JP2595098B2 - 記録装置および記録ヘッド - Google Patents

記録装置および記録ヘッド

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    • B41J25/34—Bodily-changeable print heads or carriages

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、記録ヘッドおよび該記録ヘッドを装着して
記録動作を行うための記録装置に関し、詳しくはキャラ
クタジェネレータを有して文字の記録を行うことが可能
な記録ヘッドおよび記録装置に関する。
［従来の技術］ 記録装置において、数字，文字等のキャラクタを記録
する場合、ROM等により構成されキャラクタのパターン
を発生するためのキャラクタジェネレータを用いる構成
が一般的であり、この発生したパターンに従い記録ヘッ
ドの記録素子を駆動することによって数字，文字等の記
録を行う。
一方、記録装置の中でもインクジェット方式の記録装
置が一般的になりつつある。とりわけ記録素子としてイ
ンク吐出口およびこれに連通するインク液路、さらにイ
ンク液路に配設される電気熱変換体（以下、ヒータエレ
メントともいう）を構成し、電気熱変換体が発生する熱
によってインク中に気泡を発生させこの気泡の膨張，収
縮に伴うインクの状態変化にょってインクを吐出する方
式のインクジェット記録装置は、電気熱変換体を高密度
に配設でき、しかも高速記録が可能である等の利点を有
し近年注目されつつある。
第５図は、上述した方式の記録ヘッドおよび記録ヘッ
ド駆動のための構成の一従来例を示すブロック図であ
る。
同図に示すように、マイクロプロセッサユニット（以
下、MPUと略す）31は、バスを介して接続するROM33中に
構成されるCGから文字コードに基いて文字を構成するビ
ットマップパターンデータを読出し、RAM32のイメージ
バッファに書込む。記録紙等の被記録媒体に記録するデ
ータの１行分の上記読出しおよび書込みを終了すると、
MPU31はRAM32から記録ヘッドのヒータエレメント40に対
応した数のデータを読出し、レジスタ35に記憶させる。
一方、記録パルス発生回路36は、記録ヘッドと被記録媒
体との相対移動等を考慮したタイミングでヘッド駆動パ
ルスを発生する。ANDゲート群38は、このパルスとレジ
スタ35の出力とのAND信号を出力し、ドライバアレイ39
を介して記録ヘッドのヒータエレメント40を選択的に駆
動し記録動作を行う。
第６図は第５図に示した従来の構成と別の構成を示す
ブロック図である。
同図に示す構成が第５図に示した構成と異なる点は、
第５図に示す構成が記録ヘッドにヒータエレメント40の
みを配設するのに対し、第６図に示す構成は、ヒータエ
レメントの他にドライバアレイ39,ANDゲート群38および
シリアルデータ転送のためのシフトレジスタおよびラッ
チ37が配設されていることである。
第７図は第６図に示した構成による記録動作のフロー
チャートを示すものであり、この記録動作は第５図に関
して説明した記録動作とほぼ同様である。
すなわち、ステップS701〜S703でI/F制御部34を介し
てホストシステムからのデータを受信し、RAM32にテキ
ストバッファを作成する。次にステップS704でテキスト
バッファより１キャラクタのコードを読出し、ステップ
S705,S706,S707でこのコードに基きCGのアドレスを計算
してCGデータを読出しイメージバッファに書込む。
ステップS708,S709,S710の処理で１行分のデータのイ
メージバッファへの書込みを終了すると、ステップS711
で記録ヘッドを搭載したキャリッジをスタートさせ、ス
テップS712〜S715で記録ヘッドに配列するヒータエレメ
ント40に対応したデータ、すなわち１カラム分のデータ
の転送および記録を記録ヘッドの移動に同期させながら
行う。ステップS716の処理によって１行分の記録を行う
と、ステップS717でキャリッジをホームポジションに停
止させて１行分の記録を終了する。
以上説明したように、第５図に示す構成では、記録ヘ
ッドは単にヒータエレメントのみを有し、他のドライバ
等は例えば記録装置本体に配設される基板上に設けられ
る。このような構成は解像度の低い記録を行う場合や比
較的記録素子の数が少ない記録ヘッドの場合、さらには
使い捨てタイプの記録ヘッドでヘッド部に機能部品を設
けることによって生じる記録ヘッドのコストアップを押
える等の場合に採られる構成である。
一方、第６図に示す構成は、上述したように記録ヘッ
ドにドライバ，およびシリアルデータ転送のためのシフ
トレジスタおよびラッチ，さらにANDゲート群を配設し
た構成である。この構成によれば、記録ヘッドへのデー
タ転送をシリアル方式で行えるため、記録ヘッドと装置
本体とを接続するデータ転送等のための配線の数を第５
図に示す構成より少なくすることが可能となる。また、
シフトレジスタ出力のラッチを具えているため転送タイ
ミングを容易に制御することができる。このような構成
