JP2005205770A - 記録ヘッド基板、その記録ヘッド基板を用いた記録ヘッド、及びその記録ヘッドを備えた記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 例えば、ヒータアレイ長を長くしても配線の寄生抵抗や寄生容量の影響を最小にし、高速で良好な記録を達成する記録ヘッド基板、その記録ヘッド基板を用いた記録ヘッド、及びその記録ヘッドを備えた記録装置を提供することである。
【解決手段】 記録ヘッド基板に設けられる論理回路の信号配線において、その配線長が長くその寄生成分が無視できない配線の途中に、論理信号の波形整形のためのバッファ回路を配置することで課題を解決する。
【選択図】 図５

Description

本発明は記録ヘッド基板、その記録ヘッド基板を用いた記録ヘッド、及びその記録ヘッドを備えた記録装置に関し、特に、例えば、インクジェット方式によりインクを吐出して記録を行なうための記録ヘッド基板、その記録ヘッド基板を用いた記録ヘッド、及びその記録ヘッドを備えた記録装置に好ましく用いられるものである。

例えばワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ファクシミリ等に於ける情報出力装置として、所望される文字や画像等の情報を用紙やフィルム等シート状の記録媒体に記録を行うプリンタがある。

プリンタの記録方式としては様々な方式が知られているが、用紙等の記録媒体に非接触記録が可能であり、カラー化が容易であり、静粛性に富む、等の理由でインクジェット方式が近年特に注目されており、又その構成としては所望される記録情報に応じてインクを吐出する記録ヘッドを装着すると共に用紙等の記録媒体の搬送方向と直角な方向に往復走査しながら記録を行なうシリアル記録方式が安価で小型化が容易などの点から一般的に広く用いられている。

特に、インクに接するヒータに数μ秒程度通電することで発生する熱エネルギーにより誘発されるインクの発泡現象をインク液滴の吐出に利用するサーマルインクジェット方式は、高密度に多数のノズルを記録ヘッドに形成することが可能である。そして、多数のノズルを記録ヘッドに形成できることは、記録速度の向上などの点から効果的であるので、特に、注目されている。

このようなサーマルインクジェット方式の記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）は、シリコン単結晶基板などに半導体集積回路プロセスによりインク加熱を行うヒータとその保護膜、及びヒータに電流を流すためのドライバ回路とその制御を行う論理回路などを一体で形成した記録素子基体（以下、ヒータボードという）を用いている。

以下、従来の記録ヘッドのヒータボードに用いられている制御の例を説明する。

図８は従来のヒータボード回路の概略構成の例を示すブロック図である。

図８に示すヒータボード３００は、そのヒータボード上に１２８個の連続したヒータアレイ３０１（図中では１２８ bit Heaterと記載）を有するものである。なお、実際には、このヒータ数は１２８個に限定されるものではなく、また同じヒータ数のヒータアレイを対向して複数列配置するなどの形態をとることもある。

図８において、１２８個のヒータアレイ３０１のヒータ一つ一つを駆動できるように、同数のドライバを含むドライバアレイ３０２（図中では１２８ bit Driverと記載）がヒータ夫々に個別に接続されている。ここで、ヒータは数十〜数百Ω程度の抵抗値を有する薄膜抵抗である。また、ドライバアレイ３０２は、ヒータに数十〜数百ｍＡ程度の電流を流すのに必要な電圧に対する耐圧を有する高耐圧のパワートランジスタをヒータと同数（この例では１２８個）配列することによって構成される。通常、このようなパワートランジスタの耐圧としては、１０数Ｖから数１０Ｖ程度の耐圧が要求される。

さらに、ドライバアレイ３０２には、ドライバのオン／オフを確定するためのＡＮＤゲート３０３が接続されていおり、ＡＮＤゲート３０３の出力が真となったドライバが、対応するヒータをオンするべきものとして選択状態になる。

さて、入力端子３０６はヒータ電流を流す時間を規定する信号（ヒートイネーブル信号）を印加する端子であり、この端子に信号が印加される時間だけ、ＡＮＤゲート３０３により選択されたドライバはオン状態となり、対応するヒータに電流が流れることになる。

