JP2001232795A - プリントヘッドおよびプリント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のプリント素子を具備し、これらが複数
のブロックに分けて時分割駆動されるように構成された
プリントヘッドにあって、プリント装置本体制御部とプ
リントヘッド側との接続信号線を削減し、プリントヘッ
ドの小型化および接続ケーブルの細線化を図る。 【解決手段】 プリントに係るデータを転送するために
プリント装置から供給されるクロックＣＬＫを用いて時
分割駆動のタイミングを規定するブロック選択を行うた
めの制御信号ＢＬＫ０〜ＢＬＫ２を生成するブロック信
号発生部１１１を、複数のプリント素子６０６と、これ
らを駆動するための駆動手段１１３と、画像データを整
列させるデータ整列手段１１６とが一体に形成された基
板上に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリントヘッドお
よび該ヘッドを用いるプリント装置に関し、特に複数の
プリント素子を有してなるプリントヘッドおよび該ヘッ
ドを用いるプリント装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、複写機、ファクシミリ、記録
装置において広く用いられるプリント装置は、入力され
た画像情報に基づいて、紙や樹脂薄板、さらには布等の
プリント媒体上にドットパターンからなる画像を形成し
ていくように構成されている。このような画像形成装置
は、そのプリント方式により、ワイヤドット方式、熱転
写方式、感熱プリント方式、インクジェット方式、電子
写真方式等に分けることができる。近年、これら方式の
うち、インクジェット方式は、記録速度が高いこと、記
録動作に伴う騒音が低いこと、所謂普通紙に定着などの
特別な処理を施さなくても記録が行えること、さらにカ
ラー化も容易で、しかも低コストで高解像度を実現でき
るという長所を有することから、有効な方式である。こ
の方式においては、その吐出方式によって近年種々のも
のが提案され、またこれらに改良が加えられて実用化さ
れている。

【０００３】このインクジェット方式は、プリント剤と
して用いられるインクなどの液体を種々の吐出方式で吐
出し、それをプリント媒体に付着させて記録等のプリン
トを行うものである。インクの吐出方式としては種々の
ものが存在する。

【０００４】その中で、例えば特開昭５４−５１８３７
号公報、ドイツ公開（ＤＯＬＳ）第２８４３０６４号公
報に記載されている液体噴射記録法は、熱エネルギを液
体に作用させて吐出の原動力を得るという点において他
の吐出方式とは異なる特徴を有している。

【０００５】すなわち、かかる方式は、熱エネルギの作
用を受けた液体が体積の急激な増加を伴う状態変化を起
こし、この状態変化に基づく作用力によって所定の吐出
口より液吐出を行うものである。そして、これにより吐
出された液体（インク）がプリント媒体に付着し、プリ
ント（記録）が行われる。

【０００６】特に、ＤＯＬＳ第２８４３０６４号公報に
記載されている方式は、いわゆるドロップオンデマンド
記録法に極めて有効に適用されるばかりではなく、吐出
口を高密度に多数配置したプリントヘッドを容易に具現
化できるので、高解像度かつ高品質の画像を高速に形成
できるという特長をも有している。

【０００７】而してかかる記録法に適用されるプリント
ヘッドは、液体を吐出するために設けられた吐出口と、
この吐出口に連通し液体を吐出するために利用される熱
エネルギを液体に作用する部分である熱作用部を構成の
一部とする液路と、熱エネルギを発生する手段としての
熱エネルギ発生素子とを具備している。

【０００８】また、かかるプリントヘッドに適用される
基板には複数の熱エネルギ発生素子を形成するだけでな
く、各熱エネルギ発生素子を駆動するドライバ、直列に
入力される画像データを展開して各ドライバに並列に転
送するべく熱エネルギ発生素子数と等しいビット数を有
したシフトレジスタ、およびシフトレジスタが出力する
データを一時記憶するラッチ回路等の制御ロジック回路
をも形成した構成が採用されている。

【０００９】図１は熱エネルギ発生素子およびその駆動
回路の電気的構成の従来例を、図２はその各部信号のタ
イミングチャートをそれぞれ示すもので、駆動回路は所
定数（図では６４個）の熱エネルギ発生素子群２１（吐
出ヒータＲ１〜Ｒ６４）とともに一体に基板（ヒータボ
ード）上に設けられている。

【００１０】図において、２２は吐出ヒータ駆動電源
（ＶＨ）ラインに吐出ヒータＲ１〜Ｒ６４とともに接続
される電力供給制御用のトランジスタアレイであり、吐
出ヒータＲ１〜Ｒ６４の導通をオン／オフする。

【００１１】６４個の吐出ヒータは、８×８の論理マト
リクスに分割され、吐出ヒータ８個毎のブロックが同時
に選択されるように配線されている。また、各ブロック
において８個の吐出ヒータはさらに奇数番目のものと偶
数番目のものとに分割駆動される。すなわち、ブロック
は８つタイミングに分けられて選択され、同時に選択さ
れる吐出ヒータ数は８個であり、その８個の吐出ヒータ
が２つのタイミングに分割されて駆動される。

【００１２】デコーダ２４はブロック選択のタイミング
を規定する信号を発生するもので、ＢＬＫ０〜ＢＬＫ２
の３本の入力信号（３ビット並列信号）に応じ、８個の
タイミング信号を順次出力し、その出力は電力制御用ト
ランジスタに接続される各アンドゲート２３の１つの入
力端に適切に供給される。ＯＤＤおよびＥＶＥＮは各ブ
ロックの奇数番目のビットおよび偶数番目のビットを選
択する信号であり、それぞれに対応したアンドゲート２
３の１つの入力端に供給される。

