JP2008149494A - ヘッド基板、そのヘッド基板を用いた記録ヘッド、及びその記録ヘッドを用いた記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】どのようなタイプの記録装置に対しても共通的にノイズ対策が可能なヘッド基板、そのヘッド基板を用いた記録ヘッド、及びその記録ヘッドを用いた記録装置を提供することである。
【解決手段】複数の記録素子と複数の記録素子を駆動する複数の駆動素子と複数の駆動素子を制御するロジック回路が同一の基板上に形成されたヘッド基板は次の構成を含む。即ち、外部からロジック信号を入力する端子と、その端子からロジック信号を入力する少なくとも２つの入力回路と、少なくとも２つの入力回路からの出力信号の内の１つを選択し、その選択された信号をロジック回路に出力する選択回路とを有する。そして、少なくとも２つの入力回路は、ロジック信号を判断するために互いに異なる閾値を有するように構成する。
【選択図】 図７

Description

本発明はヘッド基板、その基板を用いた記録ヘッド、及びその記録ヘッドを用いた記録装置に関する。本発明は、特に、記録媒体へインクを吐出して画像記録を行なうインクジェット記録ヘッドのヘッド基板、その基板を用いた記録ヘッド、及びその記録ヘッドを用いた記録装置に関するものである。

熱エネルギーを利用してインクを吐出する記録ヘッドの一つとして熱エネルギーを発生する電気熱変換素子（ヒータ又は記録素子）が形成された面の垂直方向にインク滴を吐出する、所謂サイドシューター型の記録ヘッドが知られている。このタイプの記録ヘッドは一般に、電気熱変換素子が設けられたヘッド基板の裏側から、その基板を貫通するインク供給口を介して吐出に伴うインク供給を行う。

一般的な記録装置では、上述のような構造の記録ヘッドを搭載したキャリッジが所定方向（主走査方向）に移動自在に支持されており、この記録ヘッドと対向する位置を記録媒体が搬送機構により主走査方向とは直角の方向（副走査方向）に順次搬送される。

これにより記録ヘッドからのインク滴吐出位置と記録媒体の表面とが主走査方向と副走査方向とに相対移動するので、記録データに対応して記録ヘッドがインク滴を記録媒体の表面に吐出し、その表面に付着したインクでドットマトリックス画像を形成する。

さて、近年の急激な記録速度の向上に伴い、記録ヘッド内の記録素子数も増加の一途をたどっており、結果的に短時間に数多くの記録素子を駆動せざるをえない状況がある。短時間に数多くの記録素子を駆動すると瞬間的な電流が大きくなり、記録ヘッドを駆動する際に供給するロジック信号に対して配線間に存在する容量結合、誘導結合等による大電流が原因によるノイズ混入が無視できなくなってきている。そうしたノイズに対応するため、記録ヘッド用のヘッド基板のロジック回路入力部に論理反転閾値がＬＯＷ→ＨＩＧＨ、ＨＩＧＨ→ＬＯＷで異なるヒステリシス特性を持たせた回路が提案され実用化されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、ＬＯＷとは論理レベルのローレベルを示し、ＨＩＧＨとは論理レベルのハイレベルを示す。

図１２は従来のサイドシューター型の記録ヘッドに用いられるヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。

図１２に示すように、ヘッド基板１１００には、その中央部にインク供給口１１０２が設けられ、インク供給口１１０２を挟んでその両側に、このインク供給口に沿って電気熱変換素子１１０３が配列されている。電気熱変換素子１１０３はトランジスタ１１１４によって駆動される。そして、トランジスタ１１１４にはＡＮＤ回路１１１５から駆動信号が供給される。

ＡＮＤ回路１１１５には記録装置本体から供給されたイネーブル信号（ＥＮＢ）と画像信号（ＤＡＴＡ）とそのＡＮＤ回路を選択する選択信号が入力され、これら３つの信号の論理積が演算される。そして、その論理積の結果によってトランジスタ１１１４が駆動される。

