JP2000246900A - 記録ヘッド及びその記録ヘッドを用いた記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録ヘッドに実装されたヒータを駆動するた
めのパルスの電流値を記録ヘッド内部で制御することの
できる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。 【解決手段】 インクを加熱して吐出させるための電気
熱変換素子を実装するのと同一ボード上に、その電気熱
変換素子を駆動するための電流パルスの波形を変化させ
るための回路を実装する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は記録ヘッド及びその
記録ヘッドを用いた記録装置に関し、特に、インクジェ
ット方式に従って記録を行う記録ヘッド及びその記録ヘ
ッドを用いた記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】記録装置に搭載されるインクジェット方
式に従う記録ヘッドに実装された電気熱変換素子（ヒー
タ）の駆動電流パルスとしては、従来より、図１４に示
される様な一定の電流値をもったものが一般的である。

【０００３】一方、特開平５−１１６３４１号公報に示
されているように、電流値を変化させながらヒータを駆
動することで、安定したインクの発泡現象が得られるこ
とが分かっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例の駆動方法では、記録ヘッドを搭載した記録装置から
電流値が時間的に変化する電流パルスを送信していたの
で、記録装置と記録ヘッドとの間の制御インタフェース
が複雑になったり、記録装置側での処理負担が大きくな
るという問題があった。

【０００５】特に、記録ヘッドの各ヒータ毎に異なる波
形の電流パルスを用いて駆動する場合には、その制御イ
ンタフェースはさらに複雑になるという問題があった。

【０００６】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、記録ヘッドに実装されたヒータを駆動するためのパ
ルスの電流値を記録ヘッド内部で制御することのできる
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
することを目的としている。

【０００７】

【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ような構成からなる。

【０００８】即ち、電気熱変換素子に電流パルスを入力
して、前記電気熱変換素子を駆動して熱を発生させてイ
ンクを加熱し、前記インクを吐出することにより記録を
行う記録ヘッドであって、前記電気熱変換素子を駆動す
るために電流パルスを発生し、前記電流パルスの波形を
変化させる回路を有し、前記電気熱変換素子を複数個備
え、前記複数の電気熱変換素子夫々に対応して前記回路
を備えるとともに、前記複数の電気熱変換素子と前記回
路とを同一基板上に設けることを特徴とする記録ヘッド
を備える。

【０００９】さて、前記回路の具体的な構成としては様
々な実施態様があり、それは例えば、以下次のようなも
のである。

【００１０】（１）その回路は、第１の値をもつ電流を
発生する第１の定電流源と、前記第１の定電流源からの
電流を通電するための第１のスイッチと、第２の値をも
つ電流を発生する第２の定電流源と、第２の定電流源か
らの電流を通電するための第２のスイッチと、第１及び
第２のスイッチのオンオフを制御する制御回路とを含
み、第１及び第２の定電流源は夫々、電気熱変換素子に
直列接続するように構成する。

【００１１】この場合、前記電気熱変換素子の一端には
所定の電源電圧が印加され、その電気熱変換素子の他端
には第１及び第２のスイッチが接続されていることが望
ましい。

【００１２】また、第１のスイッチと第１の定電流源と
を第１のＭＯＳトランジスタで構成する一方、第２のス
イッチと第２の定電流源とを第２のＭＯＳトランジスタ
で構成するようにし、制御回路は第１及び第２のＭＯＳ
トランジスタのゲート電位を制御するようにしても良
い。この場合、電気熱変換素子の一端には所定の電源電
圧が印加され、その電気熱変換素子の他端は第１及び第
２のＭＯＳトランジスタのドレイン端子に接続され、第
１及び第２のＭＯＳトランジスタのソース端子は接地さ
れ、前記制御回路は、ＯＮさせるＭＯＳトランジスタの
数を制御するとともに、そのＯＮしたＭＯＳトランジス
タのＯＮ抵抗を用いて電気熱変換素子に通電される電流
を制御することが好ましい。

【００１３】（２）その回路は、電気熱変換素子の一端
に直列接続する第１のスイッチと、電気熱変換素子の一
端に直列接続する第２のスイッチと、第２のスイッチに
直列接続する定電圧電源とを含み、その電気熱変換素子
の他端に所定の電源電圧が印加され、第１のスイッチの
一端と定電圧電源の一端とは接地されるように構成して
も良い。

【００１４】（３）その回路は、電気熱変換素子の一端
に直列接続する第１のスイッチと、電気熱変換素子の一
端に直列接続する第２のスイッチとを含み、第１及び第
２のスイッチ夫々の一端には、第１の電源電圧及び第２
の電源電圧を印加し、電気熱変換素子の他端は接地する
ように構成しても良い。この場合、第１及び第２のスイ
ッチ夫々と電気熱変換素子との間には電圧増幅器をさら
に接続しても良い。