図示の例において、ドライバを選択するＡＮＤゲート３０３は２入力のＡＮＤゲートであり、入力の一方には、デコーダ（図中ではDECODERと記載）３０４の出力が接続される。ここで、デコーダ３０４は４ビット入力、１６ビット出力のデコーダで、１６ビット出力のうち任意の１ビットがＡＮＤゲートに接続されている。また、ＡＮＤゲート３０３のもう一方の入力には、１２ビットシフトレジスタ３０５（図中では１２ bit S/Rと記載）の出力（８ビット出力）のうち、任意の１ビットの出力が接続される。

ここで、１２ビットシフトレジスタ３０５の残り４ビット出力は、デコーダ３０４の入力に接続され、この４ビットデータをデコーダ３０４において１６ビット信号にデコードしている。

これらデコーダ３０４の出力（１６ビット）と１２ビットシフトレジスタ３０５のデータ出力（８ビット）のＡＮＤ演算により、１２８個のヒータの中から任意のヒータを選択して駆動する。

なお、１２８個のヒータはデコーダ３０４からの１６ビット出力により、１６個の時分割駆動するように構成されている。ここで、同時駆動ヒータの最大数は、１２ビットシフトレジスタ３０５からの出力データ８ビットが全て真となったときの“８”である。

次に、１２ビットシフトレジスタ３０５にデータを転送する時に印加する信号について述べる。

１２ビットシフトレジスタ３０５には、データ信号の入力端子３０７、データを取り込むタイミングを与えるためのクロック信号の入力端子３０８、転送したデータを一時記憶するタイミングを与えるためのラッチ信号の入力端子３０９が接続され、これら入力端子から３つの信号が与えられている。

まず、記録ヘッドを搭載した記録装置本体から駆動すべきノズルを示すシリアルデータ（ＤＡＴＡ）が入力端子３０７から、入力端子３０８に印加されるクロック信号（ＣＬＫ）に同期して与えられる。ヒータボード内部では、このシリアルデータ（ＤＡＴＡ）をクロック信号（ＣＬＫ）に同期させて１２ビットシフトレジスタ３０５で、転送されたシリアルデータ（ＤＡＴＡ）をパラレルデータに変換する。変換されたパラレルデータは入力端子３０９に印加されるラッチ信号（ＬＡＴＣＨ）に従ってデータを保持・記憶するラッチ回路（不図示）に一時的に保持格納される。

この保持されたデータのうち、シリアルデータの最後４ビット分のデータをデコーダ３０４においてデコードする。このデコードされたデータと、シリアルデータの最初の８ビット分のデータの論理積をＡＮＤゲート３０３で演算することにより、１２８個のヒータ夫々に対応した任意のドライバが選択状態となる。

なお、この例では、上述のように時分割駆動する構成のため、１２８個のヒータのうち同時選択可能なヒータ数は８個に制限される。

以上のように、所望のヒータに対応するドライバのみをオン状態とできるように論理を確定した状態でさらに、記録装置本体からヒータ電流を流す時間を規定する論理信号（ヒートイネーブル信号（ＨＥＮＢ））を入力端子３０６に印加すると、ヒータ電流が信号の印加時間だけ、所望のノズルに対応するヒータにのみ流れることとなる。

なお、各入力端子には、内部回路の駆動を行うための信号の波形整形を行う入力バッファ３１０がパッド近傍に配置されている。
特開平８−１０８５５０号公報

ところで一般的なシリアルプリンタにおいては、配置されたヒータアレイの長さは記録媒体へ記録できる長さと等しくなる。即ち、記録媒体の幅だけ記録ヘッドを移動させながら記録を行った後、記録媒体をその記録ヘッドのヒータアレイの長さ分だけ未記録の記録媒体の方向へ移動してさらに記録ヘッドを移動させながら記録を行い、これらの動作を繰り返す事で記録媒体全体への記録を行うこととなる。なお、場合によっては、記録ヘッドの移動を任意の記録媒体の領域に対して複数回行い（マルチパス記録）、記録品位を向上することも行われている。

こうした方式のプリンタにおいて求められる要求の一つに、記録速度の向上があるが、記録速度向上のためには、ヒータ数を多くするとともに、ヒータアレイ長を長くすることで、一度の記録ヘッドの移動で記録媒体に記録できる記録面積を大きくするということがある。さらに究極的には、ヒータアレイ長を記録媒体の幅と等しくすることで記録ヘッドの移動なしに記録媒体全体への記録を一度に行うことができる記録ヘッド（フルライン記録ヘッド）により、記録速度のさらなる向上が考えられる。

