JP2002370357A - 記録ヘッド基板、記録ヘッド、記録ヘッドカートリッジ及びその記録装置 - Google Patents

記録ヘッド基板、記録ヘッド、記録ヘッドカートリッジ及びその記録装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロジック電源の低電圧化に伴うデータ信号と
クロック信号との間の遅延時間量の差を縮小させて誤動
作を無くす。 【解決手段】 クロック信号（ＣＬＫ）に同期してデー
タ信号（ＤＡＴＡ）を入力する記録ヘッド基板であっ
て、クロック信号及びデータ信号を入力する入力端子１
０５と、入力端子１０５から入力されたクロック信号に
同期してデータ信号を入力して保持するレジスタ１０４
と、入力端子１０５とレジスタ１０４との間に設けら
れ、クロック信号又はデータ信号の少なくとも一方の遅
延時間を調整するための遅延量調整部９１０とを有す
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、クロック信号に同
期してデータ信号を取り込む記録ヘッド基板、記録ヘッ
ド、記録ヘッドカートリッジ及びその記録装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来技術】従来のクロック信号に同期してデータ信号
を取り込むインクジェット記録ヘッドのレイアウト及び
その回路構成を図１及び図２に示す。
【０００３】図１では、記録ヘッド基板（ヒータボー
ド）１００は、電気−熱変換体であるヒータ１０１、そ
れを駆動する駆動用トランジスタを含むドライバ１０
２、記録データをラッチするラッチ１０３、記録データ
をシリアルで入力して保持するシフトレジスタ１０４，
及び各種信号を入力するための入力端子であるパッド(P
AD)部１０５を備えている。
【０００４】図２は、図１のヒータボード１００の回路
構成を示す回路図で、図１と共通する部分は同じ記号で
示している。
【０００５】図３は、図２に示す回路を駆動するＣＬＫ
信号およびＤＡＴＡ信号がヒータボード１００に入力さ
れる時点の入力波形と、これらＣＬＫ信号及びＤＡＴＡ
信号がシフトレジスタ１０４に入力される時のＡ点とＢ
点における入力波形との関係を説明する図である。
【０００６】ここではＣＬＫ信号がロウレベルからハイ
レベルに、またハイレベルからロウレベルに遷移する２
つの状態によって、ＤＡＴＡ信号がシフトレジスタ１０
４に取り込まれるものとする。このとき、この記録ヘッ
ドを搭載している記録装置本体からのＤＡＴＡ信号は、
所望のヒータ（発熱素子）をオン又はオフするためのハ
イレベル又はロウレベルの信号であり、このＤＡＴＡ信
号はパッド(PAD)部１０５より入力されてシュミット回
路１０６を通り、その出力に接続されるバッファ回路１
０７を介してシフトレジスタ１０４に入力される。また
ＣＬＫ信号も同様に、入力パッド１０５よりシュミット
回路１０６を通り、その出力に接続されるバッファ回路
１０７を介してシフトレジスタ１０４に入力される。こ
のシフトレジスタ１０４は、ＣＬＫ信号のロウレベルか
らハイレベルと、ハイレベルからロウレベルへの両方の
遷移に同期してＤＡＴＡ信号を取り込む。
【０００７】ここで従来の記録ヘッドのように、シフト
レジスタ１０４の数が１個の場合には、ＣＬＫ信号とＤ
ＡＴＡ信号のパッドからシフトレジスタ１０４の入力に
至るまでのロジックゲートの数が等しくなり、また各ゲ
ートが駆動する負荷がＣＬＫ信号とＤＡＴＡ信号で等し
いため、ＣＬＫ信号とＤＡＴＡ信号における、パッド１
０５からＡ点及びＢ点までの遅延量は等しくなってい
る。そのため、パッド１０５でのＣＬＫ信号とＤＡＴＡ
信号の時間的な相対関係が、シフトレジスタ１０４の入
力部でも等しくなる。ここで誤動作なくＤＡＴＡ信号を
確実にシフトレジスタ１０４に取り込むには、ＣＬＫ信
号の遷移の時間的前後でＤＡＴＡ信号のレベルが一定で
あることが必要である。即ち、ＣＬＫ信号に対してＤＡ
ＴＡ信号が一定である時間、つまりセットアップタイム
及びホールドタイムが、シフトレジスタ１０４の入力部
で等しくなるようにして誤動作に対するマージンを有
し、高速にデータを転送することが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】近年、カラー画像の記
録品位の高精細化が求められており、例えば図４に示す
ように、１つのヒータ基板に複数色の画像の記録に対応
した発熱素子（ヒータ）が搭載されるようになってい
る。また記録の高速化と高精細化に対応するため、各ヒ
ータは多値データにより駆動され、同一のヒータにおけ
る吐出周波数も上昇し、それにより記録ヘッドへの単位
時間当りのデータ転送量が増大することになる。このよ
うなデータ量の増加に対応するため、転送するデータを
分割し、それら分割した複数のデータ群を１つのクロッ
ク信号に同期させて同時に転送することもなされてお
り、この場合には記録ヘッドに搭載するシフトレジスタ
の数もそのデータ群の数に合せて複数必要となる。
【０００９】このように複数のシフトレジスタを搭載し
た記録ヘッドにおいて、クロック信号に同期したＤＡＴ