【００１５】（４）その回路は、カレントミラー回路を
用いて構成し、そのカレントミラー回路の基準電流に基
づいて、電流パルスの波形を変化させる様にしても良
い。この場合、前記回路は、第１のＭＯＳトランジスタ
と、第２のＭＯＳトランジスタと、第１及び第２のＭＯ
Ｓトランジスタを夫々駆動するための第１及び第２スイ
ッチ回路をさらに備え、第１及び第２のＭＯＳトランジ
スタ夫々のドレイン端子を電気熱変換素子の一端に直列
接続し、その電気熱変換素子の他端に所定の電源電圧を
印加し、第１及び第２のＭＯＳトランジスタのソース端
子を接地し、第１及び第２のＭＯＳトランジスタのゲー
ト端子を夫々、第１及び第２のスイッチ回路を介して、
基準電流に接続するか、或いは、接地するように構成し
ても良い。

【００１６】（５）その回路は、第１の基準電流を発生
する第１の定電流源と、第２の基準電流を発生する第２
の定電流源と、電気熱変換素子１つ１つに対応したＭＯ
Ｓトランジスタと、そのＭＯＳトランジスタを駆動する
ためのスイッチ回路と、そのスイッチ回路に第１の基準
電流を通電するための第１のスイッチと、そのスイッチ
回路に第２の基準電流を通電するための第２のスイッチ
とを有し、そのＭＯＳトランジスタのドレイン端子は電
気熱変換素子の一端に直列接続し、その電気熱変換素子
の他端に所定の電源電圧を印加し、ＭＯＳトランジスタ
のソース端子を接地するとともに、ＭＯＳトランジスタ
のゲート端子を、前記スイッチ回路を介して、第１及び
／或いは第２の基準電流に接続するか、或いは、接地す
るように構成しても良い。

【００１７】また他の発明によれば、以上の構成の記録
ヘッドを用いて記録を行う記録装置を備える。

【００１８】以上の構成により本発明は、記録ヘッド内
に備えられた回路を用いて、電気熱変換素子を駆動する
ための電流パルスの波形を変化させるよう制御する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して本発明の
好適な実施形態について詳細に説明する。

【００２０】＜基本的な考え方の説明（図１〜図３）＞
まず、本発明の特徴的な概念について説明する。

【００２１】記録ヘッドの記録要素（例えば、ヒータ）
を駆動するためのパルス電流波形を変化させるための回
路には様々な実施態様がある。

【００２２】図１はパルス電流波形を変化させるための
回路の代表例を示す図である。

【００２３】図１に示した３つの回路はいずれも、スイ
ッチＳ１、Ｓ２がそれぞれＯＮ／ＯＦＦすることで、ヒ
ータＲＨに流れる電流を制御している。例えば、図１
（ａ）に示す回路において、スイッチＳ１がＯＮしてい
るとすると、ヒータＲＨにはＶＨ／ＲＨ（＝Ｉ₁）の電
流が流れる。次に、スイッチＳ２がＯＮしている期間に
は（ＶＨ−Ｖ₁）／ＲＨ（＝Ｉ₂）の電流が流れることに
なる。従って、スイッチＳ２をＯＮさせた後、スイッチ
Ｓ２をＯＦＦさせ、スイッチＳ１をＯＮさせることで、
図２に示すような波形のヒータ電流を流すことが可能と
なる。

【００２４】また、図１（ｂ）に示す回路はヒータＲＨ
の一端をグラウンドレベルＧＮＤに固定し、ヒータＲＨ
の正側の２つの端子電圧（ＶＨ、ＶＨＬ）をスイッチＳ
１及びＳ２によって切り換えることでヒータ電流を変化
させるようにしている。この構成の場合、電源は２種類
必要になる。

【００２５】さらに、図１（ｃ）に示す回路は、ヒータ
ＲＨの正側端子を増幅器ＢＵＦの出力に接続し、その増
幅器ＢＵＦの入力端子に異なる電圧Ｖ₁、Ｖ₂がそれぞ
れ、スイッチＳ１、Ｓ２を経て与えられる構成をとって
いる。

【００２６】ここで、その入力電圧値は、２種類に限定
されるものではない。この構成の場合、入力電圧値
Ｖ₁、Ｖ₂に対応した入力信号インピーダンスは比較的高
くてよいので、図１（ｂ）に示した回路構成と比較し、
ヒータＲＨを駆動する電源は一種類でよい。