【００１３】一方、６４個の吐出ヒータに対応した６４
個のプリントデータＤＡＴＡは、クロック信号ＤＣＬＫ
に同期してシフトレジスタ２６に入力され、ラッチ信号
ＬＡＴに応じてラッチ回路２５にラッチされる。そして
当該ラッチされたデータはアンドゲート２３の１つの入
力端に送られる。また、ＨＥＡＴは吐出ヒータに通電を
行う時間を規定するための信号であり、これもアンドゲ
ート２３の１つの入力端に供給される。

【００１４】図３は熱エネルギ発生素子およびその駆動
回路の電気的構成の他の従来例を示すもので、熱エネル
ギ発生素子（吐出ヒータ）４０１、パワートランジスタ
４０２、ラッチ回路４０３、シフトレジスタ４０４およ
び以下の各部が一体に基板（ヒータボード）４００上に
設けられている。４１５は吐出ヒータ４０１の発熱抵抗
値ないしヒータボード４００の温度を検出するためのセ
ンサ、またはヒータボード４００の加熱保温を行うため
のヒータであり、これらセンサと保温ヒータとはヒータ
ボード４００上の適切な位置に同時に複数形成されてい
てもよいのは勿論である。

【００１５】４０５〜４１４は入出力パッドを示す。４
０５はシフトレジスタ４０４を作動させるためのクロッ
ク信号入力用パッド、４０６は画像データを直列に受容
するための画像データ入力用パッド、４０７は画像デー
タをラッチ回路４０３に保持させるためのクロック信号
入力用パッドである。また、４０８はパワートランジス
タ４０２のオン時間、すなわち吐出ヒータ４０１の通電
時間を外部から制御するための駆動信号（ヒートイネー
ブル）入力用パッド、４１３（１）〜４１３（ｎ）は複
数の吐出ヒータ４０１をブロックに分けて時分割駆動を
行う際のブロック選択を行うためのブロック選択信号
（ブロックイネーブル）入力用パッドである。さらに４
１２はラッチ回路４０３およびシフトレジスタ４０４を
リセットするためのリセット信号入力用パッド、４０９
はロジック回路駆動電源（３〜８Ｖ、一般的には５Ｖ）
接続用のパッド、４１０はグランド（ＧＮＤ）接続用パ
ッド、４１１は吐出ヒータ駆動電源接続用のパッド、４
１６は吐出ヒータに通電される信号接地用のパッド、４
１４（１）〜４１４（ｎ）センサ駆動信号入力用および
センサ出力用、ないしは保温ヒータ駆動信号入力用のパ
ッドである。

【００１６】かかるヒータボード４００の駆動シーケン
スについて説明するに、まずプリント装置本体からクロ
ック信号に同期して画像データがシリアル転送される
と、シフトレジスタ４０４はこれを取り込んで整列させ
る。当該整列された画像データはラッチ回路４０３に一
時記憶され、画像データに応じたオンまたはオフ信号が
ラッチ回路４０３により出力される。その状態でヒート
パルスが入力されると、ブロック選択信号により選択さ
れてアクティブとなっているブロックにおいて、画像デ
ータがオンである場合には対応したパワートランジスタ
４０２が当該ヒートパルスの期間オンとなり、対応した
吐出ヒータ４０１に通電がなされて駆動される。なお、
ブロック駆動は、複数の吐出ヒータをブロックに分けて
時分割駆動することで同時駆動される吐出ヒータ４０１
の数を減らし、電源の小型化および混入ノイズの影響の
低減化を図るために用いられるものである。

【００１７】図４は駆動タイミングの説明図であり、こ
こでの波形はプリント装置本体から送られてくる信号の
うち時分割駆動のためのブロック選択信号（ここではＢ
１〜Ｂ８としてある）および吐出ヒータ４０１の通電時
間を決定するヒートイネーブル信号（ＨＥＡＴ）のみを
表示した。図示の例では吐出ヒータ４０１の総数を３
２、ブロック数を８としてあり、すべての吐出ヒータが
駆動され得る１周期内に１回ずつタイミングをずらして
各ブロックが順次選択される。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年ではプリ
ント装置の小型化の要求が高く、そのためにはプリント
装置本体とプリントヘッドとの電気的接続数の削減も重
要な課題となっている。しかるに図１の駆動系において
は、１つのヘッドを駆動するのに入力される信号として
ＬＡＴ，ＤＣＬＫ，ＤＡＴＡ，ＢＬＫ０，ＢＬＫ１，Ｂ
ＬＫ２，ＯＤＤ，ＥＶＥＮ，ＨＥＡＴがあり、駆動系に
接続される信号線だけでも９本を要している。

【００１９】また図３の駆動系においては、ヒータボー
ド上にデコーダを有さずプリント装置本体側より各ブロ
ックを直接選択する構成であるので、接続される信号線
はさらに多くなっている。

【００２０】これらによりヒータボードには多数のの信
号線の接続を行うためのパッドが必要となり、これがヒ
ータボードの面積ないしはヘッドの小型化の制約となっ
ていた。また、接点数が多くなればその分ヘッド製造の
歩留まりが低下するおそれもあり、またヘッドに至るケ
ーブルやフレキシブル配線板なども小型化ないしは低廉
化の制約を受けることになる。