さて、ヘッド基板１１００の端部には電気熱変換素子１１０３を駆動するための電気信号を受け取るために複数の端子からなる電極部（接続端子）１１０４が配列されている。図１２では複数の端子各々の上にはその端子に供給される信号を示す記号が付されている。例えば、ＤＡＴＡは複数の電気熱変換素子（記録素子）を時分割駆動するための画像信号（ＤＡＴＡ）をシリアル入力するための端子、ＣＬＫはその画像信号を転送するのに用いるクロック信号（ＣＬＫ）を入力するための端子である。また、ＬＴはシリアル入力された画像信号を一時的にホールドするためのラッチ信号（ＬＴ）を入力するための端子、ＥＮＢは電気熱変換素子（記録素子）にエネルギーを印加する時間を決定するためのイネーブル信号を入力するための端子である。

これらの信号入力がノイズの影響を受けて、記録に誤動作が発生しないように、ラッチ信号とクロック信号と画像信号とイネーブル信号を入力する各端子の後段には静電気保護素子と共にノイズ対策回路が実装された入力回路１１２１が設けられる。これら複数の入力回路は同じ構成をもつ。これらの複数の入力回路１１２１は入力回路群１１２０として総称される。

これら入力回路１１２０を経て、シフトレジスタ１１１１にはクロック信号（ＣＬＫ）に同期して画像信号（ＤＡＴＡ）が入力される。また、ラッチ回路１１１２にはラッチ信号（ＬＴ）に同期してシフトレジスタ１１１１に格納された画像信号（ＤＡＴＡ）がラッチされる。ラッチされた信号の一部はデコーダ１１１３でデコードされて選択信号が生成され、その選択信号により駆動するトランジスタに対応したＡＮＤ回路を選択する。

図１３は図１２に示した入力回路１１２１の詳細な構成を示す図である。

この図ではクロック信号（ＣＬＫ）の入力回路の例が示されている。

図１３に示すように、入力回路１１２１は静電気保護素子１１２２とノイズ対策回路１１２３とで構成されている。ノイズ対策回路１１２３は入力信号を２つのインバータ１１２４ａ、１１２４ｂで受信する。これらのインバータは互いに対して異なる閾値をもち、インバータ１１２４ａは相対的に高い閾値を、一方、インバータ１１２４ｂは相対的に低い閾値をもつ。そして、インバータ１１２４ａは入力信号がＬＯＷ→ＨＩＧＨとなるときに有効となるインバータとして機能し、インバータ１１２４ｂは入力信号がＨＩＧＨ→ＬＯＷで有効となるインバータとして機能する。これらインバータの閾値については、例えば、特許文献２に開示されているように、ＭＯＳトランジスタのゲート幅、ゲート長で自由に制御することができる。

なお、図１３において、１１２５、１１２７、１１２９はインバータ、１１２６、１１２８はＡＮＤ回路である。

図１４〜図１５は夫々、図１３に示したノイズ対策回路１１２３の動作を説明する図である。

図１４では入力信号がＬＯＷであるときに、インバータ１１２４ａからの反転出力が有効となる様子を示している。また、図１５では入力信号がＨＩＧＨであるときに、インバータ１１２４ｂからの反転出力が有効となる様子を示している。
特許第３３２３５９７号公報 特開２００２−３７０３６０号公報 特開平８−３９８９０９号公報

昨今、記録ヘッドは小型プリンタのみならずマルチファンクションプリンタ（ＭＦＰ）から記録媒体のサイズがＡ０、Ａ１に対応した大型プリンタまで幅広く利用されるようになってきた。大型プリンタの場合は記録幅が広がるため、記録ヘッドを搭載したキャリッジが移動する距離が当然長くなってしまう。

その際に記録ヘッドに供給するクロック信号、画像信号等のロジック信号が長い配線のために鈍ってしまうことがある。一方では、長い記録ヘッドの移動距離のためにアンテナとして作用する配線部分からの放射ノイズを低減するために、クロック信号等の高周波成分を積極的に鈍らせたりすることも必要となっている。

