JP2006281673A - 記録装置、記録ヘッド及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置本体との間の信号線の数を増加させたり回路構成を複雑にせず、かつ、記録速度を低下させずに、記録ヘッドに設けられた種類の異なる記録素子それぞれを適切な電力で駆動する。
【解決手段】 所望の記録特性を得るために印加すべき電力が異なる２種類の記録素子をそれぞれ複数有する記録ヘッドに対して、２種類の記録素子にそれぞれ対応した２つの駆動期間を時分割で示す信号ＥＮＢを供給して、第１の駆動期間に従って第１の記録素子に電力を印加し、第２の駆動期間に従って第２の記録素子に電力を印加する。
【選択図】 図１Ｂ

Description

本発明は、記録装置、記録ヘッド及びその駆動方法に関し、より詳細には、所望の記録特性を得るために印加すべき電力が異なる少なくとも第１及び第２の２種類の記録素子をそれぞれ複数有する記録ヘッドの駆動に関する。

なお、本発明に係るインクジェット記録ヘッドは、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには、各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録装置に適用することが出来る。

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インクジェット方式を採用した記録装置に使用される記録ヘッドの構成としては、例えば、特開２００２−３７４１６３号公報（特許文献１）に示されるように発熱体(ヒータ）で構成される記録素子、記録素子を駆動するためのドライバ、ドライバを画像データに応じて選択的に駆動するためのロジック回路がシリコン基板上に形成されたものが知られている。

ここで、熱エネルギーによってインクを吐出するサーマルインクジェット技術を用いたカラーインクジェットプリンタは年々高解像度化しており、特に、画像を形成するために使用する記録ヘッドにおいては、インクを吐出する吐出口（ノズル）の配置密度が１インチ当たり６００個から１２００個へと年々高密度化している。

また、各画素を形成する吐出されるインク滴の容量に関しては、グレースケールのハーフトーン部や、カラーの写真画像における中間調、ハイライト部での粒状性を軽減させるべく、特にカラーインクを吐出する記録ヘッドでは、数年前には１５ｐｌ程度であったのが、５ｐｌ、２ｐｌと年々小容量化する傾向にある。

しかしながら、このように小インク滴によって高解像度の画像を記録する記録ヘッドを用いると、高品位なカラーグラフィック画像や、写真画像を記録する場合には、高品位かつ高画質な画像が記録されユーザーニーズに対応できるものの、帳票におけるカラーグラフなどの解像度の要求されない粗い画像を記録する場合には、小インク液滴を用いて記録すると走査（スキャン）の回数が増加して、高速記録に対する要求を満たすことが困難となる。

これを改善するためには、１列に配置される吐出口数を増やして１回の走査で記録される領域の幅を増やすか、あるいは吐出口の配置密度を向上させて１回の走査で高解像度の画像を記録可能とするなどの対策がことが必要となる。

ここで、製品化されているものとしては、特開２００２−７９６７２号公報（特許文献２）に記載されているように、共通のインク供給口（共通液室）の両側に互いにずらして吐出口列を配置することで、吐出口列の配置密度を一列の配列の密度に対して倍化する等の対応を施して、インク滴を小容量化しても記録速度が低下しないように対応したものがある。

現在最も配置密度が高い記録ヘッドとしては、吐出口の配置密度が１インチ当たり１２００個で吐出するインク滴の容量が２ｐｌのものが主流であるが、さらに一層の高画質化の要望に対応するために、吐出するインク滴の容量を１ｐｌ以下とした場合、同じ記録速度を維持するためには記録ヘッドの吐出口の数（共通供給数）を増加させる等の対策を講じる必要がある。しかしながら、記録ヘッドの吐出口の数を単純に増加すると、記録ヘッドの大型化を招きコストやサイズ面で不利となる。

従って、更なる高画質化に対応するべく吐出されるインク滴の容量を１ｐｌ以下として記録速度を維持するためには、吐出口の配置密度を現在の配置密度（１インチ当たり１２００個）の倍の１インチ当たり２４００個以上にすることが求められる。なお、インク供給口の両側でに互いにずれた位置になるようにらして吐出口を配置する構成とすると、片側の配置密度を１インチ当たり１２００個とすればよい。

ここで更に吐出口の配置密度を上げていく（１インチ当たり２４００（片側１２００個）以上）と、隣接するノズルとの間を仕切る隔壁の必要幅と吐出の性能に大きく作用するインク流路の必要幅を確保することが困難となってくる。この状況に対して、１列当りに配置される各列の吐出口を共通液室からの距離を変えて千鳥状に配置する構成が提案されている。
特開２００２−３７４１６３号公報 特開２００２−７９６７２号公報