【００２７】図３は、図１（ｃ）に示す構成の回路をよ
り詳細に表わした図である。

【００２８】図３に示す構成によれば、ヒータＲＨをＮ
ＭＯＳトランジスタＭ０を含んだソースホロワ回路によ
って駆動し、そのゲート入力はトランスミッションゲー
トＴ ₁、Ｔ₂、Ｔ₃により切換られ、ヒータＲＨの正端子
にはそれぞれＶ₁−Ｖ_thM0、Ｖ ₂−Ｖ_thM0の電圧が印加さ
れる。また、ヒータをＯＦＦさせる時には、ＮＭＯＳト
ランジスタＭ０のゲート端子にはグラウンドレベルＧＮ
Ｄが与えられる。これにより、ＮＭＯＳトランジスタＭ
０はＯＦＦするため、ヒータＲＨには電流は流れない。

【００２９】ともあれ、以上のような回路において、ス
イッチＳ１とＳ２のＯＮ／ＯＦＦを制御することによ
り、種々のヒータ電流波形を得ることができる。

【００３０】次に、このような種々のヒータ電流波形を
発生させることのできる回路を組み込んだ記録ヘッド
と、さらに、その記録ヘッドを用いて記録を行う記録装
置について説明する。

【００３１】＜装置本体の概略説明（図４）＞図４は、
本発明の代表的な実施の形態であるインクジェットプリ
ンタＩＪＲＡの構成の概要を示す外観斜視図である。図
４において、駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して
駆動力伝達ギア５００９〜５０１１を介して回転するリ
ードスクリュー５００５の螺旋溝５００４に対して係合
するキャリッジＨＣはピン（不図示）を有し、ガイドレ
ール５００３に支持されて矢印ａ，ｂ方向を往復移動す
る。キャリッジＨＣには、記録ヘッドＩＪＨとインクタ
ンクＩＴとを内蔵した一体型インクジェットカートリッ
ジＩＪＣが搭載されている。５００２は紙押え板であ
り、キャリッジＨＣの移動方向に亙って記録用紙Ｐをプ
ラテン５０００に対して押圧する。５００７，５００８
はフォトカプラで、キャリッジのレバー５００６のこの
域での存在を確認して、モータ５０１３の回転方向切り
換え等を行うためのホームポジション検知器である。５
０１６は記録ヘッドＩＪＨの前面をキャップするキャッ
プ部材５０２２を支持する部材で、５０１５はこのキャ
ップ内を吸引する吸引器で、キャップ内開口５０２３を
介して記録ヘッドの吸引回復を行う。５０１７はクリー
ニングブレードで、５０１９はこのブレードを前後方向
に移動可能にする部材であり、本体支持板５０１８にこ
れらが支持されている。ブレードは、この形態でなく周
知のクリーニングブレードが本例に適用できることは言
うまでもない。又、５０２１は、吸引回復の吸引を開始
するためのレバーで、キャリッジと係合するカム５０２
０の移動に伴って移動し、駆動モータからの駆動力がク
ラッチ切り換え等の公知の伝達機構で移動制御される。

【００３２】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジがホームポジション側の領域に来
た時にリードスクリュー５００５の作用によってそれら
の対応位置で所望の処理が行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の動作を行うようにすれ
ば、本例にはいずれも適用できる。

【００３３】＜制御構成の説明（図５）＞次に、上述し
た装置の記録制御を実行するための制御構成について説
明する。

【００３４】図５はインクジェットプリンタＩＪＲＡの
制御回路の構成を示すブロック図である。図５におい
て、１７００は記録信号を入力するインタフェース、１
７０１はＭＰＵ、１７０２はＭＰＵ１７０１が実行する
制御プログラムを格納するＲＯＭ、１７０３は各種デー
タ（上記記録信号や記録ヘッドに供給される記録データ
等）を保存しておくＤＲＡＭである。１７０４は記録ヘ
ッドＩＪＨに対する記録データの供給制御を行うゲート
アレイ（Ｇ．Ａ．）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ＩＪＨ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は記録ヘッドＩＪＨ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。

【００３５】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１７
０４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１７
０６、１７０７が駆動されると共に、ヘッドドライバ１
７０５に送られた記録データに従って記録ヘッドＩＪＨ
が駆動され、記録が行われる。

【００３６】なお、上述のように、インクタンクＩＴと
記録ヘッドＩＪＨとは一体的に形成されて交換可能なイ
ンクカートリッジＩＪＣを構成しても良いが、これらイ
ンクタンクＩＴと記録ヘッドＩＪＨとを分離可能に構成
して、インクがなくなったときにインクタンクＩＴだけ
を交換できるようにしても良い。