Ａ信号を複数のシフトレジスタで同時に取り込むには、
それらシフトレジスタの数に対応した数のＣＬＫ信号と
ＤＡＴＡ信号を入力する必要がある。しかし、それら全
ての信号を入力するための複数のパッド、及びそれに対
応して入力回路を記録ヘッド基板に設けると、それらに
必要なレイアウト面積が増大してチップサイズが増大す
る。またこのような基板は、シリコンウェハ上に形成さ
れるため、チップサイズの増大は、１枚のウェハからと
れるチップの数を減らすことになり、コストアップの要
因となる。
【００１０】そこで、このようなチップサイズの増大を
防ぐために、ヒータ基板に入力される信号線の本数を少
なくする必要がある。そのため複数のシフトレジスタに
対する共通の同期信号であるＣＬＫ信号を共通化するこ
とで、ＣＬＫ信号の入力パッドを、例えば図５のように
１つにすることができる。この場合、ＣＬＫ信号のバッ
ファ５００の出力には複数のシフトレジスタ４０１〜４
０６が接続されるのに対し、各ＤＡＴＡ信号の各バッフ
ァ５０１の出力にはそれぞれ１つのシフトレジスタだけ
が接続される。ここで、バッファ５００と５０１の電流
駆動能力が等しい場合、各シフトレジスタの入力におい
て、ＣＬＫ信号とＤＡＴＡ信号の間で遅延量に差を生じ
ることになる。即ち、ＣＬＫ信号の方がＤＡＴＡ信号よ
りも遅れることになる。ここで従来のように、電源電圧
が５［Ｖ］のときは、バッファ５００の電流駆動能力が
十分に取れるため信号の遅延量が少なく、各シフトレジ
スタにおけるＣＬＫ信号とＤＡＴＡ信号の遅延量の差も
小さかった。
【００１１】ところで、従来のプリンタのインターフェ
ースとしてパラレルインターフェースが一般的に用いら
れてきた。その場合、プリンタ本体のロジック用の電源
として５Ｖを用いており、ヘッド内のインクジェット記
録ヘッド用基板においてもロジック電源としてその５Ｖ
を用いていた。またプリンタ内部回路のＩＣにおいて一
部のＩＣが５Ｖの電源を必要としていたこともロジック
電圧を５Ｖとして発展してきたインクジェット記録ヘッ
ド用基板の特長の背景である。
【００１２】しかしながら、近年においてＩＣの設計ル
ールの微細化技術の向上と新しいインターフェースの採
用等も加わり、プリンタ本体のロジック電源として５Ｖ
を用意することは、コスト面、サイズ面において不利な
状況となってきた。そこでプリンター本体のロジック電
源電圧の主流として最近は３．３Ｖを採用しようとする
動きがある。しかしながら、これまで実績のあるヘッド
用基板のロジック電源電圧を５Ｖから３．３Ｖに低下さ
せた場合にいくつかの課題が発生することが確認され
た。この課題について以下に図を用いて説明する。
【００１３】その課題のひとつであるインクジェット記
録ヘッド内基板の画像データ転送能力の低下について説
明する。
【００１４】図１８は、インクジェット記録ヘッド用基
板内の構成例である。図中、１００３は、外部から信号
を受け取るパッドであり、このパッド１００３は、ロジ
ック電源電圧を受け取るＶDD端子１００６、ヒータ駆動
電源電圧を受け取るＶＨ端子１００８、グランドにつな
がるＧＷＤＨ端子１００５、ＣＳＳ端子１００７等を有
している。また、画像データをシリアルで受け取りパラ
レル出力するシフトレジスタ等のロジック回路１００
２、ヒータを駆動するためのドライバ１００１、ヒータ
１００４等が一つのシリコン基板上に構成されている。
【００１５】６２０ビットのヒータが形成されている場
合について図１９にさらに詳しく記載した。ここでは、
６２０ビットのヒータを最大同時に４０ビット駆動し、
これを１６回繰り返すことで６２０ビット全てのヒータ
を駆動する（１周期分）構成となっている。図２０にそ
のタイミングを記述した。ここで一定の高速記録を行う
場合に必要な駆動周波数１５ＫＨz（既存の製品でも使
用）で６２０ビットを全て駆動する時にどの程度のスピ
ードで画像データを送ることが必要かを説明する。
【００１６】１５ＫＨzは６６．６７μｓの周期とな
る。この時間内に４０ビットの画像データ転送を１６時
分割（ブロック）分行わなくてはならない。これを計算
すると画像データの転送速度は少なくとも１２ＭＨｚ以
上は必要となる。この速度は、一般的なＣＰＵ等から考
えると大きな値ではないが、インクジェット記録ヘッド
の場合、稼動するキャリッジと本体を長いフレキシブル
基板等でつないでいるとともに、プリンタの小型化から
キャリッジを小型化しなくてはならないニーズもあり、
１２ＭＨzという数字は決して小さい値ではなかった。
【００１７】このような状況のもと、ロジック電源電圧
を５Ｖから３．３Ｖに低下させた場合の転送能力の低下
について図２１を用いて説明する。
【００１８】図２１の(ａ)には、ロジック信号（電源）
の電圧と画像データ転送可能である最大のＣＬＫ周波数
について記述した。
【００１９】図にあるようにロジック信号（電源）電圧
の低下に伴い、ＣＬＫ周波数が落ちていく傾向がある。
これは、画像データ転送を行うためのＣＬＫ等の入力回
路部、シフトレジスタ部に用いているＭＯＳトランジス
タの駆動能力がＣＭＯＳのゲート電圧としてそのまま利
用されるロジック電源電圧の低下により同時に下がりこ