上記のように１列あたりの吐出口を千鳥状に吐出口を配置した場合、共通液室から吐出口までの距離が異なってしまうが、この両者の間でる吐出口の吐出性能を等しくするためには熱エネルギーを発生する電気熱変換素子（ヒータ）の形状やサイズを位置に合わせて最適化することが有効であると考えられる。しかしながら、ヒータの形状やサイズを変えると、その形状に合わせてヒータに印加する駆動エネルギーを調整することが必要となる。

このような駆動エネルギーを調整する手法として、ヒータに電気エネルギーを印加する時間を決定する信号を、ヒータの形状に合わせて変更することにより対応ができるが、このようにすると信号線の数が増加し、一般的なインクジェット記録ヘッドでは記録装置本体からこの信号を供給するため、記録ヘッドと装置本体とを接続する端子の数が増加する。

また、記録装置本体側においても、記録ヘッドへ信号を供給するためのケーブル数に余裕が少ないが、このケーブルを介して供給する信号の数を増やすと共に、ＡＳＩＣのポート数を増加させる等の変更が必要となる。

これらの変更は、小型化及び低価格化が強く要望されるインクジェット記録装置においては、装置の大型化及び高価格化を招くこととなるので不都合である。

以上の問題は、エネルギー発生素子としての発熱体を記録素子の構成要素として有するインクジェット記録ヘッドだけでなく、所望の記録特性を得るために印加すべき電気エネルギー（電力）が異なる少なくとも２種類の記録素子を有する、あらゆる種類の記録ヘッドに共通の問題である。

本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、装置本体との間の信号線の数を増加させたり回路構成を複雑にせず、かつ、記録速度を低下させずに、記録ヘッドに設けられた種類の異なる記録素子それぞれを適切な電力で駆動することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の一態様としての記録装置は、少なくとも第１及び第２の種類が異なる記録素子をそれぞれ複数有する記録ヘッドによって記録を行う記録装置であって、
前記第１及び第２の記録素子にそれぞれ対応した第１及び第２の期間を示す時分割信号を発生する信号発生回路と、
前記第１及び第２の記録素子に対して、第１及び第２の期間においてそれれぞれ異なる駆動期間を指定するための許可信号を共通の信号を用いて与えるための駆動回路と、を有している。

すなわち、本発明では、少なくとも第１及び第２の種類が異なる記録素子をそれぞれ複数有する記録ヘッドによって記録を行う記録装置において、第１及び第２の記録素子にそれぞれ対応した第１及び第２の期間を示す時分割信号を発生し、第１及び第２の記録素子に対して、第１及び第２の期間においてそれれぞれ異なる駆動期間を指定するための許可信号を共通の信号を用いて与える。

このようにすると、所望の記録特性を得るために印加すべき電力が異なる少なくとも２種類の記録素子それぞれに対して、通電期間を指定する信号を供給するための共通の信号線から通電機関の異なる信号をそれぞれ与えることで適切な電力を印加することができる。

従って、装置本体との間の信号線の数を増加させたり回路構成を複雑にせず、かつ、記録速度を低下させずに、記録ヘッドに設けられた種類の異なる記録素子それぞれを適切な電力で駆動することができ、いずれの記録素子によっても所望の記録特性が得られる。

なお、駆動回路が、第１及び第２の記録素子を各種類毎に複数のブロックに分割してブロック単位で時分割駆動してもよい。

第１及び第２の記録素子は、それぞれ形状の異なるエネルギー発生素子を有していてもよい。また、その配置パターンとしては、例えば、千鳥状に互い違いに配置されていてもよい。

更に、第１及び第２の記録素子が、所定方向において１インチ当たり１２００個以上の密度で同一の基板上に配置されていてもよい。

各記録素子が、インクを吐出する吐出口と、各吐出口に対応して設けられたエネルギー発生素子と、を有し、インクジェット方式に従って記録を行うように構成されていても良い。この場合、エネルギー発生素子は、電気熱変換素子であってもよい。

上記の目的は、少なくとも第１及び第２の種類が異なる記録素子をそれぞれ複数有する記録ヘッドであって、
前記第１及び第２の記録素子を、それぞれに対応した第１及び第２の期間を示す時分割信号で駆動する時分割駆動回路と、
前記第１及び第２の記録素子に対して、前記第１及び第２の期間においてそれれぞれ異なる駆動期間を指定するための許可信号を共通の信号を用いて供給する期間指定回路と、を有する記録ヘッドによっても達成される。

また、上記目的を達成する本発明の別の態様としての記録ヘッドの駆動方法は、少なくとも第１及び第２の種類が異なる記録素子をそれぞれ複数有する記録ヘッドの駆動方法であって、
前記第１及び第２の記録素子にそれぞれ対応した第１及び第２の期間を示す時分割信号を発生する信号発生工程と、
前記第１及び第２の記録素子に対して、前記第１及び第２の期間においてそれれぞれ異なる駆動期間を指定するための許可信号を共通の信号を用いて与える駆動工程と、を有している。

