JP2004058582A - インクジェット記録ヘッド用基板、これを用いたインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの上昇や不具合を招来することなく、高速化に柔軟に対応することのできるインクジェットヘッド用基板を実現すること。
【解決手段】複数のヒータを備え、該ヒータは発生する熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット記録ヘッド用の基板であって、前記ヒータを駆動するための駆動回路と、シリアルに入力される前記ヒータを駆動するための画像データを保持し、所定数となると前記駆動回路にデータを供給するデータ転送回路と、を備え、前記データ転送回路は複数設けられており、各データ転送回路がシリアルに接続される形態と、それぞれ独立とされる形態のいずれかを選択する選択パターン部を有する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱抵抗体が発生する熱エネルギーを利用してインクに気泡を生じさせ、この気泡の成長、収縮によりインクを吐出させて記録を行なうインクジェット記録装置、インクジェット記録ヘッド、これに用いられる基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録ヘッドとして種々の方式により吐出インク滴を形成するものが知られており、インクジェット記録装置はこの吐出インク滴を記録紙などの被記録媒体に付着させることによって記録が行なわれる。なかでも、吐出インク滴形成のためのエネルギーとして熱を利用するインクジェット記録ヘッドは、高密度のマルチノズル化を比較的容易に実現でき、高解像度、高画質で、また、高速な記録を可能とするものである。
【０００３】
この種の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の一つとして、熱エネルギーを発生するヒータが形成された面の略垂直情報にインク滴を吐出する、いわゆるサイドシューター型のインクジェット記録ヘッドが知られている。このタイプのインクジェット記録ヘッドでは、一般に吐出に伴うインク供給は上記ヒータが設けられた基板の裏側から、基板を貫通するインク供給口を介して行なわれる。
【０００４】
図６は、インクジェット記録ヘッドの外観を示す斜視図である。
【０００５】
基板８０５を貫通するインク供給口８０３を挟んだ両側の基板８０５上に、千鳥状に配置された複数のヒータ８０２が設けられている。また、これらの各ヒータ８０２のそれぞれに対応してインクを吐出するためのインク吐出口８０１やインク流路８０４を形成するための部材が基板８０５上に形成されている。
【０００６】
図７は、ヒータ８０２を駆動するために基板８０５上に設けられる回路部品の配置状態を示す上面図である。
【０００７】
複数のヒータ８０２を記録データに応じて選択的に駆動する駆動回路１０７と、データ転送回路Ａ１０１およびデータ転送回路Ｂ１０２、そして、データ転送回路に入力されたデータを一時的に保持する保持回路Ａ１０８と、保持回路Ｂ１０９とを備えている。基板８０５の端部には複数の外部接続端子１０５が設けられ、その中の２つは外部から供給される画像データをデータ転送回路Ａ１０１およびデータ転送回路Ｂ１０２にそれぞれ供給するデータＡ端子１０４およびデータＢ端子１０３とされている。ヒータ８０２はインク供給口１０８を挟んで左右独立に設けられており、各ヒータ８０２を駆動するために個別に設けられた駆動回路１０７、データ転送回路Ａ１０１、データ転送回路Ｂ１０２、保持回路Ａ１０８、保持回路Ｂ１０９、データＡ端子１０４およびデータＢ端子１０３も左右独立に設けられている。
【０００８】
近年、インクジェット記録装置は、高速化、低コスト化が求められている。
【０００９】
高速化においては、記録を行なうためのデータの転送速度が支配的な要因であり、高速化の要求に応える技術として、データ転送のための入力端子を複数設けて高速記録に対応させることが提案されている。図７に示した例はこのような構成とされている例であり、データＡ端子１０４から入力された記録用のデータは、シフトレジスタにより構成されるデータ転送回路Ａ１０１に入力され、保持回路Ａ１０９に保持され、インク供給口１０６の片側、本例では図面右側の駆動回路１０７にデータを供給し、所定のヒータ８０２が発熱してインクが吐出されて記録が行なわれる。同様のことがデータＢ端子１０３およびデータ転送回路Ｂ１０２、保持回路Ｂ１０９を用いて行なわれ、図面左側のヒータ８０２による記録が同時に行なわれる。
【００１０】
低コスト化の要求に応える技術としてはモノクロ記録の基板とカラー記録の基板の共通化を部分的に図ることによりコストを低減させるような低減がなされている。
【００１１】