とにより低下することによる。図によれば、ゲート電圧
の低下により駆動能力（ドレイン電流Iｄ）が低下する
ことがわかる。
【００２０】更に、インクジェット記録ヘッド基板にお
いては、基板上においてヒータを駆動することにより、
温度面でもスピードを満足することが必要である。これ
はインクをヒータによって吐出するインクジェット記録
ヘッド用基板に特徴的に求められる能力である。図２１
の（ｂ）に基板の温度とＣＬＫ最大周波数の関係を示し
た。ここでは３．３Ｖ化した場合の能力の低下とそれだ
けでなく、温度が高くなるにつれて、更に能力が低下す
る傾向があることを示している。
【００２１】以上より、これまで５Ｖでは１２ＭＨｚの
ＣＬＫ周波数において問題がなかったが、３．３Ｖ化に
よって能力をアップしなければならないことがわかる。
【００２２】次に低電圧化によりヘッド基板内でＣＬＫ
とＤＡＴＡ信号の遅延差が大きくなりデータ転送能力が
低下する要因について説明する。
【００２３】電源電圧の低電圧化により、ロジック回路
を構成するＭＯＳトランジスタを駆動するゲート電圧も
低下する。ここで、ＭＯＳトランジスタのゲート電圧を
パラメータとした時のドレイン電流（Ｉd）のドレイン
−ソース間の電圧（Ｖds）依存性を図６に示す。図６か
ら明らかなように、ゲート電圧が５［Ｖ］から３．３
［Ｖ］に低下すると、電流の駆動能力が１／２以下にな
ってしまう。
【００２４】またＣＭＯＳのインバータがＭＯＳトラン
ジスタのゲートを駆動する場合、図７に示すように、等
価的に駆動するゲートの容量分の負荷がインバータの出
力に付与されるといえる。いまＭＯＳのオン抵抗をＲＭ
ＯＳ、等価的な負荷容量をＣgateとすると、インバータ
の入力が変化して出力が反転するまでの時定数は、Ｃga
te×ＲＭＯＳとなる。ここで負荷が変わらず、低電圧化
によりＲＭＯＳの値が２倍以上になると、その時定数も
２倍以上になる。
【００２５】ここで、１個のシフトレジスタのＣＬＫ信
号の入力、及びＤＡＴＡ信号の入力の容量をそれぞれ等
しいＣＬとし、バッファの駆動時のオン抵抗をＲBUFと
し、シフトレジスタの数をｎとすると、バッファの入力
に信号が入力されてからシフトレジスタの入力までの遅
延量は、ＤＡＴＡ信号では、（ＣＬ×ＲBUF）に比例
し、ＣＬＫ信号では（ｎ×ＣＬ×ＲBUF）に比例するこ
とになる。そしてＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号の遅延量が
ｎ倍であり、さらに低電圧化によりバッファの駆動時の
オン抵抗値が２倍になることで、遅延量の差が従来の２
倍以上になり、この遅延量は無視できないものとなって
いる。
【００２６】このようにして、各シフトレジスタの入力
において、ＤＡＴＡ信号に対してＣＬＫ信号が遅延する
場合の信号波形を図８示す。図８では、入力パッドでの
入力信号波形を上段に示し、シフトレジスタに入力され
る時点での信号波形を下段に示す。上段に示す入力パッ
ドでのＣＬＫ信号に対するＤＡＴＡ信号のマージンであ
るセットアップタイム及びホールドタイムがほぼ均等で
あったものが、シフトレジスタの入力部では、ＣＬＫ信
号の遅延量がＤＡＴＡ信号の遅延量に比べて大きいた
め、ＣＬＫ信号が遷移するタイミングからＤＡＴＡ信号
が変化するまでの時間差（ホールドタイム）８０１のマ
ージンが減少している。
【００２７】このようにして、各シフトレジスタの入力
時点でのセットアップタイム又はホールドタイムのマー
ジンが少なくなることで、シフトレジスタへのＤＡＴＡ
信号の確実な取り込みが困難になり、これが誤動作の要
因となる。またＣＬＫ信号の周波数を上げた、高速での
データ転送が困難になる。
【００２８】また、これまでシフトレレジスタが複数搭
載された記録ヘッド基板の場合で述べてきたが、記録ヘ
ッドの多ビット化やチップの縮小に伴って、チップ内部
でのＤＡＴＡ信号やＣＬＫ信号の引き回しが長くなって
いる。それによりＣＬＫ信号及びＤＡＴＡ信号の配線に
寄生する容量や抵抗値が増加し、ＤＡＴＡ信号とＣＬＫ
信号の配線の寄生成分の大きさが異なってきている。こ
の場合には、ＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号に接続されるシ
フトレジスタの数が例え等しくても、バッファの出力配
線に寄生する容量や抵抗の大きさがＤＡＴＡ信号とＣＬ
Ｋ信号とで異なると、前述の場合と同様に、電源電圧の
低電圧化によりシフトレジスタの入力におけるＤＡＴＡ
信号とＣＬＫ信号の遅延量の差が大きくなり、それが誤
動作の要因となり、また高速データ転送の妨げとなって
いた。
【００２９】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、ロジック電源の低電圧化に伴うデータ信号とクロッ
ク信号との間の遅延時間量の差を縮小し、製造コストを
上昇させずにデータ転送の高速化に対応させた記録ヘッ
ド基板、記録ヘッド、記録ヘッドカートリッジ及びその
記録装置を提供することを目的とする。
【００３０】
【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基板は以下のような構成を備え