本発明によれば、所望の記録特性を得るために印加すべき電力が異なる少なくとも２種類の記録素子それぞれに対して、通電期間を指定する信号を供給するための共通の信号線から通電機関の異なる信号をそれぞれ与えることで適切な電力を印加することができる。

従って、装置本体との間の信号線の数を増加させたり回路構成を複雑にせず、かつ、記録速度を低下させずに、記録ヘッドに設けられた種類の異なる記録素子それぞれを適切な電力で駆動することができ、いずれの記録素子によっても所望の記録特性が得られる。

以下に、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

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、「記録素子」（「ノズル」と言う場合もある）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。

（記録ヘッドカートリッジの構成）
図２から図５は、本発明に係る記録装置の実施形態としてのインクジェット記録装置に用いる、記録ヘッドカートリッジ、インクジェット記録ヘッド、インクタンクを説明するための斜視図である。

本実施形態のインクジェット記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドと称する。）は、記録ヘッドカートリッジを構成する一構成要素である。すなわち、図２に示すように、記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、記録ヘッドＨ１００１と、この記録ヘッドＨ１００１に対して着脱自在に設けられ記録ヘッドＨ１００１にインクを供給するためのインクタンクＨ１９００とを備えて構成されている。そして、記録ヘッドＨ１００１は、インクタンクＨ１９００から供給されたインクを、記録情報に応じて吐出口から吐出することで、記録媒体に文字や画像等を記録する。

この記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、記録装置側が備えるキャリッジに対して着脱可能に構成されている。この記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、キャリッジに設けられた接続端子部を介して電気的に接続されるとともに、キャリッジに設けられた位置決め部によって所定位置に固定されて支持される。インクタンクＨ１９００は、ブラックインク用、シアンインク用、マゼンタインク用、イエローインク用の各タンク部をそれぞれ有している。インクタンクＨ１９００は、各タンク部が、記録ヘッドＨ１００１側に対して着脱自在に構成されており、各タンク部を独立して交換可能に構成されている。この構成によって、記録装置による記録動作のランニングコストの低減が図られている。

記録ヘッドＨ１００１は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに生じさせるための熱エネルギーを生成する電気熱変換素子として発熱体（ヒータ）を用いて記録を行う方式の記録ヘッドである。

この記録ヘッドＨ１００１は、図２および図３に示すように、記録用紙等の記録媒体に文字や画像等を記録するための記録素子ユニットＨ１００２と、この記録素子ユニットＨ１００２にインクを供給するためのインク供給ユニットＨ１００３と、このインク供給ユニットＨ１００３にインクを供給するためのインクタンクＨ１９００を着脱可能に保持するためのタンクホルダＨ２０００とを備えている。

以下、記録ヘッドＨ１００１について、記録素子ユニットＨ１００２、インク供給ユニットＨ１００３、タンクホルダＨ２０００を詳細に説明する。

記録素子ユニットＨ１００２は、図３に示すように、第１の記録素子基板Ｈ１１００、第２の記録素子基板Ｈ１１０１、第１のプレートＨ１２００、電気配線テープＨ１３００、電気コンタクト基板Ｈ２２００、第２のプレートＨ１４００を有している。

インク供給ユニットＨ１００３は、インク供給部材Ｈ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、ジョイントゴムＨ２３００、フィルタＨ１７００、シールゴムＨ１８００とを有している。

（記録素子基板）
図４は、第１の記録素子基板Ｈ１１００の構成を説明するために一部を切り欠いた斜視図である。

第１の記録素子基板Ｈ１１００は、ブラックインクを吐出させるための記録素子基板であり、厚さ０．５〜１ｍｍ程度のＳｉ基板Ｈ１１１０の一方の面に、インクを吐出するための熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換素子Ｈ１１０３と、各電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線とが、それぞれ成膜されて設けられている。そして、第１の記録素子ユニットＨ１１００には、電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応する複数のインク流路（図示せず）と複数の吐出口Ｈ１１０７とが、フォトリソグラフィ処理により形成されるとともに、各インク流路に、インクを供給するためのインク供給口Ｈ１１０２を有する共通液室Ｈ１１１２が連通されて形成されている。この第１の記録素子基板Ｈ１１００は、第１のプレートＨ１２００に接着されて固定されている。