【００２１】本発明は、かかる問題点に鑑み、ヘッドに
接続すべき信号線の数を減らし、以て上記問題を解決す
ることを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明は、
複数のプリント素子を具備し、該複数のプリント素子が
所定の駆動単位に分けて時分割駆動されるように構成さ
れたプリントヘッドであって、プリントに係るデータを
転送するためにプリント装置から供給されるクロックを
用いて前記時分割駆動のタイミングを規定する制御信号
を生成する手段を具備したことを特徴とする。

【００２３】ここで、前記複数のプリント素子は複数の
ブロックに分割されてブロック毎に時分割駆動されると
ともに、当該ブロックに含まれるプリント素子について
も所定の時分割駆動が行われるように配線され、前記制
御手段は前記ブロック毎の時分割駆動および前記ブロッ
ク内での時分割駆動を行うためのタイミングを定める制
御信号を前記クロックを用いて生成するものとすること
ができる。

【００２４】これらにおいて、前記制御手段は、前記ク
ロックを計数し所定値に達する毎に信号を出力する計数
手段を含み当該信号から前記制御信号を生成する論理回
路を有するものとすること、または、前記制御手段は、
前記制御信号に対応したデータを記憶する記憶手段と、
前記クロックの計数に応じて前記記憶手段のアドレスを
指定することにより前記記憶手段から前記制御信号を出
力させる手段とを有するものとすることができる。

【００２５】前記制御手段はさらに、前記プリント素子
の駆動時間を規定するための制御信号を前記クロックを
用いて生成するものとすることができる。

【００２６】ここで、前記制御手段は、前記時分割駆動
を規定するための時間データを記憶した記憶手段と、前
記クロック信号を計数し前記時間データに基づく単位で
動作する第１の計数手段と、該第１の計数手段の動作単
位毎に計数値を歩進する第２の計数手段とを有し、これ
ら計数手段の出力に基づいて前記駆動時間規定用制御信
号および前記時分割駆動タイミング規定用制御信号を生
成するものとすることができる。

【００２７】ここで、前記第２の計数手段は前記複数の
プリント素子のすべてが駆動される１周期毎にリセット
されるものとすることができる。

【００２８】前記記憶手段は前記駆動時間規定用制御信
号の立ち上がりおよび立ち下がりを規定するためのデー
タをさらに記憶し、当該データと前記第１計数手段の計
数値とから前記駆動時間規定用制御信号を生成すること
ができる。

【００２９】さらに、前記第２の計数手段の出力を用い
て前記時分割の周期毎に前記駆動時間規定用制御信号を
生成することにより前記プリント素子の駆動単位の選択
を行うことができる。

【００３０】以上において、前記プリントヘッドはプリ
ント媒体に対しインクを吐出することによりプリントを
行うインクジェットヘッドの形態を有するものとするこ
とができる。

【００３１】ここで、前記プリントヘッドは、インクを
吐出するために利用されるエネルギとしてインクに膜沸
騰を生じさせる熱エネルギを発生する発熱素子を前記プ
リント素子として有するものとすることができる。

【００３２】さらに、前記プリントヘッドは、複数の前
記発熱素子と、該複数の発熱素子を駆動するための駆動
手段と、前記複数の発熱素子の位置に応じて画像データ
を整列させるデータ整列手段とが一体に形成された基板
を有するものとすることができ、該基板に、上記いずれ
かの制御手段をさらに一体に形成することができる。

【００３３】また、本発明は、インクを吐出するために
利用されるエネルギとしてインクに膜沸騰を生じさせる
熱エネルギを発生する発熱素子を複数有するインクジェ
ットプリントヘッド用基板であって、前記複数の発熱素
子と、該複数の発熱素子を駆動するための駆動手段と、
前記複数の発熱素子の位置に応じて画像データを整列さ
せるデータ整列手段と、上記いずれかの制御手段を一体
に形成してなることを特徴とする。

【００３４】さらに本発明は、複数のプリント素子を具
備したプリントヘッドを用い、前記複数のプリント素子
を所定の駆動単位に分けて時分割駆動することにより画
像の形成を行うプリント装置において、時分割駆動のタ
イミングを定める制御信号を前記クロックを用いて生成
する手段を前記プリントヘッド側に設けたことを特徴と
する。

【００３５】このプリント装置に適用されるプリントヘ
ッドとして、上述のいずれかのプリントヘッドを用いる
ことができる。

【００３６】なお、本明細書において「プリント」と
は、文字，図形等有意の情報を形成する場合のみなら
ず、広く画像，模様，パターン等を媒体上に形成（プリ
ント）する場合も言うものとする。

【００３７】また、「プリント媒体」とは、一般的な記
録装置で用いられている紙のみならず、広く布，プラス
チックフィルム，金属板等、ヘッドによって吐出される
インクを受容可能なものも言うものとする。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。

【００３９】（第１例）図５は本例に用いたインクジェ
ットプリント装置７００の斜視図である。以下の諸例が
適用されるプリントヘッド６１０はキャリッジ７２０上
に搭載されており、このキャリッジ７２０は駆動モータ
７０１の正逆回転に応動して駆動力伝達ギア７０２，７
０３を介して回転駆動されるリードスクリュ７０４の螺
旋状溝７２１に係合している。従ってプリントヘッド６
１０は、駆動モータ７０１の駆動に応じて、プリント媒
体Ｐの送り方向とは直交するａ，ｂ方向に往復走査しつ
つプリント動作を行う。また、図示しない給送装置によ
ってプラテン７０６上に搬送されるプリント媒体Ｐ用の
押さえ板７０５は、キャリッジ移動範囲にわたってプラ
テン７０６に対しプリント媒体Ｐを押圧する。