る。即ち、クロック信号に同期してデータ信号を入力す
る記録ヘッド基板であって、クロック信号及びデータ信
号を入力する入力端子と、前記入力端子から入力された
クロック信号に同期して前記データ信号を入力して保持
するレジスタと、前記入力端子と前記レジスタとの間に
設けられ、前記クロック信号又はデータ信号の少なくと
も一方の遅延時間を調整するための遅延量調整手段と、
を有することを特徴とする。
【００３１】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を備える。即ち、クロック信号
及びデータ信号を入力する入力端子と、前記入力端子か
ら入力されたクロック信号に同期して前記データ信号を
入力して保持するレジスタと、前記入力端子と前記レジ
スタとの間に設けられ、前記クロック信号又はデータ信
号の少なくとも一方の遅延時間を調整するための遅延量
調整手段とを有する記録ヘッド基板を有することを特徴
とする。
【００３２】上記目的を達成するために本発明の記録ヘ
ッドカートリッジは以下のような構成を備える。即ち、
クロック信号及びデータ信号を入力する入力端子と、前
記入力端子から入力されたクロック信号に同期して前記
データ信号を入力して保持するレジスタと、前記入力端
子と前記レジスタとの間に設けられ、前記クロック信号
又はデータ信号の少なくとも一方の遅延時間を調整する
ための遅延量調整手段とを有する記録ヘッド基板と、前
記記録ヘッドに供給されるインクを保持するインク保持
手段と、を有することを特徴とする。
【００３３】上記目的を達成するために本発明の記録装
置は以下のような構成を備える。即ち、クロック信号及
びデータ信号を入力する入力端子と、前記入力端子から
入力されたクロック信号に同期して前記データ信号を入
力して保持するレジスタと、前記入力端子と前記レジス
タとの間に設けられ、前記クロック信号又はデータ信号
の少なくとも一方の遅延時間を調整するための遅延量調
整手段とを有する記録ヘッド基板を有する記録ヘッド、
又はクロック信号及びデータ信号を入力する入力端子
と、前記入力端子から入力されたクロック信号に同期し
て前記データ信号を入力して保持するレジスタと、前記
入力端子と前記レジスタとの間に設けられ、前記クロッ
ク信号又はデータ信号の少なくとも一方の遅延時間を調
整するための遅延量調整手段とを有する記録ヘッド基板
と、前記記録ヘッドに供給されるインクを保持するイン
ク保持手段とを有する記録ヘッドカートリッジを備え
る。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３５】［実施の形態１］図９は、本発明の実施の
形態に係る記録ヘッド基板の構成を示すブロック図で、
前述の図２に示す部分と共通する部分は同じ番号で示し
ている。
【００３６】ここでは、記録ヘッド基板９０１〜９０６
のそれぞれは図１に示す記録ヘッド基板と同じ回路構成
を有し、これら６枚の基板９０１〜９０６を用いて、記
録が行われるものとする。
【００３７】図において、１０１は電気熱変換体である
発熱素子（ヒータ）、１０２は記録データに応じて各発
熱素子を駆動するドライバ、１０３は記録データをラッ
チするラッチ回路、９０２はＣＬＫ信号に同期してシリ
アルに入力されるＤＡＴＡ信号を記憶・保持するシフト
レジスタであり、これらはシリコン等を基材とする半導
体基板上に成膜工程等の半導体製造工程を用いて作り込
まれ一体形成されている。る。基板９０２〜９０６のそ
れぞれは、９０１と同じ構成であるためのその詳細は略
している。なお、以下の実施の形態で用ている「基板
上」とはシリコン等の基材を用いた基板の上だけを指し
示す用語としてではなく、その基板の表面近傍の基板内
部をも指し示す用語として用いている。
【００３８】このような基板の上には各記録素子に対応
してインク吐出口やこのインク吐出口に連通した流路を
形成する部材（不図示）が設けられており、これにより
記録ヘッドを構成している。そして、この記録素子上に
供給されるインクを記録素子の駆動によって加熱するこ
とで膜沸騰による気泡を発生させインクを吐出口から吐
出する構成となっている。
【００３９】１０５は入力パッド部、１０６はヒステリ
シス回路、１０７はバッファである。また９１０は、本
実施の形態１に係る特徴部分である遅延調整部で、ＣＬ
Ｋ信号に対して各ＤＡＴＡ信号を所定時間遅延させるこ
とにより、図８の８０１で示すようなクロック信号ＣＬ
Ｋの遅れに対して、ＤＡＴＡ信号を遅らせることにより
マージンを補償している。
【００４０】またＨＥ信号はヒートエネーブル信号で、
各発熱素子への通電時間を規定している。このＨＥ信号
がハイレベルの間、ＡＮＤ回路の入力がエネーブルにな
ってラッチ回路１０３からの記録データに応じてドライ
バ１０２により、それぞれ対応する発熱素子に電流が流
れる。ＬＴ信号はラッチ信号で、シフトレジスタ１０４
に格納されているデータをラッチ回路にラッチするため
の信号である。これらＨＥ信号及びＬＴ信号は共に、記
録ヘッド基板９０１〜９０６のそれぞれに入力されてい
る。
【００４１】このように本実施の形態１によれば、ＣＬ
Ｋ信号とＤＡＴＡ信号の遅れ量をほぼ同じにすることに