さらに、図３に示すように、第１のプレートＨ１２００には、開口部を有する第２のプレートＨ１４００が接着され固定されており、この第２のプレートＨ１４００を介して、電気配線テープＨ１３００が記録素子基板Ｈ１１００に対して電気的に接続されるように保持されている。この電気配線テープＨ１３００は、第１の記録素子基板Ｈ１１００にインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、第１の記録素子基板Ｈ１１００に対応する電気配線部と、この電気配線部に設けられ記録装置側（プリンタ本体）からの電気信号を受け取る外部信号入力端子Ｈ１３０１とを有している。この外部信号入力端子Ｈ１３０１は、インク供給部材Ｈ１５００の背面側に位置決めされて固定されている。

再度図４を参照すると、インク供給口Ｈ１１０２を有する共通液室Ｈ１１１２は、Ｓｉの結晶方位を利用した異方性エッチング処理やサンドブラスト処理などの処理方法で形成されている。Ｓｉ基板Ｈ１１１０が、ウエハー面方向に＜１００＞、厚さ方向に＜１１１＞の結晶方位を持つ場合には、アルカリ系（ＫＯＨ，ＴＭＡＨ，ヒドラジン等）による異方性エッチング処理によって、約５４．７度の角度でエッチング処理を行う。これにより所望の深さにエッチング処理を行って、貫通口からなる長溝状のインク供給口Ｈ１１０２を有する共通液室Ｈ１１１２を形成する。

また、第１の記録素子基板Ｈ１１００には、インク供給口Ｈ１１０２を間に挟んで両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３と、この電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線が、成膜されて形成されている。さらに、電気配線に電力を供給するための電極Ｈ１１０４が、電気熱変換素子Ｈ１１０３の両外側に配列されている。この電極Ｈ１１０４には、Ａｕ等のバンプＨ１１０５が熱超音波圧着法で形成されている。そして、Ｓｉ基板Ｈ１１１０上には、各電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応したインク流路を構成するインク流路壁Ｈ１１０６と吐出口Ｈ１１０７が樹脂材料でフォトリソグラフィ処理によりに形成され、吐出口群Ｈ１１０８が形成されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３に対向する位置に吐出口Ｈ１１０７が設けられているため、インク供給口Ｈ１１０２からインク流路内に供給されたインクは、電気熱変換素子Ｈ１１０３の発熱作用により発生した気泡によって吐出口Ｈ１１０７から吐出される。

また図５に、第２の記録素子基板Ｈ１１０１の構成を説明するために一部切り欠いた斜視図を示す。第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、３色のカラーインクを吐出させるための記録素子基板であり、３個のインク供給口Ｈ１１０２を有する共通液室Ｈ１１１２が並列して形成されており、それぞれのインク供給口Ｈ１１０２を間に挟んだ両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３およびインク吐出口Ｈ１１０７がそれぞれ形成されている。

なお、インク供給口Ｈ１１０２の両側に形成される電気熱変換素子Ｈ１１０３およびインク吐出口Ｈ１１０７は、この図では簡略化のためそれぞれ直線状に配置されているように示しているが、実際には、後述するように、吐出口の密度を一層向上させるため千鳥状に配置されている。

第１の記録素子基板Ｈ１１００と同様に、Ｓｉ基板Ｈ１１１０にインク供給口Ｈ１１０２や電気熱変換素子Ｈ１１０３、電気配線、電極Ｈ１１０４などが形成されており、その上に樹脂材料でフォトリソグラフィ処理によりインク流路やインク吐出口Ｈ１１０７が形成されている。そして、第２の記録素子基板Ｈ１１０１にも、第１の記録素子基板Ｈ１１００と同様に、電気配線に電力を供給するための電極Ｈ１１０４にはＡｕ等のバンプＨ１１０５が形成されている。

上述の図３に示したように、記録ヘッドＨ１００１は、記録素子ユニットＨ１００２をインク供給ユニットＨ１００３に結合し、さらにタンクホルダＨ２０００と結合することにより完成する。

（記録ヘッドカートリッジの動作）
上述のように、インクタンクＨ１９００の各タンク部内には、対応する各色のインクがそれぞれ収容されている。また、インクタンクＨ１９００の各タンク部には、タンク部内のインクを記録ヘッドＨ１００１に供給するためのインク供給口（不図示）が形成されている。インクタンクＨ１９００は、記録ヘッドＨ１００１に装着されたとき、インク供給口が記録ヘッドＨ１００１側のジョイント部に設けられたフィルタＨ１７００に圧接され、各タンク部内のインクが、インク供給口から記録ヘッドＨ１００１のインク供給路Ｈ１５０１を介して第１のプレートＨ１２００を経て第１の記録素子基板Ｈ１１００に供給される。