【００３７】＜インクカートリッジについて（図６）＞
図６は、インクタンクとヘッドとが分離可能なインクカ
ートリッジＩＪＣの構成を示す外観斜視図である。イン
クカートリッジＩＪＣは、図６に示すように、境界線Ｋ
の位置でインクタンクＩＴと記録ヘッドＩＪＨとが分離
可能である。インクカートリッジＩＪＣにはこれがキャ
リッジＨＣに搭載されたときには、キャリッジＨＣ側か
ら供給される電気信号を受け取るための電極（不図示）
が設けられており、この電気信号によって、前述のよう
に記録ヘッドＩＪＨが駆動されてインクが吐出される。

【００３８】なお、図６において、５００はインク吐出
口列である。また、インクタンクＩＴにはインクを保持
するために繊維質状もしくは多孔質状のインク吸収体が
設けられており、そのインク吸収体によってインクが保
持される。

【００３９】＜記録ヘッドＩＪＨのヒータボードの構成
（図７〜図１１）＞記録ヘッドＩＪＨには、インクを吐
出するための複数のインク吐出ノズル（以下、ノズルと
いう）が設けられており、そのノズル１つ１つに対応し
て複数のヒータ素子が同一基板（ヒータボード）上に実
装されている。

【００４０】さて、そのヒータ素子に駆動電流パルスを
入力することにより、インクを加熱してインクをノズル
から吐出するのであるが、この実施形態では各ヒータ素
子毎に入力する駆動電流パルスの波形を変化させること
のできる制御回路がヒータボードに実装されている。

【００４１】上述のように、そのヒータ素子に値の異な
る２つの電流を入力するように回路を構成することで、
種々の波形の電流パルスを生成することができる。

【００４２】図７は１つのヒータ素子に複数の値をもつ
電流パルスを入力できる回路の基本的な構成を示す図で
ある。

【００４３】図７（ａ）に示す回路によれば、ヒータＲ
Ｈには予め設定されている定電流源Ｉ₁およびＩ₂をスイ
ッチＳ１、Ｓ２により切換えてヒータＲＨの発熱を制御
することができる。ここで、各電流源の関係をＩ₁＝２
×Ｉ₂とすると、スイッチＳ１，Ｓ２のＯＮ／ＯＦＦの
状態により様々な電流を流すことが可能である。

【００４４】例えば、従来例で説明したように、一定値
をもつヒータ電流パルスは、スイッチＳ１のＯＮ／ＯＦ
Ｆスイッチングすることで、その波形を得ることができ
る。また、図２に示したようなパルス電流は最初にスイ
ッチＳ２をＯＮし、次に、スイッチＳ２をＯＦＦすると
ともに、スイッチＳ１をＯＮすることで実現できる。こ
のようなスイッチング制御は、ヒータＲＨをインクが発
泡しない程度に温めておくプレヒートパルスの生成に有
効である。

【００４５】また、図７（ａ）に示す回路において、ス
イッチＳ１及びＳ２をＯＮさせ、次にスイッチＳ２をＯ
ＦＦさせることで、図７（ｂ）に示すような電流波形を
得ることができる。この電流波形はヒータＲＨを急速に
加熱するための手段として用いることができる。また、
図７（ｃ）に示す波形は、図２に示した電流波形と図７
（ｂ）に示した電流波形の組合わせによって得られる。
具体的には、図７（ａ）に示した回路において、ヒータ
電流がＩ₂の区間ではスイッチＳ１をＯＦＦ、スイッチ
Ｓ２をＯＮとし、ヒータ電流がＩ₁＋Ｉ₂の区間ではスイ
ッチＳ１、Ｓ２をＯＮとし、ヒータ電流Ｉ₁の区間で
は、スイッチＳ１はＯＮ、スイッチＳ２をＯＦＦするよ
うに制御することにより、その電流波形が得られる。

【００４６】実際の回路においては、このような制御を
実行するために、後述するように制御回路が記録ヘッド
ＩＪＨのヒータボード上に設けられており、その制御回
路では、例えば、図７（ｃ）に示す波形を生成するため
に図８のフローチャートに示すような制御を実行する。
なお、初期状態ではスイッチＳ１、Ｓ２ともにＯＦＦと
なっているとする。

【００４７】まず、ステップＳ１０では時間監視を行
い、時刻ｔ＝ｔ₁になると、処理はステップＳ２０に進
み、スイッチＳ２のみをＯＮにする。これにより、ヒー
タ電流はＩ₂になる。その後処理はステップＳ３０に進
み時間監視を行い、時刻がｔ＝ｔ₂になるのを待ち合わ
せ、その後処理はステップＳ４０に進む。