より、図８に示すようなマージンがなくなることによる
不具合を解消している。
【００４２】尚、この実施の形態１では、ＣＬＫ信号に
対してＤＡＴＡ信号を遅らせる場合で説明したが本発明
はこれに限定されるものでなく、ＣＬＫ信号の駆動能力
を高めたり、又はそのＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号の両方
に遅延調整部に相当する部分を設けて、結果的に、各シ
フトレジスタの入力におけるＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号
の遅延量を等しくするようにしてもよい。
【００４３】［実施の形態２］図１０は、本発明の実施
の形態２に係る記録ヘッド基板におけるＤＡＴＡ信号と
ＣＬＫ信号の配線を説明する回路図で、前述の図９と共
通する部分は同じ記号で示し、それらの説明を省略す
る。
【００４４】ここでは、遅延調整部９１０の一例とし
て、各ＤＡＴＡ信号のバッファ１０７の出力に容量（コ
ンデンサ）を接続した例を示している。この接続された
各コンデンサの容量をＣＬ、各シフトレジスタ１１０の
ＤＡＴＡ入力端子及びＣＬＫ入力端子における入力容量
をそれぞれＣＤＡＴＡおよびＣＣＬＫとする。また、Ｄ
ＡＴＡ信号及びＣＬＫ信号のバッファ１０７の駆動時の
オン抵抗をそれぞれＲＤＡＴＡ、ＲＣＬＫとし、ＣＬＫ
信号に共通して接続されるシフトレジスタ１１０の数を
ｎとする。このときのＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号の遅延
量をそれぞれＴＤＡＴＡ，ＴＣＬＫとすると、 ＴＤＡＴＡ ≒ ＲＤＡＴＡ×（ＣＤＡＴＡ＋ＣＬ） ＴＣＬＫ ≒ ｎ×ＲＣＬＫ×ＣＣＬＫ となる。ここでＣＬを、 ＣＬ＝ （ｎ×ＲＣＬＫ×ＣＣＬＫ）／ＲＤＡＴＡ−Ｃ
ＤＡＴＡ と設定することで、ＴＤＡＴＡ＝ＴＣＬＫとなり、各シ
フトレジスタ１１０の入力端子でのＤＡＴＡ信号及びＣ
ＬＫ信号の遅延差を無くすことができる。
【００４５】［実施の形態３］図１１は、本発明の実施
の形態３に係る記録ヘッド基板におけるＤＡＴＡ信号と
ＣＬＫ信号の配線を説明する回路図で、前述の図９、図
１０と共通する部分は同じ記号で示し、それらの説明を
省略する。
【００４６】ここでは、遅延調整部９１０の一例とし
て、各ＤＡＴＡ信号のバッファ１０７の出力に抵抗９１
２が接続された例を示している。この接続された各抵抗
９１２の抵抗値をＲＬとして、このときのＤＡＴＡ信号
及びＣＬＫ信号の遅延量をそれぞれＴＤＡＴＡ、ＴＣＬ
Ｋとすると、 ＴＤＡＴＡ ≒ （ＲＤＡＴＡ＋ＲＬ）×ＣＤＡＴＡ ＴＣＬＫ ≒ ｎ×ＲＣＬＫ×ＣＣＬＫ となる。ここで抵抗値ＲＬを、 ＲＬ＝ （ｎ×ＲＣＬＫ×ＣＣＬＫ）／ＣＤＡＴＡ−Ｒ
ＤＡＴＡ と設定することで、ＴＤＡＴＡ＝ＴＣＬＫとなり、各シ
フトレジスタ１１０の入力におけるＤＡＴＡ信号とＣＬ
Ｋ信号の遅延差を無くすことができる。
【００４７】［実施の形態４］図１２は、本発明の実施
の形態４に係る記録ヘッド基板におけるＤＡＴＡ信号と
ＣＬＫ信号の配線を説明する回路図で、前述の図９、図
１０と共通する部分は同じ記号で示し、それらの説明を
省略する。
【００４８】ここでは、遅延調整部９１０の一例とし
て、各ＤＡＴＡ信号のバッファ１０７の出力にインバー
タ９１３が接続された例を示している。この接続された
各インバータ９１３の入力容量をＣＬとする。この場
合、前述の実施の形態２と等しくなり、各インバータの
入力容量ＣＬを、 ＣＬ＝ （ｎ×ＲＣＬＫ×ＣＣＬＫ）／ＲＤＡＴＡ−Ｃ
ＤＡＴＡ となるようにインバータのサイズを設定することによ
り、各シフトレジスタの入力でのＤＡＴＡ信号およびＣ
ＬＫ信号の遅延差を無くすことができる。
【００４９】［実施の形態５］図１３は、本発明の実施
の形態５に係る記録ヘッド基板におけるＤＡＴＡ信号と
ＣＬＫ信号の配線を説明する回路図で、前述の図９、図
１０と共通する部分は同じ記号で示し、それらの説明を
省略する。
【００５０】ここでは、遅延調整部の一例として、各シ
フトレジスタのＤＡＴＡ端子及びＣＬＫ端子における入
力容量をそれぞれＣＤＡＴＡ及びＣＣＬＫとする。ま
た、ＤＡＴＡ信号及びＣＬＫ信号のバッファ９１４，９
１５の駆動時のオン抵抗をそれぞれＲＤＡＴＡ、ＲＣＬ
Ｋとし、このＣＬＫ信号に共通に接続されるシフトレジ
スタ１１０の数をｎとする。このときの各レジスタの入
力における遅延量をそれぞれＴＤＡＴＡ，ＴＣＬＫとす
ると、 ＴＤＡＴＡ ≒ ＲＤＡＴＡ×ＣＤＡＴＡ ＴＣＬＫ ≒ ｎ×ＲＣＬＫ×ＣＣＬＫ となる。ここで、 ＲＤＡＴＡ×ＣＤＡＴＡ＝ｎ×ＲＣＬＫ×ＣＣＬＫ を満たすように、ＤＡＴＡ信号又はＣＬＫ信号のバッフ
ァ９１４，９１５を設定することで、各シフトレジスタ
の入力でのＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号の遅延差を無くす
ことができる。
【００５１】［実施の形態６］図１４は、本発明の実施
の形態６に係る記録ヘッド基板におけるＤＡＴＡ信号と
ＣＬＫ信号の配線を説明する回路図で、前述の図９及び
図１０と共通する部分は同じ記号で示し、それらの説明