そして、第１の記録素子基板Ｈ１１００に供給されたインクは、電気熱変換素子Ｈ１１０３と吐出口Ｈ１１０７を有する、各インク流路の端部に位置する発泡室内に供給され、電気熱変換素子Ｈ１１０３から与えられる熱エネルギーによって記録媒体である記録用紙に向けてインク滴として吐出される。

（インクジェット記録装置の構成）
上述したようなカートリッジタイプの記録ヘッドＨ１００１を搭載可能な記録装置について説明する。図８は、本発明の記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一構成例を示す概略図である。

図８に示す記録装置においては、図２に示した記録ヘッドカートリッジＨ１０００がキャリッジ１０２に位置決めされて交換可能に搭載されており、キャリッジ１０２には、記録ヘッドカートリッジＨ１０００上の外部信号入力端子を介して各吐出部に駆動信号等を伝達するための電気接続部が設けられている。

キャリッジ１０２は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト１０３に沿って往復移動可能に案内支持されている。

記録用紙やプラスチック薄板等の記録媒体１０８は、給紙モータ１３５からギアを介してピックアップローラ１３１を回転させることによりオートシートフィーダ（ＡＳＦ）１３２から一枚ずつ分離給紙される。更に搬送ローラ１０９の回転により、記録ヘッドカートリッジＨ１０００の吐出口面と対向する位置（プリント部）を通って搬送（副走査）される。

記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、各吐出部における吐出口の並び方向が上述したキャリッジ１０２の走査方向に対して交差する方向になるようにキャリッジ１０２に搭載され、これらの吐出口列から液体を吐出して記録を行う。

本装置には記録ヘッドカートリッジに対して記録素子を駆動するための駆動信号やその他の信号を供給するための信号供給手段、及び電源供給手段を備えている。

（記録素子の駆動）
ここで本発明の要部である記録ヘッドの第２の記録素子基板Ｈ１１０１、及び記録素子の駆動方法について図１、図６、図７を参照して詳細に説明する。

図１Ａは、第２の記録素子基板における１つのインクに対する吐出口及び電気熱変換素子の一部を、拡大して示す概略図である。本実施形態の第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、各インクに対して１インチ当たり２４００個の密度で吐出口を配置すると共に、各吐出口から吐出されるインク滴の容量が約１ｐｌとなるように設計されている。

本実施形態の第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、インク供給口の両側にそれぞれ１インチ当たり１２００個という高密度で吐出口を配置するために、各側の吐出口の配置を直線状ではなく、千鳥状にしている。また、本実施形態の第２の記録素子基板Ｈ１１０１では、インクに付与する熱エネルギーを発生する電気熱変換素子４００Ａ及び４００Ｂを、対応する吐出口１００Ａ及び１００Ｂの周囲に形成すると共に、インク供給口５００からの距離に応じてその形状を変えている。

すなわち、インク供給口５００からの距離が近い電気熱変換素子４００Ｂ（以下、Ｂタイプの電気熱変換素子とも呼ぶ）はインク供給口と直交する方向に長い長方形の形状とし、インク供給口からの距離が遠い電気熱変換素子４００Ａ（以下、Ａタイプの電気熱変換素子とも呼ぶ）は正方形に近い形状としている。また、インク供給口５００と連通するインク流路の幅については、距離が離れている吐出口１００Ａ（以下、Ａタイプの吐出口とも呼ぶ）へのインク流路３００Ａの幅８００はせいぜい前記距離が近い縦長ヒータの幅８０１程度しか高密度配置のためにとれない。したがって前記の距離が離れている吐出口１００Ａへのインク供給はインク供給口５００から離れていることよりインク流路３００Ａ全体の抵抗が増加して液滴の繰り返し吐出速度面で性能が比較して劣る。そこで記録素子４００Ａの形状を距離が近い記録素子４００Ｂよりも縦横比を小さくして正方形に近づけることで吐出口形状と記録素子の関係も改善され、１ｐｌの液滴をインク供給口から記録素子の位置が異なる中でより安定に吐出することを可能としている。

ここで電気熱変換素子の形状について検討する。電気熱変換素子の縦横比が小さくなり正方形に近づくと、発熱体（記録素子）の発泡無効領域（記録素子の周囲の温度が低いために存在する発泡圧力に寄与しない部分）が相対的に少なくなる。これに加えて吐出側への発泡パワー効率は後方流抵抗（インク供給口−記録素子距離間の流抵抗）がインク供給口に近い記録素子に対して流路が長い分大きく増すことからインク供給口５００から離れた記録素子４００Ａの面積を小さくすることで千鳥に配置した記録素子間のばらつきを抑えた（Ａ群記録素子：記録素子面積小型化、記録素子の正方形化で吐出性能をＢ群に合わせこみ）。