こうしたヒータ数やヒータアレイ長の増加に加え、例えば、インクジェット記録方式の場合、その記録ヘッドのヒータに対応したノズルからインク液滴を吐出する周期を短くすること（インク液滴の吐出周波数を高くすること）で記録速度の向上が達成されうる。ここで、さらなる記録速度向上のためにヒータアレイ（即ち、ノズル列）を長くするためには、ヒータボードの物理的な長さを長くする必要が生じる。

また、ノズル数を増加するためには、それらの制御を行うヒータボード内部の論理回路のゲート数をそれに応じて増加させる必要がある。さらに、インク吐出周波数を高くするためには、論理回路の動作速度を相応に速くする必要もある。

通常、ヒータボードは半導体プロセスを用いた集積回路によりその制御論理回路を形成するため、そのヒータボード自体の長さが長くなると、それに従いヒータボード内部の論理回路などの配線長も長いものとなり、記録ヘッドに用いられるヒータボード固有の課題が生じる。即ち、一般的には回路の微細化によりその動作速度の向上を達成している集積回路技術を適用しても、記録速度の向上を達成する目的から、結果として回路内の配線長の増加を招いてしまう記録ヘッドにおいては、その配線に存在する寄生抵抗や寄生容量の影響が無視できないものとなり、回路の動作速度が低下してしまうという問題がある。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、例えば、ヒータアレイ長を長くしても配線の寄生抵抗や寄生容量の影響を最小にし、高速で良好な記録を達成する記録ヘッド基板、その記録ヘッド基板を用いた記録ヘッド、及びその記録ヘッドを備えた記録装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明の記録ヘッド基板は、以下のような構成からなる。

即ち、複数の記録素子と前記複数の記録素子を駆動する駆動回路と前記駆動回路を制御するための制御回路とが１つのブロックとして構成され、前記ブロックが複数個配置されて構成される記録ヘッド基板であって、前記複数個のブロックの内の１つのブロックに対して信号を入力する入力端子と、前記１つのブロックに前記入力端子により入力された信号を隣接する別のブロックに転送する信号配線と、前記信号配線上に設けられ、前記１つのブロックから前記別のブロックに転送される信号波形を整形するバッファとを有することを特徴とする記録ヘッド基板を備える。

さらに、入力端子から１つのブロックまでの信号配線が引き回しにより長い場合には、前記入力端子と前記１つのブロックとの間の信号配線上に中継バッファをさらに設けることが望ましい。

さて、前記駆動回路はパワートランジスタを含み、前記制御回路は、デコーダとシフトレジスタとＡＮＤ回路とを含むものである。

また、前記入力端子は複数個備えられ、これら複数個の入力端子により、記録データ信号、前記記録データ信号を入力するためのクロック信号、前記記録データ信号をラッチするためのラッチ信号、及び前記駆動回路を駆動するためのヒートイネーブル信号が入力される。

また他の発明によれば、上記構成の記録ヘッド基板を用いる記録ヘッドを備える。

その記録ヘッドは、熱エネルギーを発生する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が望ましい。

また他の発明によれば、上記構成の記録ヘッドによって記録を行う記録装置を備える。

要約すると、本発明は、記録ヘッド基板に設けられる論理回路の信号配線において、その配線長が長くその寄生成分が無視できない配線の途中において、論理信号の波形整形のためのバッファ回路が配置されることがその特徴と言える。

例えば、記録ヘッド基板（ヒータボード）がインクジェット記録ヘッドに用いられる場合、インクを吐出するためのノズル列が長くなるのに対応して記録素子の数が多くなるものであるが、そのヒータボード内部に形成される複数のシフトレジスタに関し、これら複数のシフトレジスタを近接して配置できない場合に、それらシフトレジスタ間のデータ配線に波形整形のためのバッファを配置することで配線による遅延や波形のなまりを抑制する。

これに加えて、シフトレジスタ動作のためのクロック信号や、シフトレジスタにより転送されたデータ信号を保持するためのラッチ回路へデータを格納するためのラッチ信号についても、必要に応じて同様のバッファによる波形整形を配線の中途にて行うためにバッファを配置する。