は、解像度の高い記録を行う場合や比較的記録素子の数
が多い記録ヘッドの場合に配線の数を少なくするのに有
効な構成である。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、第５図に示す記録ヘッドは比較的簡単
な構成で使い捨てタイプの記録ヘッドに適しているもの
の、この記録ヘッドの構成で記録素子の数を多くした
り、解像度の高い記録を行おうとすると、MPU31がCGやR
AM32をアクセスする回数が多くなるため高速なMPUが要
求され、またRAM32の容量も記録素子の数や解像度の上
昇に伴って大きくなる。この結果、MPU等、装置のコス
トが高くなり、また、記録動作のスループットの低下を
招く可能性があった。
また、第５図のMPU31等で配設する装置本体側基板と
記録ヘッドとを接続するための配線が記録素子の数や解
像度の上昇に伴って多くなり、記録ヘッドを実装する上
での配線コストや接続操作に問題を生じていた。
さらに、ROM33のCGに格納される標準フォント以外の
フォントを使用したい場合、フォントカートリッジとい
った形態のオプションが設定されることが多く、この場
合、フォントカートリッジ用コネクタが必要となり、さ
らにフォントカートリッジを収納するスペースを装置内
に設けなければならない等の問題を派生していた。
一方、第６図に示す構成では同様に解像度の高い記録
を行う場合や記録素子の数が多い記録ヘッド構成とする
場合、転送するデータ量を多くしたり、記録ヘッドの駆
動周波数を高くしなければならず、このためシリアルデ
ータ転送ではその転送速度において不都合を生ずる場合
もあった。
本発明は上述した従来の問題点に鑑みてなされたもの
であり、記録ヘッド内にCGを配設する構成とすることに
より、MPU等の制御部で扱うデータ量を削減して制御部
の負担を軽減し、高解像記録や記録素子の多い記録ヘッ
ド構成に対応可能とすると共に装置本体と記録ヘッドと
を接続する配線の数を少なくし、さらに記録ヘッドを交
換可能なものとすることによって標準フォント以外のフ
ォントに対しても配線や装置スペースの拡大を伴わずに
対応できるようにした記録ヘッドおよび記録装置を提供
することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ そのために本発明では被記録媒体に記録を行うための
記録素子と、アドレスデータに対応した文字パターンを
出力するキャラクタジェネレータと、キャラクタジェネ
レータが出力する文字パターンに基き記録素子を駆動す
ることによって被記録媒体に記録を行わせるための記録
素子駆動手段とを具えた記録ヘッドと、記録データに応
じ、記録データが示す文字に対応したアドレスデータを
記録ヘッドへ転送する記録ヘッド駆動制御手段とを具え
たことを特徴とする。
さらに、上記記録ヘッドを着脱自在に保持する保持手
段と、当該保持においてアドレスデータの転送にかかる
接続を行うための接続手段とを具えたことを特徴とす
る。
［作用］ 以上の構成によれば、CGを記録ヘッド側に設けること
により、例えばMPU等よりなる記録ヘッド駆動制御手段
はCGのアドレスデータを転送するだけでよく、CGデータ
の読出しおよびバッファへの書込みといった処理を省略
することができ、MPU等の処理負担が軽減される。
これにより、高解像度の記録や記録素子数の多い記録
ヘッドで記録を行う場合にも通常のMPUで対処すること
が可能となる。
また、記録ヘッドへ転送するデータの量が少なくなる
ため、装置本体と記録ヘッドとを接続する配線の数が少
なくて済む。
さらに、記録ヘッドを着脱自在として交換しながら用
いることが可能となるため、CGの内容に変化をもたせる
ことができ、種々のフォントを用いて記録を行うことが
可能となる。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
第１図は本発明の一実施例にかかるインクジェット記
録ヘッド、および記録ヘッドを記録データに基いて駆動
するための駆動制御部の構成を示すブロック図である。
第１図において、１は装置全体の制御を行うMPU、２
は入力データのバッファリング、１ラインの文字コード
データを記憶する等、制御におけるワークエリアとして
用いられるRAM、３はMPU1のファームウェアを保持するR
AM、４はホストシステムとのインタフェースを行うI/F
制御回路、５は記録ヘッドとMPU1とのインタフェースを
行うヘッドI/F部、６は記録ヘッドのヒータエレメント
の駆動タイミングを生成する記録タイミングジェネレー
タ、７は記録ヘッドのヒータエレメントに対応したワー
ド長の文字パターンを内蔵するCGROM、８はCGROM7と記
録タイミングジェネレータ６とのAND出力によりヒータ
エレメントへ実際にオンオフ信号を供給するANDゲート
群、９はANDゲート群の出力に基づいてヒータエレメン
トを駆動するドライバアレイ、10は記録ヘッドの吐出口
面に配列する吐出口の各々に対応して設けられて、その
発生する熱によって気泡を生成し気泡の膨張，収縮に伴
うインク中の圧力変化によってインクを吐出するための