また、特許第３１６９９３２号には、サーマルヘッド駆動用集積回路において、前後二段に分かれたシフトレジスタの間にスイッチ手段を介在させ、両シフトレジスタの接続と分離を選択可能とし、高速印字が必要な場合には、前後二段のシフトレジスタを分離し、分離した２つのシフトレジスタの両方に同時にデータ信号を入力することとし、高速印字が必要でない場合には前後二段のシフトレジスタを内部的に接続し、寄生容量などによるデータ転送速度の低下を防止する提案がなされている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の技術のうち、シフトレジスタを二段としてスイッチ手段を設ける場合にはスイッチ手段の回路エリアが必要となり、基板が大型化してしまうという問題点がある。
【００１３】
また、データ転送回路の入力端子を複数として高速記録に対応させる場合には、高速記録に対応することはできるものの、それほどのデータ転送速度を必要としない記録装置にとっては、接続箇所が増えることによってコストが上昇してしまうという問題点がある。
【００１４】
上記の各問題点について、これらのスイッチ手段や、外部からの信号供給は基板外部で行なうこととすることも有効ではあるが、ノイズの影響を受けることや配線容量による遅延などの不具合が生じることが懸念される。
【００１５】
本発明は上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、コストの上昇や不具合を招来することなく、高速化に柔軟に対応することのできるインクジェットヘッド用基板を実現することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェット記録ヘッド用基板は、複数のヒータを備え、該ヒータは発生する熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット記録ヘッド用の基板であって、
前記ヒータを駆動するための駆動回路と、
前記ヒータを駆動するための画像データが入力されるデータ転送回路と、入力されたデータを保持する保持回路とを備え、
前記データ転送回路は複数設けられており、
各データ転送回路がシリアルに接続される形態と、それぞれ独立とされる形態のいずれかを選択する選択パターン部を有することを特徴とする。
【００１７】
この場合、選択パターン部の接続は、ヒータにつながる電極層を用いることとしてもよい。
【００１８】
また、基板識別マークが形成される層を有し、選択パターン部の接続は、基板識別マークを形成する層を用いることとしてもよい。
【００１９】
また、前記データ転送回路の中の画像転送方向は折り返されていることとしてもよい。
【００２０】
本発明のインクジェット記録ヘッドは、上記のいずれかのインクジェット記録ヘッド用基板を用いた。
【００２１】
本発明のインクジェット記録装置は、上記のインクジェット記録ヘッドを用いた。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明によるインクジェット記録ヘッド用基板の構成を示す上面図、図２はその層構成を示す断面図である。
【００２４】
複数のヒータ２０５を記録データに応じて選択的に駆動する駆動回路２０６と、データ転送回路Ａ２０１およびデータ転送回路Ｂ２０２、保持回路Ａ２０８および保持回路Ｂ２０９とを備えている。基板の端部には複数の外部接続端子２０４が設けられ、その中の２つは外部から供給される画像データをデータ転送回路Ａ２０１およびデータ転送回路Ｂ２０２にそれぞれ供給するデータ端子とされている。ヒータ２０５はインク供給口２０７を挟んで左右独立に設けられており、各ヒータ２０５を駆動するために個別に設けられた駆動回路２０６、シフトレジスタで構成されるデータ転送回路Ａ２０１、データ転送回路Ｂ２０２、ラッチ回路で構成される保持回路Ａ２０８、保持回路Ａ２０９、データ端子も左右独立に設けられている。
本実施例が図７に示した例と異なる点は、データ転送回路Ａ２０１、データ転送回路Ｂ２０２が接続可能に構成されている点である。
【００２５】
図１において、データ転送回路Ａ２０１、データ転送回路Ｂ２０２のデータの転送方向は、外部接続端子２０４が設けられる基板端部から基板中心部に設けられたヒータ２０５の方向に進み、ある位置で折り返され、ヒータ２０５から基板端部側に進む構成とされている。データ転送回路Ａ２０１の入力端子は外部接続端子２０４と接続され、データ転送回路Ｂ２０２の入力端子は、外部接続端子２０４と接続するか、データ転送回路Ａ２０１の出力端子と接続するかを同じ層を形成する複数のマスクパターンを使用するマスクオプションで選択できる選択パターン２０３が形成されている。
【００２６】
図１（ｂ）には、データ転送回路Ａ２０１とデータ転送回路Ｂ２０２がシリアルに接続された状態が示され、図１（ａ）にはデータ転送回路Ａ２０１とデータ転送回路Ｂ２０２が切り離され、ヒータ２０５が独立に駆動される高速記録に適した状態が示されている。
【００２７】
図１（ｂ）に示されるようにインク供給口２０７の左右データ転送回路Ａ２０１とデータ転送回路Ｂ２０２が直列に接続された場合には、データ端子から入力された記録用のデータは、シフトレジスタにより構成されるデータ転送回路Ａ２０１およびデータ転送回路Ｂ２０２に入力され、次に入力されたデータは保持回路Ａ２０８および保持回路Ａ２０９に保持される。インク供給口１０６の両側の各駆動回路２０６がこのデータを受け取り、所定のヒータ２０５が発熱してインクが吐出されて記録が行なわれる。