またさらに、ヒータ電流を流す時間を規定する論理信号（ヒートイネーブル信号）について、ノズル列の一端と他端での配線遅延によるヒータ電流が流れる時間の差異ないしパルス幅の変化を減少させる目的で、その信号配線の中途において同様なバッファを配置する。これは、ヒータに流れる電流のタイミングがノズル列位置による差異が小さくすることにもつながる。

従って本発明によれば、バッファを記録ヘッド基板の信号配線上に配置して信号の波形整形を行なうので、例えば、記録速度向上のために記録素子の数を増加し、記録幅を長くしたような構成においても配線の寄生抵抗や寄生容量の影響が最小になり、配線での遅延などによる記録速度の低下を抑制し、高速で良好な記録が可能となるという効果がある。

以下添付図面を参照して本発明の好適な実施例について詳細に説明する。

なお、この明細書において、「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。

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。

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。

またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口ないしこれに連通する液路およびインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。

以下に用いる「素子基体」とは、シリコン半導体からなる単なる基体を指し示すものではなく、各素子や配線等が設けられた基体を示すものである。なお、素子基体の形状は、板形状であっても良い。

さらに、「素子基体上」とは、単に素子基体の上を指し示すだけでなく、素子基体の表面、表面近傍の素子基体内部側をも示すものである。また、本発明でいう「作り込み」とは、別体の各素子を単に基体上に配置することを指し示している言葉ではなく、各素子を半導体回路の製造工程等によって素子基体上に一体的に形成、製造することを示すものである。

＜インクジェット記録装置の説明（図１）＞
図１は本発明の代表的な実施形態であるインクジェット記録装置１の構成の概要を示す外観斜視図である。

図１に示すように、インクジェット記録装置（以下、記録装置という）は、インクジェット方式に従ってインクを吐出して記録を行なう記録ヘッド３を搭載したキャリッジ２にキャリッジモータＭ１によって発生する駆動力を伝達機構４より伝え、キャリッジ２を矢印Ａ方向に往復移動させるとともに、例えば、記録紙などの記録媒体Ｐを給紙機構５を介して給紙し、記録位置まで搬送し、その記録位置において記録ヘッド３から記録媒体Ｐにインクを吐出することで記録を行なう。

また、記録ヘッド３の状態を良好に維持するためにキャリッジ２を回復装置１０の位置まで移動させ、間欠的に記録ヘッド３の吐出回復処理を行う。

記録装置１のキャリッジ２には記録ヘッド３を搭載するのみならず、記録ヘッド３に供給するインクを貯留するインクカートリッジ６を装着する。インクカートリッジ６はキャリッジ２に対して着脱自在になっている。

図１に示した記録装置１はカラー記録が可能でり、そのためにキャリッジ２にはマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクを夫々、収容した４つのインクカートリッジを搭載している。これら４つのインクカートリッジは夫々独立に着脱可能である。

さて、キャリッジ２と記録ヘッド３とは、両部材の接合面が適正に接触されて所要の電気的接続を達成維持できるようになっている。記録ヘッド３は、記録信号に応じてエネルギーを印加することにより、複数の吐出口からインクを選択的に吐出して記録する。特に、この実施形態の記録ヘッド３は、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方式を採用しており、記録信号に応じて対応する電気熱変換体にパルス電圧を印加することによって対応する吐出口からインクを吐出する。

さらに、図１において、１４は記録媒体Ｐを搬送するために搬送モータＭ２によって駆動される搬送ローラである。

＜インクジェット記録装置の制御構成（図２）＞
図２は図１に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。

図２に示すように、コントローラ６００は、ＭＰＵ６０１、後述する制御シーケンスに対応したプログラム、所要のテーブル、その他の固定データを格納したＲＯＭ６０２、キャリッジモータＭ１の制御、搬送モータＭ２の制御、及び、記録ヘッド３の制御のための制御信号を生成する特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３、画像データの展開領域やプログラム実行のための作業用領域等を設けたＲＡＭ６０４、ＭＰＵ６０１、ＡＳＩＣ６０３、ＲＡＭ６０４を相互に接続してデータの授受を行うシステムバス６０５、以下に説明するセンサ群からのアナログ信号を入力してＡ／Ｄ変換し、デジタル信号をＭＰＵ６０１に供給するＡ／Ｄ変換器６０６などで構成される。

また、図２において、６１０は画像データの供給源となるコンピュータ（或いは、画像読取り用のリーダやデジタルカメラなど）でありホスト装置と総称される。ホスト装置６１０と記録装置１との間ではインタフェース（Ｉ／Ｆ）６１１を介して画像データ、コマンド、ステータス信号等を送受信する。