ヒータエレメントである。
以上の構成に基く記録動作を第３図に示すフローチャ
ートを参照して説明する。まずステップS301,S302にお
いて、MPU1はI/F制御回路４を介してホストシステムよ
り記録すべき文字コードの受信を行い、次いでステップ
S303で受信データをRAM2中のテキストバッファに蓄え
る。すなわち、MPU1はRAM2中の制御データの検索を行
い、改行命令，キャリッジリターン命令等所定の記録開
始条件が整ったこと、換言すれば１行分のデータが受信
できたことを認識すると、RAM2中のテキストバッファに
１行分の文字コードを記録方向に従って順次並べてい
く。次にステップS304で記録ヘッドを搭載したキャリッ
ジを移動させ水平方向の走査を開始する。記録ヘッドが
記録すべき位置に到達する前に、ステップS305,S306で
テキストバッファより１キャラクタ分の文字コードを読
出してCGのアドレスを計算する。次に、ステップS307
で、この文字コードに対応するCGROM7のアドレスをヘッ
ドインタフェース５を介してCGROM7に転送する。この場
合のヘッドインタフェースは単なるレジスタであるので
非常に簡単な構成とすることができる。CGROM7はアドレ
ス入力に応じた文字パターンを発生し、CGROM7の出力に
１対１に対応したANDゲート群８に入力される。
ステップS308で記録ヘッドが記録位置に達したと判断
されると、ステップS309で記録タイミングジェネレータ
で生成されたパルスにより実際の駆動タイミングパルス
が作成され、ANDゲート群８からの、このパルスとCGROM
7からの入力とのAND出力によってドライバアレイ９を駆
動し、ヒータエレメント10を選択的に発熱させることに
より吐出口が配列する記録ヘッドの垂直方向１列分（１
カラム分）の記録を行う。
次に記録位置においては、ステップS313でMPU1は同一
文字の次にカラムである場合には前のCGROM7のアドレス
に記録走査方向に応じて１足すかまたは１引いてアドレ
スを更新し、このアドレスを記録ヘッドに転送し同様に
記録を行う。この動作を繰り返し、ステップS310で１文
字の記録を終了したと判断すると、MPU1はRAM2中のテキ
ストバッファに格納された文字コードよりCGROM7のアド
レス値を計算し、それをCGROM7に送ることによって前と
同様に記録動作を行う。この動作を各記録位置において
連続的に行い、ステップS311で１行の記録を終了したと
判断するとステップS312でキャリッジを停止してこの行
の記録を終了する。
第２図はヘッド内にCGROMのアドレス発生機構を付加
することにより、さらにアクセスの簡易化を考慮した例
である。CGROM内のデータは、一般的に１つの文字につ
いてはアクセスを容易にするように記録ヘッドの吐出口
配列の１列ごとに対応して連続したアドレスを付してい
る。つまり同一文字においてCGROMのアクセスは単にカ
ウンタの機能で十分である。
第２図において、第１図に示したのと同様の要素には
同一の符号を付してその説明は省略する。11はMPU1より
I/F部５を経由して送られる記録モードデータを保持す
るモードレジスタ、12はアップダウンカウンタにより構
成され、CGROM7のアドレスを発生するアドレスカウンタ
である。
以上の構成において、記録時の動作を説明する記録動
作に入る前に、MPU1はモードレジスタ11に記録方向が順
方向か逆方向であるかの情報をセットしておく。キャリ
ッジを走査し記録ヘッドが記録位置に達する前に、MPU1
はRAM2中に編集された文字コードよりCGROM7のアドレス
を計算しアドレスカウンタ12にロードしておく。アドレ
スカウンタ12の出力はCGROM7のアドレス入力となり、こ
れによりCGROM7は指定された文字のビットマップイメー
ジを出力する。このCGROM7の出力と記録パルスジェネレ
ータ６の出力とにより実施例１と同様にヒータエレメン
トを駆動する。
アドレスカウンタ12はヒートパルスの後縁でアップま
たはダウンの動作を行い、次のカラムのデータをアクセ
スする。１文字の記録を終了するとMPU1は次のヘッド駆
動を行うまでに、次の文字の最初にアクセスすべきアド
レスをアドレスカウンタ12にロードしておく。以後、同
様に記録タイミングごとにCGROM7のアドレスが進み、文
字パターンの記録を行うことになる。
記録ヘッド内に文字のビットマップパターンを格納す
るCGROMを設ける構成をとった場合のMPUのバスアクセス
の回数を、１文字のデータのアクセスについて試算して
みる。
文字ピッチを1/10インチピッチ、記録ヘッドは64個の
吐出口が360dpiで配列し、MPUは８ビットバス幅として
考えて試算してみると、第５図の従来構成の場合におい
ては第７図のフローチャートを参照して9216回のアクセ
を行なうのに対し、本発明の第１実施例の場合では72
回、さらに第２実施例の場合では２回のアクセスで済ま
すことが可能となる。
この数値はプログラムを読み出したり、ワークエリア
としての、RAMへのアクセスを考えていない数値である
ので実際はプログラム自体も単純化することが可能とな