【００４０】７０７および７０８はホームポジション検
知手段としてのフォトカプラであり、キャリッジ７２０
に設けたレバー７０９のこの域での存在を確認して駆動
モータ７０１の回転方向切り替え等を行うためのタイミ
ング信号を発生する。

【００４１】７１０はプリントヘッド６１０の前面のキ
ャッピングを行うキャップ部材７１１を支持する部材、
７１２はキャップ部材７１１内を吸引する吸引手段であ
り、プリントヘッド回復操作時やプリント動作の待機時
には、キャリッジ１２はプリント範囲外のキャッピング
位置へ移動し、所定の操作（キャッピング、吸引等）が
行われる。７１４はクリーニングブレード、７１５はク
リーニングブレード７１４をプリントヘッド前面に対し
進退可能に支持するブレード移動部材であり、これらは
本体支持板７１６に支持されている。なお、クリーニン
グブレードとしては図示の形態に限られず公知の他の形
態のものも適用できるのは勿論である。

【００４２】また、７１７は吸引回復処理を開始するた
めのレバーであり、キャリッジ７２０と係合するカム７
１８の移動に伴って移動し、クラッチ切り換え等公知の
伝達手段を介して駆動モータ７０１の駆動力が伝達され
て当該移動が制御される。なお、プリントヘッド６１０
に設けられる吐出ヒータ等への信号の付与および上記各
機構の駆動制御を司る制御部は、図示のプリント装置本
体の適宜の部位に設けられる。

【００４３】かかるプリント装置７００は、給送装置に
よってプラテン７０６上に搬送されるプリント媒体Ｐに
対し、プリントヘッド６１０がプリント媒体Ｐのほぼ全
幅にわたって往復移動しつつプリント動作を行うもので
あり、かつプリントヘッド６１０は以下に述べるように
複数の吐出ヒータないし吐出口を有した構成となってい
るので、高精度かつ高速度のプリントを行うことが可能
である。

【００４４】図６は本例に用いるプリントヘッド６１０
の主要部の概略構成例を示す。図６に示すように、Ｓｉ
等の半導体基板（ヒータボード）１００上には、所定の
数の吐出ヒータ６０６と、これら吐出ヒータ６０６にそ
れぞれ電気信号を送る電極配線６０７および後述する駆
動回路や制御用ロジック回路等とが形成され、これら吐
出ヒータ６０６上に所定間隔で液路６０５を形成しかつ
これら液路６０５と連通する共通液室６０４を形成する
ための壁部材６０１が設けられている。そして、壁６０
１上にインクの供給口６０３を有する天板６０２を接合
することでプリントヘッド本体が構成される。すなわ
ち、壁部材６０１、基板１００および天板６０２で囲ま
れた部分が液路６０５となり、インクは供給口６０３お
よび共通液室６０４を介して液路６０５に供給される。
また、電極配線６０７を通して吐出ヒータ６０６に吐出
信号を印加し吐出ヒータ６０６上にバブルを発生させる
ことで液路前方の吐出口６００より液が吐出される。ま
た、基板１０１上には温度センサ（不図示）が作り込ま
れており、その出力によりプリントヘッドの温度をモニ
タすることが可能である。

【００４５】なお、図５のプリント装置では、図６に示
したプリントヘッド本体とこれに供給すべきインクを収
納したインクタンク部とを一体として本体に着脱可能な
カートリッジ形態のプリントヘッド６１０を用いてお
り、このプリントヘッドの主要部に以下に述べる諸例の
構成が適用可能であるが、両者は別体であってもよく、
またカートリッジ形態のものでなくてもよい。

【００４６】図７は図６のヒータボードの電気的構成を
示すブロック図である。駆動回路は所定数（図では６４
個）の熱エネルギ発生素子６０６の群（吐出ヒータＲ１
〜Ｒ６４）とともに一体に基板（ヒータボード）上に設
けられている。

【００４７】図において、１１３は吐出ヒータ駆動電源
（ＶＨ）ラインに吐出ヒータＲ１〜Ｒ６４とともに接続
される駆動手段としての電力供給制御用のトランジスタ
アレイであり、吐出ヒータＲ１〜Ｒ６４の導通をオン／
オフする。

【００４８】６４個の吐出ヒータは、８×８の論理マト
リクスに分割され、吐出ヒータ８個毎のブロックが同時
に選択されるように配線されている。また、各ブロック
において８個の吐出ヒータはさらに奇数番目のものと偶
数番目のものとに分割駆動される。すなわち、ブロック
は８つタイミングに分けられて選択され、同時に選択さ
れる吐出ヒータ数は８個であり、その８個の吐出ヒータ
が２つのタイミングに分割されて駆動される。

【００４９】デコーダ１１９はブロック選択のタイミン
グを規定する信号を発生するもので、ＢＬＫ０〜ＢＬＫ
２の３本の入力信号（３ビット並列信号）に応じ、８個
のタイミング信号を順次出力し、その出力は電力制御用
トランジスタに接続される各アンドゲート１１４の１つ
の入力端に適切に供給される。ＯＤＤおよびＥＶＥＮは
各ブロックの奇数番目のビットおよび偶数番目のビット
を選択する信号であり、それぞれに対応したアンドゲー
ト２３の１つの入力端に供給される。