を省略する。
【００５２】ここでは、遅延調整部であるバッファ９１
６ＣＬＫ信号にのみ設け、ＤＡＴＡ信号は、従来通りバ
ッファ１０７を通して出力されている。
【００５３】ここでは、バッファ９１６により、クロッ
クＣＬＫ信号の電流駆動能力を、ＤＡＴＡ信号のバッフ
ァ１０７の電流駆動能力に対して大きくしている。
【００５４】このようにしてＣＬＫ信号の電流駆動能力
を高めて、ＤＡＴＡ信号に対するＣＬＫ信号の遅れを補
償しながら、シフトレジスタ１１０への確実なデータ転
送を、より確かなものにしている。
【００５５】以上説明したように上述した実施の形態に
よれば、記録ヘッドを構成しているヘッド基板内でのデ
ータ信号とクロック信号の遅延差を少なくして、クロッ
ク信号に同期したデータ信号の取り込みをより確実なも
のとし、低消費電力で、かつより高速にシフトレジスタ
にデータを取り込むことが可能となる。
【００５６】次に、このような記録ヘッド（インクジェ
ットヘッド）を備えたインクジェットプリンタを例に挙
げて、本実施の形態に係るインクジェット記録装置につ
いて説明する。
【００５７】尚、本実施の形態において、「記録」
（「プリント」という場合もある）とは、文字、図形等
有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わ
ず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したもの
であるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、
パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も
表すものとする。
【００５８】また、「記録媒体」とは、一般的な記録装
置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック
・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮
革等、インクを受容可能なものも表すものとする。
【００５９】さらに、「インク」（「液体」と言う場合
もある）とは、上記「記録（プリント）」の定義と同様
広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されるこ
とによって、画像、模様、パターン等の形成または記録
媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付
与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され
得る液体を表すものとする。
【００６０】＜装置本体の概略説明＞図１５は、本発明
の代表的な実施の形態に係るインクジェットプリンタＩ
ＪＲＡの構成の概要を示す外観斜視図である。
【００６１】図において、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、上述した記録ヘ
ッド基板を有する記録ヘッド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５０
００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。５０１６は記
録ヘッドＩＪＨの前面をキャップするキャップ部材５０
２２を支持する部材、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５０２０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。
【００６２】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。
【００６３】＜制御構成の説明＞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以下に説明
する。
【００６４】図１６は、図１５に示すインクジェットプ
リンタＩＪＲＡの制御回路の構成を示すブロック図であ
る。制御回路を示す同図において、１７００は記録信号
を入力するインターフェース、１７０１はＭＰＵ、１７
０２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（上記記録信号やヘ
ッドに供給される記録データ等）を保存しておくＤＲＡ
Ｍ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、インターフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡ
Ｍ１７０３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、１７０
９は記録紙搬送のための搬送モータである。１７０５は
記録ヘッドを駆動するヘッドドライバ、１７０６，１７
０７はそれぞれ搬送モータ１７０９、キャリアモータ１
７１０を駆動するためのモータドライバである。
【００６５】上記制御構成の動作を説明すると、インタ
ーフェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１
７０４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１
７０６、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、記録が行われる。
【００６６】ここでは、ＭＰＵ１７０１が実行する制御
プログラムをＲＯＭ１７０２に格納するものとしたが、
ＥＥＰＲＯＭ等の消去／書き込みが可能な記憶媒体を更
に追加して、インクジェットプリンタＩＪＲＡと接続さ
れたホストコンピュータから制御プログラムを変更でき
るように構成することもできる。
【００６７】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。
【００６８】＜インクカートリッジの説明＞図１７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。このインクカ
ートリッジＩＪＣは、図１７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。
【００６９】なお、図１７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
が設けられている。
【００７０】なお、以上の実施の形態において、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。
【００７１】［その他の実施形態］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。
【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。
【００７３】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。
【００７４】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。
【００７５】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号明細書に記載され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。
【００７６】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。
【００７７】加えて、上記の実施の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。
【００７８】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。
【００７９】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。
【００８０】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。
【００８１】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。
【００８２】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。
【００８３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ロ
ジック電源の低電圧化に伴うデータ信号とクロック信号
との間の遅延時間量の差を縮小し、製造コストを上昇さ
せずにデータ転送の高速化に対応させることができると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のクロック信号に同期してデータ信号を取
り込むインクジェット記録ヘッドのレイアウトを示す図
である。
【図２】従来のクロック信号に同期してデータ信号を取
り込むインクジェット記録ヘッドの回路例を示す図であ
る。
【図３】図２に示す回路を駆動するＣＬＫ信号及びＤＡ
ＴＡ信号の関係を説明する図である。
【図４】従来の記録ヘッド基板の構成を説明する図であ
る。
【図５】従来の記録ヘッド基板におけるシフトレジスタ
へのＣＬＫ信号とＤＡＴＡ信号の入力回路を説明する図
である。
【図６】ＭＯＳトランジスタのゲート電圧をパラメータ
とした時のドレイン電流（Ｉd）のドレイン−ソース間
の電圧（Ｖds）依存性を説明する図である。
【図７】ＭＯＳトランジスタのゲートを説明する図であ
る。
【図８】従来の問題点を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る記録ヘッド基板の構
成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る記録ヘッド基板
におけるＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号の配線を説明する回
路図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る記録ヘッド基板
におけるＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号の配線を説明する回
路図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る記録ヘッド基板
におけるＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号の配線を説明する回
路図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係る記録ヘッド基板
におけるＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号の配線を説明する回
路図である。
【図１４】本発明の実施の形態６に係る記録ヘッド基板
におけるＤＡＴＡ信号とＣＬＫ信号の配線を説明する回
路図である。
【図１５】本発明の代表的な実施の形態に係るインクジ
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１６】図１５のインクジェットプリンタの機能構成
を示すブロック図である。
【図１７】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１８】従来のインクジェット記録ヘッド用基板のレ
イアウトを示す図である。
【図１９】インクジェット記録ヘッド用基板のブロック
図である。
【図２０】インクジェット記録ヘッド用基板の駆動タイ
ミング例である。
【図２１】ロジック電源電圧に対する画像転送可能最大
ＣＬＫ周波数を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今仲 良行 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 AF01 AF93 AG83 AK07 AN01 AP82 BA03 BA13

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 クロック信号に同期してデータ信号を入
    力する記録ヘッド基板であって、 クロック信号及びデータ信号を入力する入力端子と、 前記入力端子から入力されたクロック信号に同期して前
    記データ信号を入力して保持するレジスタと、 前記入力端子と前記レジスタとの間に設けられ、前記ク
    ロック信号又はデータ信号の少なくとも一方の遅延時間
    を調整するための遅延量調整手段と、を有することを特
    徴とする記録ヘッド基板。
  2. 【請求項２】 前記レジスタは前記データ信号の数に応
    じて複数個設けられており、前記クロック信号は前記複
    数のレジスタに共通に入力されることを特徴とする請求
    項１に記載の記録ヘッド基板。
  3. 【請求項３】 前記遅延量調整手段は、所定の容量を有
    する容量成分を含むことを特徴とする請求項１又は２に
    記載の記録ヘッド基板。
  4. 【請求項４】 前記遅延量調整手段は、所定の抵抗値を
    有する抵抗成分を含むことを特徴とする請求項１又は２
    に記載の記録ヘッド基板。
  5. 【請求項５】 前記遅延量調整手段は、インバータ回路
    を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の記録ヘ
    ッド基板。
  6. 【請求項６】 前記遅延量調整手段は、前記データ信号
    に対して前記クロック信号の方の電流駆動能力をより高
    めるための回路を含むことを特徴とする請求項１又は２
    に記載の記録ヘッド基板。
  7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
    記録ヘッド基板を有する記録ヘッド。
  8. 【請求項８】 前記記録ヘッドは、前記記録素子を用い
    て、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘ
    ッドであ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】 前記記録素子は、インクを吐出するため
    に必要な熱エネルギーを発生する電気熱変換素子である
    ことを特徴とする請求項８に記載の記録ヘッド。
  10. 【請求項１０】 請求項７乃至９のいずれか１項に記載
    の記録ヘッドと、 前記記録ヘッドに供給されるインクを保持するインク保
    持手段と、を有することを特徴とする記録ヘッドカート
    リッジ。
  11. 【請求項１１】 請求項７乃至９のいずれか１項に記載
    の記録ヘッドを備えることを特徴とする記録装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１０に記載の記録ヘッドカート
    リッジを備えることを特徴とする記録装置。
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