されている期
間は給電を停止する。このようにプリドライバ４への電
源を２系統設け、プリドライバ４が駆動されないときに
給電を停止することにより、プリドライバ４における消
費電力を約１／２に低減させることができる。

【００５０】図６に示した例では、プリドライバ電源回
路８からのプリドライバ電源ＭＶ１とプリドライバ電源
回路９からのプリドライバ電源ＭＶ２とが交差してい
る。このような配線を行うためには、配線層を複数設け
ることが考えられる。しかし複数の配線層を形成しなく
ても、例えば一方のプリドライバ電源線としてシート抵
抗が数十Ω程度の拡散層またはポリシリコンを使用し、
他方のプリドライバ電源線を構成するＡｌ配線の下を通
すようにレイアウトすることができる。例えばポリシリ
コンは発熱素子２の形成に用いており、低抵抗化して利
用することができる。プリドライバ４の１つ当たりの貫
通電流は数十〜百μＡ程度と少ないので、このように配
線層よりもシート抵抗の高い層を用いても、百オーム程
度の抵抗であれば問題はない。

【００５１】発熱素子２の共通電極１における記録動作
電圧は、３４〜４０Ｖ程度である。この高電圧の電圧Ｈ
ＶＤＤの電圧が４０Ｖのとき、すべての発熱素子２が駆
動されない場合でも、上述のように図４に示したプリド
ライバ４の構成では貫通電流が流れる。例えば、６４個
分では約３ｍＡ、消費電力は約１２０ｍＷとなる。しか
しプリドライバ４に給電するプリドライバ電源回路を２
つ設け、３２個ずつプリドライバ４の電源を切入するの
で、貫通電流は半減し、約１．５ｍＡ、消費電力約６０
ｍＷとなる。

【００５２】上述の図１，図２に示した例および図６に
示した例では、プリドライバ電源回路を２つ設けた例を
示したが、本発明はこれに限られるものではなく、３つ
以上設けてもよい。例えば各ブロックごとに設けてもよ
い。

【００５３】図７は、本発明の液体噴射記録装置の実施
の一形態における全体構成の概略のレイアウト例を示す
平面図である。図中、３１は発熱素子部、３２はドライ
バ部、３３はプリドライバ電源部、３４はプリドライバ
部、３５はロジック部、３６はパッド部である。基板上
には、その長手方向に延在する方向に発熱素子部３１が
設けられ、以下短手方向にドライバ部３２、プリドライ
バ部３４、ロジック部３５、パッド部３６の順で各領域
が設けられている。発熱素子部３１は、解像度３００ｄ
ｏｔｓ／２５．４ｍｍの６４個の発熱素子２を持ち、各
発熱素子２は、シート抵抗４０〜６０Ω程度のポリシリ
コン層から構成されている。

【００５４】プリドライバ電源部３３は、発熱を分散さ
せるために基板の長手方向の両端部に設けられている。
特に図１および図２に示した構成では、発熱素子２の配
列方向の両側にプリドライバ電源部３３を設けることに
よって、プリドライバ電源線が交差しないように配線す
ることが可能となる。また、この基板の長手方向の両端
部は、基板の接着や図示しないマニホールドとの接合な
どのために比較的大きな領域が空いており、この空き領
域にプリドライバ電源部３３を配置することによって基
板面積を有効に利用することができる。特にプリドライ
バ電源回路が２個や４個などの場合には、この配置は有
効である。

【００５５】図８は、本発明の液体噴射記録装置の実施
の一形態におけるプリドライバ電源回路からプリドライ
バへの給電系統の別の例の説明図である。図中、４１は
スイッチ素子である。この例では１つのプリドライバ電
源回路８からスイッチ素子４１を介して各プリドライバ
電源系統に分岐させた例を示している。この例ではスイ
ッチ素子４１を各ブロックごとに設け、１６系統のプリ
ドライバ電源を実現している。

【００５６】図９は、本発明の液体噴射記録装置の実施
の一形態におけるプリドライバ電源回路からプリドライ
バへの給電系統の別の例のシーケンス例を示すタイミン
グチャートである。この例では、各系統のプリドライバ
電源ＭＶ１〜ＭＶ１６の立ち上り時間を考慮して、一つ
前のブロック駆動時に立ち上げている。例えば順方向駆
動時の２番目のブロックを駆動する場合には、その１つ
前の１番目のブロックの駆動時にスイッチ素子４１−２
をＯＮにしてプリドライバ電源ＭＶ２を２番目のブロッ
クに供給する。ブロック駆動後は、対応するスイッチ素
子４１をＯＦＦにして、プリドライバ電源の供給を停止
させる。

【００５７】このようにして、この例ではプリドライバ
４は６４個のうち同時には最大８個しか給電されないの
で、プリドライバ４における消費電力を約１／８に低減
することが可能となる。また、この構成ではプリドライ
バ電源回路は１つでよいため、小さい回路規模で実現す
ることができる。もちろん、プリドライバ電源回路を複
数設けて切入を制御し、さらにスイッチ素子４１で給電
制御を行うように構成してもよい。