この２種類の電気熱変換素子の面積及びインク流路の幅について、図１Ａを参照して以下にさらに説明する。

まず、インク供給口５００の両側に、それぞれ１ｐｌのインク滴を吐出する複数の吐出口を含む、第１の吐出口群９００及び第２の吐出口群９０１が設けられている。各吐出口群は、インク供給口５００の長手方向（以下、配列方向と呼ぶ）に並列に、Ａタイプの吐出口１００Ａの列とＢタイプの吐出口１００Ｂの列との２つの吐出口列を含んでいる。各吐出口群において、配列方向に沿って、Ａタイプの吐出口１００ＡとＢタイプの吐出口１００Ｂとが互い違いとなるように千鳥状に配置され、隣接する２つの吐出口間の配列方向における距離は１／１２００インチとなっている。また、２つの吐出口群９００及び９０１は、配列方向において１／２４００インチだけシフトされて配置されている。このようにして本実施形態の第２の記録素子基板Ｈ１１０１においては、各インクの吐出口の配置密度を１インチ当たり２４００個にしている。

各吐出口群（９００，９０１）において、Ｂタイプの吐出口１００Ｂ及びＡタイプの吐出口１００Ａにそれぞれ対応して設けられている吐出エネルギー発生部（電気熱変換素子４００Ａ及び４００Ｂ）は、それぞれのインク流路３００Ａ及び３００Ｂを介してインク供給口５００に連通している。ここで、Ａタイプの吐出口１００Ａに対応するインク流路３００Ａの幅８００は、Ｂタイプの電気熱変換素子４００Ｂの幅８０１によって制限され、同程度かそれ以下の幅しかとれない。このため、適正な吐出のためには電気熱変換素子と隔壁との間には若干のスペースが必要であることを考えて、吐出口を１インチ当たり１２００以上の高密度で配置する際には、直線上に配置するよりも電気熱変換素子の形状を考慮しつつ千鳥状に配置する方が望ましい。

本実施形態では、全ての吐出口から吐出するインク滴の容量を１ｐｌとすることより、２つのタイプの吐出口１００Ａ及び１００Ｂの面積を同じ７０μｍ^２としている。電気熱変換素子のサイズは、Ｂタイプの電気熱変換素子１００Ｂを、幅１０μｍ×長さ２８μｍ、Ａタイプの電気熱変換素子１００Ａを、幅１４μｍ×長さ１８μｍとしている。従って、それぞれの電気熱変換素子の面積は、Ｂタイプが２８０μｍ^２、Ａタイプが２５２μｍ^２となり、Ａタイプの電気熱変換素子１００Ａの面積をＢタイプの面積よりも小さくすることで、実際に吐出に寄与する有効面積を調整するようにして、２種類の吐出口の吐出能力のバランスを取っている。

このように本実施形態では、インク供給口からの距離が異なる位置に配置される２種類の電気熱変換素子のサイズが異なるが、これらを高速で駆動するためには、それぞれに対応した最適なエネルギーを供給することが必要である。

記録素子基板は、上記の特許文献１等に記載されているように半導体基板上に電気熱変換素子として発熱体（ヒータ）を形成している関係上、同一基板上の発熱体の抵抗差は素子の形状（縦横比）でほぼ決定される。一方、単位面積当たりのエネルギーで発熱体の温度が決定することがわかっている。本実施形態の構成においては、Ａタイプの電気熱変換素子１００Ａの面積を、Ｂタイプの電気熱変換素子１００Ｂよりも小さくしている（小型化）上に、縦横比（電流の流れる方向のサイズが支配的）も小さく（正方形化）、すなわち抵抗も小さくしている。

このため、同一の幅（時間）の駆動パルスを印加すると、いずれかのタイプの電気熱変換素子で発生されるエネルギーが過剰あるいは不足となり、正常な吐出ができなくなる。より具体的には、Ａタイプの電気熱変換素子に対して適切な駆動パルスを設定すると、Ｂタイプの電気熱変換素子で発生されるエネルギーが過剰となり、Ｂタイプの電気熱変換素子に対して適切な駆動パルスを設定すると、Ａタイプの電気熱変換素子で発生されるエネルギーが不足する。

そこで本実施形態では、記録ヘッドが有する記録素子（電気熱変換素子）は全てが同時に駆動されずに時分割で駆動されることに着目し、ＡタイプとＢタイプとに共通の駆動信号線（ＥＮＢ信号線）で異なる幅の駆動信号（ＥＮＢ信号）を印加するようにして、形状の異なる２種類の電気熱変換素子それぞれを適切に駆動するように構成している。