【００２８】
図１（ａ）に示されるようにインク供給口２０７の左右データ転送回路Ａ２０１とデータ転送回路Ｂ２０２が独立とされた場合には、データから入力された記録用のデータは、データ転送回路Ａ２０１に入力され、次に入力されたデータは保持回路Ａ２０８に保持され、インク供給口２０７の片側、本実施例では図面右側の駆動回路２０６にデータを供給し、所定のヒータ２０５が発熱してインクが吐出されて記録が行なわれる。同様のことがデータ転送回路Ｂ２０１を用いて行なわれ、図面左側のヒータ２０５による記録が同時に行なわれる。
【００２９】
転送されるデータは記録データ以外にも各ヒータを時分割に駆動するためのブロック選択信号を画像データの前や後ろにつけてデータであってもよい。
【００３０】
本実施例において、マスクオプションによる選択は、基板を識別するマーク２１０やヒータを形成する層で行なわれることを特徴としている。これにより、新たにマスクを増やすことなく製品スペックにあったデータ転送回路とすることが可能となる。そして、図１（ｂ）に示されるようにインク供給口２０７の左右データ転送回路Ａ２０１とデータ転送回路Ｂ２０２を直列に接続した場合でも、左右のシフトレジスタ間の距離を短くすることができ、局所的な遅延が発生しないものとなっている。
【００３１】
また、図１（ａ）に示されるようにインク供給口２０７の左右データ転送回路Ａ２０１とデータ転送回路Ｂ２０２を独立に使用する際には、選択パターンが外部接続端子２０４の近傍にあることから、左右のシフトレジスタの転送速度に差がなく、均一にデータを転送することが可能となる。
【００３２】
次に、本実施例の層構成について図２を参照して説明する。
【００３３】
図２に示す断面図において、１１はＳｉ基板、１２は酸化膜からなる蓄熱層、１３がヒータを形成する発熱抵抗体層、１４が発熱抵抗体につながるアルミなどからなる電極層、１５，１７は保護膜層、１８は耐キャビテーション層を表す。
【００３４】
ここで、データ転送速度を変更する場合というのは、、インクジェット記録装置が変更となる時であり、その際には、ヒータサイズや基板に形成する基板識別マークまたは識別番号、または識別名称を変更する必要がある。そこで、本実施例ではシフトレジスタの接続切換えパターンをヒータを形成するアルミ電極層１４もしくは基板の識別記号を形成するパターンで形成することにより、工程を増やすことなくインクジェット記録装置に応じたデータ転送回路接続とすることができた。
【００３５】
したがって、基板の大型化やコストアップを招来することなく、データ転送回路の入力と外部接続端子の間に選択パターンを配置することで、高速データ転送に対応した際にも左右のデータ転送回路の転送速度の差が出ないものとなっている。
【００３６】
なお、以上説明した実施例においては、データ転送回路は２つ設けられるものとして説明したが、ヒータを分割駆動することとして、さらに多く設け、マスクオプションにより、これらを独立とするか、または、シリアルに接続するかを選択できるものとしてもよい。
【００３７】
図３は、図１および図２に示したインクジェット記録ヘッド用基板を用いて作製されたインクジェット記録ヘッドの模式図である。
【００３８】
図１および図２に示したインクジェット記録ヘッド用基板である素子基体５２上には、電流が流れることで熱を発生し、その熱によって発生する気泡によって吐出口５３からインクを吐出するための電気熱変換素子（ヒータ）４１が複数列状に配されている。この電気熱変換素子のそれぞれには、配線電極５４が設けられており、配線電極５４の一端側は前述したスイッチング素子４２に電気的に接続されている。電気熱変換体４１に対向する位置に設けられた吐出口５８へインクを供給するための流路５５がそれぞれの吐出□５３に対応して設けられている。これらの吐出口５３および流路５５を構成する壁が溝付き部材５６に設けられており、これらの溝付き部材５６を前述の素子基板５２に接続することで流路６５と複数の流路にインクを供給するための共通液室５７が設けられている。
【００３９】
図４は図１および図２に示したインクジェット記録ヘッド用基板である素子基板５２を組み込んだインクジェットヘッドの構造を示すもので、枠体５８に素子基体５２が組み込まれている。この素子基体５２上には図３に示した吐出口６３や流路５５を構成する部材５６が取り付けられている。そして、装置側からの電気信号を受け取るためのコンタクトトパッド５９が設けられており、フレキシブルプリント配線基板６０を介して素子基体６２に、装置本体の制御器から各種駆動信号となる電気信号が供給される。
【００４０】
図５は本発明のインクジェットヘッドが適用されるインクジェット記録装置ＩＪＲＡの概観図である。
【００４１】