【００５０】一方、６４個の吐出ヒータに対応した６４
個のプリントデータＤＡＴＡは、クロック信号ＤＣＬＫ
に同期してデータ整列手段としてのシフトレジスタ１１
６に入力され、ラッチ信号ＬＡＴに応じてラッチ回路１
１５にラッチされる。そして当該ラッチされたデータは
アンドゲート２３の１つの入力端に送られる。また、Ｈ
ＥＡＴは吐出ヒータの駆動（通電）時間を規定するため
のイネーブル信号であり、これもアンドゲート１１４の
１つの入力端に供給される。

【００５１】１１１は本例の特徴をなす制御信号発生手
段としてのブロック信号発生部であり、外部から供給さ
れるラッチ信号ＬＡＴおよびクロック信号ＤＣＬＫの２
本の信号のみを取り込み、ブロック選択信号ＢＬＫ０〜
ＢＬＫ２をデコーダ１１９に供給する。すなわち、本例
ではブロック選択信号を外部から供給されるのではな
く、ヒータボード上に一体に作り込まれたブロック信号
発生部１１１により内部で作成しているのである。

【００５２】図８はブロック信号発生部の内部の回路構
成例を示す。ここで、４１は計数手段としてのｎビット
カウンタであり、クロック信号ＤＣＬＫがｎ回入力され
るとカウントアップ信号ＣＯＵＮＴ ＵＰを１パルス出
力する。４２および４３はＤ型のフリップフロップ、４
４は３ビットカウンタである。これらのカウンタ等は小
型のチップを用いることができ、ヒータボード上に実装
してもその寸法を著しく増大することはない。

【００５３】図９はブロック信号発生部１１１の動作を
説明するためのタイミングチャートである。まず、クロ
ック信号ＤＣＬＫは、画像転送用のほかブロック信号発
生用にも用いられるのでかなり多数発生するが、画像信
号は発生したクロック信号ＤＣＬＫの最後の６４クロッ
ク分に同期させて送った部分（図ではＤ６４〜Ｄ１）の
みが有効となる。

【００５４】クロック信号ＤＣＬＫがｎビット送られる
毎にカウントアップ信号のパルスが発生し、これをＤ型
フリップフロップ４２および４３のクロックとして入力
し、前者の反転出力および後者の出力をそれぞれ奇数ビ
ット選択信号ＯＤＤおよび偶数ビット選択信号ＥＶＥＮ
として用いる。次に偶数ビット選択信号ＥＶＥＮの立ち
下がりクロックで３ビットカウンタ４４をカウントアッ
プさせて行くことにより、このカウンタの３ビット出力
をそれぞれブロック選択信号ＢＬＫ０、ＢＬＫ１および
ＢＬＫ２の３出力として用いることができる。

【００５５】図１０はブロック信号発生部の内部の他の
回路構成例を示す。ここで、６１は上記カウンタ４１と
同様のｎビットカウンタであり、クロック信号ＤＣＬＫ
がｎ回入力されるとカウントアップ信号ＣＯＵＮＴ Ｕ
Ｐを１パルス出力する。６２は当該カウントアップのパ
ルス信号を受けてｍビットのパラレル出力を行うカウン
タであり、当該出力は記憶手段としてのメモリ６３のア
ドレスＡ１〜Ａｍと接続される。メモリ６３としてはパ
ラレルに指定されるアドレスに対し５種のデータを割り
付けたものであればよい。すなわち、入力アドレスがア
ップすることにより、奇数ビット選択信号ＯＤＤ、偶数
ビット選択信号ＥＶＥＮ、ブロック選択信号ＢＬＫ０、
ＢＬＫ１およびＢＬＫ２の出力がそれぞれなされるよう
にアドレスとデータとの割り付けを行っておけばよい。
この例においてもカウンタは小型のチップを用いること
ができ、またメモリとしても極めて小容量のもので足り
るので、ヒータボード上に実装してもその寸法を著しく
増大することはない。

【００５６】以上の例によれば、クロック信号ＤＣＬＫ
をもとに駆動する吐出ヒータの選択信号である５種の信
号ＯＤＤ、ＥＶＥＮ、ＢＬＫ０、ＢＬＫ１およびＢＬＫ
２を作成する手段として、ブロック信号発生部をヒータ
ボード上に実装したことにより、図１の従来例では９本
を要していたプリンタ本体との接続信号線を４本に減ら
すことができた。そのため、接続パッド数も減少し、プ
リントヘッドの小型化、ケーブルの細線化、ひいてはこ
れらによる低廉化を達成することができるのみならず、
接点数が少なくなる分接触不良などが生じる確率も少な
くなり、信頼性が向上する。さらにプリンタ本体で作成
する信号数が少なくなるので、本体側の低廉化も達成で
きる。

【００５７】（第２例）図１１は本発明の他の実施形態
によるヒータボードの電気的構成を示すブロック図であ
り、かかるヒータボードも図６に示したプリントヘッド
本体に適用可能なものである。

【００５８】ここで、１０１は図３の従来例ではコンタ
クトパッドを介して外部（プリンタ本体の制御部）から
供給されていたブロックイネーブル信号であり、本例で
は当該コンタクトパッドを有さず本例の特徴であるイネ
ーブル信号発生部１０３により生成される。ヒートイネ
ーブル信号１０２についても同様に、外部からの信号を
受容するコンタクトパッドを有さず、本例の特徴である
制御信号発生手段をなすイネーブル信号発生部１０３に
より生成される。