さらに、６２０はスイッチ群であり、電源スイッチ６２１、プリント開始を指令するためのプリントスイッチ６２２、及び記録ヘッド３のインク吐出性能を良好な状態に維持するための処理（回復処理）の起動を指示するための回復スイッチ６２３など、操作者による指令入力を受けるためのスイッチから構成される。６３０はホームポジションｈを検出するためのフォトカプラなどの位置センサ６３１、環境温度を検出するために記録装置の適宜の箇所に設けられた温度センサ６３２等から構成される装置状態を検出するためのセンサ群である。

さらに、６４０はキャリッジ２を矢印Ａ方向に往復走査させるためのキャリッジモータＭ１を駆動させるキャリッジモータドライバ、６４２は記録媒体Ｐを搬送するための搬送モータＭ２を駆動させる搬送モータドライバである。

ＡＳＩＣ６０３は、記録ヘッド３による記録走査の際に、ＲＡＭ６０２の記憶領域に直接アクセスしながら記録ヘッドに対して記録素子（ヒータ）の駆動データ（ＤＡＴＡ）を転送する。

＜記録ヘッドのインク流路とインク吐出口の構造（図３）＞
図３は記録ヘッド３の内、ブラックインクを吐出する部分の立体的な構造を示す斜視図である。

図３からブラック（Ｋ）のインクを収容したインクカートリッジ６Ｋから供給されるインクの流れが明らかになる。図３に示されているように、記録ヘッド３には、ブラック（Ｋ）インクを供給するインク供給チャネル１１０２があり、インクカートリッジ６Ｋからはインク供給チャネル１０２に基板１１００の裏面側からブラックインクを供給する供給路（不図示）が備えられている。

このインクチャネルを経てブラックインクは夫々、インク流路３０によって基板上に設けられた記録素子を構成する電気熱変換体（ヒータ）４０まで導かれる。そして、電気熱変換体（ヒータ）４０に対して後述する回路を通して通電されると、電気熱変換体（ヒータ）４０上にあるインクに熱が与えられ、インクが沸騰し、その結果、生じた泡によって吐出口３５からインク液滴９０が吐出される。この実施例ではインクを吐出するヘッドの構成で説明するが、昇華型や感熱式などの記録方式であっても良く、また記録素子として圧電素子を用いるものにも本発明を適用することができる。

なお、図３において、１１００は後で詳述する電気熱変換体やこれを駆動する種々の回路、メモリ、キャリッジ２との電気的接点となる種々のパッド、種々の信号線が形成される記録ヘッド用基板（以下、ヘッド基板、或いはヒータボードという）である。

また、１つの電気熱変換体（ヒータ）、これを駆動するＭＯＳ−ＦＥＴ、及び電気熱変換体（ヒータ）をまとめて記録素子といい、複数の記録素子を総称して記録素子部という。

図３では記録ヘッド３の内、ブラックインクを吐出する部分に対応する立体的な構造を示したが、他の３つのカラーインクを吐出するために用いる記録ヘッド３の対応部分も同様な構造をしている。ただし、その構造は図３に示す構成の３倍である。即ち、インクチャネルは３つであり、ヘッド基板の規模も約３倍程度となる。

＜ヘッドカートリッジの構成（図４）＞
なお、上述のように、インクカートリッジと記録ヘッドとは分離可能に形成されて交換可能な構成としても良いが、これらインクカートリッジと記録ヘッドとを一体的に構成したヘッドカートリッジとして、インクがなくなったときにはそのヘッドカートリッジ全体を交換できるようにしても良い。

図４は、インクカートリッジと記録ヘッドとが一体構成となったヘッドカートリッジＩＪＣの構成を示す外観斜視図である。ヘッドカートリッジＩＪＣは、図４に示すように、点線Ｋの部分から左側がインクカートリッジ部ＩＴであり、右側が記録ヘッド部ＩＪＨとなっている。そして、このようなヘッドカートリッジＩＪＣにはキャリッジに搭載されたときに、キャリッジ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、記録ヘッドが駆動されてインクが吐出される。

なお、図４において、５００はインク吐出口列である。また、インクカートリッジ部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、インクが充填されている。