【００４８】ステップＳ４０では、さらにスイッチＳ１
もＯＮにする。これにより、ヒータ電流はＩ₁＋Ｉ₂にな
る。その後処理はステップＳ５０に進み時間監視を行
い、時刻がｔ＝ｔ₃になるのを待ち合わせ、その後処理
はステップＳ６０に進む。ステップＳ６０では、スイッ
チＳ２のみをＯＦＦにする。これにより、ヒータ電流は
Ｉ₁になる。

【００４９】その後、処理はステップＳ７０に進み時間
監視を行い、時刻がｔ＝ｔ₄になるのを待ち合わせ、そ
の後処理はステップＳ８０に進む。ステップＳ８０で
は、さらにスイッチＳ１もＯＦＦにする。これにより、
ヒータ電流は“０”になる。

【００５０】このような制御を各ヒータ素子に関して、
独立に実行することにより、各ヒータ素子の特性に応じ
たパルス電流波形を生成して、そのヒータ素子を駆動す
ることができる。また、この制御回路の動作は、記録装
置から記録ヘッドに制御信号を送信することで実現され
る。なお、図７（ｃ）に示す波形はあくまで一例であ
り、スイッチＳ１、Ｓ２のＯＮ／ＯＦＦタイミングを変
化させることで種々の波形が生成されることは言うまで
もない。

【００５１】なお、さらに複雑な電流パルス波形の生成
には、各ヒータ素子ＲＨに入力する電流パルスを生成す
るための定電流源の数やスイッチの数を増やせば良い。

【００５２】図９は１つのヒータ素子に対応して３つの
スイッチ、３つの定電流源を備えた回路の構成とその回
路によって生成される電流パルス波形の例を示す図であ
る。

【００５３】図９において、（ａ）は回路構成を、
（ｂ）はその回路によって生成されたヒータ電流波形を
示している。図９（ｂ）に示すような波形を生成するた
めには、図９（ａ）に示した回路において、定電流源か
ら供給される電流値の関係を、Ｉ ₁＝２×Ｉ₂＝２×Ｉ₃
となるように設定し、最初に（ｔ＝ｔ₁）スイッチＳ
１、Ｓ２をＯＮさせ、次に（ｔ＝ｔ₂）スイッチＳ２の
みをＯＦＦ、さらに（ｔ＝ｔ₃）スイッチＳ１をＯＦＦ
してスイッチＳ２をＯＮさせ、最後に（ｔ＝ｔ₄）スイ
ッチＳ１〜Ｓ３全てをＯＮさせれば良い。

【００５４】このように電流源の電流値及びその数を変
えることで、様々な電流波形を作り出すことができる。

【００５５】図１０は、図７（ａ）に示した回路の基本
構成をより具体的にした回路の構成図である。なお、記
録ヘッドＩＪＨのヒータボードには記録装置から転送さ
れる記録データを一時的に格納するためのシフトレジス
タやラッチ回路、また、各ヒータ素子を駆動するための
駆動制御回路なども実装されているが、これらの回路構
成は公知であるので、ここではその構成図は省略し、そ
の説明も省略する。従って、以下の説明では、各ヒータ
素子に入力する駆動電流パルスの波形を変化させるため
に必要な回路の構成についてのみ説明する。

【００５６】図１０において、１００はＮＭＯＳトラン
ジスタＭ１、定電流回路１０１、及び、増幅器Ｂｕｆで
構成されるカレントミラー回路のリファレンス側となる
基準電流生成部、２００は複数のヒータ素子から構成さ
れるヒータアレイである。なお、ヒータ素子に供給する
駆動電流パルスの波形を変化させるための回路構成は各
ヒータ素子に対して同じ構成であるので、説明を簡単に
するためにここでは１つのヒータ素子（画像に関しては
１画素分）についてのみ図示している。また、３００は
駆動電流パルスの波形を変化させたり、駆動電流パルス
のＯＮ／ＯＦＦ制御するための回路の動作を制御する制
御回路、ＶＤＤ、ＶＨは電源電圧、ＶBiasはバイアス電
圧、ＧＮＤはグラウンド電圧である。

【００５７】ヒータアレイ２００は各ヒータ素子ＲＨ毎
にＮＭＯＳトランジスタＭ２、Ｍ２Ａ、インバータ２０
１、２０２、スイッチＳ１Ａ、Ｓ１Ｂ、及び、スイッチ
Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂで構成されている。