【００５９】１０４はメモリであり、ヒートイネーブル
信号１０２を生成する際に要する諸データとして、立ち
上がりデータ、立ち下がりデータや、時分割時点すなわ
ちブロックイネーブル信号１０１の変化点を決定するた
めのデータ等が記憶されている。このメモリには基板１
００を製造する際にアルミニウム配線等によりマスク化
されたデータを用いてもよいし、メモリとしてヒューズ
ＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性のメモリを用いても
よい。さらには、プリント動作、プリント条件、ヘッド
の状態等に応じて例えばプリント動作中にデータを変更
できるようにすることを所望する場合にはＲＡＭを用い
てもよく、あるいは簡単にデータを保存するラッチ回路
を用いてもよい。この場合、データの書き込みにシフト
レジスタ４０４を兼用するようにすれば、当該データ書
き込み用の信号ラインを別途追加しなくても足りる。

【００６０】さらに本例が図３の従来例と異なるのは、
クロック信号ＣＬＫ、ラッチクロック信号ＬＴＣＬＫお
よびリセット信号ＲＥＳＥＴの各パッド１０７、１０６
および１０５がイネーブル信号発生部１０３にも接続さ
れていることである。上記以外の部分については図３の
従来例と同様であるが、当該従来例と比較すれば本例で
はヒートイネーブル入力用パッド４０８およびブロック
イネーブル入力用パッド４１３（１）〜４１３（ｎ）が
省略されており、電気接続数を削減できることがわか
る。

【００６１】図１２はイネーブル信号発生部１０３の回
路構成例、図１３はその動作タイミングをそれぞれ示
す。すなわち図１２は、画像データを転送するためのク
ロックを主に活用することにより、電気接続数を削減し
つつプリントヘッドのヒータボード上でブロックイネー
ブル信号およびヒートイネーブル信号を生成する構成の
詳細例を示す図であって、ここではヒートイネーブル信
号を生成するための第１のカウンタ１３１とブロックイ
ネーブル信号を生成するための第２のカウンタ１３２と
の少なくとも２つのカウンタを用いている。

【００６２】第１のカウンタ１３１は画像データ転送用
クロックＣＬＫをそのままカウンタ用クロックとして取
り込んでいる。ここで、画像転送用クロックＣＬＫがイ
ネーブル信号生成用として用いるに十分な分解能を持た
ない場合には前段に逓倍器（１３３）を介挿してもよい
し、逆に分解能が十分で周期を長くしたい場合には分周
器（１３１）を介挿してもよい。

【００６３】このカウンタ１３１は図１１のメモリ１０
４に記憶されている時分割時点データにカウント値が到
達すると、あるいはラッチクロックＬＴＣＬＫまたはリ
セット信号ＲＥＳＥＴが入力されるとカウント値がリセ
ットされ、再びカウント動作を開始する。すなわちカウ
ンタ１３１は１時分割単位で動作しており、このカウン
ト値と前述したメモリ１０４の記憶する立ち上がり・立
ち下がりデータとの比較によりＴ型フリップフロップ１
３７を介してヒートイネーブル信号が生成される。なお
図１２において、１３４および１３５は、それぞれ、立
ち上がりデータおよび立ち下がりデータとカウンタ１３
１のカウント値とを比較するコンパレータ、１３６は時
分割時点データ（時分割ブロック間データ）とカウンタ
１３１のカウント値とを比較するコンパレータである。

【００６４】次に、第２のカウンタ１３２は時分割時点
データとカウンタ１３１のカウント値とが一致した際に
コンパレータ１３６が発生する信号をカウンタ用クロッ
クとして取り込み、ラッチクロックＬＴＣＬＫまたはリ
セット信号ＲＥＳＥＴが入力されるまでカウント動作を
行う。そしてこの第２のカウンタ１３２の出力をデコー
ダ１３８によりデコードすることで、従来は外部から供
給されていたブロックイネーブル信号をヒータボード上
で生成することができる。

【００６５】なお図１３は、図３の従来例と同様に発熱
体（吐出ヒータ）総数を３２素子、ブロック数を８とし
た場合の本例の駆動タイミングであって、同図において
実際にプリント装置本体より供給される制御用信号は画
像データのほか転送用クロックＣＬＫおよびラッチクロ
ックＬＴＣＬＫのみであるが（リセット信号は省略）、
同図においてはプリントヘッド本体の基板内部で生成さ
れた第１のカウンタ１３１の出力、ヒートイネーブル信
号、第２のカウンタ１３２の出力およびブロックイネー
ブル信号も示してある。

【００６６】以上のように、本例によれば、画像データ
を転送するためのクロックを主に活用することによりプ
リントヘッドのヒータボード上でブロックイネーブル信
号およびヒートイネーブル信号を生成することができる
ことから、従来必要であったプリント装置本体とプリン
トヘッドとの間のヒートイネーブル信号用およびブロッ
クイネーブル信号入力用の個別信号ライン、並びにヒー
タボード上の接続パッドを省略することができ、電気接
続数を削減してプリント装置本体をより小型化すること
ができる。

【００６７】また、上記構成はヒータボードを製造する
工程で同時に作り込むことができるうえ、近年の半導体
製造プロセスにおける微細化技術の進歩からチップサイ
ズの増大を殆ど伴わずに実施できるものである。すなわ
ちヒータボード寸法の増大やコストアップを殆ど伴うこ
となく電気接続数の削減が可能となる。