また、ヘッドカートリッジのインクカートリッジ部ＩＴにインクを充填する方法としては、外部からヘッドカートリッジの外壁の穴を介してインクを注入する方法や大気連通口などから内部の空気を吸い出しつつ他の部分から注入するなどの方法を行ってもよい。

以下、上記のインクジェット記録装置に搭載される、本発明に従う記録ヘッドの実施例について説明する。

［第１実施例］
図５は、本発明の第１実施例に従う記録ヘッドのヒータボードの構成を示すブロック図である。

この実施例で説明するヒータボードは、同一ヒータボード上に一定の間隔で各ブロックが１２８個のヒータからなる３つのブロックのヒータアレイが配置されている。

まず、３つのうち１つのブロックを構成する各回路について説明する。ここでは入力端子１０６〜１０９に一番近いブロックを取り上げて説明する。なお、図５からも分かるように、３つのブロックは同じ構成要素で構成されるので、夫々の構成要素には同じ参照番号を付し、その番号の末尾に“ａ”、“ｂ”、“ｃ”を付して、各ブロックの構成要素を区別するものとする。

１つのブロック内に含まれる１２８個のヒータからなるヒータアレイ（図中では128 bit Heaterと記載）１０１ａのヒータ一つ一つを駆動できるように、同数のドライバを含むドライバアレイ（図中では128 bit Driverと記載）１０２ａがヒータそれぞれに個別に接続されている。ここで、ドライバアレイ１０２ａには、ドライバのオン／オフを確定するためのＡＮＤゲート１０３ａが接続されていおり、このＡＮＤゲートの出力が真となったドライバが、これに対応するヒータをオンするべきものとして選択状態になる。

入力端子１０６はヒータ電流を流す時間を規定する信号（ヒートイネーブル信号（ＨＥＮＢ）と称する）を印加する端子であり、入力端子１０６に信号が印加される時間だけ、ＡＮＤゲートにより選択されたドライバがオン状態となり、対応するヒータに電流が流れる。

この実施例では、ドライバを選択するＡＮＤゲート１０３ａは２入力のＡＮＤゲートであり、入力の一方には、デコーダ（図中ではDECODERと記載）１０４ａの出力が接続される。デコーダ１０４ａは４ビット入力、１６ビット出力のデコーダで、１６ビット出力のうち任意の１ビットがＡＮＤゲートに接続されている。また、ＡＮＤゲートのもう一方の端子には、１２ビットシフトレジスタ１０５ａからの出力（８ビット出力）のうち、任意の１ビットの出力が接続される。ここで、１２ビットシフトレジスタ１０５ａの残り４ビット出力は、デコーダ１０４ａの入力に接続され、この４ビットデータをデコーダ１０４ａが１６ビット信号にデコードしている。

そして、この実施例では、これらデコーダ出力（１６ビット）とシフトレジスタデータ出力（８ビット）の論理積（ＡＮＤ）を演算することにより、１２８個のヒータの中から任意のヒータを選択して駆動する。なお、１２８個のヒータはデコーダからの１６ビット出力により、１６個の時分割駆動を行うように構成されている。ここで、同時駆動可能なヒータの最大数は、１２ビットシフトレジスタからの８ビット出力データが全て真となったときの“８”である。

次に、１２ビットシフトレジスタ１０５ａにデータを転送する時に印加する信号について述べる。

１２ビットシフトレジスタ１０５ａには、データ信号（ＤＡＴＡ）の入力端子１０７、データを取り込むタイミングを与えるためのクロック信号（ＣＬＫ）の入力端子１０８、転送したデータを一時記憶するタイミングを与えるためのラッチ信号（ＬＡＴＣＨ）の入力端子１０９が接続され、上述の３つの信号がそれぞれ各端子から与えられている。

これら外部から印加される信号の内、ヒートイネーブル信号（ＨＥＮＢ）、クロック信号（ＣＬＫ）、ラッチ信号（ＬＡＴＣＨ）についてはそのまま、他のブロックへと信号線を介して供給される。また、データ信号（ＤＡＴＡ）は、１２ビットシフトレジスタ（例えば、１２ビットシフトレジスタ１０５ａ）のデータ出力を隣接ブロックの１２ビットシフトレジスタ（例えば、１２ビットシフトレジスタ１０５ｂ）のデータ信号の入力端子へと接続することで、データのシリアル転送を実現することとなる。