図１Ｂは、記録装置本体から供給される信号のタイミングチャートを示している。図示されたように本実施形態においては、全ての記録素子を８回に分けて駆動するようにしている（時分割数＝８）。そして分割された８つのタイミングであるブロック期間それぞれにおいて同一のタイプの電気熱変換素子を駆動すると共に、駆動期間を決定するＥＮＢ信号のパルス幅を電気熱変換素子の形状（タイプ）に応じて各ブロック期間で変えている。図１Ｂにおいて、ブロック期間を示すＢＬＯＣＫに記載されてる８種類の符号（Ａ１、Ｂ１、…、Ａ４、Ｂ４）は、図１Ａの右側に示す符号に対応しており、いずれもＡが付くブロック期間ではＡタイプの電気熱変換素子が駆動され、Ｂが付くブロック期間ではＢタイプの電気熱変換素子が駆動される。こうすることで、１つのＥＮＢ信号を用いて形状の異なる２種類の電気熱変換素子に対して、適切なエネルギー（電力）を印加して駆動することを可能としている。

なお、このタイミングチャートにおいて、Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３，Ａ４，Ｂ４で示す８つに分割された各ブロック期間において、ＥＮＢ信号がローレベルとなっている期間が電気熱変換素子に電力が印加される駆動期間であり、各駆動期間の間が吐出したインクを充填するための休止期間である。図示されたように本実施形態では、各休止期間の長さが略等しくなるように、Ａタイプ及びＢタイプの駆動期間の開始タイミングを設定している。

次に、図１Ｂに示されたＬＴ、ＣＬＫ、ＤＡＴＡ、ＥＮＢの各信号について、第２の記録素子基板１１０１の内部回路を示す、図６のブロック図を参照して説明する。

図６は、図１Ａに示した２つの吐出口群の一方に対応する回路の構成を示すブロック図である。ここに示した回路は一方の吐出口群に含まれる３２０個の吐出口に対応する回路であり、１つのインクに対応する吐出口数は６４０個である。

６０１はデータ信号ＤＡＴＡから入力される画像データ及び駆動するブロックを指定するための時分割データ等を、クロック信号ＣＬＫに従って１ビットずつシフトしつつ保持するシフトレジスタ、６０２はラッチ信号ＬＴの入力されるタイミングでシフトレジスタ６０１に保持されているデータを電気熱変換素子の駆動中に一時的に保持するためのラッチ、６０３はラッチ６０２に保持された駆動するブロックを指定するための３ビットの時分割データを８つのブロック信号にデコードする３−８デコーダ、６０４はデコーダ６０３から出力されるブロック信号、電気熱変換素子を各ブロックに対応付けるマトリクス状に配線された信号、及び選択された電気熱変換素子に適切なエネルギーを供給するための駆動期間（パルス幅）を決定するＥＮＢ信号の論理積を演算するＡＮＤ回路、６０５はＡＮＤ回路６０４の出力に従って対応する電気熱変換素子を駆動するスイッチング素子である。また、ＶＨは電気熱変換素子にエネルギーを供給するための電源端子、ＧＮＤＨは電気熱変換素子がスイッチング素子を介して接続されるＧＮＤ端子である。

なお、記録装置の本体側に設けられているＥＮＢ信号を生成する回路は、例えば、クロック信号ＣＬＫが入力されるカウンタをリセットするタイミングを調整することによって、出力する信号のパルス幅を変化させるような回路などが利用できるが、これ以外の他の構成の回路であっても良い。

このような構成により、第２の記録素子基板において、Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３，Ａ４，Ｂ４の順に時分割した８つのブロック期間において、同じタイプの電気熱変換素子が同じタイミングで駆動され、Ａタイプの電気熱変換素子に対応するブロック期間（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４）と、Ｂタイプの電気熱変換素子に対応するブロック期間（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）とで、ＥＮＢ信号のパルス幅（駆動期間）を変更してそれぞれのタイプの電気熱変換素子に印加される電気エネルギー（電力）を適正化している。

以上説明したように本実施形態によれば、装置本体との間の信号線の数を増加させたり回路構成を複雑にせず、かつ、記録速度を低下させずに、吐出口が千鳥状に高密度で配置されたインクジェット記録ヘッドの形状が異なる２種類の電気熱変換素子それぞれに対して適切な電力を印加することができる。

＜変形例＞
上記の実施形態では、８つに時分割したブロック期間をいずれも等しい時間としているが、クロックＣＬＫの周波数を上昇させデータの転送時間を短縮するようにした構成において、電気熱変換素子のタイプに応じて駆動期間の長さを変更しても良い。

図７は、このような構成における電気熱変換素子の駆動に関する信号のタイミングチャートを図１Ｂと同様に示した図である。図示されたように、各タイプの電気熱変換素子の駆動期間の長さに応じて、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４のブロック期間をＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のブロック期間よりも短くしており、これにより全ての電気熱変換素子が１回ずつ駆動される１周期の時間が短縮される。なお、本変形例においても、各休止期間の長さが略等しくなるように、Ａタイプ及びＢタイプの駆動期間の開始タイミングを設定している。