この点について、図１６〜図１７を参照してさらに詳しく説明する。

図１６は小型プリンタから大型プリンタまで共通な記録ヘッドに供給するロジック信号波形を示す図である。図１６の下部には、クロック信号（ＣＬＫ）波形の拡大図を示している。ここでは、インバータ１１２４ａの閾値を２．６Ｖ、インバータ１１２４ｂの閾値を０．７Ｖとしている。

クロック信号（ＣＬＫ）もラッチ信号（ＬＴ）もイネーブル信号（ＥＮＢ）も理想的には、パルス状波形であることが好ましい。しかしながら、実際の波形は、例えば、図１６の下部にクロック信号の例で示すように、理想的な信号波形（破線）に対して、実線で示すやや鈍った程度の波形となる。

しかしながら、そのような波形であっても、２つのインバータの論理閾値に対して十分な振幅及び変化が得られていることがわかる。図１６において論理変化が発生する箇所を示す実線の○（実際の論理反転）と破線の○（理想の論理反転）とを比較しても、これらが互いに対してほとんどずれていない。

図１７はクロック信号波形の歪みを示す図である。

図１７（ａ）は大型プリンタのように記録装置本体から記録ヘッドまでの信号配線が長くなってしまう場合のクロック信号波形の例を示したものである。

この場合、配線に存在する容量成分等により信号波形は鈍り、ノイズ対策で設けたヒステリシス特性を持った論理反転閾値をなんとかクリアしているが、○で示した論理反転タイミングが理想的な信号と実際の信号とで大きくずれてきていることがわかる。このような場合は、論理反転タイミングの判断が難しくなり、製品としての信頼性を確保することが困難となる。

図１７（ｂ）は大型プリンタ等において配線長が長くなりすぎて、クロック信号が大きく歪み、ＬＯＷ→ＨＩＧＨの論理反転閾値を満足できない場合を示したものである。この場合、ロジック回路がもはや正常に動作せず、結果として正常に記録が行われない。こうした場合に対処するためには、記録ヘッドの仕様変更や新たな開発が求められる。この場合、記録ヘッドは種々の記録装置に対して共通部品とならず、特別仕様の記録ヘッドが要求されるので、コスト面、デリバリー等において不利な状況に陥る。

図１７では、クロック信号を例にとり信号歪みの弊害について説明したが、イネーブル信号（ＥＮＢ）についても、その状況は似ている。記録ヘッドの場合、１μｓ以下の短パルスを記録素子に精密に印加することが求められており、論理反転タイミングがずれると所望のパルス幅を記録素子に印加することができなくなる。イネーブル信号のパルス幅が異なると、実際に記録素子に印加されるエネルギーが変わってしまう。もし、必要以上の長いパルスが印加されるとエネルギー過剰となり、記録素子の寿命が短くなる。逆に必要な長さのパルスが印加されないと、エネルギー不足により吐出不良等の問題が生じてしまう。

本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、どのようなタイプの記録装置に対しても共通的にノイズ対策が可能なヘッド基板、そのヘッド基板を用いた記録ヘッド、及びその記録ヘッドを用い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本発明のヘッド基板は、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複数の駆動素子と、前記複数の駆動素子を制御するロジック回路が同一の基板上に形成されたヘッド基板であって、外部からロジック信号を入力する端子と、前記端子からロジック信号を入力する少なくとも２つの入力回路と、前記少なくとも２つの入力回路からの出力信号の内の１つを選択し、該選択された信号を前記ロジック回路に出力する選択回路とを有し、前記少なくとも２つの入力回路は、互いに異なる閾値を有していることを特徴とする。