【００６８】以上、実施形態の第１例および第２例につ
いて本発明を詳細に説明したが、発熱体（吐出ヒータ）
の数、分割ブロック数、１ブロックに含まれる発熱体の
個数、ブロック駆動ないし発熱体の駆動の態様、ブロッ
ク信号発生部ないしイネーブル信号発生部を含めたヒー
タボード上の回路構成等は各例に示したものに限られな
いのは勿論であり、画像データの転送クロックを用いて
発熱体群をいくつかのブロックに分けて分割駆動するた
めの制御信号を、プリント装置本体の制御部ではなくプ
リントヘッド側において生成する手段を有した構成であ
れば本発明の範囲に含まれるものである。

【００６９】また、かかる手段はプリントヘッドのヒー
タボード上に設けることがコストおよび寸法等の点から
好ましいが、プリントヘッド内に別途ＩＣ等で構成して
もプリント装置本体制御部との電気接続数が削減でき
る。また、プリントヘッドと別体とし、これをキャリッ
ジ等に取り付けてプリントヘッド装着時に両者の接続が
なされるようにする構成を採っても、プリントヘッド側
の接続パッド数は削減できなくてもプリント装置本体制
御部の負担軽減および接続信号ラインの細線化は達成す
ることができる。

【００７０】（その他）なお、本発明は、複数のプリン
ト素子をいくつかのグループに分けて分割駆動を行うこ
とが可能なものであれば上述のようなインクジェット方
式に限らず種々の方式（熱転写方式その他）に適用でき
る。

【００７１】また、インクジェット記録（プリント）装
置としては電気機械変換方式その他の種々のものがある
が、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギと
して熱エネルギを発生する手段（例えば電気熱変換体や
レーザ光等）を備え、前記熱エネルギによりインクの状
態変化を生起させ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。かかる方式によれ
ば記録の高密度化，高精細化が達成できるからである。

【００７２】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。この方式は所謂オンデマンド型，
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核沸騰を越える急
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一対一で対応した液体（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。

【００７３】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
の組合せ構成（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４５５８３３３号明細書，米国特許第４４
５９６００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の圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００７４】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
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。

【００７５】加えて、上例のようなシルアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
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
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【００７６】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、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、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００７７】また、搭載されるインクの色数について
も、例えば単色のインクに対応して濃度の異なるものが
設けられるものの他、記録色を異にする複数のインクの
少なくとも一部の色に対応して濃度の異なるものが複数
種類（色事に種類数を変えてもよい）設けられるもので
あってもよい。

【００７８】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体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、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃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を用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、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よい。いずれにしても熱エネルギの
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
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
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。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０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又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。

【００７９】さらに加えて、本発明インクジェット記録
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用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プリント装置本体制御部とプリントヘッド側との接続信
号線を削減でき、特に発熱体群を分割駆動するための制
御信号を生成する手段をプリントヘッドないしヒータボ
ードに実装した場合には接続パッド数も減らすことがで
きる。従ってプリントヘッドの小型化、ケーブルの細線
化、ひいてはこれらによる低廉化を達成することができ
るのみならず、接点数が少なくなる分接触不良などが生
じる確率も少なくなり、信頼性が向上する。さらにプリ
ンタ本体で作成する信号数が少なくなるので、本体側の
低廉化も達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリントヘッドに適用されるプリント素子およ
びその駆動回路の電気的構成の従来例を示すブロック図
である。

【図２】図１の各部信号のタイミングチャートである。

【図３】プリントヘッドに適用されるプリント素子およ
びその駆動回路の電気的構成の他の従来例を示すブロッ
ク図である。

【図４】図３の主要部の信号のタイミングチャートであ
る。

【図５】本発明を適用可能なプリント装置として、イン
クジェットプリント装置の概略構成例を示す斜視図であ
る。

【図６】図５のプリント装置に適用されるプリントヘッ
ド主要部の概略構成例を示す斜視図である。

【図７】図６のプリントヘッドに適用されるプリント素
子およびその駆動回路の電気的構成例を示すブロック図
である。

【図８】図７におけるブロック信号発生部の構成例を示
すブロック図である。

【図９】図７の各部信号のタイミングチャートである。

【図１０】図７におけるブロック信号発生部の他の構成
例を示すブロック図である。

【図１１】図６のプリントヘッドに適用されるプリント
素子およびその駆動回路の他の構成例を示すブロック図
である。

【図１２】図１１におけるイネーブル信号発生部の構成
例を示すブロック図である。

【図１３】図１１の各部信号のタイミングチャートであ
る。

【符号の説明】

２１，６０６ 発熱体（吐出ヒータ） ２２，１１３ トランジスタアレイ ２４，１１９ デコーダ ２５，１１５，４０３ ラッチ回路 ２６，１１６，４０４ シフトレジスタ ４１，４４，６１，６２ カウンタ ４２，４３ Ｄ型フリップフロップ ６３ メモリ １００ 基板（ヒータボード） １０１ ブロックイネーブル信号 １０２，ＨＥＡＴ ヒートイネーブル信号 １０３ イネーブル信号発生部 １０４ メモリ １０５〜１０８，４０５〜４１４，４１６ 信号接続パ
ッド １３１，１３２ カウンタ １３７ Ｔ型フリップフロップ １３８ デコーダ ６００ 吐出口 ６０５ 液路 ６１０ プリントヘッド ７２０ キャリッジ ＣＬＫ、ＤＣＬＫ 画像データ転送用クロック信号 ＬＡＴ，ＬＴＣＬＫ ラッチ信号 Ｐ プリント媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 正彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 斉藤 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 尾崎 照夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF99 AG12 AG69 AG70 AG83 AH15 AK02 AK10 AK15 AM03 AM19 AN01 AN05 AQ02 BA03 BA13