この実施例では、図５に示されているように、１２８個のヒータからなるブロックを３つ配置しており、それぞれのブロックに配置されている１２ビットシフトレジスタがシリアルに接続されている。このことから、この実施例に従うヒータボードのシフトレジスタは実質的には３６ビットのシフトレジスタとして扱うことが出来る。

ここで、ブロックとブロックのヒータボード上での距離が離れている場合、それらのシフトレジスタ間のデータ信号やクロック信号やラッチ信号を転送する信号線の配線長もそれに伴って長いものとなる。

従って、従来例でも指摘したように、長い配線長により、これらの信号の伝達時間が長くなり、高速処理が要求される場合などには、信号遅延、所望の周波数でのデータ転送が実現できないなどの弊害が発生することがある。このような弊害を解決するために、この実施例では、入力端子１０６〜１０９に近傍に設けられたバッファ１１０のみならず、ブロックとブロックの間に波形整形を行うためのバッファ１１０を配置している。つまり、この実施例ではブロックごとのシフトレジスタとシフトレジスタの間にバッファ１１０を設けている。これらバッファにより配線に存在する寄生抵抗および寄生容量に起因するシフトレジスタの動作周波数の低下を抑制することが可能となる。

このようにブロックとブロックの距離が離れている場合としては、各ブロックで異なる色のインクを吐出するためのノズルを配置する場合、あるいは長い記録幅を確保するために一定の距離を取ってノズルを配置するなどの必要が生じた場合、それらノズルに対応するインク導入路の確保のためにブロック間の距離を確保する必要がある場合などが考えられる。

従って以上説明した実施例に従えば、ある数のヒータとそれを駆動するための回路とが１つの塊となったブロックを複数個配置してヒータボードを構成する場合、ブロック間に信号の波形整形を行なうためのバッファを配置するように構成するので、上述のようにインクジェット記録ヘッドの構成上、ブロック間の距離を長くする必要がある場合でも、信号劣化を防ぐことができ、良好な記録を行うことができる。

＜第２実施例＞
記録ヘッドを設計製造するにあたり、記録ヘッドでのノズルの位置を基準にしてデータ入力のための回路を配置しなければならない場合があり、その回路ブロックをパッド（入力端子）位置に対して理想的に配置することが困難な場合がある。例えば、具体的には、第１実施例で示した構成の回路を横に２つ並べ、１２８個のヒータからなるヒータアレイを６つ、一つのヒータボードに配置する場合などがそれに当たる。

図６はヒータボードの構成例を示すブロック図である。

さらに具体的に言えば、それぞれ３つのブロックに対して別々のデータ信号、クロック信号などを印加できるようにする場合、図６（ａ）に示すように、第１実施例で説明した図５に示すようなブロック配置で回路を２つ並べると、ヒータボード１０００の中央部１００１にパッド（入力端子）を配置する必要があり、実装が困難となる。

そのため、図６（ｂ）に示すように、パッド（入力端子）を配線の引き回しによりヒータボード端部へ配置することが必要になり、第１実施例で説明した回路のブロックを並べて配置したヒータボードの構成をとることとなる。

しかしながら、このような回路のブロック配置では、入力バッファから回路ブロックまでの信号線の引き回しが第１実施例で示したよりも長くなり、この配線部分で寄生抵抗や寄生容量による回路の動作速度の低下を招くことがある。

この実施例では、図６（ｂ）に示すような配置構成をとる場合でも動作速度の低下を招かないようにしている。

図７は、本発明の第２実施例に従う記録ヘッドのヒータボードの構成を示すブロック図である。この実施例で説明するヒータボードも第１実施例と同様に、同一ヒータボード上に一定の間隔で各ブロックが１２８個のヒータからなる３つのブロックのヒータアレイが配置されている。

また、図７において、第１実施例で説明したのと同じ構成要素には同じ装置参照番号を付し、その説明は省略し、ここでは、この実施例に特有の構成についてのみ説明する。

この実施例が第１実施例と異なっている点は、レイアウトの関係から各信号入力を行うパッド（入力端子）の位置が、シフトレジスタのデータ入力位置と反対側に配置されている点である。特に、この実施例では、入力端子１０６〜１０９の近傍に設けられたバッファ１１０と回路ブロックまでの間に中継バッファ２１０を配置し波形を再度整形、回路動作速度の低下を抑制している。