また他の発明によれば、上記構成のヘッド基板を用いる記録ヘッドを備える。

そして、その記録ヘッドは記録ヘッドはインクジェット記録ヘッドであることが望ましい。

さらに他の発明によれば、上記構成の記録ヘッドを用いた記録装置を備える。

従って本発明によれば、記録装置のタイプに合わせて適切な閾値を用いて入力されるロジック信号を判断するので、種々のタイプの装置から発生するノイズに対して耐性のあるロジック信号の判断をすることができるという効果がある。これにより、例えば、小型プリンタから大型プリンタまで幅広い記録装置の記録ヘッドに供給されるロジック信号の波形状態に適合してロジック信号を判断することができるので、個々の装置に対して共通仕様の記録ヘッドを提供できる。

従って、同一仕様の記録ヘッドを種々の記録装置に適用できるので、装置の開発期間の短縮やコストダウンにも貢献する。

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、さらに具体的かつ詳細に説明する。

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、有意無意を問わない。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ある。従って、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、記録要素とは、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。

以下に用いる記録ヘッド用基板（ヘッド基板）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構成を差し示すものである。

さらに、基板上とは、単に素子基板の上を指し示すだけでなく、素子基板の表面、表面近傍の素子基板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表面上に別体として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板上に一体的に形成、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例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をキャリッジ２に搭載している。そして、キャリッジ２を矢印Ａ方向に往復移動させて記録を行う。記録時には、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。

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を装着している。

図１に示した記録装置１はカラー記録が可能であり、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、この実施例の記録ヘッド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いる。このため、記録ヘッド３には熱エネルギーを発生するために電気熱変換体を備えている。その電気熱変換体に印加される電気エネルギーが熱エネルギーへと変換され、その熱エネルギーをインクに与えることにより生じる膜沸騰による気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利用して、吐出口よりインクを吐出させる。この電気熱変換体は各吐出口のそれぞれに対応して設けられ、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。

また、記録装置１には、記録ヘッド３の吐出口（不図示）が形成された吐出口面に対向してプラテン（不図示）が設けられている。そして、キャリッジモータＭ１の駆動力によって記録ヘッド３を搭載したキャリッジ２が往復移動されると同時に、記録ヘッド３に記録信号を与えてインクを吐出することによって、プラテン上に搬送された記録媒体Ｐの全幅にわたって記録が行われる。

＜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、ＲＯＭ６０２、特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３、ＲＡＭ６０４、システムバス６０５、Ａ／Ｄ変換器６０６などで構成される。ここで、ＲＯＭ６０２は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する。ＡＳＩＣ６０３は、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。ＲＡＭ６０４は、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として用いられる。システムバス６０５は、ＭＰＵ６０１、ＡＳＩＣ６０３、ＲＡＭ６０４を相互に接続してデータの授受を行う。Ａ／Ｄ変換器６０６は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。

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。この画像データは、例えば、ラスタ形式で入力される。

さらに、６２０はスイッチ群であり、電源スイッチ６２１、プリントスイッチ６２２、回復スイッチ６２３などから構成される。

６３０は装置状態を検出するためのセンサ群であり、位置センサ６３１、温度センサ６３２等から構成される。

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。６４４は記録ヘッド３を駆動させるヘッドドライバである。

加えて、ヘッドドライバ６４４を介して、ＭＰＵ６０１やＡＳＩＣ６０３からの制御信号を記録ヘッド３に供給する。また、電源部（不図示）からの電力も記録ヘッド３に供給される。

＜記録ヘッドの構成（図３〜図５）＞
また、記録ヘッド３は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じさせるための熱エネルギーを生成するヒータを用いて記録を行う方式の記録ヘッドであって、ヒータ面に対向する側にインクを吐出する、所謂、サイドシュータ型の記録ヘッドである。

図３は記録ヘッド３の詳細な構成を示す分解斜視図である。

図３に示すように、記録ヘッド３は複数の発熱抵抗体（ヒータ）を実装した記録素子ユニット１００２と、インク供給ユニット１００３と、４つのインクタンクを受容するタンクホルダ２０００とから構成されている。なお、記録素子ユニット１００２のインク連通口（不図示）とインク供給ユニット１００３のインク連通口２３０１とをインクがリークしないように連通させるため、各部材を圧着するようジョイントシール部材２３００を介してビス２４００で固定している。