【００５８】上述の各例においては、６４個の発熱素子
２を配置した場合について説明したが、もちろん１００
個、２００個等さらに多数の発熱素子２を搭載した場合
に関しても同様に適用できる。また、分割ブロック数や
ブリドライバ電源の系統数も上述の例以外の数であって
ももちろんよい。

【００５９】また、ブロックに分割せずに次の駆動の立
ち上りを所定時間だけずらして順次駆動して行く駆動方
法の場合についても、複数系統のプリドライバ電源につ
いてＯＮにするタイミングをずらすことによって、同様
にして消費電力を低減することができる。例えば奇数番
目の発熱素子２（Ｎｏ．１，３，５，…）を順次駆動し
て行き、次に偶数番目の発熱素子２（Ｎｏ．２，４，
６，…）を順次駆動するような場合には、奇数番目の発
熱素子を駆動する時は偶数番目のプリドライバ４に給電
するプリドライバ電源をＯＦＦにし、偶数番目の発熱素
子を駆動する時は奇数番目のプリドライバ４に給電する
プリドライバ電源をＯＦＦにすることにより、消費電力
を節約をすることができる。

【００６０】また、図１に示した構成例では、各発熱素
子２に対応する６４個の記録データを６４ｂｉｔラッチ
６に保持する構成を示した。本発明では、記録データの
保持方法やブロック駆動の方法などは任意である。例え
ば、上述の特開平９−３００６２０号公報に示すよう
に、１ブロック分の記録データのみをラッチさせる構成
としてもよい。

【００６１】さらに、上述の説明では、例えばインクな
どの液体を噴射する噴射素子として発熱素子を用いたサ
ーマル方式の液体噴射記録装置について説明した。しか
し本発明はこれに限られるものではなく、例えばピエゾ
素子を用いた方式など、各種の方式の液体噴射記録装置
に適用可能である。

【００６２】図１０は、本発明の液体噴射記録装置の応
用例を示す概略構成斜視図である。図中、５１は被記録
媒体、５２は記録ヘッド、５３はキャリッジ、５４はイ
ンクカートリッジ、５５はガイド軸、５６はガイドレー
ル、５７はフレキシブルケーブルである。被記録媒体５
１は、例えば紙、ハガキ、布など、あらゆる記録可能な
媒体で構成される。被記録媒体５１は、搬送機構によっ
て記録ヘッド５２と対向する位置に搬送される。

【００６３】記録ヘッド５２には、例えば上述の図１な
どに示した本発明の構成が実現されており、噴射素子に
よって対向する被記録媒体５１へインクを噴射し、記録
を行う。記録ヘッド５２にはインクカートリッジ５４が
装着されており、噴射するインクはこのインクカートリ
ッジ５４から供給される。

【００６４】記録ヘッド５２およびインクカートリッジ
５４はキャリッジ５３に搭載されている。この例では、
２組の記録ヘッド５２およびインクカートリッジ５４が
キャリッジ５３に搭載されている。キャリッジ５３は、
被記録媒体５１の搬送方向と直交する方向に延在するガ
イド軸５５およびガイドレール５６に沿って摺動可能に
構成されている。

【００６５】矢印Ａ方向から被記録媒体５１が搬送され
る。記録ヘッド５２はキャリッジ５３がガイド軸５５お
よびガイドレール５６に沿って摺動することによって、
矢印Ａの方向とはほぼ直交する方向に移動する。このと
き、フレキシブルケーブル５７を介して記録データや制
御信号、それに電力が供給され、記録ヘッド５２に噴射
素子が配列されている幅の帯状の領域に記録を行う。こ
のような帯状領域ごとの記録動作を繰り返し行うことに
よって、被記録媒体５１上に画像を形成する。

【００６６】本発明は、このような構成の装置に限ら
ず、例えば被記録媒体の幅以上の幅を有する記録ヘッド
を有し、記録ヘッドを移動させずに被記録媒体を移動さ
せて記録を行う構成や、被記録媒体を停止させておいて
記録ヘッドのみが移動する構成など、各種の構成に対し
て応用することが可能である。

【００６７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、記録動作中のプリドライバ回路における消費
電力を低減することができるという効果がある。これに
よって、装置全体の節電を実現することができ、例えば
メインの電源容量を小さくすることも可能である。ま
た、サーマル方式の液体噴射記録装置においては、プリ
ドライバ回路における発熱量を低減できるので、液体の
温度上昇による画質不良や、液体の増粘による目詰まり
などの不具合を低減させることができる。さらに、昇温
限界による記録速度の低下を防止することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態に
おいて発熱素子が搭載された基板に設けられた回路の一
例を示す構成図である。

【図２】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態に
おけるプリドライバ電源回路からプリドライバへの給電
系統の一例の説明図である。

【図３】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態に
おける動作の一例を示すタイミングチャートである。

【図４】プリドライバの一例を示す回路図である。

【図５】プリドライバ電源回路の一例を示す回路構成
図である。

【図６】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態に
おけるプリドライバ電源回路からプリドライバへの給電
系統の変形例の説明図である。