駆動モータ５０１ａの正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５０１１、５００９を介して回転するリードスクリュー５００５には螺旋溝５００４が設けられている。この螺旋溝５００４に対して係合するキャリッジＨＣはピン（不図示）を有し、矢印ａ、ｂ方向に往復移動される。５００２は紙押え板であり、キャリッジ移動方向にわたって紙を記録媒体搬送手段であるプラテン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の回転方向切換等を行うためのホームポジション検知手段である。５Ｏ１６は記録ヘッド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手段でキャップ内開口５０２３を介して記録ヘッドの吸引回復を行う。５０１７はクリーニングプレードで、５０１９はこのクリーニングプレード５０１７を前後方向に移動可能にする部材であり、本体支持板５Ｏ１８にこれらは支持されている。クリーニングプレード５０１７は、この形態でなく周知のクリーニングフレードが本例に適用できることはいうまでもない。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換等の公知の伝達手段で移動制仰される。
【００４２】
尚。本装置には画像信号や駆動制御信号などを素子基体５２に供給するための電気回賂からなる制御器（不図示）を有している。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００４４】
配線層を変更するだけで、シリアルデータが複数入力可能な高速記録装置に対応した基板、もしくは、単一のシリアルデータのみが入力されるコスト重視の記録装置に対応した基板とすることができ、コストアップを抑えながら、記録装置に対応した基板とすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるインクジェット記録ヘッド用基板の構成を示す上面図である。
【図２】図１に示したインクジェット記録ヘッド用基板の層構成を示す断面図である。
【図３】図１および図２に示したインクジェット記録ヘッド用基板を用いて作製されたインクジェット記録ヘッドの模式図である。
【図４】図１および図２に示したインクジェット記録ヘッド用基板である素子基板５２を組み込んだインクジェットヘッドの構造を示す図である。
【図５】本発明のインクジェットヘッドが適用されるインクジェット記録装置ＩＪＲＡの概観図である。
【図６】従来のインクジェット記録ヘッドの外観を示す斜視図である。
【図７】図６に示したヒータ８０２を駆動するために基板８０５上に設けられる回路部品の配置状態を示す上面図である。
【符号の説明】
２０１　　データ転送回路Ａ
２０２　　データ転送回路Ｂ
２０３　　選択パターン
２０４　　外部接続端子
２０５　　ヒータ
２０６　　駆動回路
２０７　　インク供給口
２０８　　保持回路Ａ
２０９　　保持回路Ｂ
２１０　　識別マーク

Claims (6)

1. 複数のヒータを備え、該ヒータは発生する熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット記録ヘッド用の基板であって、
   前記ヒータを駆動するための駆動回路と、
   前記ヒータを駆動するための画像データが入力されるデータ転送回路と、入力されたデータを保持する保持回路とを備え、
   前記データ転送回路は複数設けられており、
   各データ転送回路がシリアルに接続される形態と、それぞれ独立とされる形態のいずれかを選択する選択パターン部を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板。
2. 請求項１記載のインクジェット記録ヘッド用基板において、
   選択パターン部の接続は、ヒータにつながる電極層を用いることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板。
3. 請求項１記載のインクジェット記録ヘッド用基板において、
   基板識別マークが形成される層を有し、選択パターン部の接続は、基板識別マークを形成する層を用いることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板。
4. 請求項１記載のインクジェット記録ヘッド用基板において、
   前記データ転送回路の中の画像転送方向は折り返されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板。
5. 前記選択パターンによる選択が成された請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド用基板を用いたインクジェット記録ヘッド。
6. 請求項５記載のインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置。

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