なお、この実施例においても第１実施例と同様に各ブロック間にもバッファ１１０を設け信号波形整形を行っている。

従って以上説明した実施例に従えば、ヒータボードのレイアウト構成の関係から信号配線を引き回し、その配線長が長くなる場合でも、その引き回し配線の中途にバッファを設けることで、信号の波形を整形するので、信号劣化を防ぐことができ、良好な記録を行うことができる。

以上説明した実施例は、発熱体（ヒータ）によりインクを急激に加熱、気化させ、発生した気泡の圧力によりインク液滴をオリフィスから吐出させる、いわゆるバブルジェット方式のインクジェット記録ヘッドを例に挙げて説明したが、これ以外の方式によって記録を行う記録ヘッドに対しても本発明が適用できることは明らかであろう。

この場合、上記各実施例におけるヒータ抵抗の代わりに、各方式で使用する素子がそれぞれ設けられることとなる。

なお、以上の実施例において、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。

以上の実施例は、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に適用しても良く、上述した明細書に開示されているような記録ヘッドを複数組み合わせること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構成されるもののいずれでもよい。

加えて、上記の実施例で説明した記録ヘッド自体に一体的にインクタンク（容器）が設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドカートリッジでも良く、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の構成であってもよい。なお、記録ヘッドカートリッジのインクタンクにはインクが充填されているものであってもよい。

本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録装置の構成の概要を示す外観斜視図である。 図１のインクジェット記録装置の制御回路の構成を示すブロック図である。 記録ヘッド３の内、ブラックインクを吐出する部分の立体的な構造を示す斜視図である。 インクカートリッジと記録ヘッドとが一体構成となったヘッドカートリッジＩＪＣの構成を示す外観斜視図である。 本発明の第１実施例に従う記録ヘッドのヒータボードの構成を示すブロック図である。 ヒータボードの構成例を示すブロック図である。 本発明の第２実施例に従う記録ヘッドのヒータボードの構成を示すブロック図である。 従来のヒータボードの概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

３ 記録ヘッド
１０１ａ〜１０１ｃ ヒータアレイ
１０２ａ〜１０２ｃ ドライバアレイ
１０３ａ〜１０３ｃ ＡＮＤゲート
１０４ａ〜１０４ｃ デコーダ
１０５ａ〜１０５ｃ １２ビットシフトレジスタ
１０６〜１０９ 入力端子
１１０ バッファ
２１０ 中継バッファ
３０１ ヒータアレイ
３０２ ドライバアレイ
３０３ ＡＮＤゲート
３０４ デコーダ
３０５ １２ビットシフトレジスタ
３０６〜３０９ 入力端子
３１０ バッファ

Claims (10)

1. 複数の記録素子と前記複数の記録素子を駆動する駆動回路と前記駆動回路を制御するための制御回路とが１つのブロックとして構成され、前記ブロックが複数個配置されて構成される記録ヘッド基板であって、
   前記複数個のブロックの内の１つのブロックに対して信号を入力する入力端子と、
   前記１つのブロックに前記入力端子により入力された信号を隣接する別のブロックに転送する信号配線と、
   前記信号配線上に設けられ、前記１つのブロックから前記別のブロックに転送される信号波形を整形するバッファとを有することを特徴とする記録ヘッド基板。
2. 前記入力端子と前記１つのブロックとの間の信号配線上に設けられる中継バッファをさらに有す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. 前記駆動回路は、パワートランジスタを含むことを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド基板。
4. 前記制御回路は、デコーダとシフトレジスタとＡＮＤ回路とを含むことを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド基板。
5. 前記入力端子は複数個備えられ、
   前記複数個の入力端子により、記録データ信号、前記記録データ信号を入力するためのクロック信号、前記記録データ信号をラッチするためのラッチ信号、及び前記駆動回路を駆動するためのヒートイネーブル信号が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。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の記録ヘッド基板を用いる記録ヘッド。
7. 前記記録ヘッドは、熱エネルギーを発生する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６に記載の記録ヘッド。
8. 請求項６又は７のいずれかに記載の記録ヘッドを用いて記録ヘッドを行う記録装置。
9. 請求項６に記載の記録ヘッドと、該記録ヘッドに供給されるインクを保持したインクタンクとを有するヘッドカートリッジ。
10. 請求項９に記載のヘッドカートリッジの前記インクタンクに対してインクを充填するインク充填方法。
    

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