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のプリント素子を具備し、該複数の
   プリント素子が所定の駆動単位に分けて時分割駆動され
   るように構成されたプリントヘッドであって、プリント
   に係るデータを転送するためにプリント装置から供給さ
   れるクロックを用いて前記時分割駆動のタイミングを規
   定する制御信号を生成する手段を具備したことを特徴と
   するプリントヘッド。
2. 【請求項２】 前記複数のプリント素子は複数のブロッ
   クに分割されてブロック毎に時分割駆動されるととも
   に、当該ブロックに含まれるプリント素子についても所
   定の時分割駆動が行われるように配線され、前記制御手
   段は前記ブロック毎の時分割駆動および前記ブロック内
   での時分割駆動を行うためのタイミングを定める制御信
   号を前記クロックを用いて生成することを特徴とする請
   求項１に記載のプリントヘッド。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記クロックを計数し
   所定値に達する毎に信号を出力する計数手段を含み当該
   信号から前記制御信号を生成する論理回路を有すること
   を特徴とする請求項１または２に記載のプリントヘッ
   ド。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記制御信号に対応し
   たデータを記憶する記憶手段と、前記クロックの計数に
   応じて前記記憶手段のアドレスを指定することにより前
   記記憶手段から前記制御信号を出力させる手段とを有す
   ることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント
   ヘッド。
5. 【請求項５】 前記制御手段はさらに、前記プリント素
   子の駆動時間を規定するための制御信号を前記クロック
   を用いて生成することを特徴とする請求項１または２に
   記載のプリントヘッド。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記時分割駆動を規定
   するための時間データを記憶した記憶手段と、前記クロ
   ック信号を計数し前記時間データに基づく単位で動作す
   る第１の計数手段と、該第１の計数手段の動作単位毎に
   計数値を歩進する第２の計数手段とを有し、これら計数
   手段の出力に基づいて前記駆動時間規定用制御信号およ
   び前記時分割駆動タイミング規定用制御信号を生成する
   ことを特徴とする請求項５に記載のプリントヘッド。
7. 【請求項７】 前記第２の計数手段は前記複数のプリン
   ト素子のすべてが駆動される１周期毎にリセットされる
   ことを特徴とする請求項６に記載のプリントヘッド。
8. 【請求項８】 前記記憶手段は前記駆動時間規定用制御
   信号の立ち上がりおよび立ち下がりを規定するためのデ
   ータをさらに記憶し、当該データと前記第１計数手段の
   計数値とから前記駆動時間規定用制御信号を生成するこ
   とを特徴とする請求項６または７に記載のプリントヘッ
   ド。
9. 【請求項９】 前記第２の計数手段の出力を用いて前記
   時分割の周期毎に前記駆動時間規定用制御信号を生成す
   ることにより前記プリント素子の駆動単位の選択を行う
   ことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の
   プリントヘッド。
10. 【請求項１０】 前記プリントヘッドはプリント媒体に
    対しインクを吐出することによりプリントを行うインク
    ジェットヘッドの形態を有することを特徴とする請求項
    １ないし９のいずれかに記載のプリントヘッド。
11. 【請求項１１】 前記プリントヘッドは、インクを吐出
    するために利用されるエネルギとしてインクに膜沸騰を
    生じさせる熱エネルギを発生する発熱素子を前記プリン
    ト素子として有することを特徴とする請求項１０に記載
    のプリントヘッド。
12. 【請求項１２】 前記プリントヘッドは、複数の前記発
    熱素子と、該複数の発熱素子を駆動するための駆動手段
    と、前記複数の発熱素子の位置に応じて画像データを整
    列させるデータ整列手段とが一体に形成された基板を有
    することを特徴とする請求項１１に記載のプリントヘッ
    ド。
13. 【請求項１３】 前記基板に、請求項１ないし９のいず
    れかに記載の制御手段をさらに一体に形成したことを特
    徴とする請求項１２に記載のプリントヘッド。
14. 【請求項１４】 インクを吐出するために利用されるエ
    ネルギとしてインクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを
    発生する発熱素子を複数有するインクジェットプリント
    ヘッド用基板であって、前記複数の発熱素子と、該複数
    の発熱素子を駆動するための駆動手段と、前記複数の発
    熱素子の位置に応じて画像データを整列させるデータ整
    列手段と、請求項１ないし９のいずれかに記載の制御手
    段を一体に形成してなることを特徴とするインクジェッ
    トプリントヘッド用基板。
15. 【請求項１５】 複数のプリント素子を具備したプリン
    トヘッドを用い、前記複数のプリント素子を所定の駆動
    単位に分けて時分割駆動することにより画像の形成を行
    うプリント装置において、時分割駆動のタイミングを定
    める制御信号を前記クロックを用いて生成する手段を前
    記プリントヘッド側に設けたことを特徴とするプリント
    装置。
16. 【請求項１６】 前記プリントヘッドとして請求項１な
    いし１３のいずれかに記載のプリントヘッドを用いるこ
    とを特徴とする請求項１５に記載のプリント装置。