図４は記録素子ユニット１００２の詳細な構成を示す分解斜視図である。

図４に示すように、記録素子ユニット１００２は二つの記録ヘッド用基板（以下、ヘッド基板）１１００とプレート１２００と電気配線テープ（可撓性の配線基板）１３００と電気コンタクト基板２２００とプレート１４００とから構成されている。

また、ヘッド基板１１００は、図４に示すように、プレート１２００のインク連通口１２０１のある部分に接着され固定されている。さらに、プレート１２００には開口部を有するプレート１４００が接着され固定されており、プレート１４００には電気配線テープ１３００が接着され固定されており、ヘッド基板１１００に対して所定の位置関係が保持されている。

電気配線テープ１３００はヘッド基板１１００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る。それは、ヘッド基板１１００に対応する電気配線を持ち、記録装置本体からフレキシブルケーブルを介して電気信号を受け取る外部信号入力端子１３０１を有する電気コンタクト基板２２００と接続している。電気コンタクト基板２２００は、インク供給ユニット１００３に、端子位置決め穴１３０９（２ヶ所）により位置決めされ、固定されている。

なお、図４ではカラーインク吐出に用いるために３つのインク供給口を備えたヘッド基板とブラックインク吐出に用いるために１つのインク供給口を備えたヘッド基板とを総称してヘッド基板１１００として言及した。

図５はヘッド基板１１００の構成を説明するための部分破断斜視図である。

この図は１つのインク供給口を備えたヘッド基板について代表的な例として示しているが、３つのインク供給口を備えた構成も図示した構成が３組並ぶ構成となる以外はほぼ同様の構成となっている。

ヘッド基板１１００は、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍのＳｉ基板に、インクをその基板の裏面から流すための貫通口であるインク供給口１１０２を形成した基板１１１０を有している。

基板１１１０には、インク供給口１１０２を挟んでその両側に、このインク供給口に沿って電気熱変換素子１１０３が配列されている（この実施例ではインク供給口の両側に１列ずつ並べて配置している）。さらに、電気熱変換素子１１０３に電力を供給するアルミニウム（Ａｌ）などで構成される電気配線（不図示）がインク供給口１１０２から所定の距離を離して並設されている。これら電気熱変換素子１１０３と電気配線は、既存の成膜技術を利用して形成することができる。この実施例における各列の電気熱変換素子１１０３は、インク供給口を挟んだ互いの素子が千鳥状になるように配列されている。即ち、各列の吐出口１１０７の位置が、その列方向に直交する方向に並ばないように、少しずれて配置されている。

なお、このような千鳥状配置にしたもの以外の構成も本発明に含まれることは言うまでもない。

また、基板１１１０には、電気配線に電力を供給したり、電気熱変換素子１１０３を駆動するための電気信号を供給したりするための電極部（接続端子）１１０４が、電気熱変換素子１１０３の列の両端に位置する側の辺部に沿って配列されている。各電極部１１０４にはＡｕなどからなるバンプ１１０５が形成されていても良い。

また、配線および電気熱変換素子１１０３などで構成される記録素子のパターンが形成された基板１１１０の面上には、電気熱変換素子１１０３に対応してインク流路を構成する樹脂材料からなる構造体がフォトリソグラフィー技術によって形成されている。この構造体は、各インク流路を区切るインク流路壁１１０６とその上方を覆う天井部１１１７とを有し、天井部には吐出口１１０７が開口されている。吐出口１１０７は、電気熱変換素子１１０３のそれぞれに対向して設けられており、これにより吐出口群１１０８を形成している。

上記のように構成された記録ヘッド３において、インク供給口１１０２から供給されたインクは、各電気熱変換素子１１０３の発熱によって発生した気泡の圧力によって、各電気熱変換素子１１０３に対向する吐出口１１０７から吐出される。