りさらにバス通過のデータ数つまりMPUの負担が減るこ
とになる。
第７図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ第１図に示し
た構成に基づくインクジェット記録装置およびインクジ
ェット記録ヘッドの概略斜視図である。
同図（Ａ）において、71はインクジェット記録ヘッド
であり、上述したように64個の吐出口を垂直方向に配列
しこれら吐出口の各々に対応してヒーターエレメント10
（電気熱変換体）を配設している。72は記録ヘッド71を
搭載し水平方向、すなわち吐出口に対向する記録紙の幅
方向に移動するキャリッジ、73はキャリッジ72をベルト
を介して駆動するキャリッジモータである。
また、同図（Ｂ）において、75は、第１図にて説明し
たように記録ヘッド71と装置本体とを接続かする配線と
してのコネクタであり、76は記録ヘッド71へインクを供
給するためのインクジョイントである。さらに、同図
（Ｂ）に示されるように、CGROM,ANDゲート群8,ドライ
バアレイ９およびヒータエレメント10が基板形態で設け
られている。
この記録ヘッド71はコネクタ75,インクジョイント76
を介して容易に抜き差しできるものであり、装置時には
不図示の保持手段によってキャリッジ72に固定できる。
このような構成とすることにより記録ヘッドを交換しな
がら使用することが可能となり、例えば標準フォント以
外のフォントを使用したい場合など、このようなフォン
トを格納するCGROMを具えた記録ヘッドを装着すればよ
い。
以上説明してきたように、本発明は種々の記録装置に
適用可能であるが、特にインクジェット記録方式、その
中でも高精細，高密度の記録を行ない得る点でバブルジ
ェット方式の記録ヘッド、記録装置に於いて、優れた効
果をもたらすものである。
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4740796号明細書に開示され
ている基本的な原理を用いて行なうものが好ましい。
この方式は所謂オンデマンド型、コンティニュアンス
型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンテマンド
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
情報に対応して核沸騰を越える急速な温度上昇を与える
少なくとも一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
に一対一対応した液体（インク）内の気泡を形成出来る
ので有効である。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、少なくとも一つ
の液滴を形成する。
この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡
の成長収縮が行なわれるので、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。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431324号明細書に記載されている条件を採用する
と、更に優れた記録を行なうことができる。
記録ヘッドの構成としては、上記実施例に開示されて
いるような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わせ構
成（直線状液流路又は直角液流路）の他に熱作用部が屈
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号明細書を用いた
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、共通するスリ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年第123670号公
報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対
応させる構成を開示する特開昭59年第138461号公報に基
づいた構成としても本発明の効果は有効である。
さらに、上記実施例ではいわゆるシリアルタイプの記
録ヘッドを用いたが、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
ヘッドを用いてもよくこのような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
に形成された一個の記録ヘッドとしての構成のいずれで
も良いが、本発明は、このような記録ヘッドであっても
上述した効果を有効に発揮することができる。
加えて、上記実施例のように、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
ッドやインクタンクが記録ヘッド自体に一体的に設けら
れたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも
本発明は有効である。
また、本発明の記録装置の構成として設けられる記録
ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加
することは記録結果を良好に保つ上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、加圧或はこ
れらの組み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の吐
出を行なう予備吐出モードを行なうことも安定した記録
を行なうために有効である。
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よいが、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
なくとも一つを備えた装置にも本発明は有効である。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によればCGを
記録ヘッド側に設けることにより、例えばMPU等より記
録ヘッド駆動制御手段はCGのアドレスデータを転送する
だけでよく、CGデータの読出しおよびバッファへの書込
みといった処理を省略することができ、MPU等の処理負
担が軽減される。
これにより、高解像度の記録や記録素子数の多い記録
ヘッドで記録を行う場合にも通常のMPUで対処すること
が可能となる。
また、記録ヘッドへ転送するデータの量が少なくなる
ため、装置本体と記録ヘッドとを接続する配線の数が少
なくて済む。
さらに、記録ヘッドを着脱自在として交換しながら用
いることが可能となるため、CGの内容に変化をもたせる
ことができ、種々のフォントを用いて記録を行うことが
可能となる。
この結果、MPUの負担を軽減できるので安価なCPUを複
雑な周辺回路を使用することなしに使用でき、記録装置
制御部のコストダウンを計ることが可能となる。さらに
ヘッドと本体基板間の配線数も少なく抑えることが可能
となるうえ、異なる字体を使用するときにもフォントカ
ード等を接続するコネクタ及びコネクタの為の実装スペ
ースも必要なく、単にヘッドを交換するだけであるので
記録装置の形状の小型化を可能とする効果も期待でき
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例にかかるインクジェット記
録ヘッドおよび記録ヘッドを駆動するための構成を示す
ブロック図、 第２図は、本発明の他の実施例にかかる第１図と同様の
ブロック図、 第３図は、第１図に示す構成に基づく記録動作のフロー
チャート、 第４図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ本発明に基づく
インクジェット記録ヘッドを装着したインクジェット記
録装置およびインクジェット記録ヘッドの概略斜視図、 第５図および第６図はそれぞれインクジェット記録ヘッ
ドおよび記録ヘッドを駆動するための構成の一従来例を
示すブロック図、 第７図は、第５図に示す構成に基づく記録動作のフロー
チャートである。 １…MPU、２…RAM、３…ROM、４…I/F制御部、５…ヘッ
ドI/F、６…記録タイミングジェネレータ、７…CGROM、
８…ANDゲート群、９…ドライバアレイ、10…ヒーター
エレメント、11…モードレジスタ、12…アドレスカウン
タ。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】被記録媒体に記録を行うための記録素子
    と、アドレスデータに対応した文字パターンを出力する
    キャラクタジェネレータと、該キャラクタジェネレータ
    が出力する文字パターンに基き前記記録素子を駆動する
    ことによって被記録媒体に記録を行わせるための記録素
    子駆動手段とを具えた記録ヘッドと、 記録データに応じ、記録データが示す文字に対応した前
    記アドレスデータを前記記録ヘッドへ転送する記録ヘッ
    ド駆動制御手段と を具えたことを特徴とする記録装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の記録ヘッドを着脱自在に
    保持する保持手段と、当該保持において前記アドレスデ
    ータの転送にかかる接続を行うための接続手段とを具え
    たことを特徴とする記録装置。
  3. 【請求項３】請求項１または２に記載の記録ヘッド。
  4. 【請求項４】前記記録素子は、前記記録ヘッドの被記録
    媒体に対向可能な面に配設されたインク液滴を形成する
    ための吐出口と、該吐出口に連通するインク液室と、該
    インク液室に配設された電気熱変換体とからなり、前記
    文字パターンに基き前記電気熱変換体を駆動することを
    特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の記録装
    置または記録ヘッド。
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