【００５８】この実施形態では、ヒータＲＨに流す電流
は、数１０ｍＡ〜数１００ｍＡと大きく、ＮＭＯＳトラ
ンジスタＭ２，ＮＭＯＳトランジスタＭ２Ａの物理的な
サイズも必然的に大きくなる。それに対して、基準電流
生成部１００はリファレンスとして流している無駄な電
流であるので、この電流を小さくするために、定電流回
路１０１からの電流とＮＭＯＳトランジスタＭ２、Ｍ２
Ａの電流との関係をＩ _ref＝Ｉ₁／５０＝Ｉ₂／２５とす
れば、ＮＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２、Ｍ２Ａの物理
的なサイズ比も、１：５０：２５となり、回路を設計製
造するときのレイアウトパターン的にもリーズナブルで
ある。

【００５９】なお、図７（ａ）と図１０に示した回路構
成の変形例として、図１１に示すような回路を記録ヘッ
ドＩＪＨのヒータボードに実装しても良い。特に、図１
１に示す回路はダブルパルス制御におけるプレヒートパ
ルスに着目したものである。なお、図１１において、図
７（ａ）と図１０に示した回路と同じ構成要素には同じ
参照番号や記号を付し、その説明は省略する。

【００６０】図１１（ａ）において、Ｉ₃はプレヒート
用の定電流源である。図１１（ａ）に示す回路では、ス
イッチＳ２のみをＯＮにしてヒータＲＨを発泡直前まで
加熱し、その後、スイッチＳ１をＯＮにするとともにス
イッチＳ２をＯＦＦにして、ヒータＲＨをＶＨ／ＲＨの
電流で駆動する。

【００６１】図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示した回路
の基本構成をより具体的にした回路の構成図である。こ
の回路は、ＮＭＯＳトランジスタＭ２のゲートがスイッ
チＳ１ＡとＳ１Ｂのスイッチング動作のため、電圧ＶＨ
Ｔに接続されている以外は図１０に示した回路と同様で
ある。

【００６２】このように、カレントミラー回路のミラー
側をヒータ素子を駆動するために用い、制御回路は任意
の波形を得るようスイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御する。
このような回路を用いることで、電流パルス波形を変化
させるために必要な回路の規模的を小さくでき、コスト
削減にも資する。

【００６３】従って以上説明した実施形態によれば、記
録ヘッドのヒータボードに各ヒータ素子ごとにヒータを
駆動するための電流パルス波形を変化させることのでき
る回路を実装するので、記録装置側の制御を記録ヘッド
で行わせることで処理の負荷分散を図ることができる。

【００６４】なお、以上説明した実施形態では１つのヒ
ータ素子に対して、２つのＮＭＯＳトランジスタを用い
て電流パルス波形を変化させる例について説明したが本
発明はこれによって限定されるものではない。例えば、
図１２に示すように、カレントミラー回路のリファレン
ス電流を生成する基準電流生成部１００に２つの定電流
回路１０１，１０２を備え、２つのスイッチＳ１、Ｓ２
により２つの定電流Ｉ _ref1、Ｉ_ref2をそれぞれ制御する
ことにより、基準電流生成部１００側で電流波形を制御
しても良い。このような構成により、ヒータアレイ２０
０側は各ヒータ素子ＲＨ１、ＲＨ２、……に対して１つ
づつのＮＭＯＳトランジスタＭ２、Ｍ３……、２つのス
イッチＳ１Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ……、１つのイ
ンバータ２０１、２０２……を備えればよく、このトラ
ンジスタの動作を制御する制御回路３０１は、それぞれ
のトランジスタをＯＮ／ＯＦＦ制御するだけで良く、よ
り回路構成を単純化することができる。

【００６５】また、図１３に示すように、各ヒータ素子
ＲＨを２つのＮＭＯＳトランジスタＭ１０、Ｍ１１で構
成されるスイッチを用いて制御しても良い。ＮＭＯＳト
ランジスタＭ１０、Ｍ１１は有限のＯＮ抵抗（Ｒ_M10、
Ｒ_M11）を持っているので、ヒータ電流（ＩＨ）はヒー
タ抵抗値とＯＮ抵抗との和の値で決定される。

【００６６】従って、例えば、図２に示すようなヒータ
電流波形を得るためには、ＮＭＯＳトランジスタＭ１０
とＭ１１のトランジスタの物理的なサイズを等しくし、
最初にＮＭＯＳトランジスタＭ１０のみをＯＮさせ、次
に、ＮＭＯＳトランジスタＭ１０とＭ１１をＯＮするよ
うに制御回路３０２がトランジスタのＯＮ／ＯＦＦ制御
を行うようにすると良い。

【００６７】なお、以上の実施形態において、記録ヘッ
ドから吐出される液滴はインクであるとして説明し、さ
らにインクタンクに収容される液体はインクであるとし
て説明したが、その収容物はインクに限定されるもので
はない。例えば、記録画像の定着性や耐水性を高めた
り、その画像品質を高めたりするために記録媒体に対し
て吐出される処理液のようなものがインクタンクに収容
されていても良い。