＜他の実施形態＞
上記の実施形態においては、インク供給口の一方の側に高密度で配置された３２０個の吐出口それぞれに設けられる電気熱変換素子を、８つに時分割して駆動する構成について説明したが、吐出口の数、時分割数、回路の構成はこれに限定されるものではなく、様々な仕様の記録ヘッドを備えた記録装置に本発明を適用することができる。

更には、所望の記録特性を得るために印加すべき電力が異なる少なくとも２種類のエネルギー発生素子を有する記録ヘッドを有する構成であれば、インクジェット方式以外の記録方式に従って記録を行う記録装置に対しても本発明は適用できる。

例えば、吐出口（記録素子）の配置は直線状であっても良いし、印加すべき電力が異なるエネルギー発生素子（電気熱変換素子）の種類（タイプ）は３種類以上であっても良い。また、機械的構成についてもシリアル型に限定されず、記録ヘッドに対して記録媒体を相対的に移動させる方式であっても良い。

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、或いはそれらの機能を併せ持つ複合機の形態を取るものであっても良い。

本発明の実施形態における第２の記録素子基板の吐出口及び電気熱変換素子の一部を拡大して示す概略図である。 図１の電気熱変換素子の駆動に関する信号のタイミングチャートである。 本発明の実施形態における記録カートリッジの斜視図である。 図２に示す記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態における記録素子基板の構成を示す一部を切り欠いた斜視図である。 本発明の実施形態における他の記録素子基板の構成を示す一部を切り欠き斜視図である。 本発明の実施形態における第２の記録素子基板の回路を示すブロック図である。 変形例における信号のタイミングチャートである。 図２の記録ヘッドカートリッジを搭載したインクジェット記録装置を示す図である。

符号の説明

１００Ａ、１００Ｂ 吐出口
３００Ａ、３００Ｂ インク流路
４００Ａ、４００Ｂ 電気熱変換素子
５００ インク供給口
ＥＮＢ 駆動パルス信号
ＶＨ 電源端子
ＧＮＤＨ ＧＮＤ端子
ＣＬＫ クロック信号
ＤＡＴＡ データ信号
ＢＬＯＣＫ 駆動ブロック
８００ インク流路幅
８０１ 電気熱変換素子幅
９００、９０１ 吐出口群

Claims (9)

1. 少なくとも第１及び第２の種類が異なる記録素子をそれぞれ複数有する記録ヘッドによって記録を行う記録装置であって、
   前記第１及び第２の記録素子にそれぞれ対応した第１及び第２の期間を示す時分割信号を発生する信号発生回路と、
   前記第１及び第２の記録素子に対して、第１及び第２の期間においてそれれぞれ異なる駆動期間を指定するための許可信号を共通の信号を用いて与えるための駆動回路と、を有することを特徴とする記録装置。
2. 前記駆動回路は、前記第１及び第２の記録素子を各種類毎に複数のブロックに分割してブロック単位で時分割駆動することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記第１及び第２の記録素子は、それぞれ形状の異なるエネルギー発生素子を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の記録装置。
4. 前記第１及び第２の記録素子は、千鳥状に互い違いに配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の記録装置。
5. 前記第１及び第２の記録素子が、所定方向において１インチ当たり１２００個以上の密度で同一の基板上に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の記録装置。
6. 各記録素子が、インクを吐出する吐出口と、各吐出口に対応して設けられたエネルギー発生素子と、を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の記録装置。
7. 前記エネルギー発生素子が、電気熱変換素子であることを特徴とする請求項６に記載の記録装置。
8. 少なくとも第１及び第２の種類が異なる記録素子をそれぞれ複数有する記録ヘッドであって、
   前記第１及び第２の記録素子を、それぞれに対応した第１及び第２の期間を示す時分割信号で駆動する時分割駆動回路と、
   前記第１及び第２の記録素子に対して、前記第１及び第２の期間においてそれれぞれ異なる駆動期間を指定するための許可信号を共通の信号を用いて供給する期間指定回路と、を有することを特徴とする記録ヘッド。
9. 少なくとも第１及び第２の種類が異なる記録素子をそれぞれ複数有する記録ヘッドの駆動方法であって、
   前記第１及び第２の記録素子にそれぞれ対応した第１及び第２の期間を示す時分割信号を発生する信号発生工程と、
   前記第１及び第２の記録素子に対して、前記第１及び第２の期間においてそれれぞれ異なる駆動期間を指定するための許可信号を共通の信号を用いて与える駆動工程と、を有することを特徴とする記録ヘッドの駆動方法。

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