【図７】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態に
おける全体構成の概略のレイアウト例を示す平面図であ
る。

【図８】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態に
おけるプリドライバ電源回路からプリドライバへの給電
系統の別の例の説明図である。

【図９】本発明の液体噴射記録装置の実施の一形態に
おけるプリドライバ電源回路からプリドライバへの給電
系統の別の例のシーケンス例を示すタイミングチャート
である。

【図１０】本発明の液体噴射記録装置の応用例を示す
概略構成斜視図である。

【符号の説明】

１…共通電極、２…発熱素子、３…ドライバ素子、４…
プリドライバ、５…１６ｂｉｔカウンタ、６…６４ｂｉ
ｔラッチ、７…６４ｂｉｔシフトレジスタ、８，９…プ
リドライバ電源回路、１１，１５，１９…負荷Ｄ−ＭＯ
Ｓトランジスタ、１２〜１４，１６〜１８…駆動Ｅ−Ｍ
ＯＳトランジスタ、２１，２４…Ｅ−ＭＯＳトランジス
タ、２２…第１の抵抗体、２３…第２の抵抗体、３１…
発熱素子部、３２…ドライバ部、３３…プリドライバ電
源部、３４…プリドライバ部、３５…ロジック部、３６
…パッド部、４１…スイッチ素子、５１…被記録媒体、
５２…記録ヘッド、５３…キャリッジ、５４…インクカ
ートリッジ、５５…ガイド軸、５６…ガイドレール、５
７…フレキシブルケーブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中山広太神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内Ｆターム(参考） 2C057 AF99 AG46 AG83 AN01 AR14 AR20 BA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体を噴射させて記録を行う液体噴射記
録装置において、液体に噴射エネルギーを印加する複数
の噴射素子と、該噴射素子をそれぞれ駆動するための複
数のドライバ素子と、該ドライバ素子をそれぞれ駆動す
る複数のプリドライバ回路と、該プリドライバ回路に電
力を供給する複数系統のプリドライバ電源を有し、前記
プリドライバ回路はいずれかの系統の前記プリドライバ
電源に接続されており、各系統の前記プリドライバ電源
はそれぞれが電力供給を少なくとも切入可能であること
を特徴とする液体噴射記録装置。
【請求項２】前記複数系統のプリドライバ電源は、各
系統ごとに個別のプリドライバ電源回路を有しており、
それぞれの前記プリドライバ電源回路が切入制御可能に
構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体
噴射記録装置。
【請求項３】前記複数系統のプリドライバ電源は、共
通のプリドライバ電源回路と、各系統ごとに該プリドラ
イバ電源回路から供給される電力を供給するか否かを切
り換えるスイッチ素子を有することを特徴とする請求項
１に記載の液体噴射記録装置。
【請求項４】前記噴射素子は、駆動単位ごとに複数の
ブロックに分割されており、各ブロック内の前記噴射素
子に対応する前記プリドライバ回路は、同一の系統の前
記プリドライバ電源に接続されていることを特徴とする
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液体噴
射記録装置。
【請求項５】前記噴射素子を前記ブロックごとに駆動
する際に、駆動されるブロックに対応する系統の前記プ
リドライバ電源のみが前記プリドライバ回路に電力を供
給することを特徴とする請求項４に記載の液体噴射記録
装置。
【請求項６】前記噴射素子、前記ドライバ素子、前記
プリドライバ回路、前記プリドライバ電源回路は同一の
Ｓｉ基板上に薄膜プロセスにより形成されていることを
特徴とする請求項２、３ないし５のいずれか１項に記載
の液体噴射記録装置。
【請求項７】前記ドライバ素子および前記プリドライ
バ回路を構成するトランジスタは、ＮチャネルＭＯＳト
ランジスタであることを特徴とする請求項６に記載の液
体噴射記録装置。
【請求項８】前記プリドライバ電源回路は、複数の前
記噴射素子および複数の前記ドライバ素子を挟んで前記
Ｓｉ基板内の両側に配置されていることを特徴とする請
求項６または請求項７に記載の液体噴射記録装置。
【請求項９】前記プリドライバ電源回路は、前記噴射
素子に共通に接続された電源線から電力が供給されるこ
とを特徴とする請求項２，３，６ないし８のいずれか１
項に記載の液体噴射記録装置。
【請求項１０】複数の前記噴射素子を異なる複数のブ
ロックに分割し該ブロック毎に分割して駆動するブロッ
ク分割駆動回路と、印字データを保持するデータ保持回
路をさらに有し、前記プリドライバ回路は、前記ブロッ
ク分割駆動回路の出力と前記データ保持回路の出力を合
成してドライバ素子を駆動することを特徴とする請求項
１ないし請求項９のいずれか１項に記載の液体噴射記録
装置。
【請求項１１】前記噴射素子は、発熱素子であること
を特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項
に記載の液体噴射記録装置。
【請求項１２】前記噴射素子は、ピエゾ素子であるこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１
項に記載の液体噴射記録装置。