【００６８】以上の実施形態は、特にインクジェット記
録方式の中でも、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を用いるこ
とにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。

【００６９】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４７４０
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をすると、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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】加えて、上記の実施形態で説明した記録ヘ
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のみならず、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
記録ヘッドを用いてもよい。

【００７４】また、以上説明した記録装置の構成に、記
録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加する
ことは記録動作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などが
ある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを
備えることも安定した記録を行うために有効である。

【００７５】さらに、記録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。

【００７６】以上説明した実施の形態においては、イン
クが液体であることを前提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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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
など）に適用してもよい。

【００８０】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるい
は装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュ
ータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログ
ラムコードを読み出し実行することによっても、達成さ
れることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読
み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の
機能を実現することになり、そのプログラムコードを記
憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、
コンピュータが読み出したプログラムコードを実行する
ことにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけ
でなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピ
ュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)
などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理に
よって前述した実施形態の機能が実現される場合も含ま
れることは言うまでもない。

【００８１】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示
に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備
わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に従えば、記
録ヘッド内に備えられた回路を用いて、電気熱変換素子
を駆動するための電流パルスの波形を変化させるよう制
御することができるという効果がある。

【００８３】また、電流パルスの波形を変化させること
により、インク吐出が安定し、さらに、電気熱変換素子
の耐久性向上にも貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】パルス電流波形を変化させるための回路の代表
例を示す図である。

【図２】ヒータ電流の波形の一例を示す図である。

【図３】図１（ｃ）に示す構成の回路をより詳細に表わ
した図である。

【図４】本発明の代表的な実施の形態であるインクジェ
ットプリンタＩＪＲＡの構成の概要を示す外観斜視図で
ある。

【図５】インクジェットプリンタＩＪＲＡの制御回路の
構成を示すブロック図である。

【図６】インクタンクとヘッドとが分離可能なインクカ
ートリッジＩＪＣの構成を示す外観斜視図である。

【図７】１つのヒータ素子に複数の値をもつ電流パルス
を入力できる回路の基本的な構成を示す図である。

【図８】電流パルスの波形を変化させる処理を示すフロ
ーチャートである。

【図９】１つのヒータ素子に対応して３つのスイッチ、
３つの定電流源を備えた回路の構成とその回路によって
生成される電流パルス波形の例を示す図である。

【図１０】図７（ａ）に示した回路の基本構成をより具
体的にした回路の構成図である。

【図１１】図７（ａ）と図１０に示した回路構成の変形
例を示す図である。

【図１２】基準電流生成部１００に２つの定電流回路を
備え、各ヒータ素子に対して１つづつのＮＭＯＳトラン
ジスタを備えた構成の回路を示す図である。

【図１３】各ヒータ素子ＲＨを２つのＮＭＯＳトランジ
スタで構成されるスイッチを用いて制御する構成の回路
を示す図である。

【図１４】従来のヒータ電流波形を示す図である。

【符号の説明】

１００ 基準電流生成部 １０１、１０２ 定電流回路 ２００ ヒータアレイ ２０１、２０２ インバータ ３００、３０１、３０２ 制御回路 Ｂｕｆ 増幅器 ＧＮＤ グラウンド電圧 ＩＪＣ インクカートリッジ ＩＪＨ 記録ヘッド ＩＴ インクタンク Ｍ１、Ｍ２、Ｍ２Ａ、Ｍ３、Ｍ１０、Ｍ１１ ＮＭＯＳ
トランジスタ ＲＨ、ＲＨ１、ＲＨ２ ヒータ素子 Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂスイッチ ＶＤＤ、ＶＨ 電源電圧 ＶBias バイアス電圧