なお、上述のように、インクカートリッジ６と記録ヘッド３と分離可能に構成しても良いが、これらが一体的に形成されて交換可能なヘッドカートリッジＩＪＣを構成しても良い。

図６は、インクタンクと記録ヘッドとが一体的に形成され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。図６において、点線ＫはインクタンクＩＴと記録ヘッドＩＪＨの境界線である。ヘッドカートリッジＩＪＣにはこれがキャリッジ２に搭載されたときには、キャリッジ２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。

なお、図６において、５００はインク吐出口列である。

以下、上記の構成の記録装置に搭載される記録ヘッドのヘッド基板の実施例について説明する。ここでは、特に、記録ヘッドに供給されるロジック信号に対するヘッド基板での論理反転閾値の選択に関する実施例について説明する。

図７は実施例１に従うヘッド基板の構成を示すブロック図である。

なお、図７において、既に図４、図５、及び従来例で説明したのと同じ構成要素や同じ信号には同じ参照番号や参照符号を付し、その説明は省略する。

図７と図１２とを比較すると分かるように、この実施例では入力回路１１２１に、２つの入力回路１１２１ａ、１１２１ｂと選択回路１１２１ｃとを備える。加えて、２つの入力回路の内のひとつを選択するための選択信号（ＳＥＬ）を入力する端子を備える。ここで、２つの入力回路には夫々、ノイズ対策回路が備えられており、入力回路１１２１ａは従来の構成と同様な閾値をもつ論理反転閾値をもつ回路となっている。

即ち、入力回路１１２１ａのノイズ対策回路は図１３に示したような構成となっており、インバータ１１２４ａの入力閾値は２．６Ｖ、インバータ１１２４ｂの入力閾値は０．７Ｖ、そのヒステリシス幅は１．９Ｖ（＝２．６−０．７）である。説明の都合上、これらのインバータの入力閾値を閾値レベルＡ、そのヒステリシス幅をヒステリシス幅Ａと呼ぶ。

さて、もう１つの入力回路１１２１ｂもその論理構成は図１３に示したような構成となっているが、２つのインバータの閾値は記録ヘッドに供給されるロジック信号の波形が鈍っても論理反転がなされ、かつ、そのタイミングがずれないような閾値をもっている。即ち、入力信号がＬＯＷ→ＨＩＧＨとなる場合に用いるインバータの閾値は１．７Ｖ、入力信号がＨＩＧＨ→ＬＯＷとなる場合のインバータの閾値は０．５Ｖ、そのヒステリシス幅は１．１Ｖ（＝１．７−０．６）とする。つまり、先に説明した入力回路１１２１ａより閾値を低くしている。同様に説明の都合上、これらのインバータの入力閾値を閾値レベルＢ、そのヒステリシス幅をヒステリシス幅Ｂと呼ぶ。この閾値は従来例で既に説明した通り入力回路の初段のインバータのゲート幅、ゲート長を調整することで対応できる。

図８は実施例１に従う入力回路１１２０の詳細な構成を示す図である。ここでは、クロック信号が入力される回路が例示されている。

記録装置より供給されたクロック信号（ＣＬＫ）は図８に示されているように、ノイズ対策回路が施された２つの入力回路１１２１ａ、１１２１ｂに供給される。一方、選択回路１１２１ｃには記録装置より選択信号（ＳＥＬ）が入力され、その選択信号レベルが“ＬＯＷ”であれば、入力回路１１２１ａからの信号を選択し、“ＨＩＧＨ”であれば、入力回路１１２１ｂからの信号を選択する。

ここで、従来の小型プリンタのように供給されるクロック信号波形が比較的理想波形（方形波）に近い場合は、“ＬＯＷ”レベルの選択信号を記録装置より予め入力することにより、従来同様の閾値、ヒステリシス特性での論理反転が可能となる。一方、大型プリンタ等、記録ヘッドの移動幅が大きく配線長による波形の鈍りが著しい記録装置で記録ヘッドを用いる場合は、“ＨＩＧＨ”レベルの選択信号を入力することにより誤動作なく論理反転が可能となる。

図９は２つの異なる閾値レベルを用いた場合におけるクロック信号の論理反転の様子を示す図である。

図９（ａ）は閾値レベルＡの入力回路１１２１ａを選択した場合のクロック信号の論理反転の様子を示している。この図から分かるように、小型プリンタのようにロジック信号の歪みがあまり生じない場合には、従来と同様な閾値レベルを用いても正確な論理反転がなされ、そのタイミングも理想値からあまりずれていない。

図９（ｂ）は閾値レベルＢの入力回路１１２１ｂを選択した場合のクロック信号の論理反転の様子を示している。この図から分かるように、大型プリンタのようにロジック信号の歪みがかなり生じる場合でも、閾値レベルを変更することで、正確な論理反転がなされ、そのタイミングも理想値からあまりずれなくなる。

従って以上説明した実施例に従えば、閾値の異なるインバータを用いた２つの入力回路を備え、用いる記録装置に従って、いずれかの入力回路を選択することにより、信号歪みに対して耐性のある正確なタイミングでの論理反転を実現できる。

これにより同じ仕様のヘッド基板、そのヘッド基板を用いた記録ヘッドを大型プリンタから小型プリンタまで種々のタイプの装置に適用することができる。

なお、この実施例では、ノイズ対策用に２つの入力回路のいずれかを選択する構成を例として説明したが本発明はこれによって限定されるものではない。例えば、３つ以上の入力回路を設けて選択するようにしても良い。これにより、きめ細かく記録装置から入力される信号波形の歪みに合わせることが可能となる。

また、ノイズとしては同時に多くの記録素子が駆動されるために流れる大電流により発生するノイズを例として説明したが、他の原因によるノイズに対しても有効である。さらに、ノイズ対策のための回路構成は、上記実施例の構成によって限定されるものではない。例えば、入力信号がＬＯＷ→ＨＩＧＨ、或はＨＩＧＨ→ＬＯＷと変化した際の判断に同一の閾値を有した入力部を複数備え、外部からの選択信号によって複数の閾値から適切な値を選択する構成としても良い。

図１０は実施例２に従うヘッド基板の構成を示すブロック図である。

実施例１では記録装置本体から入力される選択信号（ＳＥＬ）により２つの入力回路のいずれかを選択したが、この実施例では、画像信号の信号線を選択信号の入力信号線と兼用させる例について説明する。

この実施例では通常の高速記録動作の開始前に、前述の選択信号と同じ情報を比較的低周波のクロック信号に同期させ画像信号（ＤＡＴＡ）として入力し、これをラッチ信号でラッチし、このラッチされた信号を選択回路１１２１ｃに入力する。

このようにすることで、この実施例に従えば、選択信号入力用の端子をなくすことができる。これはヘッド基板の端子数削減となり、特に、３つ以上の入力回路からの信号を選択する場合等により効果がある。

図１１は実施例３に従うヘッド基板の構成を示すブロック図である。

実施例１、２のヘッド基板ではクロック信号、画像信号、ラッチ信号、イネーブル信号の４つ全てに対して２つずつ入力回路を設けた構成としたが、この実施例では、クロック信号とラッチ信号の２つの信号に対して２つずつ入力回路を設けた構成とする。

この入力回路自体は回路規模の大きなものではないが、この実施例は、ヘッド基板の小型化を優先させる場合において、波形歪みの影響を最も受けやすい信号に本発明を限定的に適用する場合に有効である。

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、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出のために熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱変換体等）を備え、その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て記録の高密度化、高精細化が達成できる。

さらに加えて、本発明の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装置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。