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気熱変換素子に電流パルスを入力し
   て、前記電気熱変換素子を駆動して熱を発生させてイン
   クを加熱し、前記インクを吐出することにより記録を行
   う記録ヘッドであって、 前記電気熱変換素子を駆動するために電流パルスを発生
   し、前記電流パルスの波形を変化させる回路を有し、 前記電気熱変換素子を複数個備え、 前記複数の電気熱変換素子夫々に対応して前記回路を備
   えるとともに、前記複数の電気熱変換素子と前記回路と
   を同一基板上に設けることを特徴とする記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記回路は、 第１の値をもつ電流を発生する第１の定電流源と、 前記第１の定電流源からの電流を通電するための第１の
   スイッチと、 第２の値をもつ電流を発生する第２の定電流源と、 前記第２の定電流源からの電流を通電するための第２の
   スイッチと、 前記第１及び第２のスイッチのオンオフを制御する制御
   回路とを含み、 前記第１及び第２の定電流源は夫々、前記電気熱変換素
   子に直列に接続されていることを特徴とする請求項１に
   記載の記録ヘッド。
3. 【請求項３】 前記電気熱変換素子の一端には所定の電
   源電圧が印加され、 前記電気熱変換素子の他端には前記第１及び第２のスイ
   ッチが接続されていることを特徴とする請求項２に記載
   の記録ヘッド。
4. 【請求項４】 前記第１のスイッチと前記第１の定電流
   源とを第１のＭＯＳトランジスタで構成し、 前記第２のスイッチと前記第２の定電流源とを第２のＭ
   ＯＳトランジスタで構成し、 前記制御回路は第１及び第２のＭＯＳトランジスタのゲ
   ート電位を制御することを特徴とする請求項２に記載の
   記録ヘッド。
5. 【請求項５】 前記電気熱変換素子の一端には所定の電
   源電圧が印加され、 前記電気熱変換素子の他端は前記第１及び第２のＭＯＳ
   トランジスタのドレイン端子に接続され、 前記第１及び第２のＭＯＳトランジスタのソース端子は
   接地され、 前記制御回路は、ＯＮさせるＭＯＳトランジスタの数を
   制御するとともに、前記ＯＮしたＭＯＳトランジスタの
   ＯＮ抵抗を用いて前記電気熱変換素子に通電される電流
   を制御することを特徴とする請求項４に記載の記録ヘッ
   ド。
6. 【請求項６】 前記回路は、 前記電気熱変換素子の一端に直列接続する第１のスイッ
   チと、 前記電気熱変換素子の一端に直列接続する第２のスイッ
   チと、 前記第２のスイッチに直列接続する定電圧電源とを含
   み、 前記電気熱変換素子の他端に所定の電源電圧が印加さ
   れ、 前記第１のスイッチの一端と前記定電圧電源の一端とは
   接地されることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッ
   ド。
7. 【請求項７】 前記回路は、 前記電気熱変換素子の一端に直列接続する第１のスイッ
   チと、 前記電気熱変換素子の一端に直列接続する第２のスイッ
   チとを含み、 前記第１及び第２のスイッチ夫々の一端には、第１の電
   源電圧及び第２の電源電圧が印加され、 前記電気熱変換素子の他端は接地されることを特徴とす
   る請求項１に記載の記録ヘッド。
8. 【請求項８】 前記第１及び第２のスイッチ夫々と前記
   電気熱変換素子との間には電圧増幅器がさらに接続され
   ることを特徴とする請求項７に記載の記録ヘッド。
9. 【請求項９】 前記回路はカレントミラー回路を用いて
   構成し、前記カレントミラー回路の基準電流に基づい
   て、前記電流パルスの波形を変化させることを特徴とす
   る請求項１に記載の記録ヘッド。
10. 【請求項１０】 前記回路は、第１のＭＯＳトランジス
    タと、第２のＭＯＳトランジスタと、前記第１及び第２
    のＭＯＳトランジスタを夫々駆動するための第１及び第
    ２スイッチ回路をさらに有し、 前記第１及び第２のＭＯＳトランジスタ夫々のドレイン
    端子は前記電気熱変換素子の一端に直列接続し、 前記電気熱変換素子の他端に所定の電源電圧が印加さ
    れ、 前記第１及び第２のＭＯＳトランジスタのソース端子は
    接地され、 前記第１及び第２のＭＯＳトランジスタのゲート端子は
    夫々、前記第１及び第２のスイッチ回路を介して、前記
    基準電流に接続されるか、或いは、接地されることを特
    徴とする請求項９に記載の記録ヘッド。
11. 【請求項１１】 前記回路は、第１の基準電流を発生す
    る第１の定電流源と、第２の基準電流を発生する第２の
    定電流源と、 前記電気熱変換素子１つ１つに対応したＭＯＳトランジ
    スタと、 前記ＭＯＳトランジスタを駆動するためのスイッチ回路
    と、 前記スイッチ回路に前記第１の基準電流を通電するため
    の第１のスイッチと、 前記スイッチ回路に前記第２の基準電流を通電するため
    の第２のスイッチとを有し、 前記ＭＯＳトランジスタのドレイン端子は前記電気熱変
    換素子の一端に直列接続し、 前記電気熱変換素子の他端に所定の電源電圧が印加さ
    れ、 前記ＭＯＳトランジスタのソース端子は接地され、 前記ＭＯＳトランジスタのゲート端子は、前記スイッチ
    回路を介して、前記第１及び／或いは第２の基準電流に
    接続されるか、或いは、接地されることを特徴とする請
    求項１に記載の記録ヘッド。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至１１のいずれかに記載の
    記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置。