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に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。 記録ヘッド３の詳細な構成を示す分解斜視図である。 記録素子ユニット１００２の詳細な構成を示す分解斜視図である。 ヘッド基板１１００の構造を示す部分破断斜視図である。 インクタンクと記録ヘッドとが一体的に形成され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。 実施例１に従うヘッド基板の構成を示すブロック図である。 実施例１に従う入力回路１１２１の詳細な構成を示す図である ２つの異なる閾値レベルを用いた場合におけるクロック信号の論理反転の様子を示す図である。 本発明の実施例２に従うヘッド基板の構成を示す図である。 本発明の実施例３に従うヘッド基板の構成を示す図である。 従来のヘッド基板のレイアウト構成を示す図である。 従来のヘッド基板の入力回路の構成を示す図である。 図１３に示したノイズ対策回路１１２３の動作を説明する図である。 図１３に示したノイズ対策回路１１２３の動作を説明する図である。 小型プリンタから大型プリンタまで共通な記録ヘッドに供給するロジック信号波形を示す図である。 クロック信号波形の歪みを示す図である。

符号の説明

３ 記録ヘッド
１１００ ヘッド基板
１１０２ インク供給口
１１０３ 電気熱変換素子
１１０４ 端子
１１１１ シフトレジスタ
１１１２ ラッチ回路
１１１３ デコーダ
１１１４ トランジスタ
１１１５ ＡＮＤ回路
１１２０ 入力回路
１１２１ａ、１１２１ｂ 入力回路
１１２１ｃ 選択回路
１１２３ ノイズ対策回路
１１２４ａ、１１２４ｂ インバータ

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複数の駆動素子と、前記複数の駆動素子を制御するロジック回路が同一の基板上に形成されたヘッド基板であって、
   外部からロジック信号を入力する端子と、
   前記端子からロジック信号を入力する少なくとも２つの入力回路と、
   前記少なくとも２つの入力回路からの出力信号の内の１つを選択し、該選択された信号を前記ロジック回路に出力する選択回路とを有し、
   前記少なくとも２つの入力回路は、互いに異なる閾値を有していることを特徴とするヘッド基板。
2. 前記少なくとも２つの入力回路夫々は、前記ロジック信号を入力する第１のインバータと、前記ロジック信号を入力する第２のインバータとを有し、
   前記第１のインバータは第１の閾値により前記ロジック信号がローレベルからハイレベルに変化することを判断し、
   前記第２のインバータは前記第１の閾値とは異なる第２の閾値により前記ロジック信号がハイレベルからローレベルに変化することを判断し、
   前記第１及び第２の閾値は、前記少なくとも２つの入力回路夫々において異なる値をもつことを特徴とする請求項１に記載のヘッド基板。
3. 前記ロジック回路は、
   画像信号をクロック信号に同期させて入力するシフトレジスタと、
   前記シフトレジスタに入力された画像信号をラッチ信号に同期してラッチするラッチ回路とを含み、
   前記ロジック信号は、前記画像信号と、前記クロック信号と、前記ラッチ信号と、前記複数の駆動素子を駆動するためのイネーブル信号とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッド基板。
4. 前記端子は、前記画像信号と前記クロック信号と前記ラッチ信号と前記イネーブル信号とを夫々入力する第１、第２、第３、第４の端子を含むことを特徴とする請求項３に記載のヘッド基板。
5. 前記選択回路が選択動作を行うための選択信号を外部から入力する第５の端子をさらに有することを特徴とする請求項４に記載のヘッド基板。
6. 前記選択回路は、記録動作に先立って前記選択回路が選択動作を行うための選択情報を前記画像信号として前記シフトレジスタ及び前記ラッチ回路を経由して入力することを特徴とする請求項４に記載のヘッド基板。
7. 前記少なくとも２つの入力回路と前記選択回路とは、前記画像信号と前記クロック信号の入力に対して備えられることを特徴とする請求項３に記載のヘッド基板。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のヘッド基板を用いた記録ヘッド。
9. 前記記録ヘッドは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８に記載の記録ヘッド。
10. 請求項８又は９に記載の記録ヘッドを用いた記録装置。

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